铰链卷圆冲压模具设计

铰链卷圆冲压模具设计
任务书
一、题目及专题：
1、题目冲压模具设计
2、专题铰链卷圆模具设计
二、课题来源及选题依据
课题来源：企业开发研制产品需要。

选题依据：根据学生所学专业及教学大纲要求，结合相关企业实
际生产需要及设计模式，促使学生将所学专业基础知识及专业知
识具体应用到实践中，培养其理论联系实际的能力。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
1．根据零件的使用条件、技术要求、形状和尺寸，确定该零件的冷冲压工艺方案（包括排样图）；
2．选择各工序冲压设备，填写冲压工艺过程卡；
3．设计本工序的工装设备（模具）；
4．绘制全套模具图（工序图、排样图、装配图和零件图）；
5．撰写设计计算说明书一份，字数约10000字符。

四、接受任务学生：
班姓名
五、开始及完成日期：
自20**年11 月15 日至20**年1 月11 日六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
教研室主任
〔学科组组长
〕签名
研究所所长
院长(系主任) 签名
年月日
摘要
时光飞逝，转眼间已临近毕业,我们积累五年所学的知识,进行了一次毕业设计。

这次设计是由老师亲自指导,在设计过程中我们根据有关模具设计手册与冷冲模设计的资料完成了详细的说明书并绘制出了模具总装图及各种非标准零件图。

此零件的加工分为多道工序，所以每道工序都有相应的模具，所以各工序模具为多人分做,我主要负责卷圆工序的模具设计
本设计说明书旨在详细介绍铰链冷冲模设计过程中,对各个工序的设计构想及具体方案,主要内容有:摘要,设计说明书,说明书讲述模具设计工艺方案及工艺过程,设计结论,谢辞,参考文献等。

设计的要求是首先在保证产品质量的前提下节约原材料,降低劳动强度,降低成本,提高劳动生产率原则,制图需符合国家标准,标注尺寸合理，图面整洁，布局合理说明书力求系统性强,说明力强易懂,便于查看。

冷冲模是建立在金属塑性变形的基础上,在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得一定形状,尺寸和性能的零件的一种压力加工方法。

这次毕业设计是对我五年所学知识的一次系统性的复习，相信对以后的工作会有很大帮助。

目录
第一章冲压工艺设计
1.1 冲压工艺分析 (1)
1.2 确定工艺方案 (3)
1.2.1 冲压工序类型和工序数量的确定 (3)
1.2.2工序组合及其方案比较 (3)
1.2.3 确定各工序件形状和尺寸 (3)
1.2.4 初选压力机 (7)
1.2.5编制冲压工艺过程卡 (8)
第二章计冲压模具设计 (12)
2.1 模具结构形式的确定 (12)
2.2 模具设计计算 (12)
2.2.1 计算模具压力中心，确定压力中心的位置 (12)
2.2.2 计算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、垫板、凸模） (12)
2.2.3 计算模具闭合高度 (12)
2.2.4 校核压力机 (13)
结论 (14)
谢辞 (15)
参考文献 (16)
第一章冲压工艺设计
1.1 冲压工艺分析
1.1.1零件分析
该零件用于电信设备的固定或连接，零件材料为SS400,属于软刚，冲压性能较好，适合冲裁、拉伸、弯曲等，工件结构较简单，普通的冲裁.弯曲.拉伸完全能够满足要求。

该零件一般为中批量生产，故生产时需考虑其经济性。

1.1.2根据零件形状、尺寸、精度和材料进行工艺分析
1.冲裁工艺分析
（1）该零件形状简单，没有悬臂及狭槽，外型转角为R5圆角，根据《冲压工艺与模具设计》表2.6.1，最小圆角半径R应≥0.25t=0.625，零件圆角完全满足要求；
（2）根据《冲压工艺与模具设计》表2.6.2凸模冲孔的最小尺寸为d≥2.5mm，该零件最小冲孔尺寸dmin=4.2mm,故符合冲裁要求；
（3）查《冲压工艺与模具设计》2.6.4，最小孔间距Lmin=2t=5mm,该零件中最小孔间距为70mm，L≥Lmin，故该零件孔间距满足要求；
（4）该零件的最小壁厚C=3.8mm，t=2.5mm，满足C>t,因此模具强度和零件质量符合要求。

根据《冲压工艺与模具设计》图2.6.3中公式C≥R+0.5t,则R+0.5t=5+0.5
×2.5=6.25mm, 该零件中lmin=2.73mm，6.25mm>2.73mm，则不满足l>R+0.5t,
不满足最小孔壁要求，因此工件需先冲孔后弯曲，或在先弯曲再冲孔时考虑冲
孔方向应在凸缘底部。

（5）查《冲压工艺与模具设计》表2.6.5得：当材料厚度t=2.5mm时，冲裁件的外
形与内孔尺寸公差为0.40
0.20
mm，查表 2.6.6得：冲裁件孔中心距的公差为
0.25mm，零件上冲裁件孔中心距为70mm，是自由公差，精度一般为IT14级，
则该工件的冲裁精度完全满足要求；
2.弯曲工艺性分析
（1）弯曲件的最大弯曲圆角半径可以不加限制，只要措施适当控制其回弹量即可，根据《冲压工艺与模具设计》表 3.3.1 当弯曲线与板料轧纹方向垂直时
Rmin=0.6×2.5=1.5mm；当弯曲线与板料轧纹方向水平时Rmin=1.2×2.5=3mm；
而R=5≥Rmin 故满足要求。

（2）由后面尺寸展开计算可知直边L
2=18.42mm，即H=L
2
=18.42mm＞2t=2×2.5=5m m，
故弯曲件的直边高度也满足要求。

（3）孔边至弯曲半径中心的距离L ，根据《冲压工艺与模具设计》图3.3.14知，L≥2t ，而L=26.44-9-8.5-4.2=4.74≤2t=2×2.5=5mm。

故不能满足要求，应
先弯曲后冲孔。

但尺寸相差不大，且考虑该八字形孔是固定螺栓让孔，形状和
尺寸要求并不是很高，允许有少量的变形，如果重新做模具其成本大大增加，
所以综合考虑仍然采用冲孔落料复合模。

3.材料分析
零件材料为SS400,属于软刚，冲压性能较好，适合冲裁.拉伸.弯曲等；
注：a.拉伸试验取横向试样；屈服现象不明显，采用Rpa2；对拉伸试验取Lo=50mm，b=25mm的试样，即为GB/T228中P14试样。

b.弯曲试验取横向试样。

冲裁试验时试验宽度为35mm。

c.冲击试验取纵向试样，冲击试验仅适用于厚度不小于12.0mm的产品。

d.WEL-TENS90RE 的拉伸试样取Lo=50mm ，b=25mm 。

1.2.3 确定各工序件形状和尺寸
1.落料及冲孔（2-Φ8.4±0.2） （1）计算弯曲件毛坯展开尺寸 该零件圆角半径R=5mm
查《冲压工艺与模具设计》，R ＝5>0.5t=0.5×0.25=1.25mm
根据公式：°+×=180)(xt r L πα，因25
.25
==t r ，
查《冲压工艺与模具设计》中表3.3.3，得x=0.38，所以mm L 67.4180)
5.238.05(π453=°
×+×°=，又因为r / t =4.25/2.5 =1.7
查书《冲压工艺与模具设计》表3.3.5，知道K ＝0.61
则卷圆部分
mm
xt r L 24.30180)
5.261.025.4()－15π(315180)(πα4=°×+×°°=°+×=
mm －－L 44.2611.345.10401== mm －L 42.1811.378.1475.62=+=
可得L 1=26.44mm L 2=18.42mm
所以毛坯展开尺寸为L=L1+L2+L3+L4=26.44+18.42+4.67+30.24=79.77mm 因零件弯曲成形时受材料伸长趋势影响故取L=79.8mm 。

(2)排样图
确定排样时的搭边值和计算条料宽度 ａ)搭边值的确定：
查书《冲压工艺与模具设计》表 2.5.2因工件材料t=2.5mm 且为矩形工件 L ＞50mm,a 1=2.5mm,a=2.8mm ｂ)条料宽度的确定：
δ、c 查表2.5.3知 δ=0.8 c=0.4
此处为无侧压装置则0δ]δ[－c a D B +++=）（＝08.0]4.0)8.03(28.79[－+++＝mm －0
8.08.87，取
mm B －　－2
.0188=。

按制件在材料上的排列来看排样方案取为直排较好,详见排样图；
（3） 材料利用率的计算
%85885.7944
.269009.13)9063(21
632.39%100η=××+×++×=××=B A S
2.冲孔（Φ10.4）
3.预弯
由展开尺寸的计算，可知L 1=26.44mm ，L 2=19.42mm ，L 3=4.67mm
设L 5(225°圆弧长)，查书《冲压工艺与模具设计》表3.3.5知道 k=0.61
mm kt R L L L L 2.722251805.261.025.4π67.442.1944.26α180π321=°×°
×++++=×°++
++=）
（）（预弯 4．卷圆
mm L L L L 53.4967.442.1844.26321=++=++=卷圆
1.2.4 初选压力机
1）复合模冲孔落料
冲裁力计算 该零件材料为SS400,根据材料分析中可知：
MPa 510~400σb = 取MPa b 450σ=
落料 N Lt F b 897754505.28.79σ=××== 查书《冲压模具设计指导》表2-20知
卸k =0.04 卸F =N K F 359104.089775=×=×卸
F 落料=89775+3591=93366
冲Φ8.4孔 N Lt F b 296734505.24.8πσ=×××
== 查书《冲压模具设计指导》表2-20知
推k =0.04 推F =N K nF 52.712104.0296736=××=×推
N F 52.3679452.712129673=+=冲孔
N F F F 52.13016052.3679493366∑
=+=+=冲孔落料
故初选压力机 J23-16 2）冲Φ10.4孔
N Lt F b 367384505.24.10πσ=×××==
查书《冲压模具设计指导》表2-20知
推k =0.04 推F =N K nF 12.881704.0367386=××=×推
N F 12.4555512.881736738=+=∑ 故初选压力机 J23-10 3）预弯
按校正弯曲时的弯曲力计算
查书《冲压模具设计指导》表3.3.6知 q=40～60 MPa 取q=60 MPa A ≤6.25×63=393.75（弯曲件被校正部分的投影面积）
校F =q×A=60×393.75=23625N
故初选压力机 J23-10 4）卷圆
按自由弯曲时的V 形弯曲件弯曲力计算 查书《冲压模具设计指导》（3.3.14）知k=1.3
自F =t r kbt b +σ6.02=5
.225.44505.2633.16.02+××××=20475N
式中b 为弯曲件的宽度（mm ）；t 为弯曲件的厚度（mm ）；r 为内圆弯曲半径（mm ）；b σ为弯曲件的抗拉强度（MPa ）；K 为安全系数，一般取1.3。

所以根据《冲压工艺与模具设计》，初选压力机 J23-6.3。

5）弯曲
按校正弯曲时的弯曲力计算
查书《冲压模具设计指导》表3.3.6知 q=40～60 MPa 取q=60MPa A≤4.36×63=274.68N（弯曲件被校正部分的投影面积）
校F =q×A=60×274.68=16480.8N
故初选压力机 J23-10
1.2.5 编制冲压工艺过程卡
详见：第10页，第11页，第12页
第二章冲压模具设计2.1 模具结构形式的确定
本模具为卷圆工序模，模架为后侧导柱模架，详细请见模具装配图。

2.2 模具设计计算
2.2.1 计算模具压力中心，确定压力中心的位置
本模具为卷圆模，压力中心为卷圆部分的圆心。

2.2.2 计算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、垫板、凸模）
下模板:210×280×45 mm 上模板210×280×35 mm
凸模固定板 140×100×20 mm 上垫板 140×100×10 mm
凸模尺寸：80×30×85 mm
凹模镶块A:100×20×95 mm
凹模镶块B:100×50×952 mm
2.2.3 计算模具闭合高度
模具闭合高度＝35＋45＋10＋85＋48.5＝226.25 mm
2.2.4 校核压力机
（1）校核模具闭合高度
模具闭合高度为Hm=35＋45＋10＋85＋48.5＝226.25 mm
初选压力机Hmax=150mm Hmin=115mm
150-5=145mm 115+10=125mm
175mm>165mm 130mm<165mm
因此，满足 Hmax-5mm＜Hm＞Hmin+10mm，所以不满足闭合高度要求，故需重新选择压力机。

根据《冲压工艺与模具设计》，以及符合Hmax-5mm＞Hm＜Hmin+10mm的要求，选择压力机JD21－100。

（2）校核公称压力Fg
查《冲压工艺与模具设计》附录A得所选压力机的公称压力Fg=1000KN
F自=20.475KN F自〈Fg
所以公称压力Fg满足要求。

（3）校核滑块行程
卷圆长度为30.24mm
查J11-100的开式双柱固定台压力机的滑块行程为10-120mm
满足“滑块行程大于预弯高度的2~2.5倍”，所以滑块行程满足要求。

（4）校核工作台尺寸
由上述分析可知：Lm=280+50=330mm
查<<冲压工艺与模具设计>>附录A-1，压力机的工作台尺寸：前后600mm，左
右1000mm
因此压力机的工作台尺寸满足要求。

结论
时光匆匆而逝，我的五年学习生活也即将结束，为了更好的适应以后的工作，培养我们能运用所学的专业知识独立解决实际生产问题的能力，以及巩固和扩大课堂教学内容提高工艺计算机械制图的各科设计资料的能力，为今后工作岗位从事专业工作拟定出更为经济合理的制造工艺及设计模具打下良好的基础，在此基础上我们进行了毕业设计。

此次设计是由老师亲自指导我们，在设计过程中我们查阅有关模具设计手册与冷冲模设计的资料并绘制出成形的总装图及各种无标准零件图。

本设计说明书详细介绍了铰链冷冲压模具设计过程中，对各个工序的设计构想及具体实施方案，主要有前言、设计说明书、讲述模具设计工艺方案及工艺过程等
设计的要求是首先得保证产品质量节约原材料，降低劳动强度，降低成本，提高劳动生产率原则，制图符合国家标准，标注尺寸合理图面整洁布局合理说明书力求系统性强，说明力强易懂，便于查看。

通过此次冷冲模设计是我知道：冷冲模是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的一种压力加工方法。

并且，通过这次冷冲模设计，使我重新温习了以前所学过的有关机械方面的知识，并且通过查阅资料了解了一些新的知识，使我对模具设计有了进一不的了解。

再次感谢在毕业设计过程中，所帮助我的老师和同学们。

谢辞
为期三个多月的毕业设计就要结束了，我也顺利的完成了我的课题设计，在此之际我要衷心的感谢在设计过程中一直帮助我支持我的老师。

我要感谢指导老师，XX老师在整个设计过程中对我的影响很大，设计过程中的很多个难点都是在XX老师的悉心指导下才克服的，还有XX老师大亲切和善也是我在整个设计过程中感受最深的。

也因为这样，和老师之间存在着师生心理障碍一下全无，我也就大方的有问题就问，有想法就提，这也使得我能更多的发现设计中存在的问题，并解决问题。

XX老师严谨的治学态度，渊博的专业知识，诲人不倦教学精神，在学术上和为人上都是我们的楷模和榜样。

同时我还要感谢跟我一起参与设计的同学，虽然我们课题不同，但是都能在讨论中发现各自的问题，并互相提出解决的方法，设计能够顺利完成，也因为他们的帮助。

结束代表着新的开始，新的征程，本次的毕业设计将会成为我今后工作，学习生活中的一份坚实的基础和保证。

从中吸取的经验教训也将成为我们在今后生活道路上的一笔财富，挫折永远是前进道路上所必须面对的，相信我们的未来会走的更好，也可以让我们大学的老师放心。

真心的感谢在大学帮助过我的老师和同学们，再次感谢你们！
参考文献
1.成虹主编.冲压工艺与模具设计. 北京:高等教育出版社.2002
2.王芳主编.冷冲压模具设计指导. 北京:机械工业出版社.1999
3.王之栎主编.机械设计综合课程设计. 北京:机械工业出版社2003
4.李培根主编.机械工程基础. 北京:机械工业出版社.2002
5.胡荆生主编.公差配合与技术测量基础(第二版) 北京:中国劳动社会保障出版社.2000
6.陈于萍高晓康编著.互换性与测量技术北京:高等教育出版社.2002
7吴宗泽主编.机械零件设计手册北京:机械工业出版社.2003
8许发樾主编.实用模具设计与制造手册北京:机械工业出版社.1992
9朱传礼林蒲生主编.高等学校毕业设计论文指导手册机械卷.北京:高等教育出版社经济日报出版社.1998
10中华人民共和国国家标准GB2851~2875-81冷冲模.1984-01-01实施.国家标准总局批准
附件图纸铰链
限位柱
凸模固定板
上垫板
导柱
凹模镶块A
模柄
导套
靠山
上模座
下模座
装配图。