《冲压模具课程设计》范例

【范例】

(1)题目：东风EQ-1090汽车储气简支架

(2)原始数据

数据如图7—1所示。大批量生产，材料为Q215，t=3mm。

图7-1零件图

(3)工艺分析

此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为Q235、t=3mm的碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构中等复杂，有一个直径φ44mm的圆孔，一个60mm×26mm、圆角半径为R6mm的长方形孔和两个直径13mm的椭圆孔。此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于8mm。工件的尺寸落料按ITll级，冲孔按IT10级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。

(4)冲裁工艺方案的确定

①方案种类该工件包括落料、冲孑L两个基本工序，可有以下三种工艺方案。

方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。

方案二：冲孔一落料级进冲压。采用级进模生产。

方案三：采用落料一冲孔同时进行的复合模生产。

②方案的比较各方案的特点及比较如下。

方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。

方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。 ③方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔一落料复合模。

(5)模具结构形式的确定

复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式复合模。

图7 2粗画排样图

(6)工艺尺寸计算

①排样设计

a ．排样方法的确定根据工件的形状。确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用直对排法，初画排样图如图7 2所示。

b ．确定搭边值查表，取最小搭边值：工件间a l =2.8，侧面a=3.2。

考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取。a=5；为了方便计算取a l =3。

c. 确定条料步距步距：257.5mm ，宽度：250+5+5=260mm ．

d ．条料的利用率 21752052.35%257.5260

η⨯==⨯ e ．画出排样图根据以上资料画出排样图，如图7-3所示。

图7-3排样图

②冲裁力的计算

a．冲裁力F

查表9-1取材料Q235的抗拉强度σb=386MPa

由 F≈Ltσb

已知：L=181+113+10×2+220.5+50.73+39.7+98.27+π×44+14×2 +48×2+π×6×2+5×4+π×13×2=1124.68

所以 F=1124．68×3×386N=1302379N≈1300kN

b．卸料力Fx

由Fx=KxF，已知Kx=0．04(查表2-17)

则 Fx=KxF=0.004×1300=52kN

c．推件力F

T

由F

T =nK

T

F，已知n=4 K

T

=0.045(查表2-17)

则 F

T =nK

T

F=4×0.045×1300=23.4kN

d．顶件力FD

由F

D =nK

D

F，已知K

D

=0.05(查表2-17)

则 F

D =nK

D

F=0.05×1300=65kN

③压力机公称压力的确定本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，所以

Fz=F+F

T

=1323.4kN

根据以上计算结果，冲压设备拟选JA21-160。

④冲裁压力中心的确定

a．按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置，并确定坐标系，标注各段压力中心坐标点，如图7-4所示。

图7-4压力中心计算图

b ．画出坐标轴x 、y 。

c ．分别计算出各段压力中点及各段压力中点的坐标值，并标注如图7-4所示。 冲裁直线段时，其压力中心位于各段直线段的中心。

冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置见图7-5，按下式计算

Y=(180Rsin α)／(πα)=RS ／b

则 Y=142×188／220.5=121

图7-5压力中心的位置

所以，根据图7-5求出H 点的坐标为：H(121.27，120.86)。

d ．分别计算出凸模刃口轮廓的周长。

冲裁压力中心计算数据见表7-1。

e ．根据力学原理，分力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和，则可求得压力中心坐标（0x ，0y ）

∑∑===

++++++=n i i n i i i n n n L

x L L L L x L x L x L x 1

12122110 ∑∑===++++++=n i i

n i i i n n n L

y L L L L y L y L y L y 112122110 得 00101.8762.73x y ==

综上所述，冲裁件的压力中心坐标为(10l.87，62.73)。

⑤刃口尺寸的计算

a ．加工方法的确定。结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值Zmin=0.46mm(查表)。凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。

b ．采用配作法，先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况，分三种情况，分别统计如下。

第一种尺寸(增大)：181，171，56.5，14.5，98.27，50.73，179，113，56，27，51，75。

第二种尺寸(减小)：142，13，26，60，44，6。

第三种尺寸(不变)：10，5，60，40。

c ．按入体原则查表2-3确定冲裁件内形与内形尺寸公差，工作零件刃口尺寸计算见表。

d ．画出落料凹模、凸凹模尺寸，如图7-6所示。

图7—6工作零件尺寸

e ．卸料装置的设计。采用图7—7所示的卸料装置，已知冲裁板厚t=3mm ，