《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ａl ＝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=（1８０R ｓi ｎα)／(πα）=R Ｓ/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Ｚm ｉn ＝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 ，