端盖的冲压工艺及模具设计

1.3.3 压力中心 的确定及计算
冲 裁 模压力 中心就 是冲裁合 力作用点 ，冲压 时模具的 压力中心一 定要与 冲 床 滑块 中心 重合．因此 设计模具时， 要使 模具的压力中心 通过模 柄的轴 线 ， 从 而保证 模具压力中心 和 冲床滑 块中心重合 ． X 0 =(F1*X1+F2*X2+F3*X3+F4*X4+F5*X5)/(F1+F2+F3+F4+F5) =(28260*30+667.3*70+33912*110+18840*150+190*78882)/(28260+6
1.3 主要设计计算
1.3.1.排样方式的 确定及其计算
设 计级进 模首 先要设计 条料排 样图，根据制件的形 状，应采 用直排。这 种 方 式可 显著 的减少废 料， 提 高材料 利用率排样 设计共分五 个工位： 第 一工位 ：冲直 径为１５ mm 的工艺 孔。 第 二工位 ：翻边 。 第 三工位 ：冲直 径为１８ mm 的底孔 。 第 四工位 ：冲两 个直径 为５mm 的孔 第 五工位 ：落料 ，工件从 底孔中漏出。
端盖的冲压工艺及模具设计.
第一章：工艺分析及计算
1.1 冲压件 的工 艺分析
制件图（1
本工件的外形和两个直径为 5.0 毫米的孔，属于落料、冲孔工序，中间内凹的孔，可 采用两种方法冲压。一种是先做浅拉深，然后冲底孔。在进行拉深时，一部分材料冲底 面流动出来，另一部分从主板上流动而来，而后者为材料流动的余量，就要增加工件的 排样布局，从而造成材料消耗增加。由于拉深的高度不是太大,并且材料较厚，拉深较困 难，并且不是太合理。第二种是先冲预孔，再进行冲压。此这属于翻边工序。翻边时材 料流动的特点是预孔周围的材料沿圆周方向伸长，使材料变薄；而在径向材料长度几乎 没有变化，即材料在径向没有伸长，因此不会引起主板上材料的流动。在排样时只要按 正常冲裁设计搭边值即可，可节省材料，所以在设计时，采用第二中方法。
d T =(d m in +XΔ） 0 -δ T d A =(d t +Z M IN /2) + Δ κ
d15 T =15.1 0 0 .0 2 d15 A =15.12 + 0 0 .0 2 d18 T =18.1 0 -0 .0 2 d18 A = 18.32 + 0 0 .0 2 d5 T =5.1 0 -0 .0 2 d5 A =5.12 + 0 0 .0 2
由 表 ２－１６ 查的 搭边值 a1=2,a=2 则： 条 料宽度 b=４８ +２ *１０ +２ *２ ＝７２mm 冲 压毛胚 面积＝ ３.１４ *１０ 2 +（120*3.14*19 2 ） /2*2+1/2*24*12*12+20*20*2 ＝ ２１５ ７.６mm 进 距＝ ３８ +２ ＝４０mm
b:落料 力的 计算按 式（ ２－７） ：Ｆ＝Ｌtσ b L_落料 冲裁 周长 t_l 料厚 σ b __材料的强度极 限 通过 计算 的Ｌ＝ １３１ .８，查表的 σ b ＝３００ ＭＰ 因此 Ｆ＝ １３ １.３８*２*３００＝ 78832Ｎ c:冲孔 力的 计算：Ｆ＝ Ltσ b 直径 为 15 的孔 的冲 裁力 F=47.1*2*300=28260N 直径 为１８ 的冲 裁力Ｆ＝56.25*２*３００＝ 33912Ｎ 直径 为５ 的两 个孔 的冲裁力Ｆ＝ 15.7*２*３００ ＝18840Ｎ 总的 冲裁 力： F=78832+28260+33912+18840+667.3=160511.3N d:卸料 力的 计算： F X =K X F 式中 ：K X —为卸 料系 数查表的 K X =0.04； F—为冲 裁力 ； 把上 述数 据代 入 F X =160511.3*0.04=6420.452N 冲 压 工艺总 力 F 总 =160511.3+6420.452=166931.752N
=17.54mm 考虑 到翻 边后 还要冲直径为 18 的孔,故留有 余量,将 D 孔定为 直 径为 15. 校核 变形 程度 .材料翻边过程中是 底孔 沿圆周 方向被 拉伸 长的 过程 ,其变 形量 不应 超过材料的伸 长率 ,否则 会出现裂 纹.用变形 前后 圆周 长之 比即 直径比 ,表示变形程度 .在翻边计算中 称其为翻边因数 m, 即: m=D/D1=15/18=0.83 查表 5-5 可知 ,允许 值为 0.72,因此计 算出的值 m 比值大 ,即设计 合理. 翻边 时不 会出 现裂纹 . 翻边 力的 计算 采用以下公式: F=1.1*3.14tσ s (D1-D) 式中 F—翻边 力 （N） t_板料 厚度 （mm） σ s _材料 屈服点（Mpa） D1_翻边 后孔径（ mm） D— 翻边 前孔径（ mm） 在计 算翻 边时 ， 翻边前孔径取 实际孔径直径为 15mm 与翻边 后所 需孔 径 17.54mm 相比 缩小 2.54 毫米 ，则直径 为 18 也应缩 小 2.54 毫 米翻 边后 的实 际孔径为 15.46 毫米，故将 D1=15 毫米，D=15.46 毫米 代如 上式 ，得 ： F=1.1*3.14*2*210*（15.46-15） =667.3N
0 -0.0 2
=9.15 -0. 02 0
0
R A 19=(19-0.5*0.62) R T 19=(18.69-0.22) R A 7=(7-0.75*0.36)
+0. 02
=18.69 + 0. 02 0
0 -0.0 2
=18.47 - 0 .0 2 0 =6.73 +0 .0 2 0
+0. 02 0
δ T +δ A 条件
查 表 2—13 得因 数 μ=0.5 按 式 （ 2—2） : d 凸 =（ d min +μ △） d18 T =（18+0.5*0.2） - 0.0 2 0 =18.1 0 -0.0 2
d5 T =（ 5+0.5*0.2） 0 -0.0 2 =5.1 0 -0.0 2 d15 T =（15+0.5*2） 0 -0.0 2 =15.1 0 -0.0 2 d A =（ d T +Z min ） d18 A =(18.1+0.22) + 0 0.0 2 =18.32 + 0 0.0 2 d5 A =（ 5.1+0.22） + 0 0.0 2 =5.12 + 0 0.0 2 d15 A =（15.1+0.02） + 0 0.0 2 =15.12 + 0 0.0 2 1.3.4.2 落料 工作 部分 尺寸 的计算 零 件 图中未 注公差 的尺寸 ，由书未附录 D 中查出 其极限偏 差：48 R10 0 -0. 36 R19 0 0.5 2 R7 -0.3 6 0
77.3+33912+18840+78832) =140.32 由 上 述方法 计算出 压力中心 位于第三 工位中心 线向左 30.32 毫米处 。
1.3.4 工作零件 刃口尺寸的计 算
在 确 定工作 零件刃 口尺寸计 算方法之 前，首先要 考虑工作 零件的 加工 方 法 及 模具 的装 配方法。 结合 该 模具的 特点，工作零 件的形状 相对简 单，适 宜 采 用线 切割 机床加工 落料 凸 模、凹模 、凸模固 定板以及卸 料板等 零件， 这 种 加工 方法 可以保证 这些 零 件的同 轴度，使装配 工作简化 。因此工 作零 件 刃 口尺 寸计 算按分开 的加 工 的方法 来计算。 1.3.4.1 冲孔 工作 部分 尺寸计 算 查 表 2-10 的间 隙值 Zmin=0.22mm， Zmax=0.26mm，对冲直 径为 15、直径 18 和 直 径为 5 采用凸 、凹模 分开的 加工方法，其凸 、凹模刃 口部分 尺寸计 算如下： 查 表 2-12 得凸 凹模 制造 公差： 参考:凸=0.02，凹=0.02 校 亥 ：Zmax-Zmin=0.26-0.22=0.04 δ T +δ A =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin= 满 足 Zmax-Zmin≥ δ T +δ A
一 个进距 的材 料利用率 ＝n*A/b*h*100%=2157.6/72*40*100%=75% 模 具使用 条料， 用手工 进料，没有设置定位装置。 第二工 位翻边以 后， 板 料 下面 形成 明显凸包 。手工进 料时， 放在 下一工位的 凹模中即可。 第二 和 第 五工 位的 凸模设有 导正 销 进行精 确定位。在第一 和第二工位各设置 一 个 实 用挡 料销 、供条料 开始送 进的第一 、第二工 位使用。
0 - 0 .0 23
mm
D d =（ 24.23+2*1.7）=27.63 + 0. 02 0 mm 工作 零件 刃口 尺寸计算 表
尺寸及 分类 落料 R10 R19 R7
尺寸 转 换 R10 0 -0.3 6 R19 0 0.5 2 R7 -0.3 6 0
计算公式
结果
备注
R A =（ R m ax -XΔ ） +δ κ 2 R T =（ R A -Z m in /2) 0 - δ ε
R T 7=(6.73-0.22) -0.0 2 0 =6.51 0 -0.0 2 1.3.4.3 翻边 部分 工作 尺寸 用 于 冲孔及 翻边的 凸模， 其 圆角半径尽可能用较大 的数值 ，单不 应超过 下 列 公式 得计 算值，即 ： R=（ D-d-t） /2=4.5 式 中 D—翻边 后孔 中径 ，mm d_翻边 预冲 孔直 径 ，mm t_料厚 ， mm 翻边 凹模 圆角 半角半径 r 过小 ， 会影响 翻孔高度； 过大影 响实用性 能， 当 t≦2 时 r=(2～4)t。凹模 圆角半 径对翻边成 形影响 不大 ，一般 可取零件 的 圆 角半 径。 由于 翻边 时，有壁 厚变薄的现 象，翻边 模单边间 隙 Z 一般小 于材料 厚 度 。 可 由表 8—12 选取 Z=1.7mm D p =(D 0 +△) D d =(d p +2Z) 式中 ：d p、 D d —凸 、凹模 直径 △—凸 、凹模 公差 D 0— 竖孔 最小 内径 △ -竖孔 内径 公差 d p =（ 24+0.23） 0 =24.23
1.3.2 冲 压力 的计算
a:翻 边 的计算 翻边计算有：1 计算翻边 前的毛胚孔 径；2 变形程度的计 算;3 翻 边 力的 计算 。 D=D1-2(H-0.43r-0.72T) D_为预 冲毛 胚的直径 D1_翻边 后孔 中径 H—翻边 高度 R_翻边 与工 件平面的圆 角半径 T_工件 厚度 代 如数值 可得: =26-2(6.1-0.43*1-0.72*2) =26-8.46
1.2 冲压工 艺方 案的确 定
该 工件包 括冲孔 、翻边 、落料三 个基本工序 ，可有以 下三种方案： 方 案 一 ：先冲 翻边 的预孔， 再 翻边、冲直径为１８ 的孔，再落料。 方 案 二 ：翻边 、冲孔、 落料 复 合冲压， 采用 复合模生产。 方 案 三 ：冲孔 －翻边、 冲孔 、冲孔、落料级进冲压 。采用级 进模生 产。方 案 一 Байду номын сангаас具 结构 简单，但需 五到工序，五副模具， 成本高 而生产率低， 难于 满 足 中批 量要 求尺寸也 较低 ，中间半成品较多。 方案二 只需一副模具，工 件 精 度及 生产 率都较高 ，但模具 结构复杂，产品出 件较难， 模具 寿命短， 模 具 制造 时间 长，费用 高 。方案三 也只需一 副模具 ，生产率 高，操作安全， 不 产 生半 成品， ，生产 率与 工位数无关，能完 成复杂加工 工序。通过对上述 三 种 方案 的分 析比较， 该件 的 冲压生 产采用方案 三为。
0 -0 .6 2
查 表 2-3 得因 数 X 为： 当Δ ≥0.5 时 X=0.5 当 Δ <0.5 时， X=0.75 R A =（ R-XΔ） R T =（ R-Z min ） R A 10=(10-0.75*0.36) +0. 02 0 =9.37 + 0. 02 0 R T 10=(9.37-0.22)
R A 10=9.37 + 0. 02 0 R T 10=9.15 -0 .0 2 0 R A 19=18.69 + 0. 02 0 R T 19=18.47 - 0 .0 2 0 R A 7=6.73 + 0. 02 0 R T 7=6.51 0 -0 .0 2
冲孔
φ 15 φ 18 φ5
φ 15 +0. 2 0 φ 18 +0. 2 0 φ 5 +0。 2 0