1、 汽车零件冲压模 设计 【 摘 要 】 本课题主要讲了汽车零件冲压模的设计。设 计内容从零件的工艺性分析进行。首先，确定该模具的类型是冲孔、落料复合模 外加单工序弯曲模 ；其次，进行工艺计算，计算出冲压力、卸料力、推件力并确定模具的压力中心、选择压力机和校核冲模的闭合高度；然后，根据计算的结果确定该模具的凸、凹模尺寸及其形状。最后再设计出挡料销、卸料板、推件装置、卸料弹簧、导柱、导套和模柄等模具的主要零部件，从而完成整套模具的设计工作。 【 关键词 】 : 汽车零件 ； 冲孔 ； 落料 ； 复合模 ； 弯曲模 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 课题研究背景 .1 1.2 模具的发展与现状 .
2、1 第二章 工艺分析及排样 . 2 2.1 原始数据 .2 2.2 工艺分析 .2 2.3 冲裁工艺方案的确定 .2 2.4 模具结构形式的确定 .2 2.5 工艺尺寸计算 .3 2.5.1 排样设计 . 3 2.5.2 冲裁力和校正弯曲力的计算 . 3 2.5.3 压力机的公称压力的初步确定 . 4 第三章 模具的总体 结构设计 . 5 3.1 模具类型的选择 .5 3.2 定位位方式的选择 .5 3.3 出料装置 .5 3.4 模具的结构特点 .5 3.5 模具工作过程 .6 第四章 模具零件的设计与计算 . 7 4.1 凸模凹模刃口的尺寸计算 . 7 4.1.1 加工方法的确定 . 7
3、4.1.2 尺寸计算 . 7 4.2 凸凹模的设计 .8 4.2.1 凸模的结构形式及固定 . 8 4.2.2 凸模长度的确定 . 9 4.2.3 凹模结构形式 设计 . 9 4.2.4 凹模结构尺寸的确定 . 9 4.3 模板的设计 .10 4.4 模架的设计及其他零部件 .11 第五章 压力中心的计算 . 12 5.1 计算步骤 .12 5.2 压力中心的计算 .12 结 论 . 14 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 1 第一章 绪论 1.1 课题研究背景 模具技术涉及多学科，模具作为一种高附加值 和技术密集型产品，其技术水平已成为衡量一个国家制造业水
4、平的重要标志之一。 世界上许多国家 ，特别发达国家都非常重视模具技术的发展，大力发展模具产业，积极采用先进的生产技术和设备，提高模具制造水平，取得了 显著 的经济效益。美国是世界 超级经济大国 ，在 模具行业 世界领先 ，早在 20 世纪 80 年代在 20 世纪 60 年代末，美国模具行业有 超过 2000 家企业，从业人员超过 17 万人，总模具输出值 达到 64.47 亿美元 。日本模具业开始于 1957 年， 总产值 只有 106 亿 日元， 到 1998 年超过 48800 亿日元，在 40年 间 增长 460 倍，这是日本经济 迅速发展和占领国际市场的重要原因之一。到了近代， 随着
5、 世界经济的发展，模具行业是不可缺少的。 1.2 模具的发展与现状 从我国的汽车模具产业近几年的发展 来 看，一些业内人士 认为 在自己的生 产能力 发展 的同时 ，更要加强企业之间的联合。国内汽车模具行业形成战略联盟，在市场上达成了共识，并已经开始各种形式的合作。 另一个显着的汽车模具产业在中国的发展特点是高新技术，快速提升技术水平，自主创新能力增强的普及应用。目前， CAD/CAE/CAM 技术已广泛应用于中国汽车模具行业，大多数企业的 2D或 3D 模具设计可以适用于 CAD 设计 软件，并实现了数控加工模具。 2 第二章 工艺分析及排样 2.1 原始数据 2.2 工艺分析 此零件有 落
6、料、 冲孔 和弯曲三 道 工序，材料为 Q195、厚度 t=1.5mm，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构比较简单，落料长为 180mm、宽为 60mm，两个直径为 20 的冲孔结构，和一个中间弯曲工序如上图。工件的尺寸落料按 IT11级，冲孔按 IT10 级，弯曲无特殊精度要求。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。 2.3 冲裁工艺方案的确定 方案 种类 该工件包括落料，冲孔和折弯 三个基本工序，有三种方案 。 方案一：先落料，再冲孔，最后弯曲， 采用单工序模生产。 方案二：采用落料 -冲孔 -弯曲同时进行的级进模生产。 方案三：采用落料 -冲孔复合模和 单工序弯曲模 ，两套模具生产。
7、 方案比较 各方案的特点及比较如下 方案一：模具结构 简单，制造方便，但需要三套模具 ，成本相对较高， 同时生产效率 也较低， 故 不选此方案。 方案二：级进模是一种多工位， 效率较高 的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大， 结构 复杂，成本较高， 而且 该 方案中的弯曲工序，初步分析难以保证， 因 此也 被 排除。 方案三：根据此零件结构特点，采用两套模具，可以同时发挥复 合模和单工序模的优点，也使得模具制造简单，加工方便。故采用此方案。 2.4 模具结构形式的确定 复合模有 正装式复合模和倒装式复合模 两种形式 。 考虑到 该工件成型后脱模的 方便性，故采用倒装式复合模。弯曲工序采用简单弯曲模
8、，该模具的特点是结构简单，在压力机上安装及调整方便，对材料厚度的公差要求不高，制件在弯曲终了时可得到一定程度的校正，因而回弹小。另外，制件的回弹可以通过修模来制件 注：弯曲内半径为 2mm 图 2.1 制件尺寸 3 消除。 2.5 工艺尺寸计算 2.5.1 排样设计 (1)排样方法 根据所确定的模具结构特点，不可能做到 无废料排样 ， 所以采用少废料的样排方法。计 算 确定 ，复合模采用直排有废料排样 ，弯曲模无需排样。如图 2.2 所示 图 2.2 初步排样 (2)确定搭边值 查表 2-151， 并取最佳搭边值 a=3.0mm。 (3)确定条料步距 步距 180+3=183mm,宽度 B 为
9、 66mm. (4)材料 利用率 = 100 =94.8 (5)画出排样图 如图 2.3 所示。 图 2.3 排样图 2.5.2 冲裁力和校正弯曲力的计算 (1) 冲裁力 F1 查表 9-11取材料 Q195 的抗拉强度 =500MPa F1=L1 t L 为冲裁周长 已知 L=60 + 150 2 + R=60+300+ 30=454.2 所以 F1=454.2 1.5 330=225KN (2)推件力 Fe=nkeF, Fe=49.5kN n为同时卡在凹模洞口的的件数。 4 Ke为推件力系数，其数值见参考文献 2表 3-13。 (3)卸料力 FS=KSF, FS=9kN Ks为卸料力系数，
10、其值见参考文献 2表 3-13 (4)顶件力 FK=KKF, FK=13.5kN Kk为顶件力系数，其值见参考文献 2表 3-13 (5)校正弯曲力 F=qA 5-31知 q=35MPa.A 按水平的投影面积计算。 A=60 150+ 302 0.5=10413 F=35 10413=364.5KN 2.5.3 压力机的公称压力的初步确定 a. 对于复合模 Fz=F+Fe =225+49.5=274.5KN 根据以上计算结果，冲裁设备拟选 JC23-35。 b.对于弯曲模。由校正弯曲力，选 JG23-80. 5 第三章 模具的总体结构设计 3.1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用落料冲
11、压复合模和弯曲单工序模，即两套模具。 3.2 定位位方式的选择 a.对于复合模，因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销的方式。 b.对于弯曲模，毛坯放置在凹模的凹槽中，横向由左右两侧的槽定位，前后方向由挡料销定位。 3.3 出料装置 a.对于复合模，上模采用刚性推件装置，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的横梁，撞击上模内的打杆，装在模柄孔内的打杆在横梁的阻挡下下落，并通过打料板，打料杆，推下推件器将质件从凹模中推出。下模采用弹性推件装置，即在卸料螺钉的作用下，通过卸料板进行卸料。 b.弯曲模通过下模中的一带有弹簧的顶杆卸料，顶杆在弯曲时起压料作用，可防止侧移，成型后又起出料作用。 3.4 模具的结构特点 冲压落料复合模和弯曲模，如图 3.1 和图 3.2 所示。 冲孔落料复合模 图 3.1 6 V 形件弯曲模 图 3.2 3.5 模具工作过 程 第一步：将裁剪好的宽度为 66mm 的条料放在复合模的下模上，并挡料销定位。 上模上行，条料靠手动向前送一步，上模下行，落料凹模，冲孔凸模、凸凹模完成落料冲孔工序； 第二步：将第一步完成的质件，放在弯曲凹模中，横向由左右两侧的槽壁定位，前后方向由挡料销定位，上模下行，弯曲凸、凹模完成弯曲工序；
