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 .11.1 课题研究背景 .11.2 模具的发展与现状 .1第二章 工艺分析及排样 .22.1 原始数据
2、.22.2 工艺分析 .22.3 冲裁工艺方案的确定 .22.4 模具结构形式的确定 .22.5 工艺尺寸计算 .32.5.1 排样设计 .32.5.2 冲裁力和校正弯曲力的计算 .32.5.3 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 .53.1 模具类型的选择 .53.2 定位位方式的选择 .53.3 出料装置 .53.4 模具的结构特点 .53.5 模具工作过程 .6第四章 模具零件的设计与计算 .74.1 凸模凹模刃口的尺寸计算.74.1.1 加工方法的确定 .74.1.2 尺寸计算 .74.2 凸凹模的设计 .84.2.1 凸模的结构形式及固定 .84.2.2 凸模
3、长度的确定 .94.2.3 凹模结构形式设计 .94.2.4 凹模结构尺寸的确定 .94.3 模板的设计 .104.4 模架的设计及其他零部件 .10第五章 压力中心的计算 .125.1 计算步骤 .125.2 压力中心的计算 .12结 论 .14致 谢 .15参考 文献 .16 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
4、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
5、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
6、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。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，
7、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，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，制件的回弹可以通制件 注：弯曲内半径为 2mm图 2.1 制件尺寸 3 过修模来消除。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
8、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 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 =500MPaF1=L1tL 为冲裁周长已知 L=60 + 1502 + R=60+300+30=454.2所以 F 1=454.21.5330=225KN(2)推件力 F e=nke
9、F, Fe=49.5kNn 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 F S=KSF, FS=9kNKs为卸料力系数，其值见参考文献 2表 3-13(4)顶件力 F K=KKF, FK=13.5kNKk为顶件力系数，其值见参考文献 2表 3-13(5)校正弯曲力F=qA5-31知 q=35MPa.A 按水平的投影面积计算。A=60150+30 20.5=10413F=3510413=364.5KN2.5.3 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
10、-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。 6 冲孔落料复合模 图 3.1V 形件弯曲模 图 3.23.5 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；
