20xx0403235_杨涛_汽车固定托板冲压工艺与模具设计

20xx0403235_杨涛_汽车固定托板冲压工艺与模具设计内容摘要：

（ 31） 式中 — 冲件材料厚度，此处为 ； d— 凸模直径，此处为 10mm， 80mm；  — 冲件材料的抗剪强度；从上的 Mpa340 ； k — 凸模刃口接触应力；  — 凸模平均应力； [ ]— 对于常用合金钢模具，可取 1800~2200Mpa。 当凸模直径是 10mm时： ][3 3 0 810 3 4 02    所以符合要求； 当 凸模直径是 80mm时： ][4 1 8 380 3 4 02    M p a 所以也符合强度要求。 对于圆形有导向装置的凸模最大长度： FdL2max 270 式中， maxL — 凸模许可的最大长度； d— 凸模的最小直径，此处为 10mm； F— 冲裁力，此处为 (kN)； )( a x mmL  （ 2） 非圆形凸模 当凸模横截面宽度大于材料厚度时，可按下式核算接触应力 k ： ][ kk AL （ 32） 式中 L— 冲件轮廓长度，此处为 40mm， 320mm；  — 冲件材料厚度，此处为 ；  — 冲件材料的抗剪强度；从上的 Mpa340 ； Ak — 接触面积，取接触宽度为 2 ， mmA k  ； 对与小方孔 ][)(2 7 240 3 4   kNk 对于大方孔 ][)(    kNk 所以凸模强度 符合设计要求。 冲孔凹模的设计 （ 1） 凹模 厚度和壁厚 凹模 厚度 H 和壁厚可用经验公式计算； 凹模厚度 H=KB 凹模壁厚 C=（ ~2） H 式中 B— 凹模孔的最大宽度； K— 为相关系数； 查表 95 得 H=50mm； c 取 50mm； （ 2） 外形尺寸 此工件冲孔较多，为了使压力中心与凹模板中心重合，应采用以下公式求外形尺寸： 39。 2L l c 39。 2B b c 39。 l 沿凹模长度方向压力中心至最远刃口距离的 2 倍； 39。 b 沿凹模宽度方向压力中心至最远刃口距离的 2 倍。 则： )( mmL  ； )( mmB  ； 由上所述，查表得，凹模外型尺寸改为 mmmmmm 504 0 06 3 0 。 （ 3） 凹模的刃壁形式 此模具结构简单，残余物料由冲压反方向推出，根据表 147 得出凹模的刃壁形式为序号 6 的形 式。 模架设计 模架 包括上模座，下模座，导柱和导套。 根据相关资料可知，在此模架材料选用铸铁 HT 由表 919，上模座选用中间导柱 mmmmmm 503 1 56 3 0  — 1990； 由表 920，下模座选用中间导柱 mmmmmm 503 1 56 3 0  ； 由表 922， 模柄选用整体式，型号 A 60 140 ， JB/ 由表 921，导套选取滑动配合形式，型号为 A 50 6 140 60H GB/ ； 由表 921，导柱选取滑动配合形式， A 50 5 290h  GB/ ； 卸料板的设计 卸料装置分为固定卸料和弹性卸料两种结构。 固定卸料板用于工件平面度要求不高，卸料力较大的情况；弹性卸料用于生产薄料冲裁卸料；在这里所设计的工件表面较为平整且材料厚度较小，所以采用弹性卸料装置，根据下模座外形尺寸查表 915得卸料板厚度为 20mm，材料选用 45 号钢或 Q235。 垫板的设计 垫板的作用 是将凸模承受的压力均布到模座上，避免凸模直接和模座接触，从而避免压强过高而压塌模座面。 根据表 923 可知外形尺寸为 mmmmmm 504 0 05 0 0  的模座应选用厚度为 16mm的垫板 凸凹模固定板的设计 凸凹模 固定板的作用是固定凸模和凹模等工作零件，其形状有矩形和圆形，平面尺寸除保证固定工作零件外，还应考虑固定螺钉和定位销的位置，厚度一般为凹模厚度的 50%80%，所以固定板厚度为 )(40~25%)80~%50(50 mm ，此处取 35mm。 卸料橡皮的设计 由于橡皮允许承 受的负荷较大，而且安装调整比较方便，所以是冲模中卸料常用的弹性元件。 根据卸料力 F2 = K2 F1 =(kN)，首先预设在卸料板上安装四个卸料螺钉，且 卸料螺钉采用表 [6]中序号一的结构形式。 由于螺钉部杆直径为 12mm，因此卸料橡胶内孔直径 d 取 14mm。 由表 924 可得公式： D= 2 Fd P （ 34） 式中 d— 橡皮的内径； F— 单个橡皮需提供的卸料力，此处 )(2 6 kNFF  ； p— 单位压力， MPa，一般取 2~3 Mpa，此处取 MPa。 所以 D= 6 1 2 6 2 (mm) 所以橡皮的外径 D 取 50mm。 冲模闭合高度的确定 确定模具闭 合高度以前，应先了解压力机的闭合高度。 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底平面到工作台的距离。 模具的闭合高度是指模具在最后工作位置时，上下模板之间的距离。 因此，为使模具正常工作，模具闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系式确定，即： mmhhmmh 105  最小闭最大 （ 36） 式中 最大h — 压力机的最大闭合高度 ； 最小h — 压力机的最小闭合高度； 闭h — 冲模的闭合高度。 所选压力机 最大h =380mm， 最小h =290mm。 因此取 模具 的 闭合高度为 340mm。 模具材料的选用 冲模材料，尤其是凸凹模材料，与模具寿命关系很大，因此，合理的选用材料是模具设计的一项十分重要的工作。 选用模具材料时，应考虑模具的工作特性，受力情况，冲件材料性能， 冲件精度以及生产批量等因素。 综上经查表 813 得： （ 1）冲裁模：模具工作刃口形状简单，尺寸较小，选用 9Mn2v； （ 2） 固定板 、 卸料板 、 推件板： Q235 钢； （ 3）上下模座： HT250，调质处理； （ 4）挡料销定 、 位销： 45 钢； （ 5）导柱 、 导套： 20 钢，渗碳淬火处理； 4 工件Ⅱ冲孔模的设计 计算冲压压力 冲孔冲裁力 （ 1）冲裁力 F1 tLKF 孔11  （ 28） 式中 K1 — 系数，考虑到模具刃口的磨损，凹凸模间隙的波动，材料机械性能的 变化，材料厚度偏差的因素，实际所需冲裁力还须增加 30%，即 K1=。 L孔 为 冲孔周长之和， L孔 = 3 . 1 4 8 0 3 . 1 4 1 0 1 0 1 0 4 6 0 5 . 2       (mm)；  — 材料抗剪 强度Mpa，查表 11[3]得 ，材料为 Q235，  可取 304~373Mpa 之间，所以取  =340Mpa； t— 材料 厚度 ，根据资料得 t=。 则 F1 = 340=(kN) （ 2）卸料力 F2 122 FKF  （ 215） 上式中 K2 为 卸料力系数，由表 27 可得 K2 范围为 ~，在冲多孔 、大搭边和轮廓复杂时 K2 取上限，但再这里工件结构较为简单，所以 K2 取。 所以 122 FKF ==(kN) （ 4） 推件力 F3 133 FKF （ 213） 上式中 F3 为推件力； K3 为推件力系数，由表 27 可得 K3 为 ； F1 为 冲孔力。 所以 133 FKF = =(kN) （ 4）总冲裁力 Ft 根据资料和工艺分析的此工艺采用弹性卸料装置和下出料方式。 所以 321 FFFFt  （ 218） 则 321 FFFFt  =++=(kN) 压力机的初选择 由于 Ft=(kN)， 经查阅相关资料得，压力机应选用机械压力式开式双柱可倾压力机， J23800，公称压力为 800 kN，最大封 闭 高度为 380 mm，封闭高度调节量为 100 mm，滑块行程 130 mm。 模具压力中心的计算 由工件一设计过程可知， 压力 中心即工件内外周边上冲裁力的合力中心。 工件内外周边冲裁力的合力，是由工件周边各线段重心位置所决定的，而各线段的重心是已知的，所以可以利用解析法求得合力的中心。 冲裁合力 中心 s 相对 y轴的距离为： nnns lll xlxlxlx    212211   )( mm nnns lll ylylyly    212211  )( mm 计算 时必须同样遵循工件一设计时遵循的设计原则。 查基本公差表的： 大圆孔： ( )mm  ； 小圆孔 ： ( )mm  ； 方 形 孔 ： ( )mm ； 查表 23，可知 最小间隙  ，最大间隙 。