20xx0403193_王善飞_铰链底座冲压工艺与模具设计

20xx0403193_王善飞_铰链底座冲压工艺与模具设计内容摘要：

成本的高低等一系列重 要问题。 铰链底座为小型冲压件，但是要大批量生产，形状较复杂。 常用的冲压设备有单柱固定台压力机（ J11）、开式双柱可倾式压力机（ J23）、闭式单点压力机（ J31），以济南大学毕业设计 13 及多工位自动压力机、万能液压机、摩擦压力机等 ]15[。 各工序所需总力为 F总 = KN ，所选压力机的公称压力应在所需压力的 倍以上。 即 F公称 = == KN 由此选择 JA31160B 型压力机。 冲模的闭合高度 h模 是指模具在最低的工作位置时，下模座的底面至上模座顶面的距离。 在设计模具时应与压力机相协调，由所选压力机知装模高度最大值为 205mm,设计的模具的高度应小于模具的最大闭合高度，即 hmin + 10mm ≤ h模 ≤ hmax −5mm 查 文献 [14]得： hmax = 205mm hmin = 140 mm 则 150mm ≤ h模 ≤ 200mm 所以选择 h模 =162mm 凹模设计 （ 1）凹模外形尺寸的确定 a. 按经验公式计算 凹模的高度： h=kb 公式中 k—— 系数，查的 k= b—— 最大尺寸， b= 则 h= 圆整取 h=30mm。 拉深凸模设计 根据加工的零件确定凸模的结构形式。 （ 1） 凸模的长度 根据加工零件初步确定凸模长度 l=73mm，材料为 Cr12MoV。 （ 2）强度校核 冲裁时凸模因承受了全部的压力，所以承受了相当大的压应力，在一般情况下，凸模的强度是足够的，但是在凸模特别细长或者凸模的截面尺寸很小时，就必须校核，包括凸模最小截面的承受能力和抗纵向弯曲能力的校核。 对凸模最小断面上的承受能力进行校核时，必须使冲裁力 P 小于或等于危险断面济南大学毕业设计 14 所 允许的最大压力。 即 σ = PAmin≤ [σc] (9) 其中 P= KN， Amin= mm2，查的材料 Cr12MoV 的 [σc]=103Mpa 代入公式 (7)得： σ =103Mpa [σc] 合格 稳弯曲应力的校核 由于凸模没有导向装置，其应力情况近似于一端固定、另一端自由的压杆。 这时 凸模不发生失稳的最大冲裁力 P 可以用欧拉极限力公式确定。 经运算，其凸模的自由长度 l为： l≤ √π2EJ4nP (10) 其中 l—— 凸模的自由长度（ mm）。 E—— 弹性模量，对于工具钢，其值为 ~ 105(MPa)。 J—— 凸模断面的轴惯性矩（ mm4）。 n—— 安全系数，对于淬火钢， n=2~3。 未淬火钢， n=4~5。 P—— 冲裁力 （ N）。 其中 P= KN , E = 105MPa,J=104mm4,n=2 代入公式（ 10）中得： l≤ 250 mm 凸模的实际长度为 73mm,小于 250 mm。 合格 凸凹模设计 在落料拉深复合模具中，复合模具很重要。 它既关系到落料的质量又关系到拉深的质量。 主要根据落料凹模和拉深凸模设计。 其工作部分尺寸即是落料凸模尺寸和拉深凹模尺寸。 推件 及压边 装置设计 本套复合模具采用倒装式，拉深件容易卡在凸凹模内，故设计推件杆将加工件从凸凹模内推出。 推件杆为刚性的，刚性推件装置的推理较大、工作可靠。 本模具采用弹性压边圈， 弹性压边圈有两种形式：弹簧和聚氨酯橡胶。 后者能够承受较大载荷，接触面积大，考虑到模具的闭合高度，采用聚氨酯橡胶的串联形式。 卸料装置设计 本模具在冲压完成后，带料会卡在凸凹模上面，本套模具采用弹簧卸料装置，弹簧能产生较大的力，而且卸料板起到承料的作用。 济南大学毕业设计 15 （ 1）卸料板 弹压卸料板不仅起到卸料的作用，同时还起到压料的作用。 卸料板与凸模的间隙大小以不致使冲件或者废料被拉进间隙为准。 对于弹压卸料板，卸料孔每侧的的间隙 c=~,t 为冲压件的厚度，此处t=。 则 c=~。 取 c=。 此套模具凸凹模为不规则形状，卸料孔的尺寸为凸凹模基础上加上。 根据 文献 [14]选择卸料弹簧的材料为 60Si2Mn，规格为： 压簧 42030 导向零件设计 导向零件用于提高模具的精度、减少冲床对模具精度的不良影响，同时还可以节约 模具的调整时间，以及提高重建的精度及模具寿命。 铰链底座的厚度为 t=,不是很厚。 精度要求较高，故采用四导柱高精度模架。 定位装置设计 模具的定位零件是用以保证在冲压加工过程中材料和毛坯的正确送进及正确地将工件安放到模具上，已完成下一步的冲压工序。 本套模具主要有挡料销和定位销。 挡料销用于限定 条料的搭边和左右的位移，挡料销固定在凹模上面，使带料只沿着进给方向送进。 定位销 主要控制带料的送进距离。 总装配如图 11 图 11 落料拉深复合模 1，起重轴销 2，上模座 3，导套 4，导柱 5，凹模 6，内六角螺钉 7，弹性体 8，凸模固定板 济南大学毕业设计 16 9，凸模 10，内六角螺钉 11，内六角螺钉 12，间隔盘 13， 压边圈 14，卸料板 15，凸凹模 16，弹簧 17，下模垫板 18，下模座 19， 销 20，推件杆 21，内六角螺钉 22，挡料销 23，内六角螺钉 材料选择 模具零件材料的选择对模具的寿命及冲压件的质量影响 都非常大。 对于材料的选用，应根据不同的使用要求，考虑其经济性。 并充分利用材料的特性，选择相应的模具材料。 由《冲压工艺与模具设计实用技术》表 2105 及 表 2106 选择材料如下： 1）凹模、凸模、凹凸模均采用 Cr12MoV； 2） 导柱、导套采用 20 钢； 3）起重轴销、卸料板、压边圈采用 Q235 钢； 4）螺钉、定位销、挡料销、 固定板、垫板均采用 45 钢； 5） 上、下模座均采用 HT 综述： 本模具为落料拉深复合模具，毛坯为 Q235 的带料，采用弹性压边圈压边，利用挡料销和定位销定位 ，保证定位精度。 采用四导柱模架，且导柱导套要精磨。 卸料板既能够起到卸料作用，又能起到承料的作用。 整套模具能够顺利完成此工序的工作，并且能够得到复合条件的成形件。 济南大学毕业设计 17 5 二次拉深模具设计 由工艺分析知，此零件需要进行两次拉深才能完成。 此模具主要根据第一套模具进行设计，其中上、下模座和导柱、导套以及部分零件采用第一套 的零件，这样能够提高互换性，并且在维修方面较容易，节约成本。 设计要点 此套模具为二次拉深模具，所以除了应考虑到与其他模具一样的设计方法和步骤外，还需要考虑以下特点： （ 1） 拉深工艺的计算要有较高的准确性，从而拉深凸模长度的确定必须满足工件拉深高度的要求，且在拉深凸模上必须有一定尺寸的通气孔。 （ 2）二次拉深的凸模较长，选用凸模材料时须考虑热处理时的弯曲变形。 同时凸模在板上的定位、紧固的可靠性。 （ 3）压边圈与毛坯接触的一面要平整。 （ 4） 对于形状复杂或多次拉深的拉深件 ,一般很难确切计算出坯件形状和尺 寸 , 往往经拉深后 , 才能设计和制造拉深模件。 凸模设计 初选凸模的长度为 77 mm， 凸模的断面与第一套相同， 由公式（ 9）（ 10）得此凸模 的强度 合格。 力的计算 1）拉深力 二次拉深仍然是不规则形状的拉深，近似看作矩形盒状的拉深。 拉深力根据公式（ 6）得： P= KN 2）压边力 压边力的大小对拉深件的质量有一定的影响：如果压边力太小，则在冲件仍然会出现起皱。 而当压边力增大时，在压边圈与板料之间的摩擦力增大，侧壁会出现变薄现象，甚至拉裂。 由于此加工件为不规则形状，则 ： FQ=APP （ 11） 其中 AP—— 压边圈下的毛坯的投影面积 （ mm2） ； 济南大学毕业设计 18 P—— 单位压边力（ MPa）。 查 文献 [14]表 529 得： P= AP=103 mm2 代入公式（ 11）得： FQ= KN 压力机的选择 压力机的公称压力应大于 倍的总压力，即 F（ P+FQ） 代入数据得： F KN 另外考虑到此次拉深系数为 ，拉深深度为 mm，故选择的压力机的型号为 JA31— 160B。 模具闭合高度 由第一套模具知 所选压力机装模高度最大值为 205mm,设计的模具的高度应小于模具的最大闭合高度，即 hmin + 10mm ≤ h模 ≤ hmax −5mm 确定模具闭合高度为 162mm。 模具其他零件的设计 此套模具的模架与第一套的模具相同，定位和压边以及推件装置均和第一套相同。 其总装配图如图 12 所示： 图 12 二次拉深模具 济南大学毕业设计 19 1，起重轴销 2，上模座 3，导套 4，导柱 5，弹性体 6，凸模固定板 7，凸模。