安装支架的冲压工艺及模具设计

安装支架的冲压工艺及模具设计内容摘要：

工的方法，即凸模与凹模分别按图样加工至尺寸。 这种凸凹模分开加工的方法可以使凸、凹模自身具有互换性，便于模具成批制造。 冲孔凸、凹模工作部分的尺寸计算 根据凸、凹模的设计原则，设计冲孔模时先确定凸模刃口尺寸。 凸模直径计算公式为： pd = p0()dx （ 8） 凹模直径计算公式为： d = dmin 0()d x Z   （ 9） 式中 d —— 冲孔件标称尺寸 （ mm） Δ —— 工件制造公差 （ mm） x —— 系数 查表 10— 11[5] 得Δ = （ 按 GB1800— 79IT14 级计算 ） 将 d = 6mm , Δ = , x = ， p = 带入 公式（ 8）有冲孔凸模直径： pd = p0()dx =(6 + ）  mm =  mm 将 d = 6mm , Δ = , x = ， d = 带入 公式（ 9）有凹模直径： d = dmin 0()d x Z   =（ 6 + + ）  mm =  mm 冲孔凸、凹模型式 冲孔凸模长度 L 根据模具的结构确定 L= 1 2 3H +H +H +H[9] 其中 1H —— 凸模固定板厚度 （ mm） 12 2H —— 卸料版厚度 (mm） 3H —— 倒尺厚度 （ mm） H —— 附加长度 （ mm） 凹模刃口采取表 2— 38[5] 中第 2种型式，取刃口高度 h=8mm，凸模的具体形状和尺寸如下 : 图 4 冲孔凸模 Fig4 Piercing punch 冲孔凸模强度校核 （ 1） 压应力校核 mind ≥ 4tτ /[σ ] （ 10） 式中 mind —— 冲孔凸模最小直径 (mm) t —— 料厚 （ mm） τ —— 板料抗剪强度 （ Mpa） [σ ] —— 凸模材料的许用压应力 （ Mpa） 凸模材料采用碳素工具钢 T10A，其许用压应力 [σ ]=1000Mpa 将 t= 、τ =360 Mpa 、 [σ ]=1000Mpa 带入公式（ 10）有， mind ≥ 4tτ /[σ ] = 4 360/1000 = 而 mind =6mm 故设计满足要求。 （ 2）弯曲应力校核 13 maxL ≤ 290dF （ 11） 其中 maxL —— 允许的凸模最大自由长度（ mm） d —— 凸模的最小直径 （ mm） F —— 冲裁力（ N） 将 d=6 mm 、 F=13338 N 带入公式（ 11）中有， maxL ≤ 290dF= 290 613338=28 mm 而 maxL = mm ≤ 28mm 也满足要求，故冲孔凸模设计合理。 落料凸、凹模设计 落料模刃口 尺寸公差及凸、凹模间隙 根据凸、凹模的设计原则，设计落料模时先确定凹 模刃口尺寸。 由图 3 ,凹模外 径计算公式为： pd = d0()dx （ 12） 式中 d —— 冲孔件标称尺寸 （ mm） Δ —— 工件制造公差 （ mm） x —— 系数 查表 2— 34[5] 得 1 = （ 按 GB1800— 79IT14 级计算 ） 将 1d = 61mm , 1 = , x = ， 1d = 带入公式（ 12）有 落料凹模外 径： 1pd = d10()dx =(61 ） + mm = + mm 将 2d = 64mm , 2 = , x = ， 2d = 带入公式（ 12）有落料凹模外 径： 2pd = d20()dx =(64 ） + mm = + mm 将 3d = , 3 = , x = ， 3d = 带入公式（ 12）有 落料凹模外 径： 3pd = d30()dx =( ） + mm = + mm 将 4d = 18mm , 4 = , x = ， 4d = 带入公式（ 8）有 落 14 料凹模外 径： 4pd = d40()dx =(18 + ）  mm =  mm 落料凸模刃口尺寸按照凹模刃口尺寸配制，保证凸、凹模双面 间隙为： minZ ～ maxZ = ～ （由表 2— 5[1] 查得）。 本设计中将落料凸模与冲孔凹模做成一体，即做成凸凹模的型式。 凹模和凸凹模的尺寸 落料凹模刃口型式采取表 2— 38[5] 中第 2种型式，取刃口高度 h = 8 mm。 凹模和凸凹模的具体形状和尺寸 如下 : 图 5 落料凹模 Fig5 Blanking die 图 6 凸凹模 Fig6 Punchdie 其它零件的选择及相关尺寸的确定 1）选择上、下模座及模柄： 15 采用 — 81 后侧带导柱形式的模板，其 L B为 160 mm 125 mm， 上模板厚 35mm ，下模板厚 40mm。 选用压入式模柄，按 — 81 选取 A50mm 95mm 的模柄。 2）选择导柱、导套： 按 — 81 选 d=25mm的导柱，导柱长度取 L= 130mm ，按 — 81选 d=25mm的导套， 导套长度取 L=85mm。 3）卸料装置的选用： 为了得到较平整的工件。 此模具采用弹压式卸料结构。 弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性元件。 主要为弹性卸料，压料及出件装置供弹压力。 弹压卸料装置是由卸料板、弹性元件 (弹簧或橡胶 )，卸料螺钉等零件组成。 根据卸料力 F= 选用 4个 8280 聚氨酯橡胶 作为卸料装置 ， 每个 橡胶 的预压力为： 0F ≥ F卸 /n 式中 ： F卸 卸为冲裁卸料力； n 为橡胶 个数。 所以 0F ≥ F卸 /n =／ 4 = 应使 橡胶 极限压力大于预压 力 ,查表 2— 40[5] ，初选 橡胶 规格为 ： 自由高度H=20mm,外径 D=25mm,孔径 d= 取卸料板平面尺寸为 132mm 117mm ，厚度为 12mm。 卸料板起到卸料兼压料的作用。 4）垫板、凸模固定板： 垫板、凸模固定板的平面尺寸与凹模的相同，垫板厚度取 8mm ,凸模固定板厚度取 14mm。 5）档料装置的选用： 采用三个活动档料销使材料在冲压时得到定位。 6）定位零件的选用： 用一个直径 d=8mm，长 18mm的销将模柄定在上模座上，防止其转动。 采用四个 M12mm 长 L=55mm 的内六角螺钉将落料凹模和凸模固定板固定在上模座上面，并采用两个直径 d=10mm 长 L=60mm的圆柱销定位。 16 凸凹模采用三个 M8 长 L= mm 的内六角螺钉直接安装在下模座上，并且采 用两个直径 d=6mm长 L=50mm 的圆柱销定位。 压力机的选择 在选择压力机时应该注意以下几点： 压力机的工作台面尺寸应大于模具底座尺寸 50～ 70mm 以上。 所设计的冲模的闭合高度应小于压力机的最大装模高度。 一般应该满足 H ≤maxH 5 mm ,如果模具闭合高度过小，可在压力机台面上加放垫板。 设计在下模座下面的卸料装置的尺寸应该小于压力机上的工作台孔的尺寸。 设计中选用的模柄尺寸应该小于或等于压力机模柄孔尺寸。 本次设计选用开式曲柄压力机，其优点是 ：具有三面敞开的操作空间、操作方便、容易安装机械化装置并且成本低。 根据上述原则，选用型号为 J2340，公称压力为 400KN 的 开式曲柄压力机 .其最大封闭高度为 330mm， 而 H H H H H H H     凸 凸 、 凹闭 垫 固上 模 下 模 3 5 8 1 4 2 4 3 0 4 0 1 5 2 mm       满足 H ≤ maxH 5 mm 其技术参数如下： 滑块行程 : 80 mm 行程次数 : 90 次 /min 最大封闭高度 :330 mm 封闭高度调节量 : 80 mm 工作台尺寸（左右前后 ） : 700 mm 460 mm 工作台孔尺寸（直径 /mm） : 200 mm （左右前后） : 300 mm 150 mm 模柄孔尺寸（直径深度） : ∮ 50 mm 70 mm 4 弯曲模设计 弯曲力的计算 弯曲力是设计冲压工艺、选择压力机和设计模具的重要依据。 由于弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料力学性能、工件形状及模具结构有关，而且与弯曲方式也有很大关系，因此很难用理论方法进行准确计算。 通常只根据工件的宽度、厚度、材料的力学性能和 模具的结构、尺寸等采用经验公式来进行弯曲力的估算。 自由弯曲力的计算 自由弯曲力的计算公式为： 17 F自 =CKB b t2 /(r+t) （ 13） 式中 C—— 与弯曲形式有关的系数，对 V形件取 ；对 U形件取 K—— 安装系数，一般取 B—— 料宽 （ mm） t—— 料厚（ mm） r—— 弯曲半径（ mm） b —— 材料强度极限 （ Mpa） 分别将 C= ， K= ， B=61 mm ， t= mm ， r= mm ， b = = 360 Mpa 带入公式（ 13）有 F自 =CKB b t2 /(r+t)= 61 360 /（ +） = = 顶件力一般取自由弯曲力的 30%～ 80%，即 8～ 20KN。 校正弯曲力的计算 为了提高弯曲件的精度，减小回弹，在板料自由弯曲的终了阶段，凹模继续下行将弯曲件压靠在凸模上，其实质是对弯曲件的圆角和直边进 行精压，此为校正弯曲。 校正弯曲力的计算公式为： F校 =A p （ 14） 其中 F校 —— 校正弯曲力 （ N） A —— 校正部分的投影面积 （ mm2） P —— 单位面积校正力（ Mpa） 由于此弯曲模采用一模两件的设计形式，故校正部 分的投影面积为： A=2 61 mm 37 mm =4514 mm2 由表 3— 2[1] 查得 p=90 Mpa ，将 A=4514 mm 和 p=90 Mpa 带入公式（ 14） 有 F校 =A p =4514 mm2 90 Mpa =406260N = 弯曲模工作部分的设计 弯曲模工作部分的尺。