门铰链右片冲压设计说明书样本.doc

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广西工学院
《冲压工艺与模具设计》课程设计
说 明 书

设计题目 门铰链右片落料冲孔倒装复合模

系 别 机械工程系
专业班级 材料071
学生姓名 王文献
学 号 0010
指导教师 赵克政
日 期 .1

目录
绪论
一． 设计的任务和要求
二． 冲压件的工艺分析
三． 冲压工艺方案的确定
四． 模具结构形式的确定
五． 模具总体设计
六． 模具设计计算
七． 主要零部件设计
八． 校核模具闭合高度及压力机有关参数

总结
参考文献

绪论
模具, 作为高效率的生产工具的一种, 是工业生产中使用极为广泛的与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件, 具有生产效率高, 可实现高速大批量的生产; 节约原材料, 实现无切削加工; 产品质量稳定, 具有良好的互换性; 操作简单, 对操作人员没有很高的技术要求; 利用模具批量生产的零件加工费用低; 所加工出的零件与制件能够一次成形, 不需进行再加工; 能制造出其它加工工艺方法难以加工、 形状比较复杂的零件制品; 容易实现生产的自动化的特点。
设计出正确合理的模具不但能够提高产品质量、 生产率、 模具使用寿命, 还能够提高产品的经济效益。在进行模具设计时, 必须清楚零件的加工工艺。充分了解模具各部件的作用是设计者的前提, 新的设计思路必然带来新的模具结构。

一． 设计的任务与要求
1.拟定冲压件的工艺过程, 并填写工艺过程卡1份;
2.设计指定冲压件的其中一道工序的冲压模, 并绘制装配图和凸凹模零件图各一张;
3.装配图的零件必须完整, 保证冲出合格的工件;
4.模具结构简单, 寿命长, 成本低且与生产批量相适应;
5.操作简便, 安全;
6.编写设计说明书1份, 约20页;

二． 冲压件的工艺分析
1. 材料
零件采用LF21铝合金板, 合金原素为锰, 具有极佳的成形加工特性、 高耐腐蚀性、 良好的焊接性和导电性, 强度比LG1更高。广泛用于厨具、 食物及化工产品处理与贮存装置、 运输液体产品的槽、 罐、 以薄板加工的各种压力容器与管道、 热交换器、 铆钉、 焊丝、 洗衣机缸体等, 综合分析比较适合冲压加工。
2.工件结构形状
该工件主要用于门与门框的连接, 工件结构形状相对简单, 成轴对称, 有三个孔, 孔与在冲裁时零件的孔与孔之间, 孔与边之间均受模具强度和冲裁质量的制约, 为了避免冲孔时凸模受水平推力而不被折断, 因此孔与边缘最小距离应大于最小允许尺寸( 1～1.5) t, 即最小满足冲裁要求。
3. 尺寸精度
零件图上的未标注公差为IT14, 尺寸精度不高, 因此能够用冲裁得到, 该零件对表面粗糙度没有特殊要求, 零件的厚度小于2mm,能够采用普通冲裁就能达到图纸要求。
4.生产批量
零件采用大批量生产, 适合采用冲压加工方法, 最好采用复合模或者连续模。

三．冲压工艺方案的确定
从零件的结构分析, 零件分为落料、 冲孔, 能够有如下三种方案:
1. 先冲孔, 后落料。单工序模生产。
2. 冲孔-落料复合冲压。复合模生产
3. 冲孔-落料级进冲压。级进模生产。
方案1的模具结构简单, 制造周期短, 制造简单, 但需要两副模具, 成本高而生产效率低, 难以满足大批量生产。
方案3只需一副模具, 生产效率高, 操作方便, 精度也能满足要求, 但模具轮廓尺寸较大, 制造复杂, 成本较高。
方案2也只需一副模具, 制件精度和生产效率都很高, 且工件的最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚, 模具强度也能满足要求。,模具轮廓尺寸较小。
经过对上述方案的比较分析, 该工件的冲压生产采用方案2最佳。

四．模具结构形式的确定
正装式复合模和倒装式结构比较:
正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件, 还能够冲制孔边距较小的冲裁件。
倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件, 但倒装式复合模结构简单, 又能够直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠, 便于操作, 并为机械化出件提供了有利条件, 因此应用十分广泛。
根据零件分析, 制件的精度要求较低, 孔边距较大, 为提高经济效益和简化模具结构, 适宜采用倒装复合模生产。
根据以上分析确定该制件的生产采用倒装式复合模生产。

四．模具的总体设计
1.模具类型的选择
经分析, 工件的尺寸精度要求不高, 形状简单, 但工件产量较大, 根据材料厚度, 为保证冲模有较高的生产率, 经过比较, 决定实行工序集中的工艺方案, 弹性卸料装置自然漏料的倒装复合结构方式。
2. 操作与定位方式
零件的生产批量大, 为合理安排生产可用手工送料方式, 提高经济效益; 因为导料销和挡料销结构简单制造方便。且该模具采用的是条料, 根据模具具体结构兼顾经济效益, 控制条料的送进方向采用导料销, 控制送料的步距采用固定挡料销。
3.卸料方式
弹性卸料板与刚性卸料板的比较:
弹压卸料板具有卸料与压料的作用, 主要用于料厚小于或等于2mm的板料, 由于由于有压料作用, 冲件比较平整。卸料板与与凸凹模之间的单边间隙选择( 0.1-0.2) t, 若弹压卸料板还要对凸凹模起导向作用, 二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常见作落料模, 冲孔模。
刚性卸料板是采用固定卸料板结构。常见于较硬、 较厚且精度要求不高的冲裁件的卸料。主要用于卸料力较大、 材料厚度大于2mm的模具。
综合以上所述, 采用弹压卸料板比刚性卸料板方便, 操作者可看见条料在模具中的送进状态, 且弹性卸料板对工件施加的柔性力, 不会损伤工件表面, 故可采用弹性卸料。
4.确定导向方式
方案一: 采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上, 因此上模座在导柱上滑动平稳。常见于横向送料级进模或纵向进料的落料模、 复合模。
方案二: 采用后侧导柱模架。由于前面和左、 右不受限制, 送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧, 工作时, 偏心距会造成导套导柱单边磨损, 严重影响模具寿命, 且不能使用浮动模柄。
方案三: 四导柱模架, 具有导向平稳、 导向准确可靠、 刚性好等优点。常见于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件。
方案四: 中间导柱模架, 导柱安装在模具的对称线上, 导向平稳、 准确, 但只能一个方向送料。
根据以上方案的对比并结合模具的结构形式, 为提高模具寿命和工件质量, 采用中间导柱模架, 即方案四最佳。

六． 模具的设计计算
1.排样方式的选择
方案一: 有废料排样 沿冲压件外形冲裁, 在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模保证, 因此冲件精度高, 模具寿命高, 但材料利用率低。
方案二: 少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响, 冲件质量差, 模具寿命较方案一低, 但材料利用率稍高, 冲模结构简单。
方案三: 无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些, 但材料利用率最高。
经过上述三种方案的分析比较, 综合考虑模具寿命和冲件质量, 该冲件的排样方式采用方案一最佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。
排样图如下:
2. 计算条料宽度
搭边的作用是补偿定位误差, 保持条料有一定的刚度, 以保证零件的质量和送料方便。搭边过大, 浪费材料。搭边过小, 冲裁时容易翘曲或被拉断, 不但会增大冲件毛刺, 有时会被拉入凸、 凹模间隙中损坏模具刃口, 降低模具寿命, 影响送料工作。根据零件形状, 查《冲压模具简明手册》得, 工件之间搭边值a=2.5mm,工件与侧边之间的搭边值取b=2mm, 条料有板料裁剪下料而得, 为保证送料顺利, 规定其上偏差为零, 下偏差为负值-

式中—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;
a—为冲裁件之间的搭边值;
-板料剪裁下的偏差, 取=0.5mm
(mm)
因此条料宽度在34.5—35mm之间。
3. 确定步距
送料步距S:条料在模具上每次送进的距离称为送料步距, 每个步距可冲一个或多个零件。近距和排样方式有关, 是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。
进距地确定原则是, 最小条料宽度要保证冲裁时工件有足够的搭边值; 最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料, 并有一定的间隙。
送料步距S=31.5+31.5+2.5=66mm
4. 计算材料的利用率
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫做材料的利用率, 它是衡量合理利用材料的重要指标。
η=
式中 S为工件的实际面积
为所用材料的面积
计算的η=68%
5. 冲裁力的计算
( 1) 用平刃冲裁时, 其冲裁力F一般按下式计算:

式中 F-冲裁力
L-冲裁周边长度, 经计算L=284.9mm
t-材料厚度,取t=1.5mm
-材料的抗剪强度, 查表知LF21的 =100-120Mp, 取=120Mp
K-为系数, 系数K是考虑到实际生产中, 模具间隙值的波动和不均, 刃口磨损、 板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出的修正系数, 一般取K=1.3
因此
=1.3x284.9x1.5x120=67kN
6.卸料力、 推件力的计算

卸料力

因此=0.06x67=4.02kN
推件力

式中 n为梗塞在凹模内的制件或废料数量, 取n=1
为推件力系数, 取=0.05
因此=1x0.05x67=3.35KN
因此总的冲压力

=67+4.02+3.35
=74.37KN
根据压力计算的结果拟选压力机规格为J23-25
7.模具压力中心的计算

图 1

模具的压力中心是指冲压时冲压力的合力作用点位置。为了确保压力机和模具的正常工作, 应使模具压力中心与压力机滑块的中心重合 , 否则, 会使压力和压力机的滑块产生偏心载荷, 使滑块和导轨之间产生过大的摩擦, 模具导向零件加速磨损, 降低模具和压力机的使用寿命。该零件为轴对称零件, 则压力中心肯定在对称轴上, 如图1, 以A点为原点建立如图所示的直角坐标系, 则A(0,0),Q(0,7),G(0,30),因此压力中心坐标( , )可得
=0 =
故压力中心坐标为( 0,12.3)
8.工作零件刃口尺寸的计算
由于零件形状简单, 精度不高, 故采用凸、 凹模刃口分别加工的方法加工凸凹模。查表得冲裁间隙最大和最小值的值为: =0.14 mm =0.076mm
凸、 凹模的制造公差、 应满足:

取=0.025 =0.038
采用凸、 凹加工的时, 应在图样上分别标注凸、 凹模刃口尺寸和制造公差, 为了保证间隙值, 应满足下列关系式:

因此满足要求。
零件的有关尺寸如图2:

图2
凸凹模刃口尺寸计算过程如下:
（1) 落料时凸、 凹模的刃口尺寸计算
公式

基本尺寸有63.5, 30, 17.3, 12, 41经计算得, 取X=1, 凹模尺寸
=63.45(X取1) =30 =17.3

对应的凸模尺寸

（2） 冲孔时凸凹模尺寸
公式

基本尺寸为, 取x=0.5计算得
凸模尺寸5.15 凹模尺寸
( 3) 孔心距
公式
基本尺寸为 经计算得
各尺寸的为 、 、

七． 主要零部件设计
1. 落料凹模
落料凹模采用整体凹模, 采用线切割加工, 安排凹模在模架上的位置时, 要根据压力中心的数据, 将压力中心与模柄中心重合。其外形尺寸按相关公式计算:
凹模厚度 H=KB=0.42x34.5=14.49mm
考虑刃磨余量查表去h=6
因此凹模实际厚度取H=26mm
凹模壁厚C=(1.5-2)H 取C=44mm
凹模的长L和宽B的确定
L=63.5+2C=63.5+2x44=151.5 取L=160mm
B=30+2C=30+2x44=118 去B=125mm
因此凹模的整体轮廓尺寸LxBxH=160x125x26
2. 冲孔凸模
所冲孔为圆形, 为了方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计成阶梯式, 采用数控铣床、 线切割加工。其外形图如下:

（1） 冲孔凸模的校核
校核公式
其中F为冲孔力, 则F=KLt=1.3x15.7x1.5x120=3673N
A为凸模最小截面积, 则A==19.625mm
为材料的许用应力, 凸模材料为Gr12MoV,其=( 1-1.6) MPa
则, 因此凸模强度符合要求。
（2） 冲孔凸模刚度的校核
圆形凸模的校核公式
其中为凸模的最大自由长度

d为凸模的最小截面积
F为冲模力
则=23mm
因此凸模的刚度满足要求。
3. 凸凹模厚度的确定
凸凹模的厚度H可用公式
其中为弹性卸料板厚度;为弹性装置厚度; 为凸凹模固定板厚度; h为凸凹模与卸料板上边面的距离,取h=0.6mm
则-h=14+20+19-0.6=52.4mm

4. 卸料部件的设计
( 1) 卸料板采用45钢制造, 淬火硬度40-45HRC, 卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同, 厚度为14mm, 表面粗糙度为0.8。
( 2) 橡胶弹性体的设计
橡胶产生的压力 F=PA
其中A为橡胶的截面积A=15662.7
P为橡胶压缩的单位压力, p的值如下表:
压缩量%
10
15
20
25
30
35
P/mpa
0.26
0.50
0.74
1.06
1.52
1.10

则p===
取压缩量为25%预压缩量为10%, 工作行程为S=t+1=2.5mm
因此橡胶的厚度H==20.5, 去H=21mm
预压缩量为2mm
5. 推件块的设计

推件块采用45钢, 表面粗糙度为0.8, 与凸模采用间隙配合, 台肩厚度为5mm
6. 垫板的设计
垫板的外形与落料凹模的外形轮廓大小相同, 材料为45钢, 淬硬, 厚度为8mm, 表面粗糙度为0.8um。

八． 校核模具闭合高度及压力机有关参数
( 1) 模具的闭合高度 H=40+50+20+20+8+26+14+19=197mm
( 2) 模具闭合高度应满足
式中压力机最大闭合高度
压力机最小闭合高度
垫板的厚度
根据初选压力机J23-25, 查开式压力机参数得:
=320mm =180 =50mm
将以上数据代入公式得
经计算该模具闭合高度为H=197mm, 在140-265mm内, 因此初选压力机J23-25符合要求

总结
我的本次课程设计在赵老师的指导下完成!
本次课程设计我主要参考了一些参考资料。现在对于冲模设计的每一步我都已经理解并掌握, 已经能够独立设计一副简单的冲裁模具。
如何设计, 怎样确认设计的步骤和方法,这是关键。我在设计过程中很好的解决了这些问题。在设计过程中虽然遇到了很多的困难,可是同时也在设计中获得了许多的乐趣。经过此次设计培养了我做事情细致、 认真, 对待工作一丝不苟的态度, 并学会了将理论知识用于实践, 把所学的知识有机的融会贯通, 知道了如何灵活运用。在绘图过程当中, 我完全采用计算机辅助设计( CAD) 从而大大提高了绘图的效率和质量。
经过这次设计, 我不但把以前没有掌握的知识得以掌握, 而且将学了将近一年的冲压模具作了一个贯穿性的复习, 还学到了许多课本上没有的知识。使我具备了一定冲压模分析的能力。
本次设计由于本人经验不足, 在设计中难免会出现些差错, 存在不完善的地方还有很多, 望老师多指正!

参考文献
（1） 翁其金 徐新成主编.冲压工艺及冲模设计.北京: 机械工业出版社. .7;
（2） 郝滨海编著.冲压模具简明手册.北京.化学工业出版社。 .11
（3） 张秀艳等主编.画法几何及机械制图.北京.高等教育出版社. .7;
（4） 薛啓翔等编著.冲压模具设计制造难点及窍门.北京.机械工业出版社. .7
（5） 杨占尧 杨安民主编.冲压模典型结构100例.上海.上海科学技术出版社. .10
（6） 廖念钊等编著.互换性与技术测量.北京.中国计量出版社
（7） 中国标准网
（8） 中国模具论坛