帆布气眼的冲压模具设计
帆布气眼的冲压模具设计[20200123184438]
【摘要】
本课题主要完成帆布气眼的冲压模具设计。该模具材料为黄铜H68,厚度为t=1.5mm。模具的加工流程为落料、冲孔、翻边、修整。因材料和厚度原因，我采用的加工方法为：落料、直接穿孔、翻孔，利用凸模与凹模之间的间隙的挤切力对模具进行挤切修边，从而得出零件，完成对工件的加工。
首先对零件进行了工艺性分析，然后选复合模作为该副模具的工艺生产方案，经过计算分析完成该模具的主要设计计算，凸、凹模工作部分的设计计算，还有主要零部件的结构设计，选择合适的模具材料。
进行冲压设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工艺参数的大小和变化范围，设计模具，选用设备等，以使零件的整个生产过程达到优质，高产，低耗，安全的目的。
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关键字:】帆布气眼；冲压；落料；挤切修边
引言 1
一、 冲裁件工艺性分析 2
（一）工件的工艺性分析 2
（二）工件的加工验证 3
二、 模具的类型与结构分析 4
（一） 模具的类型的确定 4
（二） 排样方式的选择与确定 5
（三） 模具结构形式的确定 7
三、模具所需主要各力的计算 9
（一）冲压力的计算 9
（二）闭模高度的计算 10
（三）压力中心的计算 11
（四）冲裁设备的选择 11
四、模具设计计算 12
（一）落料刃口尺寸的计算 12
(二) 切边刃口尺寸的计算 14
（三）翻边部分的尺寸的计算 15
五、模具主要零部件结构的设计 15
（一）工作零件的结构设计 15
（二）工作零件的结构设计 16
（三）卸料及压料零件的结构设计 18
（四）模架及其他零部件的选用 19
六、模具总装配图和模具零件的绘制 19
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
引 言
冲压技术在很多生产及制造领域都扮演着不可替代的角色，冲压工艺的特点是生产效率高、产品一致性好、生产成本低、材料利用率高、适合大批量生产等。由冲压技术演化而来的模具制造业在如今社会俨然是一个新兴的产业。并且在某些领域已经取代了机械加工。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展，即冲压技术的发展。
冲压工艺是塑性件，所以有加工的基本方法之一。冲压不仅可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。
冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器 、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本较低的加工工艺。现代各先进工业化的国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产也占有重要的地位。
由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。一、 冲裁件工艺性分析
零件简图：如图1-1,1-2所示:
工件名称：帆布气眼
生产批量：大批量
材 料：黄铜H68
厚 度：1.5mm
（一） 工件的工艺性分析
如图1-1、图1-2所示：零件形状简单、成轴对称，为大批量生产。查表：冲裁件可取公差为T12级。尺寸一般，无特殊精度要求。厚度1.5mm，黄铜H68，翻边高度为4mm，可用作复杂的冷冲件和深冲件。冲裁性较好。普通冲裁完全可以满足要求。其它尺寸等也符合冲裁工艺要求。故决定采用一次冲压成形的加工方法。黄铜主要特性见表1-1所示：
表1-1 黄铜H68的化学成分、性能及用途
牌号 等级 杂质总和% σS/MPa δ5/% 性能分析
不小于
Wc/%
H68 优质 <0.3 370 15 良好的塑性和较高的强度,可切削加工性能好
（二）工件的加工验证
翻边是在坯料的外边缘沿一定的曲线翻起竖立直边的成形方法；利用翻边可以加工各种具有良好刚度的立体零件，还能在冲压件上加工出与其它零件装配的部位。
因工件较简单，且是大批量生产，为了减少成形时间，提高工作效率。所以先验算零件能否一次翻边成形。当零件要求的翻边高度h> hmax 时，说明就难以一次翻边成形。需要采用多次翻边或其他工艺方法获取工件高度。反之，则能一次翻边成形。如图1-3，1-4所示。由于翻孔时径向尺寸近似不变，假设需要预制孔，故预孔孔径d可按弯曲展开的原则求出，即：
d = D – 2 ( H — 0.43r — 0.72t )
= 10 mm
翻边最大高度则为
hmax=0.5D(1—kmin )+0.43r+0.72t =4.47mm
式中 hmax ——最大翻边高度
D——翻孔后孔径
d ——翻孔前孔径
r——翻边圆角半径
kmin——翻边系数 （取0.63 k=d/D）
t——板材厚度
由上式可得到：竖边的最大翻边高度大于实际翻边高度。所以，可以进行一次翻边成形加工。
二、 模具的类型与结构分析
（一）模具的类型的确定
该工件的加工从零件的形状上分析：先落料、再冲孔、翻边、最后进行切边修整。
因此冲裁工艺方案可以采用三种形式，一是采用先落料后冲孔，再翻边的单工序模具，共需两套模具。二是落料、冲孔、翻边的复合模生产，需要一套模具。三是先冲孔落料再翻边修边的级进冲压的级进模具。具体特点见表2-1所示：
表2-1 模具结构及特点比较
模具种类比较项目 单工序模 级进模 复合模
无导向 有导向
零件公差等级 低 一般 可达IT13—IT10级 可达IT10—IT8级
零件特点 尺寸不受限制 厚度不受限制 中小型尺寸厚度较厚 小零件厚度0.2—6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm
零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高质量制件需较平 由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面
生产效率 低 较低 工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高 冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低
安全性 不安全，需采取安全措施 比较安全 不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本 低 比无导向的稍高 冲裁简单的零件时，比复合模低 冲裁较复杂零件时，比级进模低
适用场合 料厚精度要求低的小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产 形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产
由表2-1分析可知，方案一模具结构简单，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，模具制造费用大。难以满足大批量生产的要求。不容易保证尺寸精度，体积大，操作不便，有安全隐患，所以方案一不合理。方案三只需一副模具，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，不容易保证精度。且制造复杂，成本较高。所以方案三不合理。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高， 模具结构也不是太复杂，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。容易保证精度，操作也方便，安全性好。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用该方案二为佳，即复合模生产。
【摘要】
本课题主要完成帆布气眼的冲压模具设计。该模具材料为黄铜H68,厚度为t=1.5mm。模具的加工流程为落料、冲孔、翻边、修整。因材料和厚度原因，我采用的加工方法为：落料、直接穿孔、翻孔，利用凸模与凹模之间的间隙的挤切力对模具进行挤切修边，从而得出零件，完成对工件的加工。
首先对零件进行了工艺性分析，然后选复合模作为该副模具的工艺生产方案，经过计算分析完成该模具的主要设计计算，凸、凹模工作部分的设计计算，还有主要零部件的结构设计，选择合适的模具材料。
进行冲压设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工艺参数的大小和变化范围，设计模具，选用设备等，以使零件的整个生产过程达到优质，高产，低耗，安全的目的。
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关键字:】帆布气眼；冲压；落料；挤切修边
引言 1
一、 冲裁件工艺性分析 2
（一）工件的工艺性分析 2
（二）工件的加工验证 3
二、 模具的类型与结构分析 4
（一） 模具的类型的确定 4
（二） 排样方式的选择与确定 5
（三） 模具结构形式的确定 7
三、模具所需主要各力的计算 9
（一）冲压力的计算 9
（二）闭模高度的计算 10
（三）压力中心的计算 11
（四）冲裁设备的选择 11
四、模具设计计算 12
（一）落料刃口尺寸的计算 12
(二) 切边刃口尺寸的计算 14
（三）翻边部分的尺寸的计算 15
五、模具主要零部件结构的设计 15
（一）工作零件的结构设计 15
（二）工作零件的结构设计 16
（三）卸料及压料零件的结构设计 18
（四）模架及其他零部件的选用 19
六、模具总装配图和模具零件的绘制 19
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
引 言
冲压技术在很多生产及制造领域都扮演着不可替代的角色，冲压工艺的特点是生产效率高、产品一致性好、生产成本低、材料利用率高、适合大批量生产等。由冲压技术演化而来的模具制造业在如今社会俨然是一个新兴的产业。并且在某些领域已经取代了机械加工。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展，即冲压技术的发展。
冲压工艺是塑性件，所以有加工的基本方法之一。冲压不仅可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。
冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器 、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本较低的加工工艺。现代各先进工业化的国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产也占有重要的地位。
由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。一、 冲裁件工艺性分析
零件简图：如图1-1,1-2所示:
工件名称：帆布气眼
生产批量：大批量
材 料：黄铜H68
厚 度：1.5mm
（一） 工件的工艺性分析
如图1-1、图1-2所示：零件形状简单、成轴对称，为大批量生产。查表：冲裁件可取公差为T12级。尺寸一般，无特殊精度要求。厚度1.5mm，黄铜H68，翻边高度为4mm，可用作复杂的冷冲件和深冲件。冲裁性较好。普通冲裁完全可以满足要求。其它尺寸等也符合冲裁工艺要求。故决定采用一次冲压成形的加工方法。黄铜主要特性见表1-1所示：
表1-1 黄铜H68的化学成分、性能及用途
牌号 等级 杂质总和% σS/MPa δ5/% 性能分析
不小于
Wc/%
H68 优质 <0.3 370 15 良好的塑性和较高的强度,可切削加工性能好
（二）工件的加工验证
翻边是在坯料的外边缘沿一定的曲线翻起竖立直边的成形方法；利用翻边可以加工各种具有良好刚度的立体零件，还能在冲压件上加工出与其它零件装配的部位。
因工件较简单，且是大批量生产，为了减少成形时间，提高工作效率。所以先验算零件能否一次翻边成形。当零件要求的翻边高度h> hmax 时，说明就难以一次翻边成形。需要采用多次翻边或其他工艺方法获取工件高度。反之，则能一次翻边成形。如图1-3，1-4所示。由于翻孔时径向尺寸近似不变，假设需要预制孔，故预孔孔径d可按弯曲展开的原则求出，即：
d = D – 2 ( H — 0.43r — 0.72t )
= 10 mm
翻边最大高度则为
hmax=0.5D(1—kmin )+0.43r+0.72t =4.47mm
式中 hmax ——最大翻边高度
D——翻孔后孔径
d ——翻孔前孔径
r——翻边圆角半径
kmin——翻边系数 （取0.63 k=d/D）
t——板材厚度
由上式可得到：竖边的最大翻边高度大于实际翻边高度。所以，可以进行一次翻边成形加工。
二、 模具的类型与结构分析
（一）模具的类型的确定
该工件的加工从零件的形状上分析：先落料、再冲孔、翻边、最后进行切边修整。
因此冲裁工艺方案可以采用三种形式，一是采用先落料后冲孔，再翻边的单工序模具，共需两套模具。二是落料、冲孔、翻边的复合模生产，需要一套模具。三是先冲孔落料再翻边修边的级进冲压的级进模具。具体特点见表2-1所示：
表2-1 模具结构及特点比较
模具种类比较项目 单工序模 级进模 复合模
无导向 有导向
零件公差等级 低 一般 可达IT13—IT10级 可达IT10—IT8级
零件特点 尺寸不受限制 厚度不受限制 中小型尺寸厚度较厚 小零件厚度0.2—6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm
零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高质量制件需较平 由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面
生产效率 低 较低 工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高 冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低
安全性 不安全，需采取安全措施 比较安全 不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本 低 比无导向的稍高 冲裁简单的零件时，比复合模低 冲裁较复杂零件时，比级进模低
适用场合 料厚精度要求低的小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产 形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产
由表2-1分析可知，方案一模具结构简单，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，模具制造费用大。难以满足大批量生产的要求。不容易保证尺寸精度，体积大，操作不便，有安全隐患，所以方案一不合理。方案三只需一副模具，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，不容易保证精度。且制造复杂，成本较高。所以方案三不合理。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高， 模具结构也不是太复杂，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。容易保证精度，操作也方便，安全性好。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用该方案二为佳，即复合模生产。
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