支架冲压模具设计

毕业设计支架冲压模具设计Ste nt Stampi ng Die Desig n班级：模具设计与制造081学生姓名：学号：830406035指导教师:职称：讲师导师单位：徐州工业职业技术学院论文提交日期：2010年11月曰徐州工业职业技术学院毕业设计任务书一、课题名称：支架冲压模具设计二、毕业论文（设计）主要内容：1、冲压工艺方案确定（冲压工艺性分析、工艺方案的确定）2、 模具设计有关计算（冲裁力、压力中心、刃口尺寸）；3、模具结构设计（凸凹模结构、标准模架、固定零部件、卸料零部件等）4、绘制模具装配图和非标准件的零件图（逐步完善和确定各零件的结构和尺 寸、尽量选用标准组合结构和标准件）；5、编写设计说明书；三、计划进度：第8周查阅资料，做好准备工作，冲压工艺方案确定第9周模具设计有关计算第10周模具结构设计；第11周选择标准模架，确定各个模板的尺寸；第12周绘制装配图、零件图，编写设计说明书；第13周论文答辩。四、毕业论文（设计）结束应提交的材料：1、 设计说明书（毕业论文）1份（8000字以上）；2、装配图一份，非标准件的零件图 3-5张。指导教师 教研室主任年月日年月日摘要在本次毕业设计的课题是支架冲压模具设计，通过对零件的分析可知，该 零件所用的材料是10钢，大批量生产，在经过方案比较，选择复合冲裁和单工 序弯曲作为该副模具工艺生产方案，即容易加工又经济；经过计算分析完成该 模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料方式、导向方式；设 计模具的工作部分即凸、凹模、凸凹模的设计，选择模具的材料和确定每个零 件。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了一系列模具的重 要零部件的设计。关键词：落料、冲孔、弯曲AbstractI n the graduation design topic was stents stamping mould design, basedon the an alysis of the comp onen ts, it is known that the parts used materials is 10 steel, mass producti on, after scheme comparis on, choose compo und bla nking and sin gle process as the vice bending die tech no logy product ion pla n, n amely easier fabricatio n and economy. Through calculation and analysis to complete the mould design and calculationofmain, Choose accord with the mould of localizationway, discharging mode,guide ways; Desig n mold work ing part is conv ex, con cave die, the desig n of die and punch mould, choice of materials and makesure that each parts. Among them the mould structure design is the design of themain content,its content contains a series of mould importa nt parts desig n.Keywords: bla nking, pun chi ng and bending摘要3Abstract 4第一章零件工艺方案确定 71.1冲压件工艺分析 7材料分析7结构分7精度分析81.14工艺分析81.2工艺方案的确定81.3排样设计9第二章零件工艺计算102.1.弯曲工艺计算10毛坯尺寸计算 10弯曲力计算11初选压力机112.2冲孔落料复合模工艺计算 12刃口尺寸计算 122.3落料冲孔复合模冲裁力 13冲裁力13初选设备142.4压力中心计算14第三章冲裁模具设计和设备选择 163.1模具总体设计16模具类型的选择 16定位方式的选择 16卸料，出件方式 16导向方式的选择 163.2凸.凹模，凸凹模的设计 163.2.1 凹模163.2.2 凸模17凸凹模的设计193.3定位零件193.4导向零件203.5卸料与推（顶）件装置 20弹顶装置中弹性元件的计算 20推件板203.6连接与固定零件21六角螺钉21圆柱销 21卸料螺钉21模柄 22标准模架233.7其它零部件设计23凸模固定板 23卸料板233.7.3 垫板 243.7.4 推板 24第四章压力机的校核 25第五章弯曲模主要零部件设计 265.1模具总体设计26模具类型的选择 26卸料，出件方式 26导向方式的选择265.2弯曲模尺寸工作尺寸计算 27凸、凹模圆角半径 27凹模深度27凸、凹模间隙 28凸、凹模工作不分尺寸与公差 285.3定位零件295.4导向零件295.5连接于固定零件29六角螺钉29圆柱29模柄 305.6标准模架315.7弯曲模具装配图31参考文献32致谢32第一章零件工艺方案确定1.1冲压件工艺分析工件图为图.1.1所示弯曲弯曲件，材料10钢，料厚4mm大批量生产。其 工艺性分析内容如下：图1材料分析10钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径rmin =04t =1.6mm，而零件弯曲半径r =6mm 1.5mm，故不会弯裂 另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外， 所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后 弯曲。计算零件相对弯曲半径r/t =6/4 =1.5：6，卸载后弯曲件圆角半径的变化 可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。精度分析零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要 求。工艺分析：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲1.2工艺方案的确定零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可 有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。方案二：落料一冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔一落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。 方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证， 生产效率较高，故宜采用复合冲压工序。方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲 压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合 模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。1.3排样设计经查表得零件之间的搭边值a = 3.0mm,零件与条料侧边之间的搭边值a =3.5mm，条料与导料板之间的间隙值C =0.5mm，则条料宽度为L = D 2ar =151.36 2 3.5 =158.36mm步距S=93mm由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以采用横裁。即裁成宽158.36mm的条料，分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式如图所示：图2第二章零件工艺计算2.1.弯曲工艺计算毛坯尺寸计算图4对于r0.5t有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理,坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，所以坯料展开长度为L290- (R xt) (6 0.36 4) =11.68mm180 2LZ = L1 2L2 2L3 2 25 = 38 2 11.68 2 20 50 = 151.36rm151.36mnX 90mm弯曲件平面由于零件宽度尺寸为90mm故毛坯尺寸应为 展开图见图2.1，两孔中心距为50mm弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据该零件是校正弯曲，校正弯曲 时 的 弯 曲 力F校和顶 件 力Fd为22lo.7xkbt 民 一F 自39.312KNr +tFd =(0.30.8)F自2CC 0.7 KBt Ob = 0.3br +t2= 0.30.73904300 “.79kNF校二qA=100 50 90=450KN对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多,故一般Fd可以忽略，即JH23- 63F压力机 450KN根据压弯力大小，初选设备为初选压力机根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC23-63,其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360 mm闭合高度调节量：80 mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480 mnrK 710 mm工作台孔尺寸： 250mm模柄孔尺寸： 50 mmx 80 mm垫板厚度：90 mm2.2冲孔落料复合模工艺计算刃口尺寸计算由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸ll =65.36mm,l2 =39.29mm,l 3 =151.36mm丨4 =90mn弧长15 =41.35mm由落料获得,2X 14mn和50 0.4mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙Zmin = 0.68mm，最大间隙Zmax =0.76mm，所以Zmax Zmin = 0.76 - 0.68 = 0.08mm。按照模具制造精度高于冲裁件精度 34级的原则，设凸、凹模按IT6、IT7级精度制造，落料尺寸L4 =90mm00.87凸、凹模制造公差t = 0.025mma = 0.035mmL1 =65.3600.74mm凸、凹模制造公差0.020mm、a = 0.030 mmL3 = 151.36mm。1 凸、凹模制造公差=0.030mm=0.040mmL2 = 39.2900.62mm 凸、凹模制造公差T = 0.020mmA = 0.030mmL5-41.350062mm凸、凹模制造公差冲孔尺寸T =0.020mm 41.04 1400.24mm，凸、凹模制造公差卄0.020，磨损系数XA = 0.030mm0.025mm取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算：落料：校核不等式r-o313凸模 为标准圆形凸模，根据模具的结构采用台阶式整体凸模的长度为：L=hn+h2+h3+(15-20)mm=70mmh1.h2.h3分别为凸模固定板，卸料板的厚度；(15-20)mm为附加长度，包括凸模的 修模量，凸模进入凹模的深度及凸模度固定板与卸料板间的安全距离。 凸模固定 部分与固定版制件采用基孔制过渡配合 m6,凸模材料用CrWMn硬度58-62HRC3214. 12-o. 020图7凸模的强度和刚度校核凸模承载能力的校核，凸模最小断面承受的压力,必须小于凸模材料强度允许 的压力-，即：=Fp/Amin，对于圆形凸模dmin亠4t./f,式中:凸模最小断面的压应力，Mpa ；Fp凸模纵向总压力，N ;Amin -凸模最小截面积，mm2 ；dmin 凸模最小直径，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，Mpa；/ 1 材料的许用压应力，Mpa；凸模失稳弯曲极限长度凸模不发生失稳弯曲的最大长度：Lmax 85d2/.,Fp，式中Fp凸模的冲裁力，mm4 ；d凸模的直径，mm323凸凹模的设计 由于采用复合模，所以凸凹模的选用很关键，由于采用倒装复合模，凸凹模装与 下模孔内会积存废料所以最小壁厚要选大些，其尺寸为L=150.18O0.o3o mm B=88.8850oq25 mm高度根据模具的结构取100mm孔的尺寸为dA =14.8OoO.O25mm直臂刃口高度查 表为15mm材 料为CrWMn热处理 硬度58-62HRC150,1 口.需：3.3定位零件挡料销 根据模具的结构采用固定挡料销装在凸模上选取直径10，露出部分长度4mm固定挡料销M8 19 ,导料销M8 20,材料45钢，数量2个。3.4导向零件导柱和导套；材料20钢，渗碳淬火处理，导柱导套分别压入下模座和上模座的 安装孔中，分别采用R7/h6和H7/V6过盈配合3.5卸料与推（顶）件装置弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需卸料和顶件，所以模具采用弹性写卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：1）考虑模具结构选用4个厚壁的筒形的聚氨酯弹性体。2）计算每个弹性体的预压力FF=F 卸 /4=18510/4=4627.5N3）考虑到橡胶的工作压缩量较小，取预压缩率10%，并由表查的单位压力Fq=1.1MPa4）计算弹性体的截面积A2A=F/Fq=4627/1.1=4206.36mm5）选用直径为12mm卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径取12.5mm,则弹性体的外径D可按下式求得n （tf-d2） /4=A 则 D=. 4A/；：； d2 =75mm6）取橡胶块的高度0.5 乞 H/D E1.5得 37.5mm H 112.5mm考虑模具结构取H=80mm推件板 取厚度为8mm外形尺寸与零件的外形相同材料 45钢，淬火硬度43-48HRC3.6连接与固定零件六角螺钉 M12 90, M12 106JB/T7650.5-2008，数量 12 个，材料 45 钢362圆柱销 GB/T120-2000 M10 ,材料为35钢，与上下模座，垫板，凹模，凸 模固定板的配合为H7/m6的过渡配合卸料螺钉 卸料螺钉的尺寸根据模具的结构选择364模柄 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A60X110的模柄。，它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。打杆直径 为10mn由压力机的型号JH23-100,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转, 模柄长度比模柄孔深度小510m m由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大， 因此选用压入式模柄较合理，所以根据 GB2862.1-81得图所示：图11365标准模架 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，LXB=313mmx252m模具 采用中间导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座315mM315mmx 50mm 下模座 315mrK 315mm 60mm 导柱 45mM 260mm 导套 45mm826,所以压力得以校核；(2) .滑块行程滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中 取出.这里只是材料的厚度t=4,卸料板的厚度H=15及凸模冲入凹模的最大深度13,即 S1=4+15+13=42S=130所以得以校核.(3) .行程次数行程次数为38min.因为生产批量为大批量，又是手工送料，不能 太快,因此是得以校核.工作台面的尺寸根据下模座LXB=370X270且每边留出60100,即L1XB仁470X370而压力机的工作台面L2XB2=710X1080中压件和废料从下模漏出 漏料尺寸 H (Hmin - H1)+10,得(480 - 100)-5 262 (380 - 100)+10 即 375 287280 ,所以所选压力机合适，即压力机得以校核公称压力：1000N滑块行程：130mm最大闭合高度：480 mm闭合高度调节量：100mm滑块中心线到床身距离：380mm工作台尺寸：710 mnrK 1080mm工作台孔尺寸： 500mm模柄孔尺寸： 60 mmx 75mm垫板厚度100 mm第五章 弯曲模主要零部件设计5.1模具总体设计模具类型的选择根据零件的工艺分析所用的模具为单工序弯曲模5.1.2定位方式的选择对于弯曲模可用定位销防止偏移，模具底部有顶杆起到定位作用。卸料，出件方式同时顶杆会起弯曲过程后会有回弹，零件会在凹模内包紧，可用顶杆将其顶出 到定位作用。导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架5.2弯曲模尺寸工作尺寸计算凸、凹模圆角半径1） 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径r/t较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，采用校正弯曲力，采用减少弯曲凸、 凹模的间隙来减小回弹。凸模的圆角半径与零件的弯曲半径相同，R=6mm2）凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的 圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取凹模的圆角半 径，有表查得，R=8mm 522凹模深度U型弯曲件应尽可能使直边不分进入凹模型腔内，根据弯曲件的尺寸t=4mm,弯曲直边的长度为45mm查表得凹模深度hd =30mm材料取Cr12一15九詰一.图13523凸、凹模间隙为因数，其与弯3）凸、凹的单面间隙值Z/2=t（1+ n）=4.2mm n 曲件高度H和弯曲线长度有关。凸、凹模工作不分尺寸与公差由弯曲件的尺寸50 _0.3mm，取弯曲凸模，凹模的制造公差IT8和IT9级，查 表的U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差，零件标注内形尺寸时，应以凸模为基 准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、 公差、 回弹情况以及模具磨损规律而定。凹模按IT9级精度考虑，因此，凸、凹模的横 向尺寸分别为：3、：a=0.74 （按9级精度选取）Ba =(B )_A = 50.47 34 mm4斗=(Ba Z)0 t = 58.8700.012 ： 590012mm名称：凸模材料：T8A热处理：HRC56-60图145.3定位零件在凹模上采用两个圆柱销起到定位作用，防止在弯曲过程中产生偏移，两个圆柱销选用标准件M8X10材料45钢，热处理HRC43-48图155.4导向零件导柱 GB/T2861.1-200832X160,导套 GB/T2861.6-200832X90X3& 材料 20 钢，热 处理 HRC56-605.5连接于固定零件六角螺钉 M8 70，M12 106JB/T7650.5-2008，数量,8 个，材料 45 钢 圆柱销GB/T119-2000，M8 60，M8 42数量8个，与孔的配合为 H7/m6的 过渡配合8图16A60X 110的模柄。Q235A热处理模柄 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为 它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。材料 HRC43-48图175.6标准模架根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用标准模架，200x170-205, 级 精度中间导柱模架。导柱与模板上的孔之间采用H7/r6配合。5.7弯曲模具装配图该弯曲件产量较大，为了调整模具方便，上下模导向采用导柱、导套，毛坯 由顶件板上的定位销定位，这样可以保证在弯曲过程中不偏移， 顶板不但可以顶 料，还尅起到压料作用，压料力是由弹簧通过顶杆来实现的，为了方便将制件卸 下，上模上装有卸料杆。模具工作原理：将落好的毛坯放入凹模中，用定位销定位，模具工作时，上 模在滑块的带动下向下移，此时顶板与凹模上表面平齐，上模继续向下移动，顶 板也一起向下移动，直到移动到下限位置，这时毛坯在凸、凹模的共同作用下形 成弯曲件。开模时，上模上移，顶板在弹簧作用下一起上移，直到与凹模的上表 面平齐为止，此时，弯曲件与凹模包在一起，上模继续上移，利用卸料杆将制件 顶下，工作过程完毕，H模=172mm由上述各步计算所得的数据，对弯曲模具进行总体设计并画出装配图如图所 示。图22冲孔落料复合模1-下模座2、4、11-螺钉3-导柱5-挡料销6-导料板7-导套8、15、21-销 钉9-导正销10-上模座12-落料凸模13-模柄14-防转销16-垫板17-凸 模固定板18-冲孔凸模19-卸料板20-凹模参考文献新编实用冲压模具设计手册曹立文王冬丁海娟郭士清编冲压工艺与模具设计钟敏斌主编华北航天工业学院机械制图（第二版）主编 钱可强 高等教育出版社冲压模具设计和加工计算速查手册薛啓翔编著化学工业出版社冷冲压模具设计 李慧敏 主编 孟冬菊 武小平 副主编 化学工业出版社 冲压工艺及模具设计 吴诗淳主编李淼泉副主编西北工业大学出版社 冲压工艺与模具设计（第二版）成虹 主编 高等教育出版社冲裁模设计制造与维修 王新华编著机械工业出版社冲压工艺与模具设计主编陈永机械工业出版社使用模具设计与制造手册 第2版主编许发樾机械工业出版社致谢毕业论文暂告收尾，这也意味着我在徐州工业职业技术学院的三年的学习生 活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中， 能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这三年的时间里， 我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开 的论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。在老师的谆谆诱导、同学的出谋划策 及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。 在此，我特别要感谢我的导 师张丽霞老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的 论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有老师的辛勤栽培、 孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。感谢模具班的各位同学，与他们的交流使 我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的同学对我的理解、 支持、鼓励和帮助，正是因 为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进 步的勇气和信心。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发 现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！孙立国2010年11月15日