支撑托架冲压模具设计

摘 要冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对放置在模具内的板料施加变形力，使板料在模具内产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工常在室温下进行，因此也称为冷冲压。冲压成形是金属压力加工方法之一，是建立在金属塑性变形理论基础上的材料成形工程技术。冷冲模设计是模具设计与制造专业的一门专业课其主要任务是培养学生掌握冷冲压工艺与模具设计的基本知识和基本技能具有实施冷冲压工艺分析、解决常见工艺问题的能力。此论文是由冲孔、落料和弯曲工序组成，因为模具的生产主要是中批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。设计中我要考虑到很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、外观要求等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以在设计要不断的改进直到符合要求。冲压生产靠模具和压力机来完成，所以模具的设计精度和制造精度关系到产品的精度。【关键词】：冲压模具；冲孔；落料；弯曲；精度AbstractThe ramming processing is the use installs on the press the mold, to lays aside in the mold the sheet infliction strain forces, causes the sheet to have the distortion in the mold, thus obtains certain shape, the size and the performance product components production technology.Because the ramming processing often carries on under the room temperature, therefore also is called the cold stamping.The ramming forming is one of metal shaping methods, is the establishment in the metal plastic deformation rationale material forming project technology.Dies the design is coldly the mold design and a manufacture specialized professional course its primary mission is trains the student to grasp the elementary knowledge and the basic skill which the cold stamping craft and the mold design has the implementation cold stamping craft analysis, solution common craft question ability.This paper is by the punch holes, falls the material and the curving working procedure is composed, because the mold production mainly is the batch production, moreover the mold may guarantee the ramming product the size precision and the product quality, the mold design and makes mainly considered whether the mold the design does satisfy the work piece the technological design, whether processes the qualified components, as well as afterwards service and deposited whether reasonable and so on.Not only in this design must consider must enable the components which makes to satisfy the work requirement, but also must guarantee its service life.In the design I must consider very many designs the mold about me the knowledge, including its use situation, the outward appearance request and so on, from here may know the mold design is a very complex work, therefore wants the unceasing improvement in the design until conforms to the requirement.The ramming production depends on the mold and the press completes, therefore the mold design precision and the manufacture precision relate the product the precision.Key word: Ramming mold; Punch holes; Falls the material; Curving; Precision目 录第一章 绪 论1.1 冲压模具的分类、课题的来源、设计的目的和意义1.1.1 冲压模具的分类1 根据工艺性质方面的分类：（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线 )产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀行模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻遍模、整形模等。2 根据工序组合程度分类（1）单工序模 在压力机上的一次行程中，在一个工位只能完成一个冲压工序的模具。（2）复合膜 在压力机的一次行程中，在只有一个工位，并在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模（也称连续模） 在压力机的一次行程中，在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在不同的工位上逐次完成不同的冲压工序，往往在 最后一工位上冲出工件的模具。1.1.2 课题的来源明确国内外冲压模具的研究意义和方法及模具工业发展方向，了解模具工业在国民经济中的地位，并能够熟练掌握弯曲模具的设计过程与步骤。在此初步介绍模具的设计意义及作用，掌握基础理论与实践工作经验。1.1.3 设计的目的及意义1. 目的该课题主要针对托架零件，在对托架零件冲孔、落料和弯曲等成形工艺分析的基础上，提出了该零件可以采用冲压加工成形；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用落料和冲 10 孔；压弯端部两角并中间两角；冲 4-5 孔，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率和劳动生产率所以需要设计许多的冲压模具，设计期间可以巩固我的绘图知识，系统的掌握大学四年来所学习的知识。2. 意义本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面提供了一个良好的平台。满足现实生活中工业需要，培养了个人的较强实践动手能力和对模具设计专业知识的系统化、完整化，以及对于工程技术的严谨性。为以后个人的发展奠定了基础。第二章 工艺性分析和工艺方案的确定2.1 零件的分析2.1.1 零件的功能与经济性分析该零件是某机械产品上的一个支撑托架，托架的 10mm 孔内装有芯轴，并通过四个 5 孔与机身连接。零件工作时受力不大，对其强度和刚度的要求不是太高。该零件的生产批量为每年 2 万件，属于中批量生产，外形简单对称，材料为一般冲压用钢，采用冲压加工经济性良好。2.1.2 零件的工性艺分析托架为有五个孔的四角弯曲件。其中五孔的公差均为 IT9 级，其余尺寸为自由公差。各孔的尺寸精度在冲裁允许的精度范围以内，且孔均大于允许的最小孔径，故可以采用冲裁。但 4X5mm 孔的孔边距圆角变形区太近，易使孔变形，且弯曲后的回弹也影响孔距尺寸 36mm,故 4X5mm 孔应在弯曲后冲出。而 10mm 孔距圆角变形区较远，为了简化模具结构和便于弯曲时坯料的定位，宜在弯前与坯料一起冲出。弯曲部分的相对圆角半径 r/t 均等于 1，大于下表 1-1 所列的最小相对弯曲半径 rmin/t,可以弯曲。表 1-12.1.3 零件的结构方面1 该零件的属于对称结构，较简单。2 零件的材料为 08F 钢，其冲压成形性能较好。由此可知，该托架零件的冲压工艺性良好，便于冲压成形。但应注意适当控制弯曲的回弹，并避免弯曲时划伤零件表面。2.2 工艺方案的分析、确定和选择2.2.1 零件的工艺方案分析1 有该零件图如 1-2 所知，该零件所需的工序为冲孔、落料和弯曲。其中冲孔和落料属于分离工序，成形的方式是首先要决定的，可以有图 1-3 几种弯曲方法供选择。图 1-2图 1-2图 1-3零件上的孔，尽量在毛坯上冲出，以简化模具结构，便于操作。该零件上的 10孔的边与弯曲中心的距离为 6mm，大于 1.0t（1.5mm） ，弯曲时不会引起孔变形，因此10 孔可以在压弯前冲出，冲出的 10 孔可以做后续工序定位孔用。而 4-5 孔的边缘与弯曲中心的距离为 1.5mm，等于 1.5t，压弯时易发生孔变形，故应在弯后冲出。2.2.1 零件的工艺方案确定完成该零件的成形，可能的工艺方案有以下几种：方案一：落料与冲 10 孔复合，见图 1-4（a） ，压弯外部两角并使中间两角 l 预弯 45，见图 1-4（b）,压弯中间两角，见图 1-4（c）,冲 4-5 孔，见图 1-4（d）.图 1-4方案二：落料与冲 10 孔复合，见图 1-4（a）,压弯外部两角，见图 1-5（a） ，压弯中间两角，见图 1-5（b）,冲 4-5 孔，见图 1-4（d） 。方案三：落料与冲 10 孔复合，见图 1-4（a） ，压弯四个角（图 1-6） ，冲 4-5孔，见图 1-4（d） 。方案四：冲 10 孔，切断及弯曲外部两角（图 1-7） ，压弯中间两角，见图 1-5（b）,冲 4-5 孔，见图 1-4（d） 。图 1-5图 1-6 压弯四个角图 1-7 冲孔（10） 、切断及弯曲外部两角连续冲压案五：冲 10 孔，切断及压弯四个角连续冲压（图 1-8） ，冲 4-5 孔，见图10（d） 。方案六：全部工序组合采用带料连续冲压，如图 1-9 所示的排样图。图 1-8 冲孔（10） 、切断及压弯四个角连续冲压图 1-9 级进冲压排样图图 1-9 级进冲压排样图2.2.1 零件的工艺方案的选择分析比较上述 6 种工艺方案，可以得出如下结论。方案一的优点是模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快；零件能实现校正弯曲，故回弹容易控制，尺寸和形状准确，且坯料受凸、凹模的摩檫阻力小，因而表面质量也高；除工序 1 以外，各工序定位基准一致且与设计基准重合；操作也比较方便。缺点是工序分算，需用模具、设备和操作人员较多，劳动量较多。方案二的模具虽然也具有方案一的优点，但是零件回弹不易控制，故形状和尺寸不太准确，同时也具有方案一的缺点。方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但是弯曲摩擦大，模具寿命低，零件表面有划伤，厚度有变薄，同时回弹不易控制，尺寸和形状不准确。方案四和方案二从零件形成的角度看没有本质上的区别，虽然工序较集中，但是模具结构也复杂些。方案五本质上也与方案三相同，只是采用了结构较复杂的级进模。方案六采用了工序高度集中的级进冲压方式，生产效率最高，但模具结构复杂、安装、调试、维修比较困难，制造周期长，适用于大量生产。综上所述，考虑到零件批量不大，而质量要求较高，故选择第一种比较合适。其工序如下：1 落料和冲 10 孔；2 压弯端部两角并中间两角；3 冲 4-5 孔。第三章 弯曲件的工艺计算3.1.1 工艺计算1 毛坯总长度如图 1-2 所示分段计算毛坯总长度 L0 L0=2（L1+L2+L3+L4）+L5有图知 L1= 46(251.)7.5mL2= 3.(.032.)3.1rxt mL3= ;(301.5).L4=L2=3.1mm;L5=(25-2x1.5)mm=22mm;L0= 2x（L1+L2+L3+L4 ）+L5=2x(7.5+3.1+25.5+3.1)+22=100.4mm故取 L0=104mm2 排样及材料利用率由于毛坯尺寸较大，并考虑操作方便与模具尺寸，决定采用单排，取搭边a=2mm,a1=1.5mm;则进距 S=（30+1.5）mm=31.5mm;条料宽度 B=(104+2x2)mm=108mm;板料规格选用 1.5mmx900mmx1800mm.采用纵裁法时每条的板数 n1=900/104=8(条)，余 36mm;每条零件数 n2=(1800-1.5)/31.5=57(件)余 336mmx1800mm 余料利用件数 n3=（1800-2）/108=16(件)每板零件数 n=n1xn2+n3=472(件)材料利用率22472(3010/45/)1 87.9%98采用横裁法时每板条料数 n1=1800108=16(条)，余 72mm;每条零件数 n2= 901.528()3件72mmx900mm 余料利用件数 n3= 90216件每板零件数 n=n1xn2+n3=16x28+16=464(件)材料利用率2246(3010/45/)2 86.4%98由以上计算数字可知，纵裁法的材料利用率高。从弯曲线和纤维方向之间的关系看，横裁法较好。但是由于材料 08F 钢的塑性较好，不会出现弯裂现象，故采用纵裁法排样，以降低成本，提高经济性。