支架的冲孔落料级进模模具设计专业课程设计

前言 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。目录1. 前言12. 任务书33. 工艺分析44. 工艺方案的确定45. 冲孔落料工作部分 工艺设计 1.计算毛坯尺寸5 2.画排样图6 3.计算冲压力8 4.计算中心压力9 5.凸凹模刃口尺寸的计算9 6.压力机的选择11 7.落料冲孔级进模部分尺寸校核12六.弯曲模工作部分 工艺计算 1.弯曲工件的毛坯尺寸计算14 2.弯曲力计算15 3.凸模与凹模的圆角半径15 4.弯曲模凸凹模间隙17 5.凸、凹模工作尺寸18 6.冲压设备的选择19 7.模具的总体结构20 8.主要零部件的设计及选择21 9.模具制造装配要点23八.心得与体会24九.参考文献26 任务书一、课题名称：支架的冲孔落料级进模设计二、工件图：三、设计要求：1绘制该工件制作所需的模具总装图。（A1图纸）2绘制该模具的凸模、凹模零件图一套。3编写完整的设计说明书。4将说明书装订成册，各图纸折成A4大小。5将以上所有资料装于档案袋里，并在封面写上班级、名字和学号。4、 设计期限：2007年6月25日 至2007年6月29日工艺分析 该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属于普通冲压件，应注意以下几点： 1）2X4.5mm两孔壁距及周边距仅2.252.5mm，在设计模具时应加以注意 2）制件为对称弯曲，控制回弹是关键 3）制件较小，从安全上考虑，要采取适当的取件方式 4）有一定的批量，应该重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命工艺方案的确定根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔和弯曲三种。按其先后顺序组合，可得如下方案1. 冲孔落料弯曲 级进模完成冲孔落料，单工序模完成弯曲2. 落料冲孔弯曲 单工序模分别完成落料，冲孔，弯曲 方案2）属于单工序冲压。由于此制件生产批量较大，尺寸较小，这种方案生产率低，操作不安全，故不宜采用。 方案1）冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导板或导柱导套进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的落料冲孔级进模进行加工.工艺设计1） 计算毛坯尺寸 相对弯曲半径为 R/t=1/0.8=1.250.5式中 R弯曲半径（mm） T料厚（mm）可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径p（mm）。由文献2中性层的位置计算公式P=R+Xt式中 X由实验测定的应变中性层位移系数。 由文献2表4-4应变中性层位移系数X值，查出X=0.34P=（1+0.340.8）=1.272mm 由文献3圆角半径较大（r0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式L=l1+l2+/180*（r+xt）式中 L毛坯展开总长度 弯曲中心角（） x中心层位移系数，见表4-7由图1可知L=2（l1+l2）+l3+4/180*（r+xt）查表4-5，当r/t=1.25时，x=0.34，可得 L=4+2（7.95+4.4）+490/180（1+0.340.8） =28.7+7.998=36.68837（mm） 图1 2）画排样图（1）冲裁件的面积分析零件的形状特点及精度要求，考虑采用采用直排有废料排样方式, 如图2所示. 图2 冲裁件计算冲裁件的面积A A=36.6889-2 r-（99-R） =36.6889-23.142.25-（99-3.144.5） =330.192-31.7925-17.415 =280.9845mm（2） 搭边值、切口宽与条料宽度的确定 由文献3表3-17条料宽度公差、表3-18侧刃裁切的条料的切口宽F，得 F=0.5mm =0.15 由文献3表3-16搭边值的确定，得 a1=0.8 a=1.0 本设计中采用侧刃定距的模具，故按下式计算： 条料宽度 B0-=(Dmax+2a+nb1)0- 导料板间的距离 A=B+Z=Dmax+2a+nb1+Z其中查表3-1703-18得: 保证间隙Z=0.55mm,条料宽度的单向负偏差=0.15mm。条料宽度：B10-=(Dmax+2a)0-=（36.688+2*1+2*1.5）0-0.15=410-0.15步距：S=9+0.8=9.8导料板间的距离：A1=B+Z=Dmax+2a+Z=36.688+2*1+2*1.5+0.55=41.55mm图3排样图查文献1表4-1，选板材规格为1200mmX600mmX0.8mm，每块可剪600mmX41mm，材料剪裁利用率达99.9%3） 材料利用率计算 由文献2材料利用率通用计算公式： =A。/AX100%式中 A。得到制件的总面积（mm） A一个步距的条料面积（LXB）（mm）得 =280.9845/（9.6*41.55）X100%=70.44%3）计算冲压力（1）冲裁力F冲 F冲=Lt b或F冲=KLt。式中 K系数，K=1.3 L冲裁周边长度（mm） 。材料的抗剪强度（MPa） b材料的抗拉强度（MPa）得 b=295430（MPa）（为方便计算，取400（MPa） F冲=400*0.8*（2*4.5*3.14+9*3.14+2*28+2*9+5）N =43.3KN （2）卸料力 根据冷冲压模具设计与制造（北京航空航天大学出版社，王秀凤主编）提供的表2.10得 F卸=0.05*43300N=2165N (3)顶出力根据冷冲压模具设计与制造（北京航空航天大学出版社，王秀凤主编）提供的表2.10得 F顶=0.08*43300N=3464N(4) 选择冲床时的总冲压力: F总=F冲+F卸+F顶=43300+2160+3464=48924N初选压力机 查文献2表1-8开式双柱可倾压力机参数，型号规格为J23-254）计算压力中心 因冲裁件尺寸较小，冲裁力不大，且选用了双柱导柱式模架，估计压力中心是在模架的中心，不会超出模柄端面之外，因此不必详细的计算压力中心的位置5）计算凸、凹模尺寸： 本制件形状简单，可按配作法加工计算刃口尺寸。由于零件是由冲孔、落料两道工序完成的，所以落料以凹模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸，计算如下：1） 凹模磨损后变大的尺寸（IT14）A1（27），A2（9）A3（R4.5）计算公式为：查表3-8得x1=x2=x3=0.5 图42） 凸模磨损后变小尺寸 B凸1=4.5 计算公式为由文献3表3-4冲裁模初始双面间隙Z得到Zmin=0.072 Zmax=0.104，落料凸模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作，冲孔凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙值0.072mm0.104mm。3） 侧刃尺寸： 侧刃为标准件，根据送料步距和修边值查侧刃表，按标准取侧刃小尺寸。由文献4表5-32侧面切口值尺寸得 侧刃宽度B=6mm， L=50mm间隙取在凹模上，故侧刃孔尺寸为： B=6.12 （mm） L=50.12（mm）压力机的选择根据压力机选用原则：l 在中小型冲压件生产中，主要选用开式压力机l 对于冲孔，落料等施力行程很小的冲压工序，可直接选用公称压力大于或等于冲压所需工艺力总合的压力机。首先冲床的公称压力应大于计算出的总压力；最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-15开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。双柱可倾压力机J23-25参数：公称压力：250KN 滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm 连杆调节量：55mm 工作台尺寸（前后左右）：370560 垫板尺寸（厚度）：50mm模柄尺寸（直径深度）：4060 最大倾斜角度：冲孔落料级进模部分尺寸校核 1.冲孔落料级进模模总图 图5装配图2凸模外形尺寸的确定1.凸模结构基本类型 冲裁中小型零件使用的凸模，一般都设计成整体式，本凸模采用阶梯式，固定部分采用凸缘式，固定方式采用固定板固定。2.凸模长度 采用固定卸料板，故凸模长度应按下式计算： L=h+h+h+h式中 h凸模固定板厚度，取50mm。 h固定卸料板厚度，取20mm。 h导料板厚度，取8mm h 增加厚度，取30mm。则，凸模长度 L=50+20+8+30=108mm3其他主要零部件结构 凸模固定板1009045mm；下模卸料板1009018mm；4闭合高度计算 H=50+90+20+30-5=185mm, 90mm为凸模长度,-5mm是考虑弯曲模具工作部分工艺计算1.弯曲工件的毛坯尺寸计算根据原始数据可得t =0.8 r =1 所以r/t =1/0.8 = 1.25 0.5 所以 根据冷冲压工艺及模具设计4-4 得L= l直1 + 2(l直2 +l直3)+4l弯L直1=6-2=4mmL直2=9.75-1-0.8=7.95mmL直3=8-20.8-21=4.4mmL弯 =(r+xt)/180=90(1+0.340.8)=1.997所以L=4+2(7.95+4.4)41.997=36.688mm 式中 L直1 l直2 l直3 直边区长度 L弯弯曲部分长度 r零件内弯曲半径 弯曲中心角 k 中性层内移系数值。取0.34 冷冲压工艺及模具设计表4-7 t弯曲件厚2.弯曲力计算弯曲力受材料力学性能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。 F校= AP = 925.580MPa =18.36KN式中：F校校正弯曲力 A校正部分投影面积 P单位面积校正力 根据冷冲压工艺及模具设计表4-7 取0.343.凸模与凹模的圆角半径（1）凸模圆角半径弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。 由于影响rmin/t的因素很多，rmin/t值的理论计算公式并不实用。所以在生产中主要参考经验数据来确定rmin/t值。由冲压工艺与模具设计表4-1可查得：10钢最小相对弯曲半径rmin/t=0.8（2）凹模圆角半径凹模的圆角半径rd 不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。对称压弯时两边凹模圆角半径rd应一致，否则毛坯会产生偏移 rd值通常按材料厚度t来选取 t=0.8mm 2mm 时rd=（36）t 取rd=4 （3）凹模深度 凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才使直边全部进入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出现，对压力机是很不利的。凹模深度过小，可能造成弯曲件直边不平直，降低其精度。因此，凹模深度要适当。由冲压工艺与模具设计表4-12可得L0=15 4.弯曲模凸凹模间隙弯曲形时，必须选择适当的凸凹模间隙。间隙过大,会造成U形件两边不半径,上宽下窄,降底工件的尺寸精度, 间隙过小,使弯曲力增大,直边壁厚变薄,容易擦伤工作表面,加速凹模的磨损,降低凹模使用寿命,弯曲凸、凹模间隙是指单边间隙。为了能顺利地进行弯曲，间隙值应梢大于板料的厚度。同时应考虑下列因素的影响，弯曲件宽度较大时，受模具制造与装配误差的影响，将加大间隙的不均匀程度，因此间隙值应取大些。宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影响 综上所述，对于尺寸精度高要求一般的弯曲件板料为黑色金属时，单边Z可按下式计算： Z= tmax +Ct =0.87+0.050.8 =0.91 取单边间隙为0.92mm式中：tmax板料最大厚度 C间隙系数，见表4-14 t板厚公称值 5.凸、凹模工作尺寸弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形成有关。一般原则是：当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，当工件标注内行尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，并来用配作法制模。 综上所述： Lp =（L+0.75）0-p =(6+0.750.62)0-0.018 =6.4650-0.018（mm）式中 Lp凸模宽度基本尺寸 L工件横向基本尺寸 工件横向尺寸公差d凸模制造偏差，一般取IT79级，或取工件公差的1/3、1/4。 6.冲压设备的选择因工件是大批量生产，精度要求不高冲裁力较小则选用通用压力机，通用机身又分开式和闭式两种，开式机身的钢性教弱，适用中小型冲压加工，而闭式机身适用于大中型冲压加工。选用开式双柱可倾压力机JA2310 其参数如下： 公称压力 100KN 滑块行程 45mm 行程次数 145/min 最大封闭高度 180mm 封闭高度调节量高度 35mm 工作台尺寸 360240mm 垫板厚度 35mm 电动机功率 1.10KW 模柄孔尺寸 3055 7.模具的总体结构模具采用中间导柱模架，模具由上模板、凸模固定板组成。卸料方式才用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导板垫板等组成。模具结构如下图所示 1.橡胶块 2.销钉 3.导板 4.凹模 5.定位板 6.凸模固定板 7.垫板 8.螺钉 9.模柄 10.上模座 11.导套 12.凸模 13.顶件块 14.导套 15.下模座 8.主要零部件的设计及选择（1）凸模的固定方法凸摸在上模的正确固定应该是既保证凸摸工作可靠和良好的稳定性，还要使凸摸在更换或修理时，拆装方便。该凸摸的固定方式选用如下图所示的固定方法。（用螺钉固定的落料凸模）（2）定位板的设计 定位板的侧壁设计成平直的。定位板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，这样就确定了定位板的宽度。条料的宽度为9mm，凹模的宽度是70mm。则定位板的宽度为： B9.4mm定位板厚度：2 （3）凸模固定板凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同厚度为凹模板厚度的0.81倍，则凸模固定板厚度为： H1 H00.60.8 200.60.8 1216取凸模固定板厚度为14，直径按H7加工精度。 （4）模柄的选择模柄有多种型式，要根据模具的结点选用模柄的形式。模柄的直径根据所选用压力机的模柄孔径确定。本模选用模柄跟上模座为一整体结构形式。如下图所示： （5）连接螺钉选用开槽盘头螺钉用45钢制造并淬火硬度HRC3540，定位销钉采用普通圆柱销。9.模具制造装配要点凹模板、导尺均是需要淬硬的零件。凹模加工后，在线切割和淬硬以前在模架的上模板上进行装配。在凹模上画出各个形孔和圆孔的线，并根据计算数据划出压力中心线，使压力中心与下模座的中心线对正。钻、攻螺孔，将下模座、凹模板、导尺进行装配，校正导尺间隙后，钻铰销钉孔，将上述三板固定。钻孔并安装、挡料销，安装乘料板，然后将下模全部拆开，将凹模板和导尺热处理淬硬凹、模钻穿丝孔后进行线切割加工用平面磨床磨平后重新装配。固定在上模板的上模部分，各凹模和凸模、垫片都应淬硬。装配前将凸模淬硬并完成全部加工。垫片在装配前不淬火。装配时将凸模压入凸模固定板，在垫片上钻孔，将外形凸模固定在垫片上，在与卸料板穿在一起。凸、凹模间隙为0.18，在凹模型孔中垫0.1的硬纸片，以确定间隙。将已组装为一体的凸模固定板、凸模、卸料板、垫片一同，并使凸模插入凸模孔上，将上模板同过导柱、导套与下模板装在一起。透过上模板钻、攻螺孔，打入销钉，在钻、攻螺孔，使上模板、垫片、凸模固定板固定。检查无误后，钻、铰销钉孔，打入销钉，再钻、攻螺孔，安装卸料螺钉，上模全部拆开，将垫片淬硬磨平，安装橡胶板，在次装配，完成模具装配。 该模具个部分零件参数如下：上模座 HT200 厚 20 mm凸模固定板 45号钢 厚14 长 70 宽 70导板板 45号钢 厚 8 长70 宽 70定位板 45号钢 厚2 长17 宽9.4下模座 HT200 厚30 长70 宽70 凹模 T10A0 长70 宽70 热处理HRC5860橡胶厚度44.5 直径 30凸模 T10A0 HRC5860凸模修磨量为5 模具闭合高度： H模108mm心得与体会 通过为期三周的模具课程设计，从选题，查阅技术文献和资料，用Proe创建模型,AutoCAD画装配图，零件工作图，到最后编写设计计算说明书，我接受到了实实在在的设计实践，进一步加强了独自完成项目设计的能力，更加熟练地掌握了查阅资料的方法。同时，我能够系统而扎实地巩固大学三年来所学的专业知识，独立研究课题方向，充分利用几年来所学的各种专业知识来进行问题的分析，并通过查阅各种相关文献和交流来解决问题和创新设计。这次设计是我在进入毕业设计和走上工作岗位前的一次很好的准备活动，是一次热身赛，它必将对我今后更快，更好的适应社会工作产生积极而显著的作用。 在过去的大学时光里，我学习了大量的基础课程，也学习了许多机械类的专业课程，同时还进行了金工实习、社会实践实习两次实践课程和两次课程