毕业论文-汽车底盘支架冲孔模具设计33200.doc

2013 届 分 类 号:tg385 单位代码:10452 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 汽车底盘支架冲孔模具设计 姓 名 董海龙 学 号 200903750228 年 级 2009 专 业 机械设计制造及其自动化 系 （院） 机械工程学院 指导教师 杨瑞宁 2013 年 3 月 30 日 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 i 摘 要 现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体，其中汽 车底盘支架是汽车底盘里的支撑零件之一，汽车底盘支架，大量用于汽车覆盖件、安 装机构上，其形状各异，是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整 体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。大多数汽车底盘支 架都是通过冲压模具来批量生产的，模具的设计与加工工艺关系到产品的质量。 模具工业是国民经济的基础工业，模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个 国家产品制造水平高低的重要标志之一。本文以汽车底盘支架冲孔为例，根据该支架 的实际尺寸和形状特点，进行了冲压工艺的分析以及模具凹模尺寸的确定。通过冲压 设计手册，依据凹模尺寸查得整副模具的尺寸要求。运用 cad 软件对冲孔模具的设计， 得出了具体的冲压设备与冲孔模具各零件的加工工艺。 关键词:汽车底盘;支架;冲孔模;冲压工艺;设计 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 ii abstract most modern cars have a skeleton as a vehicle frame, the frame is the matrix of the entire car, the car chassis is one of the support parts in the automobile chassis, a large number of chassis was used for automobile covering parts and installation mechanism, its shape different is supporting installation of automotive engine and its components, assembly to form the overall shape of the car, and to accept the power of the engine, the car produces sports to ensure normal driving. most of the chassis to support all mass-produced by stamping dies，mold design and processing technology related to the quality of the product. the mold industry is the basic industry of the national economy, the level of mold design and manufacturing technology, is one important indicator for measuring a countrys level of product manufacturing. according to the actual size and shape of the bracket features ，in this paper, an example chassis bracket punching，stamping process carried out the analysis and determine the size of the die mold. design manual by pressing, investigation was based on die size of the entire vice die size requirements. punching mold design, draw a specific process of stamping and punching mold parts using cad software. key words: chassis; support; piercing die; punch process; design 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 iii 目 录 1 绪论.1 1.1 选题的背景、目的和意义 1 1.2 国内外模具发展状况及趋势 1 1.3 本次设计的主要方向 2 2 汽车底盘支架冲压工艺.4 2.1 冲压件工艺分析 4 2.2 零件冲压工艺方案的分析及确定 4 2.3 制件排样及搭边 5 3 汽车底盘支架模具的工艺尺寸计算.8 3.1 工作零件 刃口尺寸计算 8 3.1.1 刃口尺寸确定的原则.8 3.1.2 刃口尺寸确定的方法.8 3.2 冲裁力与压力中心的计算 10 3.2.1 冲裁力的计算.10 3.2.2 卸料力、推件力及顶件力的计算.10 3.3 汽车底盘支架冲模压力中心的确定 11 4 汽车底盘支架冲孔模具设计.12 4.1 冲孔模具的总体设计 12 4.1.1 冲孔模具类型的确定.12 4.1.2 定位零件的选择.12 4.1.3 卸料、出件方式的选择.12 4.1.4 导向装置的选择.12 4.2 工作零件结构尺寸 .13 4.2.1 冲孔凸模尺寸13 4.2.2 冲孔凹模尺寸.13 4.2.3 聚胺脂橡胶的选用与计算.13 4.2.4 其它模具零件结构尺寸及模架尺寸.14 4.3 模具装配图 .15 5 汽车底盘支架冲压设备的选定16 6 汽车底盘支架冲孔模具加工工艺.17 6.1 模具零件组装的问题及其加工工艺过程 17 6.1.1 冲孔凹模加工工艺过程18 6.1.2 冲孔凸模加工工艺过程19 6.1.3 凸模固定板加工工艺过程20 6.1.4 凸模垫板加工工艺过程21 6.1.5 凸模脱料板加工工艺过程22 6.1.6 上模座加工工艺过程23 6.1.7 下模座加工工艺过程24 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 iv 6.1.8 定位支撑杆加工工艺过程25 6.1.9 侧定位加工工艺过程26 6.1.10 纵向定位加工工艺过程26 6.2 其余模具标准零件 .28 6.2.1 圆柱销28 6.2.2 沉头内六角螺钉28 6.2.3 内六角圆柱头螺钉28 7 总结.29 参 考 文 献.30 附 录.31 致 谢.38 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 1 1 绪论 1.1选题的背景、目的和意义 冲压工艺在现代机械、汽车、电子信息产品等制造业中有着广泛的应用，冲压模 具是进行冲压工艺生产的重要工艺装备。 我现在实习的单位就是做汽车底盘车架方面的产品，包括轻卡、重卡、客车等等 的底盘车架。选取该底盘支架这个既简单又典型的底盘支撑零件作为自己的毕业设计 论文来研究，正好与自己的工作相贴切，而且有助于对产品及零件有更深一步的提高 和认识，使自己能够更好的融入中作中去。 当代汽车冲压生产中，各种新型冲压设备、先进的机械化系统、新工艺及冲模、 智能控制技术等被逐步采用，大大提高了冲压生产效率和成品质量，降低了大批量生 产的成本。冷冲模多为安装在压力机上的，对放置在内的板料在室温下施加变形力， 使其产生变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具。 冲压件是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性 变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造 同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢 带。 从未来发展趋势分析，产品结构调整将加快，针对低档模具供过于求，大型、精 密、复杂的模具供不应求的情况，高档模具的比重将增加，行业将向大型、精密、复 杂、高效、长寿命和多功能方向发展。我国模具行业的国际竞争力优势中，劳动力价 格低优势将得到充分发挥。我们认为未来重点发展的产品包括：汽车覆盖件模具、精 密冲压模具、大型塑料模具、精密塑料模具、大型薄壁精密复杂压铸模和镁合金压铸 模具、子午线橡胶轮胎模具、新型快速经济模具、多功能复合模具、模具标准件等。 就企业发展方面分析，采用数控技术、快速原型技术、高速切削和超精加工等高新技 术，进一步提升模具工业的设计制造水平将是未来企业改造重点，也是未来企业发展 的关键驱动因素。另外，国际市场将被企业看重，因为全球模具市场整体供不应求， 市场需求量维持在 600 亿至 650 亿美元。 本设计注重在模具的设计方案、方法上面。零件简单，但属于板材加工，有较大 的模具加工过程，所以通过模具弯曲及冲孔，然后剪板机裁板。这样冲出的工件才具 有更高的精度，且模具的加工费用及加工速度也可得以提高。 1.2国内外模具发展状况及趋势 我国模具工业 2000 年以来以每年 20的速度在增长， “十一五”期间，产销两旺， 产量、质量和水平进一步提高，特别是汽车制造业和 it 制造业的发展，拉动了模具档 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 2 次的提高，精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障。中国模具工业协 会常务副理事长兼秘书长曹延安称，中国模具业正经历“黄金发展阶段” ，今后一段时 期仍将保持持续快速增长。 近年来，模具行业产品结构调整加快，以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表 的技术含量较高模具的发展速度高于行业总体发展速度，占模具总量的 35左右。 2007 年模具出口增幅达 35.73，逆差进一步下降，进出口模具结构趋于合理，国产模 具替代进口模具已成气候。 我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。目前， 电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，6080的 零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高 一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决 定着产品的质量、效益和开发能力。 工业发达的国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计（cad）软件进行模 具的结构设计，并普及了计算机绘图。据有关资料介绍，美国和日本 75%的模具厂已 使用了 cad 技术。 国外模具加工技术已大量使用数控机床，应用计算机辅助加工（cam）软件和数 控编程技术对模具，特别是对具有复杂型腔（三维曲面）的模具进行加工，使模具的 质量和附加值大大提高，模具的加工周期减少 60%以上，成本降低 30%以上，生产效 率调高 60%以上。为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求，国外已开发出 四轴和五轴的数控自动编程软件并且进入了实用阶段。 模具标准化程度日益提高，模具标准模架及模具标准件的应用日益广泛，已实现 了商品话。根据模具生产的特点，模具企业向小而专的方向发展，如日本现有 11656 家模具企业，占总数的 95.6%，百人以上的仅有 65 家，占总数的 0.54%；韩国有 1570 家模具企业，其中多于 50 人的企业仅占总数的 9%；新加坡有 460 家模具企业，其中 多于 50 人企业仅占总数的 3%；香港有 6500 家模具企业，其中多于 50 人的企业仅占 总数的 0.46%。 1.3本次设计的主要方向 12 覆盖件汽车底盘支架，大量用于汽车覆盖件、安装机构上，其形状各异，是 支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动 力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部 分组成。 汽车底盘支架一般是冲裁件，材料是 08al，厚度是根据受力情况而定，精度等级 也根据用途而定，一般为 it11it14 级，大批量生产，图 1 为典型的汽车底盘支架零 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 3 件图，该零件是汽车底盘重要的支撑零件。 图 1 汽车底盘支架零件图 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 4 2 汽车底盘支架冲压工艺 冲压件的工艺性指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，提升冲压件工艺 性可从三个方面考虑。一、易制造：提高冲压件的成形性能。二、易用性：如某些大 型零件的刚性差，提高其零件的塑性变形程度，经过充分的加工硬化，提高刚度，或 者增设加强筋等措施。三、成本：如在满足生产要求同时降低成本：增加材料利用率 措施如套裁等。 2.1冲压件工艺分析 34 （1）材料：该冲裁件的材料 08al 优质碳素结构钢的一种，一般用作冷冲压薄板 钢中的 al 脱氧镇静钢冷轧板。 （2）零件结构：该冲裁件结构具有对称性，但是会出现偏载现象，所以采用两个 零件一起冲孔，最后利用模具进行切断。 （3）尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按 it14 级确定 尺寸的公差。 2.2零件冲压工艺方案的分析及确定 首先分析该产品单件冲孔，两孔在零件边缘。为避免工件变形，冲裁件的最小孔 边距不能过小，其许可值如图 2 所示。 图 2 冲裁件孔边距尺寸 ，工件不会变形。根据实际产品的实际尺寸得 ，即工件会tc5.1 tc5.1 变形。所以本产品采用两零件一起冲孔。 该零件包括落料、冲孔、折弯三个基本工序，可以采用以下三种工艺方案： （1）先落料，再折弯，接着冲孔，最后切断，采用三类模具制造生产。 （2）落料冲孔复合冲压，然后折弯。 （3）先落料，再冲孔，最后折弯。 方案（1）模具结构简单，需要四道工序、三副模具就能完成零件的加工，生产效 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 5 率比较高，能满足零件大批量生产的要求。由于零件结构的关系，采用第二种和第三 种方案都易产生偏载，而且落料模具是相当大的，模具的成本非常高。图 3 是该零件 冲压的第一道工序折弯，为第二道工序设置了定位基准。图 4 是冲压的第二道工序冲 孔，满足了该零件的冲孔要求。图 5 是冲压的第三道工序切断，完成了该零件的最终 制造要求。 图 3 折弯 图 4 冲孔 图 5 切断 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 6 2.3制件排样及搭边 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边有两 个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是可以增加条料刚 度，方便条料送进，提高劳动生产率。表 1 是材料的搭边值的确定。 表 1 各类材料的搭边值 手工送料 圆形 非圆形 往复送料 自动送料材料 厚度 t 1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 12 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 2 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 4 4 3 5 4 6 5 5 4 55 4 6 5 7 6 6 5 6 6 5 7 6 8 7 7 6 8 7 6 8 7 9 8 8 7 两工件间的搭边： ma10 确定后是产品的排样图见图 6，属于少废料排样 图 6 产品排样图 一个步距内的材料利用率 为： (2-1)%10bsa %104310754.32 95 查冲模设计手册 5，选用 1250mm1500mm 钢板，每张钢板可剪裁为 5 张条料 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 7 （70mm1500mm） ，每张钢板可冲 2 个工件，则 为：总 %10lbna总 523.69 (2-2)0.87 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 8 3 汽车底盘支架模具的工艺尺寸计算 3.1工作零件刃口尺寸计算 6 3.1.1 刃口尺寸确定的原则 冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模 轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲 孔工序，并遵循如下原则： （1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁 间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准， 间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 （2）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近 或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的 最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。用 x、 表示，其中 为工件的公差值，x 为磨损系数,其值在 0.51 之间，根据工件制造精度进行选取： 工件精度 it10 以上 x=1 工件精度 it11it13 x=0.75 工件精度 it14 x=0.5 （3）不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值( )。minz （4）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工 件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高 24 级。对于 形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 it6it7 级来选取；对于形状复杂的 刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制 造偏差值可取工件相应部位公差值的 1/8 并冠以 ( )。 （5）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为 单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。 但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 3.1.2 刃口尺寸确定的方法 由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类： （1）按凸模与凹模图样分别加工法 这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制 造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工，设计时，需在图纸上分别标注凸模 和凹模刃口尺寸及制造公差。 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 9 （2）凸模与凹模配作法 采用凸、凹模分开加工法时，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制 冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因 与 的差值很maxzin 小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模 配作的加工方法。 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模） ，然后根据基准件的实际 尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证， 工艺比较简单，不必校核 + 的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。 设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不 注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证 最小双面合理间隙值 ”。在材料厚度较大是，间隙值可根据经验得，minz 。tz%2015 采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化 情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况， 然后分别按不同的公式计算。图 7 是冲孔各部分尺寸与公差分布情况。 刃口尺寸计算： (3-1)0minpxdp 02.375.81302.7514 冲孔: (3-2)ddzxzdp 0minin0min 2.2.875175.14 孔心距： minddl (3-3)0375.1682i 式中 、 -冲孔凸、凹模尺寸pd -凹模孔心距的尺寸，公差 取工件公差的 ，即ld44d -工件孔心距的最小极限尺寸min -冲孔件孔的最小极限尺寸i -冲载件制造公差 -最小初始双面间隙minz 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 10 、 -凸、凹模的制造公差pd -系数x 图 7 冲孔各部分尺寸与公差分布情况 3.2冲裁力与压力中心的计算 78 3.2.1 冲裁力的计算 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，平刃口冲裁模的冲裁力 f 计算公式， 落料力： (3-4)ltf3.1落 350274.2 kn5 冲孔力 ： (3-5)lt3.1冲 35027 4.5 3.2.2 卸料力、推件力及顶件力的计算 从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推 出所需要的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力。 卸料力: (3-6)冲卸卸 fk 74.3250. n916 推件力： (3-7)落推推 fnk 74.3250. 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 11 kn83.5 其中 2 是因有两个孔。 总冲压力： (3-8)推卸冲总 ff 83.529.1674.35 kn8 3.3汽车底盘支架冲模压力中心的确定 9 冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。由于工件结构对称，故压力中心在零 件中心上。设零件中心的坐标为 ，l1 距 y 轴 150mm，l2 距 x 轴 625mm。0， 压力中心： 冲裁合力中心 s 相对 y 轴的距离为： (3-9)in iins lxllxx121 冲裁合力中心 s 相对 x 轴的距离为： (3-10)in iins lyllyy121 其中 l 在 x 和 y 轴的坐标如表 2 所示: 表 2 l 在 x 和 y 轴的坐标 l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 150 150 150 150 150 150 150 150 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 10 -10 20 -20 30 -30 625 -625 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 10 -10 20 -20 30 -30 150 -150 由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为 。0, 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 12 4 汽车底盘支架冲孔模具设计 4.1冲孔模具的总体设计 1011 4.1.1 冲孔模具类型的确定 按照工序性质选择冲孔模。 按工序组合程度选择单工序。 按照模具导向方式，选择导柱式。 总结设计要求，最终确定模具类型为导柱式单工序冲孔模。 4.1.2 定位零件的选择 模具采用两侧挡零件和弯曲定位零件精确定位，利用定位零件可实现制件的精确。 图 8 和 9 分别是模具的侧定位和纵向定位。 图 8 侧定位 图 9 纵向定位 4.1.3 卸料、出件方式的选择 卸料和顶件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零 件上卸下来，以便冲压工作继续进行。 弹压卸料装置既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。 因此就选择弹压卸料装置。 推件装置一般是刚性的，由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。由于刚性推件 装置推件力大，工作可靠，所以采用这种装置。 4.1.4 导向装置的选择 导柱导套式导向装置是常用的装置，导套和导柱分别固定在上、下模座上。导柱、 导套与模座可以采用过渡配合 代替过盈配合，容易保证导柱和导套的轴线垂直67mh 于模座平面。故选此装置。 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 13 4.2 工作零件结构尺寸 12 4.2.1 冲孔凸模尺寸 凸模长度： (4-1)53045321 hhl凸 0 其中： 凸模固定板厚度1h 固定卸料板厚度2 导料板厚度3 增加长度 凸模强度校核：该凸模冲头比较粗大，强度足够，并且使用凸模固定板固定。 4.2.2 冲孔凹模尺寸 凹模外形采用矩形，结构采用整体式，刃口取平刃。 凹模高度 h: (4-2)8不 小 于ksh 式中: 垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离 （mm） ；s 系数，查冲压工艺及冲模设计 3。k 垂直于送料方向的凹模宽度 b: (4-3)sb0.452 送料方向的凹模长度 l： (4-4)21s 式中: 送料方向的凹模刃壁间最大距离 ；1s m 送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离 ；2 其值查冲压工艺及冲模设计 3,经计算得: ；h60,2.8.45取 ；mb30取 ；l45,取 结合零件取： 、 、 。63 4.2.3 聚胺脂橡胶的选用与计算 橡胶选用与计算步骤如下： 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 14 （1）根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料用较硬橡胶。 （2）根据卸料力求橡胶横截面尺寸。 橡胶产生的压力按下式计算： (4-5)apf 所以，橡胶横截面积为： m3105.8 式中：f- 橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力 -橡胶所产生的单位面积压力（ n/mm2），与压缩量有关p a-橡胶横截面积（mm 2） （3）求橡胶高度尺寸 限压极缩量： (4-6)hhjj 式中：h-橡胶自由状态下的高度（mm） -橡胶极限压缩率。对于合成橡胶，可取j %453j 橡胶预压缩量： (4-7)hy 上两式相减得橡胶高度 h 的计算公式： (4-8)mhyjgyjyj 80 式中： -橡胶工作压缩量gh 4.2.4 其它模具零件结构尺寸及模架尺寸 根据单工序模形式特点:凹模板尺寸并查模具标准应用手册 9，确定其它模具 模板尺寸如表 3： 表 3 其他模具模板尺寸 名称 尺寸（mm） 材料 凸模垫板 45030035 45 钢 凸模固定板 45030045 45 钢 凸模脱料板 45030040 45 钢 根据模具凹模等零件结构尺寸，查冲模设计手册 13，选取后模架如表 4： 表 4 后模架 名称 尺寸（mm） 材料 上模座 70045055 45 钢 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 15 下模座 70045065 45 钢 导柱 50240 a 型导柱按 gb/t 2861.11990 标准选用 导套 5015060 a 型导套按 gb/t 2861.61990 标准选用 4.3 模具装配图 图 10 是冲孔模具的装配图。工作过程：模具采用单工序模，依靠模具各部分零件 的作用，实现了汽车底盘支架冲孔的机械操作。模具开启时，放入制件，第一次冲孔 由第一个弯曲点定位，通过前部定位零件的精确定位。上模根据导套5导柱2 路径上移，通过最大开模高度，又向下移；闭模时，上模板推动等高脱料杆，然后推 动凸模卸料板向下运动，压住制件，冲孔凸模13和凹模3同时进行冲孔，冲孔 废料从凹模3至下模座1落出，同时凸模卸料板4向下移动；当上模上移时， 凸模卸料板4经卸料聚胺脂橡胶12的作用复位，顶出制件，达到卸料的目的。 然后推进制件，通过后部定位零件的精确定位，又是下一次冲压，通过两次冲孔，制 件按要求完成。 1.下模板 2.导柱 3.凹模 4.卸料板 5.导套 6.上模板 7.内六角螺钉 8.圆柱销 9.凸 模垫板 10 凸模固定板 11 卸料螺钉 12 橡胶 13 凸模 14 横向定位 15 沉头螺钉 16 圆 柱销 17 内六角螺钉 18 镶套 图 10 模具装配图 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 16 5 汽车底盘支架冲压设备的选定 14 根据以下条件： （1）总冲压力为： (5-1)86kn.37总f （2）模具闭合高度为： (5-2)mhm1025hinax 装模高度为： (5-3)hh38inax 可调节连杆，对压力机工作有利。如果模具闭合高度过小，可再加一块附加垫板， 如果模具的闭合高度大于压力机的最大封闭高度时，模具就不能在压力机上使用。 （3）冲床工作台面和滑块底面尺寸，一般压力机台面应大于模具底座尺寸 5070mm 以上。 （4）压力机的精度和刚度。 （5）凸、凹模尺寸等。 上网查开式压力机基本参数。选用 j23-63 开式双柱可倾压力机，工作台面上备制 垫块。其主要工艺参数如表 5： 表 5 主要工艺参数 名称 参数 公称力 630kn 公称力行程 5mm 滑块行程 120mm 行程次数 40spm 最大装模高度 270mm 装模高度调节量 80mm 工作台尺寸 550850mm 标准型：滑块中心到机身距离（喉深） 260mm 工作台尺寸（前后左右） 550mm850mm 活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离 290mm 模柄孔尺寸（直径深宽） 60mm70mm 工作台板厚度 85mm 倾斜角（不大于） 30 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 17 6 汽车底盘支架冲孔模具加工工艺 6.1模具零件组装的问题及其加工工艺过程 4 在模具装配之前，工件会有一定磁化，容易吸附一些小杂物。所以要对工件作充 分的退磁处理，并用乙酸乙脂清洗表面。组装过程中应注意： （1）先看懂理解装配图，配齐各类零件； （2）列出各零部件相互之间的装配次第； （3）检查各零部件的尺寸精度，明确各项配合要求； （4）配齐所需工具，然后着手装配模具； （5）先装模架部分的导柱导套、型腔成型块组件镶拼组合； （6）组立模板与凸模、凹模结合，微量调整各板位置； （7）开合模具，检查模具动作是否可靠。 使用铣床加工一个零件时，必须先把零件的相关尺寸、材料、使用刀具、加工参 数确定下来，保证加工能顺利完成，同时，设计方面也要考虑到加工的难易程度，以 减少加工的困难，例如这次我们在设计时没有充分考虑到材料对加工带来的问题，导 致加工使用 cr12 材料的零件很困难，刀具无法加工这么硬的材料，所以在加工前要慎 重考虑各种细节。在买回来的模板里，要确定模板的加工基准，哪些面是基准面，这 一般在订购模板时会标明哪几个面是经过打磨，之后就是把加工基准定下来，当然事 前必须准备好零件图，根据零件图来定位加工方案，如果要用到数控编程，就必须把 加工原点定出来。定好加工方案后，就可以开始加工，先把工件装夹到虎口钳上，使 用铜锤敲击以使工件被夹紧，然后打表，在打表时要非常小心，当表很靠近工件时， 不能使用加速进给，否则很容易碰坏仪器，在校平行度时，最好先来回走几遍，观察 大概偏向，然后要小心敲击工件，使其保持在很小的偏差范围就行了，把两个基准方 向的平行度定好后，就要用分中器确定原点坐标，在设置坐标时要将分中器的半径算 进去，这样才能使主轴对应工件原点，x-y 平面的坐标定下来后，就要把刀具装到铣床 上，使用半径范围内的夹具把刀具夹紧，装上道具后就是确定 z 方向上的原点，一般 选择工件表面为 0 以方便编程。之后就是加工，如果是选用数控加工，必须使程序和 当前铣床的刀具起点相一致，否则加工位置就会错误，同时还要察看刀具路线是否会 超出铣床的工作行程，防止出事故。如果程序没错，就可以传到数控铣床运行。不同 刀具要使用不同转速，钻孔要比铣槽的转速慢，进给速度要根据观察来手动调试，加 工时要时刻观察走刀情况，同时适当加冷却液及扫除铁屑，若发生事故，必须马上停 止。当程序完成后，刀具就会回原点，继续做下一工序。 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 18 6.1.1 冲孔凹模加工工艺过程 图 11 是冲孔凹模图纸，表 6 是冲孔凹模加工工艺，材料:cr12 ，硬度: 6062hrc 图 11 冲孔凹模图纸 表 6 冲孔凹模加工工艺件 1 备料 锻造（退火状态）：455130562mm 2 粗铣 铣六面到尺寸 45030060.6mm，注意两大平面与两相邻侧 面 用标准角尺测量达到基本垂直 3 平面磨 磨光两大平面，厚度达 60.5mm，并磨两相邻侧面达四面垂直， 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 19 垂直度为 0.02mm/100mm 4 钳 划线 划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸 钻孔 钻螺纹底孔，销钉底孔，凹模穿线孔 铰孔 铰销钉孔到要求 攻丝 攻螺纹丝到要求 5 热处理 960淬火，低温回火使硬度达 6064hrc 6 平面磨 磨光两大平面，使厚度达 14.3mm 7 线切割 割凹模洞口，并留 0.010.02mm 研磨余量 8 钳 磨洞口内壁侧面达 0.8um 9 钳 用垫片层保证凸模与凹模间隙均匀，凹模与下模座配作销钉孔 10 平磨 磨凹模板上平面厚度达要求 11 钳 总装配 6.1.2 冲孔凸模加工工艺过程 图 12 是冲孔凸模图纸，表 7 是冲孔凸模加工工艺，材料：cr12，硬度： 6062hrc 图 12 冲孔凸模图纸 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 20 表 7 冲孔凸模加工工艺 1 备料 锻件（退火状态）：120115mm 2 热处理 退火，硬度达 180220hb 3 车 车一端面，打顶尖孔，车外圆至 114.5mm；掉头车另一端 面，长度至尺寸 110mm；打顶尖孔两头顶尖顶，车外圆尺寸 114.40.04mm，115mm，1350.04mm 至要求；车尺 寸 至要求。 0.25 1m 4 检验 检验 5 热处理 960淬火，低温回火使硬度达 6064hrc 6 磨削 磨削外圆尺寸 至要求 0-.2514 7 线切割 切除工作端面顶尖孔，长度尺寸至 要求1 05m 8 磨削 磨削端面至 ra0.8m 9 检验 10 钳工 装配（钳修并装配，保证 ） 6.1.3 凸模固定板加工工艺过程 图 13 是凸模固定板图纸，表 8 是凸模固定板加工工艺，材料:45，硬度: 2428hrc 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 21 图 13 凸模固定板图纸 表 8 凸模固定板加工工艺 1 备料 锻打下料 45530548mm 2 热处理 调质:硬度 2428hrc 3 铣 铣六面达 45030045.4mm，并使两大平面和相邻两侧面相互 基本垂直 4 平磨 磨光两大平面厚度达 45.2mm，并磨两相邻侧面使四面垂直，垂 直度 0.02mm/100mm 5 钳 划线：凸模固定孔中心线，销钉孔中心线，螺纹过孔中心线， 销钉过孔中心线 钻孔：凸模固定孔穿丝线，螺纹过孔和销钉过孔达要求 6 线切割 割凸模安装固定孔单边留 0.010.02mm 研余量 7 铣 铣凸模固定孔背面沉孔到要求 8 钳 研配凸模 9 平磨 磨厚度到要求 10 钳 总装配用透光层使凸模，凹模间隙均匀后。 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 22 6.1.4 凸模垫板加工工艺过程 图 14 是凸模垫板图纸，表 9 是凸模垫板加工工艺，材料:45，硬度:2428hrc 图 14 凸模垫板图纸 表 9 凸模垫板加工工艺 1 备料 锻打下料 45530538mm 2 热处理 调质:硬度 2428hrc 3 铣 铣六面达 45030035.4mm，并使两大平面和相邻两侧面相互基本垂 直 4 平磨 磨光两大平面厚度达 35.2mm，并磨两相邻侧面使四面垂直，垂直度 0.02mm/100mm 5 钳 划线 螺纹过孔中心线，销钉孔中心线 钻孔 螺纹过孔到要求 6 平磨 磨厚度到要求 7 钳 装配与上模座、凸模固定板一起配作销钉孔 6.1.5 凸模脱料板加工工艺过程 图 15 是凸模脱料板图纸，表 10 是凸模脱料板加工工艺，材料:45，硬度: 2428hrc 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 23 图 15 凸模卸料板图纸 表 10 凸模脱料板加工工艺 1 备料 气割下料 45530543mm 2 热处理 调质:硬度 2428hrc 3 铣 铣六面达 45030040.4mm，并使两大平面和相邻两侧面 相互基本垂直 4 平磨 磨光两大平面厚度达 40.2mm，并磨两相邻侧面使四面垂直， 垂直度 0.02mm/100mm 5 钳 划线 螺纹孔中心线，中间型孔轮廓线 钻孔 螺纹底孔，型孔穿丝孔 攻丝 螺纹孔攻丝到要求 6 线切割 割型孔到要求 7 加工中心 铣出指定槽配合横向定位零件 8 钳 型孔与落料凸模装配 螺纹孔与螺钉装配 2 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 24 9 平磨 磨厚度到要求 10 钳 总装配 6.1.6 上模座加工工艺过程 图 16 是上模座图纸，表 11 是上模座加工工艺，材料:45，硬度:2428hrc 图 16 上模座图纸 表 11 上模座加工工艺 1 备料 锻打下料：70545558mm 2 热处理 调质硬度 2428hrc 3 粗铣 铣六面达 70045055.4mm，并使两大平面和相邻两侧面相 互基本垂直 4 平磨 磨光两大平面厚度达 55.2mm，并磨两相邻侧面使四面垂直， 垂直度 0.02mm/100mm 5 钳 划线 螺钉过孔中心线，销钉孔中心线，装导套孔中心线， 装等高脱料杆孔中心线，装模脚的螺丝孔 钻孔：钻螺钉过孔、螺丝孔及其它穿丝孔 攻丝：攻螺纹丝到要求 6 线切割 割导套孔，等料脱料杆孔 7 平磨 磨座板上下平面厚度达要求 8 钳 总装配 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 25 6.1.7 下模座加工工艺过程 图 17 是下模座图纸，表 12 是下模座加工工艺，材料:45，硬度:2428hrc 图 17 下模座图纸 表 12 下模座加工工艺 1 备料 锻打下料:70545568mm 2 热处理 调质：硬度 2428hrc 3 铣 铣六面达 70045065.4mm，并使两大平面和相邻两侧面相互 基 本垂直 4 磨 磨光两大平面厚度达 65.2mm，并磨两相邻侧面使四面垂直，垂 直 度 0.02mm/100mm 5 钳 划线：螺钉过孔中心线，装导柱孔中心线，废料孔中心线 钻孔：钻螺钉过孔、配合凹模钻销钉孔及其它穿丝孔 6 切割 割导柱孔及废料孔 7 平磨 磨座板上下平面厚度达要求 8 钳 总装配 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 26 6.1.8 定位支撑杆加工工艺过程 图 18 是定位支撑杆图纸，表 13 是定位支撑杆加工工艺，材料:45 图 18 定位支撑杆图纸 表 13 定位支撑杆加工工艺 1 备料 锻打下料 30230mm 2 车 车一端面，打中心孔，车外圆至 28mm；掉头另一端面，打 中 心孔，长度至尺寸 223mm； 两头顶尖顶，车外圆尺寸 1610 至要求；车 m1620 至要 求。 3 线切割 割出一指定槽 4 平磨 磨上下两平面到要求 5 钳 总装配 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 27 6.1.9 侧定位加工工艺过程 图 19 是侧定位图纸，表 14 是侧定位加工工艺，材料:45 图 19 侧定位图纸 表 14 侧定位加工工艺 1 备料 锻打下料 3004012mm 2 平磨 磨六个面达到要求 3 钳 划线:螺纹孔过孔中心线，销钉孔中心线 钻孔:螺纹过孔，销钉孔 4 平磨 磨厚度到要求 5 钳 总装配 6.1.10 纵向定位加工工艺过程 图 20 是纵向定位，表 15 是纵向定位加工工艺，材料:45 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 28 图 20 纵向定位图纸 表 15 纵向定位加工工艺 1 备料 锻打下料 3553548mm 2 粗铣 铣六面至 3503045.4mm，并使两大平面和相邻两侧面相互基 本垂直 3 平磨 磨光两大平面厚度达 45.2mm，并磨两相邻侧面使四面垂直，垂 直 度 0.02mm/100mm 4 钳 划线：螺纹孔过孔中心线 钻孔：螺纹过孔 5 线切割 割出与产品零件相同弧度的过度角 6 平磨 磨厚度到要求 7 钳 总装配 6.2 其余模具标准零件 6.2.1 圆柱销 gb/t 119.1 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 29 查表：（中国模具设计大典 15,不淬硬钢和奥氏体不锈钢圆柱销） 销：gb/t 119.12000 8 m620 gb/t 119.12000 16 m6120 圆柱销，主要是防止凸模和底板的偏转。其硬度为：125245hv30；材料： 45 钢 6.2.2 沉头内六角螺钉 查表：(中国模具设计大典,沉头内六角螺钉）可知模具的螺钉为：m820 6.2.3 内六角圆柱头螺钉 gb/t 70.1 查表：（中国模具设计大典,内六角圆柱头螺钉）可知螺钉的材料：45 钢 型号为：gb/t 70.12000 m16110 gb/t 70.12000 m1670 gb/t 70.12000 m16100 gb/t 70.12000 m16160 gb/t 70.12000 m16200 gb/t 70.12000 m825 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 30 7 总结 本次毕业设计历时四个月左右，从最初的领会毕业设计的要求，对拿到自己手上 的汽车底盘支架零件的分析，诸如对零件结构的分析，对孔位的分析，不断地设计计 算，到对汽车底盘支架有了一个比较全面深刻的认识，最后确定本次毕业设计的工艺 方案。接着对排样方式的计算，冲压工艺的再次分析，模具工艺尺寸的计算，直到模 具总装配图的绘制。在这段时间里，我进行了大量的校核计算：从材料利用率的计算， 到工序压力的计算，再到工作部分刃口尺寸及公差的计算，到各种零件结构尺寸的计 算以及主要零部件强度刚度的计算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资 料。因此从某种意义上讲，通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己如何 查阅资料，获取有价值信息的能力。 总之，通过本次毕业设计的锻炼，使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了 进一步的认识。我很感谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这 次毕业设计的，也应该认认真真的完成我大学四年里最后也是最重要的一次设计。但 是由于水平有限，错误和不足之处再所难免，恳请各位老师批评指正，不胜感激。 临沂大学机械工程学院 2013 届本科毕业设计 31 参 考 文 献 1 戴士弘.毕容高职教改课程教学设计案例集m北京：清华大学出版社，2007。 2 彭加山汽车底盘理实一体化项目式教学初探j职业技术教育，2009.1。 3 刘心治.冷冲压工艺及模具设计m.重庆：重庆大学出版社，1995。 4 郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术m.北京：机械工业出版社，2004。 5 冲模设计手册编写组 .冲模设计手册m.北京：机械工业出版社，2000。 6 刘建超，张宝忠 .冲压模具设计与制造m.北京: 高等教