模具专业毕业设计---加强板模具设计.doc

毕业设计课 题：加强板模具设计指导老师：xxx老师学 生：xxx专 业：模具设计与制造班 级：04模具01班时 间：2007-1-15目录前言课题：加强板模具设计第一部分：加强板冲孔落料模设计 一：零件工艺性分析 二：工艺方案的确定 三：模具结构形式的确定 四：冲裁工艺的计算五：模具主要零件的设计六：模具的总体设计七：模具主要零部件的设计八：压力机的选择九：绘制模具的总装配图十：编写凹模加工工艺卡十一：编写凸模加工工艺卡十二：编写冲压工艺过程卡第二部分：加强板的弯曲一：弯曲件的工艺分析二：分析本道工序中可能会产生的质量问题三：进行必要的计算四：总体设计五：绘制模具的总装配图六：所得制件最后的三维图七：编写凹模加工工艺卡总结前言模具是现代工业生产的重要行业，在国民经济的各个生产部门都要依靠模具生产。产品的各个生产阶段，无论是大批生产，还是产品的试制阶段都越来越多的依靠模具，因此模具工业也是国民经济的基础工业。冲压模方面，我国设计和制造的电动机定转子硅钢片硬质合金多工位自动级进模，电子、电器行业用的50余工位硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品的技术水平。随着计算机技术的发展应用，我国的模具设计与制造正朝着数字化方向发展，国内外一些通用或专用已经有了比较普遍的应用，特别是模具成型方面的软件，普及和提高模具软件cad/cam，pro/e等是必然趋势。本次毕业设计是设计一组加强板的模具。在设计中运用了一些流行的cad、pro/e等软件。生成了一些二维和三维工程图。本次设计是在王幼平老师的指导下，由谭林平、姜宁、黄毅、康万春、胡水平、邓志敏、盘盛秋、彭训恒，那骞九个组员的共同讨论，完成了此次设计。在这里，特向王幼平老师至以感谢。在此次的毕业设计中参考了一些较常见的设计手册及其它参考资料。由于时间紧促，水平有限，在设计中难免有不少错误之处，敬请老师和读者的批评与指正。课题：加强板模具设计板料厚度：2mm生产纲领：1000万件/年材料：saph370p零件图如下：第一部分：加强板的冲孔落料模设计一：零件工艺性分析1材料是saph370p。此材料是由日本进口，韧性好，抗震能力强，具有良好的冲裁和弯曲成型性能。 2该零件结构简单，只有两个孔，孔边距也较大，完全满足冲裁工艺所允许的孔边距离，在弯曲时相对弯曲半径也大于材料的最小相对弯曲半径，直边高度满足成型要求。故可考虑先冲孔落料，然后弯曲成型。3零件上未标注尺寸公差，按照国家标准规定，冲孔落料采用it14级，弯曲成型采用it13级，所以一般的冲孔落料弯曲均能达到要求。结论：可采用普通冲裁二：工艺方案的确定按照顺序组合可有以下三种可行方案：方案一：先冲孔后落料，再弯曲成型，采用单工序模。方案二：采用冲孔落料复合模，后采用一次弯曲成型。方案三：采用冲孔落料级进模，后采用一次弯曲成型。对于方案一：冲压模具结构简单，但需要二副冲模，生产成本高而且效率低。对于方案二：只需一副冲裁模，结构紧凑，生产效率高，工件形状、尺寸、精度都能保证，从而获得较高质量的制件。对于方案三：只需一副冲模，但定位精度要求高，生产成本高。通过以上三种方案的比较分析，结合零件的实际情况：批量大、厚度小、精度低。该零件采用方案二为佳。三：模具结构形式的确定冲裁件厚度较薄，为保证制件的平整，冲孔落料应采用弹压卸料装置的倒装复合模，在倒装复合模中，若采用弹压卸料装置，板料是在压紧的情况下被冲裁，所以工件的平直度较高，倒装式复合模比顺装复合模少一件卸料装置，结构较简单，卸件又可靠，便于操作，从模具的制造和成本来看，生产周期比较短，生产成本较低，所以在满足零件的使用性能和冲裁工艺性后，选择倒装复合模结构的最佳结构。四：冲裁工艺的计算1坯料尺寸的计算如下页所示：有r/t=1.50.5根据弯曲角为直角l坯=l1+l2+l3+2/2（r+xt）l长=（l1-2r）+2（l2-r-t）+2/2（r+xt）l宽=（l3-2r）+2（l4-r-t）+2/2（r+xt）根据r/t=3/2=1.5查资料表3.3.3得：x=0.36l长=（104-6）+（27）+2/2（3+20.36）=123.68 mml宽=40+2（12-5）+2/2（3+20.36）=65.68 mm2排样设计在冲压零件的成本中，材料费用占60%左右，因此，材料的经济利用率具有非常重要的意义。零件的排样不仅影响材料的利用率，而且对工件的质量，模具的寿命都有较重要的影响，根据此零件的实际情况采用的是直排。由t=2mm，查资料表2.5.2得搭边值a1=2.2 mm ；a=2.5 mm .所以其排样图如下：3材料利用率在一个步距内的材料利用率为=f/f。100%f。=ab=128.6870.08=7017.894又f=f。-2r-4cdf=（f。-2r-4cd）/f。=（123.6865.68-23.141111-13.8413.8413.844）/7017.89=73.16%4冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机，设计模具以及检验模具的强度，以满足生产的要求，其次是为了合理选用设备，其选用的压力机和工作压力必须大于所计算成型的冲裁力，计算公式为：fp=tlbl冲裁件的周长b材料的抗拉强度（已知材料的抗拉强度b=400mpa）t板料的厚度.冲裁件的零件图如下：l1=96/2-3=45 ;l2=32=4.242l3=(65.68-38)/2-3-4=6.84 ;l4=2r1/4=3.144/2=6.28 ;l5=(123.68-96)/2-3-4=6.84 ;l6=l2=4.242 ;l7=(65.68-38)/2-3=10.84 ;l8=2r=23.1411=69.08 ;l总=(l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7)4=337.136 mm ;所以 落料时所需的冲材力为f落=tl落b=2337.136400=269.7 kn冲孔时所需的冲材力为f冲=t2l8b=2269.08400=110.53 kn本模具采用弹性卸料和顺出件方式冲孔落料，所以f卸=k1 f落=0.04269.7=10.788 kn查资料 取k1=0.04 f推件=k2 f落 =0.06269.7=16.182 kn查资料 取k2=0.06f推料=nk3 f冲=40.05110.53=22 kn查资料 取k3=0.05所以所需的压力为 f总= f落+ f冲+ f卸+ f推件+ f推料=269.7+110.53+10.788+16.782+22=430 kn根据被选压力机的压力应大于总的压力，我们选的压力机的型号为j11-50,其公称压力为500kn5压力中心计算压力中心是为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心相重合或偏移不大。 因为本零件外形尺寸为对称件，只有里面两个孔在y轴上偏移2mm,偏移量不大，如果取工件的几何中心为冲模的压力中心，完全可以确保压力机和模具的正常工作，故就取要件的几何中心为压力中心。五：模具主要零件的设计1凹模的设计在本副模具的设计中，考虑到零件是批量生产。对模具的使用寿命提出了高要求，所以设计凸模和凹模时应采用高硬度.高韧性和高耐磨性的cr12制造经过淬火热处理，hrc为58-62，然后通过螺钉和销钉固定在固定板上。凹模的厚度为：h=kbb冲裁件的最大外形尺寸k查资料表2.8.2得k=0.2所以h=0.2123.68=24.736 圆整后为25mm但考虑到凹模的修磨余量及卸料板的安装与卸料的要求 取h=39mm凹模的壁厚为：c=(1.52)h=1.825=45mm所以凹模的长为：452+123.68=213.65 圆整取215mm, 凹模的宽度为452+65.68=155.68 圆整后取156mm 综上所述，凹模的长，宽，高分别为215;156;39。2冲孔凸模的设计 查资料图2135选择图b形式如下页图示： 3凸凹模的设计根据复合模凹模的形状与尺寸，设计的凸凹模零件图如图所示4固定板与垫板的设计查参考资料 固定板设计，其厚度一般取凹模厚度的0.60.8，为0.639=23.4mm,圆整后取25mm。垫板的厚度一般取612mm，但本模具为复合模，凹模较厚，为了保险起见，在一般厚度的基础上增加厚度，取凹模垫板厚度为18mm, 凸凹模垫板取30mm.5卸料与推件装置的设计 （1）卸料装置 卸料装置主要由弹性卸料板和弹簧及卸料螺钉组成，采用弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用。由资料表2-145查得卸料板和厚度为10mm，但冲孔凸模的有效冲孔长为19mm。故取卸料板厚为25mm.（2）弹簧的选择推件时弹簧的高度为：凹模厚度加上固定板的厚度减去卸料板的厚度，再考虑开启卸料板高出凸模1mm，预压缩量为4mm，所以总高度为39+25-25+1+4=45mm。再由推件力f推件=17kn 查资料选得矩形弹簧tm2045,与tm2245 ，分别为6个与4个。卸料时弹簧的高度为：凸凹模的高度加垫板的厚度减出卸料板的厚度，再考虑开启卸料板高出凹凸模2mm，预压缩量为4mm，所以总高度为30+39-25+2+4=50mm.再由f卸=10.788 kn 查资料选得矩形弹簧tm4050为8个。其推板的零件图如下页所示：6凸凹模工作部分尺寸的设计凸凹模工作部分尺寸可以用分别加工法的配作法来求出，根据实际情况，国内采取配作法较普遍，且可以降低制造成本，故本模具采用配作加工法。外形以落料凹模为基准件，内形以冲孔凸模为基准件，间隙取在凸凹模上。由参考资料式2.36得第一类尺寸 aj=(amax-x) +0.250第二类尺寸 bj=(bmin+x)0-0.25第三类尺寸 cj=(cmin+0.5)0.125因所有尺寸未标注公差，按国家规定取it14级，所以x系数全为0.5it14级各尺寸的公差如下：基本尺寸 （mm） 公差点（mm）123.68 196 0.8765.68 0.7448 0.6238 0.6211 0.422 0.25所以属于第一类的尺寸计算如下：（96-0.50.87）+0.250.870 =95.57+0.21750(123.68-0.51) +0.2510 =123.18+0.250 (38-0.50.62) +0.250.620=37.69 +0.1550 (65.68-0.50.74) +0.250.740=65.31 +0.1850所以属于第二类的尺寸计算如下：(11+0.50.43) 0-0.250。43=11.220-0.1075所以属于第三类的尺寸计算如下：(48-0.31+0.50.62) 0.1250.62=48 0.0775(2-0.125+0.50.25) 0.1250.25=2 0.03125落料凹模的外形图如下页所示：（画出二维图并标出尺寸）凸模的外形图如下：7凸.凹模的间隙值确定凸.凹模的间隙对冲裁件质量，冲裁工艺中的力，模具寿命都有很大的影响，它是一个重要的工艺参数。故间隙值的确定是一个很重要的程序：由t=2mm 查参考资料表2.23 取2cmin=0.246mm,2cmax=0.360mm凸凹模的间隙的基本尺寸按落料凹模和冲孔凸模的实际尺寸配做，保证双面最小间隙为0.246mm，最大间隙为0.360mm.8冲裁模架的选择 在一副模具中，模架的选择对模具性能和精度有很大影响。因此在设计中要认真考虑，尽量选用标准模架。在本副模具中，结合零件的实际要求，采用中间导柱模架。查中山标准得各种参数如下：上模座的长宽高分别为480，300，45，下模座的长宽高分别为480，300，45。导柱为38200。六.模具的总体设计因有了上述各步和计算，根据以上数据及确定的工艺方案，可以初步确定模具的实际闭合高h模=45+18+25+39+39+30+45-2=239mm.七.模具主要零部件的结构设计 本模具是采用手工送料的复合模，冲孔凸模用凸模固定板固定在上模座上。凸模固定板与凹模、垫板用销钉定位，一起用螺钉固定在上模座。用推件装置推出废料。凸凹模用销钉与螺钉定位紧固在垫板上再固定于下模座。弹性卸料板用卸料螺钉装上弹簧吊在下模座上。导料是用装在垫板上的两个弹性导料销导料，挡料是用一个弹性挡料销定位，这样板料有一个准确的定位。导向装采用导柱导套。模柄是根据压力机的模柄孔设计，采用压入式，为防止转动，采用一个防转钉，这样一来模具的基本结构和基本零件就确定了。八.压力机的选择 因选压力机的压力大小大于模具总的压力。根据模具的各参数，最后查资料附录a确定压力的型号为j1150,得各顶参数如下：公称压力500kn、滑块行程10-90mm、最大闭模高度270mm、工作台尺寸前后为450mm、左右为650mm、模柄孔直径为50mm深度为80mm。九.绘制模具总装图模具总装配图如下：十.编写凹模加工工艺卡凹模加工工艺卡厂名凹模机械加工工艺卡模具名称加强板冲孔落料模共一页零件名称凹模共一页材料牌号cr12毛坯种类锻件毛坯外形尺寸22016042毛坯件数1工序号工序内容加工车间设备工艺装备工时1下料20047备料车间锯床2锻造：22016042，尺寸公差为正负2mm锻造车间空气锤锻模3退火，消除内应力热处理车间加热炉4检验5精加工六面，单面余量0.5-0.4模具车间铣床6磨上下两平面两基准面至图样要求模具车间磨床7划螺钉和销钉孔中线及型孔轮廓线模具车间平板8加工各孔模具车间钻床9淬火，硬度为58-62hrc热处理车间加热炉10线切割切出落料孔模具车间线切割11磨上下平面，表面粗糙度达到要求模具车间磨床12修整凹模，倒圆角模具车间虎钳13检验十一.编写凸模加工工艺卡加强板落料模凸模加工工艺过程卡厂名凸模机械加工工艺过程卡模具名称加强板落料模共一页零件名称凸模第一页材料牌号cr12毛坯种类原材料毛坯外形尺寸毛件数1工序号工序内容加工车间设备工时1下料1868备料车间锯床2退火，降低硬度热处理车间加热炉3粗车至尺寸，留精车余量模具车间车床4精车至尺寸，工作尺寸留磨余量模具车间车床5淬火，硬度为58-62hrc热处理车间加热炉6磨工作尺寸，表面粗糙度达到图样要求模具车间磨床十二.编写冲压工艺过程卡冲压工艺过程卡厂名冷冲压 产品型号零件型号共一页产品名称零件名称加强板第一页材料规格及型号材料技术要求毛坯尺寸每毛坯可制件数毛坯质量辅助材料钢：2128.68679条料2128.6867910工序名称工序内容设备工艺装备备注下料剪床上剪板128.68679剪床冲孔落料冲2-11孔和落123.6865.68j11-50冲孔落料模弯曲弯曲到图样要求jg23-40弯曲模不允许偏移与回弹检验按产品零件图检验第二部分：加强板的弯曲冲裁之后所得到的零件图如下所示：弯曲的零件图如下所示：一：弯曲件的工艺分析 本道工序在弯曲的形状为双u型工件，形状简单，满足弯曲工艺要求，尺寸公差未标注，按it13级处理，满足弯曲工序对工件的公差要求，要件材料为saph370-p 此材料塑性好、弯曲性能好；弯曲件的直边高度为h=102t+r=7.此弯曲件的孔边距大，弯曲时不会引起孔的变形，所以可以用取弯曲工序。本道弯曲工序工件精度低，又是双u型件，只一次弯曲就可以成型，该工件生产批量大，因此应设计一种效率高的模具，本方案就是采用了一次成型的逆出u型弯曲模。二：分析本道工序可能会产生的质量问题 通常弯曲件会产生偏移、回弹、弯裂等质量问题。此工件为对称件，偏移的质量问题可以借其工件的两个孔得以防止，所以产生偏移的可能性小。 查资料表3.3.1材料的最小相对弯曲半径为0.1-0.5,此工件的相对弯曲半径为r/t=1.5,所以不会产生弯裂，弯裂问题可以不予考虑。回弹在弯曲工序中是难免的。在七道工序中工件属于大变形(r/t5)，回弹后弯曲半径的变化很小，可以不予考虑。三：进行必要的计算1.弯曲时的弯曲力 为了选择弯曲时所需用的压力机和进行模具设计，需要计算弯曲力。查资料表4-10得有两边以上同时弯曲的弯曲力为： p=c1/3bltp为弯曲力（n）c1-查参考资料表4-10取1.5b材料的抗拉强度(mp) 为400l板料的全部弯曲长度l=b1+b2+b3+b4=96+96+38+38=268(mm)所以p=1.5/34002682=107200(n)圆整之后取11kn顶件力f1=(0.3_0.8)p=0.511=5.5(kn)f总p+f1=11+5.5=16.5（kn）f压（1.2-1.3）f总1.316.5=21.45(kn)圆整取f压=22（kn）初选j23-6.32.由于回弹直接影响了弯曲件的形状误差和尺寸公差，因此在模具设计与制造时，必须预先考虑材料的回弹值，修正模具相应部分的形状和尺寸。 当r/t5时，弯曲半径的变化一般很小，可以不予考虑，而仅考虑弯曲角度的回弹变化。查资料表4-8得弯曲时的回弹角为2。3.凸凹模的间隙 弯曲时，必须合理地确定凸凹模之间的间隙，间隙过大会造成弯曲件直边不平行，回弹大，工作的形状和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加磨擦，擦伤工件并降低模具的寿命。 凸凹模的单边间隙值按公式 c=t+kt (由参考资料式3.4.1) 式中 c凸凹模的单边间隙 t板料厚度的基本尺寸 （mm） k根据弯曲件的高度和宽度而决定的间隙系数查参考资料表3.4.5得 k=0.1故c=2+0+0.12=2.2 (mm)4.凸、凹模尺寸确定 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，当标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上，并采用配做法制作模具。 本工件是内形标注尺寸，也未标注公差，按国家标准取it13级，各尺寸公差如下： 104+0.540 46+0.390查资料得凹模的尺寸为ld=(l-3/4)+d0凸模的尺寸为lp=(ld-2c)0-p工件的公差c模具的单面间隙d-凹模的制造公差取it9级p-凸模的制造公差取it9级ld1=(104-3/40。54)+0.087 0=103.595 +0.0870ld2=(46-3/40.39)+0.0620=45.7075+0.0620 lp1=(103.595-22.2)0-p=99.1950-0.087lp2=(45.7075-22.2)0-p=41.30750-0.0625.凸模设计当弯曲件的圆角半径大于最小圆角半径，并没有特殊要求时，凸模的圆角半径就等于工件的弯曲圆角半径所以rp=r工=3(mm)因为工件的长度为10，让位孔为8，修模余量取10，共为28，取30。所以凸模的长度为30mm6.凹模的设计 本副模具采用整体式。凹模圆角半径大小能直接影响毛坯的成形。通常凹模圆角半径值不宜过小，以免擦伤材料表面，甚至出现压痕。此外，凹模两边的圆角半径应完全一致，否则在弯曲时坯料会发生移动。由经验公式t2mm 时， rd =（36）t =（612） 取 rd=10mm凹模的深度要适当，若过小则弯曲件两端自由部公太长，工件回弹大；若过大则凹模增高，多耗模具材料并需要较大的压力机工伯行程。因为工件直边高度为7mm，所以采取参考资料图3.4.20的b图所以凹模的深度h由参考资料表3.4.3查得为4mm.所以凹模总深度为12+4=16mm,两边的宽度分别为45,45.四.总体设计 根据压弯力大小实际考虑使用63kn的压力机压制，模具结构草图如下所示，主要有上模座、垫板、凹模、凸模、顶料板，下模座1.初步设计模具闭合高度h=45+62+35+45+45+30-15+2=239mm;所以应选压力机jg23-40公称压力为400kn;最大闭合高度为300mm；工作台尺寸前后为150mm,左右为300mm;模柄孔直径为50mm，深度为70mm.2.弯曲模模架的选择 因为模架的精度对模具的精度影响十分明显，因此，心须重视模架。模架的结构应要合理，本副模具采用中间导柱的模架。由参考资料得各尺寸如下：上模座l=400mm; b=260mm; h=45mm下模座l=400mm; b=260mm; h=45mm导柱：382103. 卸料板的设计 本副模具的卸料板设计成长方形，材料为45钢，l=107mm,h=20mm.由于定位有插入深度为12mm再加上修模余量7mm,所以取其深度为19mm.4.弹簧的选用根据f顶=5.5kn查资料选用弹簧tm2080,预压缩量为3mm5.垫板的设计 根据所选作的弹簧高度为80，预压为3，凹模为35，垫板为20。h垫板=80-（35-20）-3=62 mm ,长度为198mm;宽度为140mm.6.定位销的设计 根据工件孔径11和顶件板的厚度为20mm，设计出来的定位销如下页所示：7.导向装置 采用中间导柱.导套公差配合选用h7/f6(间隙配合)8.镙钉和销钉的选用 在本道工序中都是采用的螺钉紧固，销钉定位，采用的螺钉和销