毕业设计（论文）-支架冲孔落料复合模设计（全套图纸）

河南机电高等专科学校03届 毕业设计说明书支架冲孔落料复合模设计第1章 任务来源及设计目的意义全套图纸加1538937061.1设计任务来源零件简图：如下图一所示工件名称：支架生产批量：大批量材料：08钢材料厚度：3mm 1.2设计目的及意义冷冲压模具设计是在冷冲模设计理论教学之后进行的实践性教学环节。其目的在于巩固所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的独立思考能力和实际工作能力。通过冲模结构设计，使我们在冲压工艺性分析、冲压工艺方案论证、冲压工艺计算、冲模零件结构设计、编写技术文件和查阅技术文献等方面受到一次综合训练。本设计题目为阻尼件，对我们毕业生来说有一定的设计目的及意义：通过对该零件模具的设计，进一步加强了我们所学的冲压基本知识，让我们更加了解了模具各个组成部分、各个部分结构性能，以及各个结构的动作过程。为以后更好的就业工作打下了坚实的基础。第2章 冲压件工艺性分析及工艺方案确定2.1冲压工艺性分析冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高，成本低的条件下得到质量合格的冲裁件。影响冲裁件工艺性的因素很多，如冲裁件的形状特点，尺寸大小、尺寸大小标注方法精、度要求和材料性能等。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少，工序数目少、模具结构简单而寿命长、产品质量稳定、操作简单等。【1】【1】刘建超、张宝忠主编冲压模具设计与制造高等教育出版社 (1)零件为带孔的四直角反弯曲对称件,尺寸要求精度不高冲压难点在于四角弯曲回弹较大，使制件变形，但是通过模具措施可以控制。(2)冲压工艺性分析工艺性审查表工艺性项目冲压件工艺性状工艺性允许植工艺性评价形状落料长方形36102冲孔圆8，落料圆角3孔边距6-8最小孔边距8弯曲工艺性1形状2弯曲半径3直边高度弯曲外角20弯曲内角84孔边距距6孔边8精度IT1428孔距600.37是IT9 (3) 冲压经济性和先进性分析冲压是该件最好的加工方法，单由于批量不是很大模具应力求简单易制，故不采用复杂的组合的组合工序。2.2 工艺方案的确定在确定工艺方案时依据的原则：（1）保证冲裁件质量。（2）经济性原则。（3）安全性原则。 【2】【2】丁松聚主编机械工业出版社。由以上分析，拟定工艺方案如下：方案一：冲2一孔和落料复合，弯曲两外角，弯曲两内角，冲2一8，弯曲工序如2一1所示。方案二：冲2一孔和落料复合，弯曲四角，冲2一8，弯曲工序如2一2所示。方案三：冲2一，2一8孔和落料复合，弯曲两外角和预弯45内角，最后成型。弯曲工序如2一3所示。方案四：冲2一，2一8孔和落料复合，弯曲四角，弯曲工序如2一2所示。 21 22 23方案1：模具结构简单，模具寿命长， 制造周期短。投产快；工件回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高； 各工序都能利用8的孔和一个侧面定位，定位基准一致和设计基准重合， 操作也简单方便。 但是工序分散需用压床及模具操作人员多， 劳动量大。方案2：工序比较集中占用设备和人员少， 但模具寿命短工件质量（精度与表面粗糙度）低，8孔间距难以保证。方案3：工序比较集中，预压内角回弹小，形状、尺寸精度较好。方案4：工序集中，用一副模具完成全部工序， 由于它实质是把方案1的各工序分散到各级进模的各工位上所以他还有方案1的各个优点但是模具结构复杂安装，调试，维修困难。综上所述，考虑到该零件的批量不大，为保证各项技术要求，选用方案3期工序图2-3：冲2一，2一8孔和落料复合；两内角预弯45，成型两外角；成型。第3 章冲压部分设计 3.1 零件工艺分析该工件只需要采用冲孔和落料两道工序即可完成，材料为08钢，08钢具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，只有两个8mm和两个6mm的孔，孔与孔之间的距离也满足要求。落料时落的料设计有R3的圆倒角，由【1】P6查得当落料时的夹角为90度是合金的最小圆角为0.35t，即本件的最小圆角为1.05mm，现在制件采用3的圆角可以满足冲裁的要求，冲裁时对孔径也是有要求的，由【2】p247表查得08钢的抗剪强度为324441Mpa,再由【1】p7表2.2查得当康健强度在324441的范围时d=1或1.32t的要求工件的尺寸未标注，可视为自由公差，取IT14等级精度，这样普通冲裁能够满足工件的要求。根据任务书上零件图的尺寸可以计算出零件的最小壁厚为 (36-14-6)/2=8mm。由【1】p34表2.42可查得凹模的最小壁厚。当料厚为2.53.5mm条料的宽度小于40mm时凹模的最小孔边距为2.2mm，而零件的孔边距尺寸8mm远大于这个最小尺寸2.2mm。因此复合模满足要求。3.2、冲压工艺方案的选择该工件仅包含落料和冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：第一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。第二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。第三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都高。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案分析比较，该件的冲压生产采用第二种方案进行冲裁为好。第4章 工艺计算4.1排样方式的确定及其毛坯尺寸计算首先要设计的就是排样方式，该零件形状为规则的长方形，直排是可以显著地减少废料，所以采用直排的方式排样，根据零件的结构特点需要两个工序就可以完成零件的制造。工序方案如图所示。下面对工件的搭边值进行确定，各部分尺寸的确定由【课本】P65表2.5.2查得最小搭边值a=2.8，a1=3.2可取a=4，a=4由零件图和排样图可以计算条料的宽度b=110mm，一个步距的长度为s=40mm可以计算出一个步距的材料利用率为76.8%，查板料的标准可得适宜选用如下：板料的宽度为1000mm长度为1500mm,每张钢板可裁为9条条料，每条可冲出35个零件。故每张板料的利用率为67%。可得下表：可得下表：项目公式结果备注冲裁件的面积AA=10236-233-2443515m*m查表2.5.2得最小搭边值a=2.8mma1=3.2mm采用侧压装置条料宽度BB=102+42110mm步距SS=36+440mm一个步距材料利用率=nA/BS100%68.9%材料的利用率总=6596110/4001500100%67%4.2 冲压力的计算该模具采用的级进模，拟选择弹性卸料,下出件，冲压力的计课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2算如下,由课本p69可得冲裁力课本P65表2.5.2课本P65表2.5.2 课本P65表2.5.2F=KLtb式中：F冲裁力L是冲裁圆周的长度，这里面为总长度=2（36mm+102mm）+26mm+28 mm=363.92mmt材料的厚度为3mmb材料的抗剪强度由2可得=255353MP这里取300MPK安全系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取1.3。根据以上数据得计算可得F=69 777N下面我们分别对卸料力、推件力和顶件力进行计算：卸料力 Fx=KxF 推件力 Ft=nKtF顶件力 F=KdF式中：F为冲裁力为69 777Nkx卸料力系数kt推件力系数kd顶件力系数有1p70表2.6.1得他们分别取0.075、0.1和0.14n同时卡在凹模内的冲裁件或废料的个数，根据凹模的修课本P65表2.5.2模余量的一般要求，我取h=8mm 则n =h/t=8/1=8可得Fx=5233N Ft=55821.6N Fd=9769N因为采用的弹性卸料和下出料方式，可知冲压的总工艺力为F总=Fx+Ft+F=130 831.6根据F总的大小由2P256我拟定压力机的型号为J23-16式压力机。4.3 压力中心的确定及相关尺寸的计算计算压力中心，首先根据前面的设计画出凹模型口图如下图，为了尽可能保证模柄轴线、压力机滑块的中心和压力中心重合，依次防止偏载对模具和压力机带来的损害。计算步骤如下：4.4 工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口尺寸之前，首先要考虑到工作零件的加工方法和模具的装配方法，结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凹模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化，因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。4.4.1 落料加工工序在落料加工工序中要完成的是对一个长为36宽为102mm的矩形进行落料，并带有4个R=3mm的圆角，其尺寸公差均未标注，根据设计的规则取自由公差为IT14级精度，标准公差值由课本表2.3.3查得其公差是0.62mm和0.52mm，然后查课本表2.3.3查得冲模设计时的最大、最小间隙分别Zmax=0.64mm Zmin=0.46mm则Zmax- Zmin=（0.64-0.46）mm=0.18mm由于制件的精度为IT14级，x取0.52设凸、凹模的加工精度分别为IT6级和IT7级，可以满足落料时的精度要求：长度方向： （mm）（mm）宽度方向： （mm）校核：|A|+|T|Zmax-Zmin宽度方向上的 |A|+|T|0.034mm长度方向上的 |A|+|T|0.041mm0.034mm0.04mm而0.0410.04也基本可以满足公差条件。4.4.2 冲孔加工工序同样也是采用自由公差为IT14级精度，要同时冲2个6的孔和2个8的孔，还要保证孔与孔的相互位置关系均为IT14级的制造精度，凸、凹模的加工精度同样也取IT6级和IT级进行加工制造。当冲6孔的时候，因为IT14级取0.5查表2.3.3可得最大、最小冲裁间隙分别为Zmax=0.64mm Zmin=0.46mm。计算如下：（mm）（mm）校核：|A|+|T|Zmax-Zmin0.008mm+0.012mm0.020mm0.040mm满足间隙公差条件当冲8孔的时候，因为IT14级取0.5查表2.3.3可得最大、最小冲裁间隙分别为Zmax=0.64mm Zmin=0.46mm。计算如下：（mm）（mm）校核：|A|+|T|Zmax-Zmin0.009mm+0.015mm0.024mm0.040mm满足间隙公差条件4. 卸料件的设计由以上计算可知卸料力为F=5233N，这个力相对比较大，需要采用卸料力比较大的卸料装置，采用橡胶较为合适。4.5.1 弹簧的设计计算：（1）根据分析我采用的复合模冲压力比较大，相应的卸料力也比较大，要求卸料装置的承载能力也比较大，所以采用橡胶是合适。（2）根据卸料力求橡胶的横截面积由 FXFXY=Ap可得，橡胶的横截面面积为 A=FXY/p式中：FXY橡胶产生的压力，设计时取大于或等于卸料力FX； p橡胶所产生的单位面积压力，与压缩量有关，其值可按确定，设计时取预压量下的单位面积； A橡胶的面积卸料板的工作行程：h工=h1+h2+t式中：h1凸模进入卸料板的高度1mm；h2凸模冲裁后进入凹模的深度1mm；t板料的厚度即： h工=1mm+1mm+1mm=3mm橡胶的工作行程：H工=h工+h修其中h修为凸模的修磨余量取5mm。即： H工=3mm+5mm=8mm 橡胶的工作高度取自由高度的25%，根据以上的计算可以得知橡胶的自由高度为 H自由=4H工=32mm每个橡胶承受的载荷为F1=F卸/4=5233/4=1308N试取压缩量为40%查3p122单位压力约为3MPa则P=20%*3=0.6MPa由上式 A=FXY/p=1308N/0.6=2180N再由A可以计算出等效的外径D=2.63mm（3）橡胶的校核橡胶的校核要求橡胶的高径比在0.5-1.5之间则0. 5HO/D=32/26.2=1.261.5即选4块即可以满足要求。第5章 模具的总体设计5.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模，所以模具类型复合模5.2定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为调料长度有一定的余量，可以靠操作工来目测定。5.3 卸料、出件方式的选择卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀三种。卸料板用于卸掉卡在凸模上或凹模上的冲裁件或废料。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。一般用于板料较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件。弹压卸料装置是由卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）、卸料螺钉等组成。弹压卸料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，要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。因为工件料厚为3mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可以采用弹性卸料。采用下出件比较便于操作和提高生产效率。5.4 导向方式的选择模具导向零件是模具重要零件之一，其质量的好坏，对模具的制造精度、使用寿命和产品成形质量有着非常重要的作用。模具中最广泛的是导柱和导套。一般是由内、外圆柱表面组成。其加工精度要求主要体现在：内、外圆柱表面的表面粗糙度及尺寸精度，各配合圆柱表面的同轴度等。导向零件的配合表面都必须进行精加工，而且要有较好的耐磨性。一般导向零件配合表面的精度可达IT6，表面粗糙度Ra=0.20.1m 。对精密的导向零件配合表面的精度可达IT5，表面粗糙度Ra=0.10.05m 。导向零件的形状比较，加工方法一般采用普通机床进行粗加工和半精加工后在进行热处理，最后用磨床进行精加工，消除热处理引起的变形，提高配合表面的尺寸精度和减少配合表面的粗糙度。对于配合要求高、精度高的导向零件，还要对配合表面进行研磨，才能达到要求的精度和表面粗糙度。【3】导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求高、寿命长的模具，一般都采用导向装置。为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。5.5 推件装置的选择推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于下模座下面，与下模板相连，这种装置除有推出工件的作用外，还能压平工件，还可用于卸料和缓冲。刚性推件器一般装于上模，推件力大且可靠。其推件力通过打杆推板推杆传至工件。推杆常选用34个且受力均匀、长短一致。这里由于制件较小，采用一个。推板装在上模板孔内，推板形状要按工件形状来设计。这里下模采用弹性推件器，上模也采用弹性推件器，采用推杆推出工件。第6章 主要零部件的设计6.工作零件的结构设计根据模具设计的基本形式，可以确定模具的基本结构原理图如下： 6.1.1冲孔凸模的设计根据制件的零件图可以知道，冲孔凸模的结构为圆形，具体结构可以根据具体的设计需要而定。因为所用的冲孔凸模均为圆形，而且由1P38(3)的数据可得，这里所用的圆形凸模都是不需要特殊保护的小凸模，所以冲孔凸模均采用圆头直杆圆凸模，其总长L可根据具体设计按如下方式计算：L=h1+h2 =20+25=45mm【4】其中：H1为凸模固定板料厚20mmh2为落料凹模厚度20mm这里包含了后面的固定板、卸料板和橡胶的设计，其取值是根据他们的具体设计而确定的。根据具体的设计查【1】P50表2.57的如下内容：其中2个8的凸模为 545-G12JB/T5825其中2个6的凸模为 545-G12JB/T58256.1.2 落料凸模该模具为倒装复合模，结合工件外形并考虑加工，落料凸模设计在定模部分，采用线切割机床加工，8个M6的螺钉固定在下模座上，落料凸模的高度根据下脱板厚度进行设计，取h=25mm。根据前面凸模的设计时的尺寸计算可以得出，具体尺寸如上图：6.1.3 落料凹模的设计凹模采用整体凹模，冲裁的凹模孔采用线切割机床加工，安排凹模在模架的位置时，要根据压力中心的数据，将压力中心和模柄中心重合，下面对其轮廓尺寸进行计算：凹模的厚度取h=25mm凹模的长度 200mm宽度取140mm 6.2、定位零件的设计落料凸模的下部设置6个导正销，其中2个借助中间10436的孔进行导正，4个借助条料外轮廓的进行导正销，采用C型导正销结构图如下所示。导正销与条料之间距离为1毫米。正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1，所以导正销直线部分的长度为1.8。导正销采用7/6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用7/6配合。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为1816。导正销6.3 卸料部件的设计6.3.1 卸料板的设计卸料板有上下卸料板两个。上卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为20mm。下卸料板周边尺寸为200140，卸料板均采用45钢制造，淬火硬度为4545HRC，尺寸如下图。 下脱件板6.4 固定板、垫板及其它设计6.4.1 固定板将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后作为一个安装在上模座或下模座的板件上。模具中最常见的固定板，分为圆形固定板和矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的设计应注意以下几点： 凸模固定板的厚度一般取凹模的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6，凸模压装后端面要与固定板一起磨平。固定板的上、下表面应磨平，并与凸模安装孔的轴线垂直。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度为Ra=1.60.8m，另一非基准面可适当降低要求。固定板材料一般采用Q235或45钢制造，无需热处理淬硬。【7】取凸模固定板的厚度为15mm，下固定板的厚度为15mm，采用Q235制作。【7】-史铁梁主编的冷冲模设计指导机械工业出版社。6.4.2 垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，保护模座一面被凸模端面压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模座之间。垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取412mm，取H=10 mm。垫板材料为45钢，淬火硬度为4348HRC。垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为Ra=1.60.8m，以保证平行度要求。为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔直径可比销钉直径增大0.30.5mm。【7】6.4.3 螺钉与销钉螺钉与销钉都是标准件，按标准选用。螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起定位作用，常用圆柱销钉。选用螺钉、销钉应注意以下几点：螺钉要均匀布置，尽量置于被固定件的外形轮廓附近。当被固定件为圆形时，一般采用34个螺钉。销钉一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低强度。内六角螺钉通过孔及其螺钉装配尺寸应合理。连接件的销孔应配合加工，以保证位置精度，销钉孔与销钉采用H7/m6或H7/n6过渡配合。螺钉、销钉规格应根据冲压力大小，凹模厚度等确定。螺钉规格按表2.9.14螺钉规格选用查取，凹模厚度H=20mm，螺钉规格M6。【1】取螺钉规格M6，由表3-6螺钉直径与间距查得M6:min（10mm）,max（60mm）。【8】【8】马正元、韩启主编冲压工艺与模具设计机械工业出版社6.5 模架及其它零部件的设计根据标准规定，模架主要有两大类：一类是由上模座，下模座，导柱，导套组成的导柱模模架；另一类是由弹压导板，下模座，导柱，导套组成的导板模模架。模具的全部零件都固定在模架上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉，压板固定在压力机工作台面上。上，下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。模架的基本要求：（1）要有足够的强度与刚度；（2）要有足够的精度（如上，下模座要平行，导柱，导套中心要与上，下模座垂直，模柄要与上模座垂直等）。（3）上，下模之间的导向要精确（导向件之间的间隙要很小，上，下模之间的移动应平稳和无滞住现象）。选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出件方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍，选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系。【1】由以上所述，这里选用中间导柱圆形标准模架。选用导柱d/mmL/mm，分别为20120，22120；导套d/mmL/mmD/mm,分别为206523，226523。上模座厚度取25mm,即H=25mm上背板厚度取40mm, 即H=40mm下固定板厚度取20mm, 即H=20mm下模垫板厚度取20mm, 即H=20mm下模座厚度取30mm, 即H=30mm模具闭合高度取H= H+ H+ H + H+H+ H+ H-H =(30+40+20+25+20+20+40+25-5) =220mm式中：H-凸、凹模高度，H=25mm；H-凹模厚度，H