毕业设计（论文）-夹子冲压模具设计（全套图纸）.pdf

常州纺织服装职业技术学院常州纺织服装职业技术学院 毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 设计（论文）题目夹子冲压件设计设计（论文）题目夹子冲压件设计 全套图纸，加全套图纸，加153893706 系系 机电工程系机电工程系 专专 业业 班班 级级 模具模具053A 姓姓 名名 学学 号号 指指 导导 老老 师师 2008年年5月月31日日 目录目录 第一章、课题简介第一章、课题简介3 第二章、工艺分析第二章、工艺分析4 一、零件工艺分析一、零件工艺分析4 二、工艺方案的确定二、工艺方案的确定4 三、工艺参数的确定三、工艺参数的确定5 第三章、工作力的计算及压力机的选择第三章、工作力的计算及压力机的选择10 一、冲压力的计算一、冲压力的计算10 二、粗选压力机二、粗选压力机12 三、机床压力中心三、机床压力中心12 第四章、填写冲压工序卡第四章、填写冲压工序卡14 第五章、模具结构设计第五章、模具结构设计15 一、模具结构形一、模具结构形式式的选择的选择15 二、模具结构的分析二、模具结构的分析与与说明说明15 三、模具工作三、模具工作部部分的分的尺寸和公差尺寸和公差的确定的确定16 四、模具结构设计四、模具结构设计20 五、五、校核校核压力机压力机安安装装尺寸尺寸23 第第六六章、章、 弯曲弯曲模具的设计模具的设计24 一、一、制制件件弯曲弯曲工艺分析工艺分析24 二、冲压工艺参数的确定二、冲压工艺参数的确定25 第第七七章、章、弯曲弯曲模的结构设计模的结构设计27 一、模具结构的分析说明一、模具结构的分析说明27 二、二、弯曲弯曲模的模的卸料卸料装装置置的设计说明的设计说明28 第第八八章、章、弯曲弯曲模的工作模的工作尺寸尺寸计算计算29 毕业设计毕业设计小小结结33 参考文献参考文献35 第一章第一章 课题简介课题简介 零件分析说明零件分析说明 1 零件形状及其一般要求 制件如图1-1所示，材料为不锈钢，材料厚度为0.5mm，制件尺寸精度按 图纸要求，未注按IT12级，生产纲领年产10万件。 图1- 1 第二章第二章 工艺分析工艺分析 1、 零件工艺分析零件工艺分析 本制件形状简单、尺寸、厚度适中，一般批量生产，属于普通冲压 件，但在设计冷冲压模具时要注意以下几点： 2 制件的外形轮廓、结构都算简单，但是要考虑几个孔的加工 A、 两个2的孔的位置要求，B、 由于要装配，C、 两 孔 必 须有一定的同D、 轴度要求，E、 其值为0.15mm。 3 此制件的加工难点主要在孔2的中心距的定位。 4 由于几个孔的直径都较小，并且有一定的批量，在设计时要重视 模具的材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。 二、工艺方案的确定二、工艺方案的确定 根据制件的工艺的分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三种。按其 先后顺序组合以及合理的加工方案有以下几种： 1、落料-冲孔-弯曲，单工序冲压。 2、落料-弯曲-冲孔，单工序冲压。 3、落料冲孔-弯曲压筋，复合冲压。 方案1)为单工序冲压模具。由于此制件有一定的生产批量，过多的 工序，降低产品的精度，而且此方案生产效率底，不宜批量生产，故不 宜采用此方案。 方案2)也为单工序冲压模具。它除有方案1的毛病外，还有孔的位置 精度难以保证，在并且在弯曲时也缺少定位精度难保证，故不宜采用此 方案。 方案3)复合冲压模具。由于制件的结构，材料的厚度较薄，冲孔与 落料一次冲压完成。故最宜采用此方案 具体方案示意如下： A、零件的排样方案图2-1 图2-1 三、工艺参数的确定三、工艺参数的确定 1 毛坯尺寸的计算 l 外形尺寸的长度计算 零件相对弯曲半径为： R/t=2/0.5=40.5 式中 R?弯曲半径； T?料厚。 可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应现求弯曲变形区的 中性层曲率半径。 由课本p145中性层位置计算公式 =R+Xt 式中 X由实验测定的应变中性层位移系数 由课本p145 表4-5查出X取0.42 所以： =R+Xt =2+0.420.5 =2.21mm 圆角半径较大（R0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式 L=L直+L弯 L弯= （180-a）/180* A B C D E F G HI JK L 图2-2 所以制件长度为如图2-2 L=LAB+LBC+LCD+LDE+LEF+LFG+LGH+LHI+LIJ+LJK+LKL L=3+3.0342+8.54+14+1+1+1.8028+13+1.8028+1+2 L=50.1798 DE段属于工艺设置,目的是为了减少弯曲回弹,其半径很大,可看成是直 线，所以DE段长度按直线计算。 1 外形轮廓宽度的计算 : 由于考考虑到板料的利用率和排样的方便，此制件由CAD生成的 工艺尺寸为：外形轮廓宽度为L=53.74mm 2 排样尺寸的计算 3 搭边值的确定： 由课本上P46表3-14查得L50的工件间a1的值为2.2*0.8=1.76 侧边a的值为2.5*0.8=2 3 条料宽度的计算 在设计模具是为了方便， 采用无侧压装置送料方式条料宽度计算公 式如下： B=(D+2a +Z) 0 - 式中 B为条料宽度的基本尺寸； D 为 条 料 宽 度 方 向 零 件 轮 廓 的 最 大 尺 寸 a侧面搭边 Z导料板与最宽条料之间的间隙 条料宽度的负向偏差 搭边距a如上所示 间隙、剪切公差Z查课本p47表3-17查得=0.5mm、Z=0.5mm 由上面公式计算得B=(53.74+2*2+0.5 0 -0.5=56.24 0 -0.5mm 2 步距的计算 由制件的展开图（见右图2-3） 所生成的横向有效尺寸为Ls=53.74mm 图2-3 步间距计算公式为： L=Ls+a1 式中L为步间距 Ls为横向有效尺寸 a1搭边距 L=53.74+2=55.74mm 由此可得模具排样图如下： 图 2-4 根据要求查 模具设计指导 史铁梁主编 表4-1， 选板的规格1500800 0.5每块板可剪150056规格条料14块，材料利用率达80%以上。 3 计算材料利用率 由课本p43式子3-19 =nA/BL100% 为材料利用率； A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料的宽度 L条料的长度 n一张板料上冲裁件的总数目 =28*1932.765/（56*1500）=65% 第三章第三章 工作力的计算及压力机的选择工作力的计算及压力机的选择 工作力的计算以落料冲孔模具为例计算： 一、冲压力的计算一、冲压力的计算 完成本制件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力、及卸料力、推料力、顶 料力和压料力组成 1. 冲裁力F冲的计算 由本课本p49式子3-28 F冲=KtL 式中： 为材料的抗剪强度（MPa） F冲冲裁力（N） L冲裁周边总边长（mm） t材料厚度（mm） 说明：系数K是考虑到冲裁刃口的磨损、凸模与凹模的波动（数值的 变化或分布不均） 、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素 而设置的安全系数，一般取1.3。当查不到抗剪强度时，可用抗拉强 度b代替，而取Kp=1的近似计算法计算。 查模具设计指导p90表4-12取=350 MPa 所以冲裁力F冲=1.30.5211.059350=48016 N =48.016KN 2. 卸料力Fx 、推料力FT 、顶料力FD的计算 在实际生产中影响卸料力、推料力、顶料力的因素很多，要精确计算很 困难。在实际生产中常采用经验公式计算： （查课本p50公式3-30 3-31 3-32） 卸料力： Fx=KxF 推料力： FT = nKTF 顶料力： FD =KDF 式中： F冲裁力（N） Kx卸料力系数，其值为0.045-0.055(薄料取大值、厚料取 小值） ； KT推件力系数，其值为0.063 KD顶件力系数，其值为0.08 n时卡在凹模内的冲裁件数(或废料)数 n=h/t h凹模洞口的直刃壁高度 t板料厚度 卸料力和顶料力是设计卸料装置和弹顶装置的依据。 因此： Fx =0.04548.016=2.17 KN FT=0.06348.016=3.025008 KN FD=0.0848.016=3.84128 KN 总压力F总的计算 F总= F冲FxFD=54.02728 KN 二、粗选压力机二、粗选压力机 由于该制件是一普通制件，且精度要求不高，因此选用开式可倾 压力机。它具有工作台三面敞开，操作方便，成本低廉的优点。由于冲 孔落料复合模的压力行程的特点是在开始阶段即 需要很大的压力，而 在后面阶段所需要的反倒要小的多。因此若按总的压力来选取压力机， 很可能出现虽然总的压力满足要求，但是在初始阶段冲裁时已经超载。 同时，选用拉深压力机还应该对冲裁功进行核算，否则会出现压力机在 力的大小满足要求，但是功率有可能过载，飞轮转速降低，从而引起电 动机转速降低过大，损坏电动机。因此精确确定压力机压力应当根据压 力机说明书中给出的允许工作负荷曲线，并校核功率。但是在一般条件 下，可以根据生产车间的实际条件，在现有压力机中选取。在这里根据 总压力为54.02728KN,从模具设计指导史铁梁主编一书中表4-33提 供的压力机公称压力序列中选取100KN的压力机，型号为J23-10.由此可 知，电动机的功率远远大于拉深所需压力机的电动机功率。故可以选用 此电动机。 三、计算压力中心三、计算压力中心 由于制件图形规则，上下对称，所以其压力中心必在中心线上，用实 验法测的该制件的压力中心坐标为X24，Y0如下图： 第四章、填写冲压工序卡第四章、填写冲压工序卡 由上可知该制件共有两道工序：即落料冲孔，弯曲压筋。 冷冲压工艺卡片如下图 常州纺织 服装职业 技术学院 冲压工艺卡片 产品型号 零（部）件 名称 共 页 产品名称 夹子 零（部）件 型号 第 页 材料牌号及规格 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 1CrB 条料1500*800 29 工序 号 工序 名称 工序内容 加工简图 设备 工艺设备 工时 0 下料 剪床上撬板 1500*800 11- 6 2500 1 落 料 冲孔 落料与冲孔 J23- 250 落 料 冲 孔 复合模 2 弯 曲 压筋 弯曲制件并 压筋 J23- 250 弯曲模 3 检查 4 5 6 7 8 9 第五章、模具结构设计第五章、模具结构设计 根据确定的冲压工艺方案和制件的形状、特点、要求等因素确定冲 模的类型及结构形式。 1 模具结构形式的选择模具结构形式的选择 在模具设计中虽然单工序模具比较简单也比较容易制造,但是制件 孔离制件边缘尺寸较小在落料后冲孔势必会影响模具的精度。且， 两孔在单工序模具中很难保证两孔的位置精度。所以考虑到用落料 冲孔复合模具来加工第一工序。又因为冲孔在前，落料在后，以凸 模插入材料和凹模内进行落料，必然材料的切向流动的压力，有可 能使4的凸模变形，因此考虑采用弹压卸料装置的复合冲压。这样 既提高了工作效率又提高了模具的寿命，这样一来提高了模具的使 用价值。因为制件精度不是多高，采用两副模具，一副是冲孔落料 复合模、一副是弯曲模。这样就降低了模具的制造难度，且适合生 产条件不是很好的企业生产模具，给模具生产带来一定的广度。给 生产降低了成本，带来了更大的经济利益。 二、模具结构的分析与说明二、模具结构的分析与说明 1、冲孔落料模结构的分析与说明、冲孔落料模结构的分析与说明 本道模具主要用来完成落料冲孔，目的明确简单，看似易设计。但 对于本制件来说它是一个上下对称的制件并且有两个4的小孔，为 了保证两孔在弯曲后的精度，所以要在本工序中做到两孔的精度。 在本制件考虑到形状有一定的复杂，且较薄（0.5mm） ，为了保证制 件有较高的平直度本，故采用正装式复合模。制件制造时还要考虑 到制件的定位，根据制件的特征，为了保证凹模的强度，故采用钩 形当料销、和采用外形定位的定位销。 2、弯曲模结构的分析与说明、弯曲模结构的分析与说明 为了保证坯料在弯曲时不发生偏移， 在设计时用5的孔为定位孔， 用 定料销定位。为了防止坯料转动，采用左右定位销定位。 三、模具工作部分的尺寸和公差的确定三、模具工作部分的尺寸和公差的确定 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口尺寸精度，模具的合理 间隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度来保证。正确决定模具刃口尺 寸及制造公差，是设计冲裁模具的主要任务之一。 在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下列原则： 8 落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料精度时，以凹模为 基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间 隙在凹模上。 9 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计时，凹模基本尺寸应取 制件尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔时，凸模基本尺寸 则应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样，在凸、凹磨 损到一定的程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模间 隙则取最小合理间隙值。 10 确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对 刃口尺寸精度要求过高（即制造公差过小） ，会使模具制造困 难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口尺寸精度要求过 低（即制造精度公差过大） ，则生产出来的制件可能不合格， 会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形 件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理， 冲模则可 按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT7IT6级制造模具。 冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差， 落料件上 偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 1） 、 计算落料凸、凹模的刃口尺寸： 本制件为简单的轴对称图形，故按配作法计算凸、凹模刃口尺寸。 根据凸、凹模刃口尺寸计算公式，先计算出落料凹模刃口尺寸 课本p35式子3-3,3-4（落料） A 0 maxA )( + =xDD ()()0 minmax 0 minAT T Z =ZxDDD p DA落料凹模的基本尺寸mm DT落料凸模的基本尺寸mm Dmax落料件最大极限尺寸mm Zmin凸凹模最小初始双面间隙mm T凸模制造下偏差，可查表3-6,或取T0.4(ZmaxZmin) A凹模制造上偏差，可查表3-6,或取A0.6(ZmaxZmin) 冲裁件制造公差 x系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸(落料时偏向最 小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸),X值在0.51之间,与工件精度有关。 可查课本p36表3-7或按下列关系取值： 当制件公差为IT10以上时，取x=1； 当制件公差为IT11IT13时，取x=0.75； 当制件公差为IT14以下时，取x=0.5。 由课本p33表3-4 3-6 3-7得 Zmin=0.035mm,Zmax=0.045mm, T=0.02mm ，A=0.03mm X=0.75mm 则Zmax-Zmin=(0.045-0.035)=0.01mm T A=(0.02+0.03) =0.05mm0.01mm 说明所取凸凹模公差不满足T AZmax-Zmin条件, 此时可调整如下: T=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.01=0.004 A =0.6(Zmax-Zmin)=0.60.01=0.006 校核： 0.004+0.006=0.01mm 由此可得该尺寸能保证间隙在合理的范围内，故可取 故有： A 0 maxA )( + =xDD =(50-0.750.1) =49.925 060 . 0 0 + mm ()()0 minmax 0 minAT T Z =ZxDDD p =(49.925-0.035) = 49.89 0 040 . 0 mm 由课本p36式子3-5 3-6（冲孔） 0 minT )( p xdd += ()() A Zxddd + +=+= 0minmin0minTA A Z DA冲孔凹模的基本尺寸mm DT冲孔凸模的基本尺寸mm dmin冲孔件最小极限尺寸mm 冲裁件制造的公差mm Zmin凸凹模最小初始双面间隙mm T凸模下偏差，可查表3-6,或取T0.4(ZmaxZmin) A凹模上偏差，可查表3-6,或取T0.6(ZmaxZmin) x系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸(落料时偏向最小 尺寸，冲孔时偏向最大尺寸),X值在0.51之间,与工件精度有关。 可查课本p36表3-7或按下列关系取值： 当制件公差为IT10以上时，取x=1； 当制件公差为IT11IT13时，取x=0.75； 当制件公差为IT14以下时，取x=0.5。 计算孔4的凸、凹模尺寸 查课本p33表3-4得 Zmin=0.035mm,Zmax=0.045mm, T=0.02mm ，A=0.02mm X=0.75mm 则Zmax-Zmin=(0.045-0.035)=0.01mm T A=(0.02+0.02) =0.04mm0.01mm 说明所取凸凹模公差不满足T AZmax-Zmin条件, 此时可调整如下: T=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.01=0.004 A =0.6(Zmax-Zmin)=0.60.01=0.006 校核： 0.004+0.006=0.01mm 由此可得该尺寸能保证间隙在合理的范围内，故可取 故 :dT=4+0.750.12= 0 400. 0 09. 4 DA=4.09+0.035= 060 . 0 0 125. 4 + 四、模具结构设计四、模具结构设计 1、凹模周界尺寸计算: 因制件形状简单,尺寸不大,又是对称零件。考虑到为了便于加工，故选 用整体式凹模比较合理. 1 凹模厚度尺寸H的计算:由凹模的计算公式为 3 冲 FH = = 3 016.48 =16mm 又因为冲裁轮廓线全长为211.059mm,超过了50mm,故应乘以修正系数K. 由模具设计指导表4-21可得凹模厚度的修正系数K的值为k=1.37 则 H凹=1.37*16=21.92mm 将凹模厚度圆整成22mm 2 落料凹模周界尺寸LB的计算:因为凹模孔口轮廓为直线和圆弧形组 成所以： BS（2.54）H53.74（5588）109142mm LS12S253.74228109.74110mm 2、选择模架及确定其他冲模零件的有关标准:根据凹模周界尺寸B 109142mm、L110mm, 查模具设计指导史铁梁主编表5-8选取 典型结构并结合实际125125150190I（GB/T2851.31990）,并 选用滑动导向后侧导柱模架. 3、落料凸落料凸模的模的强度和刚度校核强度和刚度校核 凸模承载能力的校核： 凸模最小断面承受的压应力， 必须小于凸模材料强度允许的压应力， 即 min bc Z A F = ， minA -凸模的最小断面面积（ 2 mm ） ， Z F -凸模纵向总压力包括冲裁力和推件力（N） bc-凸模材料的许用抗弯强度 对于一般工具钢，凸模淬火硬度HRC为5862时，取10001600MPa；如果有特 殊导向时，可取20003000 MPa min A F Z ， = 51.85728/50.2654824574371.032 MPa 由已知bc450 MPa bc 即落料凸模承载压力完全合格。 由于本产品的生产纲领为10万件,即在冲裁过程中由于材料本身 属于硬质材料,为此需要经常磨刃口,适当给落料凸模适当加厚。 3、卸料.压边弹性元件的确定 冲压工艺中常见的弹性元件有弹簧和橡胶等,但是由于这副模具的 结构和结合实际生产,因此我们选用橡胶作为卸料的弹性元件. 1 确定卸料橡胶 确定橡胶的自由高度H自,有资料查模具设计指导史铁梁主编表 3-9得: H自=L工/(0.25-0.30)+h修磨 式中的L工为模具的工作行程再加1-3mm.本模具的工作行程为冲孔落料, 故L工1mm,h修磨的取值范围为4-6mm,在这里取中间值5mm. H自=(1/0.3+5)mm9mm 确定L预和H装.由表3-9可得如下计算公式: L预=(0.1-0.15)H自=0.15*9=1.35mm H装=H自-L预=(9-1.35)mm=7.65mm 确定橡胶横截面积A A=F/q F由前可知为F=2.17KN,q=0.26-0.5MPa.在这里,由于该模具的工作行程 比较小,因此取q=0.4MPa 则 A=2170/0.4mm=5425mm 核算橡胶的安装空间: 可以安装橡胶的空间可按 凹模外形表面积与凸凹模底部面积之差 的 80 估 算 . 经 计 算 为 S=13692.235mm, 则 可 以 安 装 橡 胶 的 面 积 S=10953.788mm,大于所需的橡胶面积,因此满足安装橡胶的需要. 五、校核压力机安装尺寸五、校核压力机安装尺寸 模座的外形尺寸为125125,闭合高度为160mm,由资料查模具设计指 导史铁梁主编表4-33查得J23-10型压力机的工作台尺寸为360mm 240mm,最大闭合高度为180mm,连杆调节长度为50mm,故符合安装要求. 第第六六章章 弯曲弯曲模具的设计模具的设计 弯曲是使材料产生塑性变形，形成有一定角度或一定曲率形状零件 的冲压工序。弯曲的材料可以是板材、型材，也可以是棒料、管料。弯 曲工序除了使用模具在普通压力机上进行外，还可以使用其他专门的弯 曲设备进行，以下几例可看出： 图6-1 1 制件弯曲工艺分析制件弯曲工艺分析 本制件弯曲为综合的折弯，折弯角度为165度和90度，弯曲半 径为2mm， 并且制件为对称件的， 弯曲形状为U和V形弯曲的综合弯曲。 在弯曲过程中要考虑弯曲回弹。 最小弯曲半径计算r/t=2/0.5=4F自+ FQ= 2.200653+1.76052243.9605224653K N 5 F压机1.3F总=5根据F压机可选压力机类型为J23-4 第七章第七章 弯曲模的结构设计弯曲模的结构设计 弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，设计 时应考虑弯曲件的形状要求、材料性能以及生产批量等因素。 一、模具结构的分析说明一、模具结构的分析说明 本制件为U形弯曲和V形弯曲的综合，并且在下面两侧还有加强 压筋，假如把模具设计成整体的，凸凹模难以加工制造，而且也会 增加成本，即使能制造出来也会在以后的生产中修模也带来了困难， 不易修理。故可以把模具设计成相拼的。在外面用一凹模框里面用 凹模镶块，这样有利于模具的加工和修理。其结构如图7-1 注：镶块主要用于限位的作用，凹模主要用于成型作用。 壤块 凹模 图7-1 上图的结构是模具工作时的部位是这副模具的核心，这样的结构可以 适用于批量生产，即使坏了也可以再制造一个新的重新加工，这大大 缩短了工作周期，提高了生产率，而且卸料方便。给生产产家带来了 更好的经济利益。 二、二、弯曲弯曲模的模的卸料卸料装装置置的设计说明的设计说明 本制件在弯曲后将包在凸模上，在模具开模时用采用刚性卸料，在 开模时利用卸料板把制件从凸模上卸下来。在此同时下面也有一个 弹性卸料装置把料和凹模从壤块中顶出来其结构如图6-3 图7-2 图中在卸料螺钉