冷冲压模具设计课程设计-心轴托架冲压工艺及模具设计（全套图纸）.doc

冷冲压模具设计说明书全套CAD图纸，工艺卡，联系153893706系 别： 机 械 工 程 系专 业： 模 具 设 计 与 制 造班 级： 0 5 级 模 具 一 班姓 名： 学 号： 指导老师： 2007年7月15日冷冲压模具课程设计的目的冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上， 所设置的一个重要的实践性教学环节。 其目的是：1）综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识， 进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。2）巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容， 掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。3）掌握冷冲压模具设计的基本技能， 如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。一、冲压件的工艺性分析 该零件系一心轴托架，10孔内装心轴，拖架通过4个5的孔与机身联接。零件外形对称，5个孔有较高精度要求。该零件选用08号冷轧钢板，其弯曲半径皆大于该种材料的最小弯曲半径（R1.50.8t），5个孔也均可按要求冲出。因此，该零件适于冷冲压方法制作。 冲压该零件的基本工序有：冲孔、落料和弯曲。 为简化模具结构，零件上的孔应尽可能在平板毛坯上冲出。该零件上的10孔边与弯曲中心的距离为6mm，大于1.0t=1.5mm，弯曲时不会引起孔的变形，因此10孔可以在压弯前冲出。冲出的10 +0.080孔可以作后续工序定位孔用。而4-5孔的边缘与弯曲中心的距离为1.5mm，等于1.0t，压弯时易发生孔的变形，故应在弯曲后冲出。 零件的弯曲成型，可以采用三种不同的方法。 第一种方法，优点是用一副模具成型，生产率高，设备占用少。缺点是：（1）模具磨损快，寿命低，因为毛坯的整个面积几乎都参与激烈的弯曲变形，且需要较大的弯曲力：（2）工件表面易擦伤，擦伤面积也大；（3）工件的形状与尺寸不精确；弯角处材料变薄严重。这是因为不能有效地利用过弯曲或校正弯曲来控制回弹，已经凸凹模圆角处阻力大造成的。 第二种方法，采用两副模具分两次弯曲。先折弯端部两角。然后再压出中间的弯角。显然，弯曲变形的激烈程度比方法一缓和得多，弯曲力也小，模具工作条件大为改善。但回弹现象仍难于控制，且增加了模具、压床和操作人员的数量。 第三种方法，先在一副模具上弯曲端部两角，同时预弯中间两角使之呈45，然后在另一副模具上将中间两角弯成90。由于能够实现过弯曲和校正弯曲，因而制件的回弹易控制，可以得到形状和尺寸较精确的零件。此外，由于成形过程中材料受凸，凹模的阻力较小，可以使工件获得较好的表面质量，模具的寿命也可以提高。二、 确定工艺方案 根据以上分析，冲压该零件可能有以下几种方案。 方案一：落料与冲10孔复合，弯曲外部两角并使中间角预弯45，弯曲中间两角，冲5四孔。 方案二：落料与冲10孔复合，弯曲外部两角，弯曲中间两角，冲5四孔。 方案三：落料与冲10孔复合，弯曲四个角，冲5四孔。 方案四：冲10孔、切断与弯曲外部两角连续冲压，弯曲中间两角，冲5四孔。 方案五：冲10孔、切断与弯曲四个角连续冲压，冲5四孔。 方案六：全部工序组合，采用带料连续冲压。 在上述6个方案中，方案一的优点是：模具结构简单、模具寿命长、制造周期短、投产快；工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；各工序（除第一工序外）都能用10孔和一个侧面定位，定位进准一致且与设计基准重合，操作比较方便。缺点是：工序分散，需要模具、压力机和操作人员多，劳动量大。 方案二的优点是模具结构简单，投产快、模具寿命长。但回弹难以控制，尺寸和应状不精确，且工序分散，占用设备多、劳动量大。 方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但模具寿命短、制件质量（精度与表面粗糙度）低 方案四的优点是工序比较集中，从工件成形的角度看，本质上与方案而相同，只是模具结构较为复杂。 方案五本质上与方案三相同，只是采用了结构复杂的连续模。 方案六的优点是工序最集中，只用一副模具完成全部工序。由于它实质上是把方案一的个工序分别不止到连连续模的各工位上，所以它还具有方案一的各项优点。缺点是模具结构复杂，安装、调试、维修困难，模具制造周期长。 综上所述，考虑到该零件为大批量生产，且零件的材料根据有关材料得知弹性系数不大，而且零件的外形尺寸要求不高，为达到提高生产效率的目的，选用方案三比较合适。其中工序如下：（1）落料冲10孔；（2）压弯四角；（4）冲5四孔。一、 工艺计算1长度毛坯展开长度按图分段计算。毛坯总展开长度L0 L0=2(a+b)+c+2(r+xt)式中 a=7.5mm b=25.5mm c=22mm x=0.32(x查教材表3.3.3) L0=2(7.5+25.5)+22+23.14(1.5+X1.5)=100.43mm 取L0=100 .5mm 2.排样与材料利用率由于毛坯尺寸较大,并考虑操作方便与模具尺寸,决定采用直排.（根据指导表2-17）去搭边 a=2 , a1=1.8 （查指导表2-18）则进距 h=30+1.8=31.8mm条料宽度 b=100.5+22=104.5mm 板料规格选用 1.5mm900mm1800mm采用纵裁时:每板的条数 n1=900/108=8条,余36mm每条的工件数 n2=(1800-1.5)/31.5=57件,余3mm每板工件数 n=n1n2=857=456个板料利用率 =(45630100.5)/(9001800)100%=84.9%经计算,横裁时板料利用率仅为81.5%,故决定采用纵裁(如图)。3.计算压力和初选设备：（一）冲孔落料模：(1)落料与冲孔复合工序冲裁力根据式子 P=1.3(L+l)t 式中 L=2(100.5+30)=261mm l=10=31.4mm t=1.5mm =300Mpa（查指导表8-1）故 P=1.3(261+31.4)3001.5=152685(N)卸料力 Px=K卸P=0.04152685=6107.4(N)（K查指导表2-20）推件力 Pt=nKtP=h/tKtP=61.50.05152685=30537(N)（h查指导表2-23，K查指导表2-20）总冲裁力: P0=P+Px+Pt=152685+6107.4+30537=189329.4(N)根据指导表8-10选用J23-25型压力机（2）压力中心的计算 根据公式（2-8）和（2-9）得X0=(104.552.25+26152.25)/(104.5+261)=52.25 取X0=53Y0=(104.531.5+26115)/(104.5+261)=19.7 取Y0=20(3) 计算各主要零件的尺寸1) 凹模厚度:按式(2-19) 其中b=100.5mm,K按表2-24查得，K=0.2，故H=Kb=100.50.2=20.1mm 取H=30mm, 按式（2-20），C=（1.5）=4560 取C=50mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸， 长度宽度=210mm140mm。2）下模座高：H1=（11.5）H=30-45mm取40mm3) 凸模固定板的厚度 H2=0.7H=21mm,取整为20mm 3) 垫板的采用与否 按式(2-10) 其承压应力 =F/A=(30+100.5)21.5400/(30104.5)=51.48Mpa 查表（2-39）得铸铁模板的p=90140 Mpa p可不用垫板，但是此工序有冲孔，故采用垫板。取垫板厚度10mm. 4) 卸料橡胶的自由高度：根据工件材料厚度为1.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm,考虑模具维修时刃磨余量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm,则总的工作行程h工件=5.5mm h自由=h工件/（0.25.）=1822mm 取22mm 组装时橡胶预压量为h预=（10%）h自=2.2.mm,取3mm, 安装中橡胶的空间高度为19mm。 5)凸凹模固定板高：H3=0.7 H=21mm取20mm 6)上模座高：H4=（11.5）H=30-45mm取40mm5）计算凸凹模工作部分的尺寸： 由教材表2-24得 2Cmin=0.15mm 2Cmax=0.19mm 冲10孔模 以凸模为基准 由公差表得10孔为IT9级精度 由表2-13 查得x=0.75 设凸凹分别按IT6和IT7级加工由 dp=(d+x)0-p=10.0270-0.009 mm Dd=( dp+ Zmin)+ 0.0150=10.177+0.0150mm落料模 以凹模为基准 宽30mm 长100.5mm 圆角R=2mm由公差表知宽30mm长100.5 圆角R=2mm时为IT13 设凸凹模分别按IT6和IT7级加工 查表2-13取x=0.5由公差表得 30mm时 x=0.54; 100.5mm时 x=0.54 2mm时 x=0.54则 Dd1=(D- x)+d10=29.73+0.0210 mm dp1=( Dd1- 2Cmin)0-p1=29.580-0.013mm Dd2=(D- x)+d20=100.23+0.0350 mm dp2=( Dd2- 2Cmin)0-0.022=100.080-0.022mm Dd3=R=2 mm dp3=R=2mm(4) 模具总体设计 H模=40+10+20+10+30+10+10+20+19+11+40=220mm 外形尺寸约为300335mm (5) 模具主要零部件的设计 本模具是采用手工送料的复合模，落料凸模面积较大可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则须用固定板固定，落料凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。另外，横向的定位可在凹模上增设一个定位销，卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。选用后侧导柱模架. （6）选定设备 该模具的总冲压力 F总=189329.4N 闭模高度为236mm 外形尺寸约为360330mm 选用250K曲柄压力机J23-25 最大冲压力：250KN 滑块行程： 65mm 连杆调节量：55mm 工作台尺寸：560370 mm 模柄孔尺寸：40 mm 深60 mm （7） 绘制模具总图 见装配图（二）弯曲工艺 根据前面的工艺分析采用一次弯曲成型 1、回弹值的确定 材料相对弯曲半径R=r/t=1.5/1.5=1 由R=1可知材料的角度回弹较小 凸模圆角半径 RP=1/（1/r+3S/Et）=1/(1/1.5+3196/1861.5)=0.36mm(S、E查指导表8-1) 凸模圆弧所对中心角p=r/rp=1.590/0.36=375 2、最小弯曲半径根据表3-4得R=0.1t=0.11.5=0.15mm3、弯曲力的计算： 总冲压力 P0=Pf+Pc+Pp式中 Pf=2.4btb=2.4301.54000.20.6=5184N（b查指导表8-1，、查表3-11和表3-13）Pc=ApA=1472mm2(校正面积)P=80MPa(单位校正力)故 Pc=147250=73600(N) Pp=0.5Pf=0.55184=2592(N)得 P0=5184+73600+2592=81376(N)=81.38(KN)选用J23-16曲柄压力机2、模具工作部分的尺寸计算1）弯曲凸、凹模的间隙 C=t+kt=1.5+0+0.051.5=1.575mm2)弯曲凸模和凸凹模中凹模的宽度尺寸设模具制造精度为IT9级 所以=0.052mmd=（L+1/2）0 =（25+1/20.052）-0.0260=25.026-0.0260mmD=d+2c=25.026-0.0260+21.575=28.176-0.0260mm 凸模的圆角半径取RP=r=1.5mm 3)弯曲凸凹模中的凸模宽度尺寸和凹模宽度尺寸 d1=（L1+1/2）-0=(100.5-2b-2r-2t+1/2) -0.0370=79.537 -0.0370mm D1= d1+2C=79.537 -0.0370+21.575=82.687 -0.0370mm 模具圆角取R=1.5mm（1）模具主要零部件设计此模具为弯曲复合模，可不用垫板，直接用螺钉固定在凸凹模上，有压料板，取其厚度为15mm, 由弹簧提供压力。（2）选定设备 该模具的总冲压力 P0=81.38 KN 闭模高度为240 选用160KN曲柄压力机 J23-16 根据表8-10可知 最大冲压力：160KN 滑块行程：55mm 连杆调节量：45mm 工作台尺寸：300mm450mm 模柄孔尺寸：40mm 深60mm (4) 绘制模具结构如图 （三）冲4-5孔模4个5孔同时冲，需要总压力 P0=P+Px式中 Px=ndtb=451.5400=37680(N) (b查表8-1) Px=KxPw=0.0437680=1510(N) （K查表2-20）故 P0=37680+1510=39190(N)=39.2(KN) 选用160KN曲柄压力机。1）凹模厚度:按式(2-19) 其中b=15.7mm,K按表2-24查得，K=0.4，故H=Kb=15.70.4=6.28mm 6.28mm太小，强度不够，故取H=30mm, 按式（2-20），C=（1.5） 50mm 根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸， 长度宽度=135mm40mm。2) 凸模固定板的厚度 H1=0.7H=17.5mm,取整为18mm 3) 垫板的采用与否 按式(2-10) 其承压应力 =F/A=3Mpa 查表（2-39）得铸铁模板的p=90140 Mpa p可不用垫板，但是此工序是冲孔，故采用垫板。取垫板厚度8mm. 4）采用弹簧提供压料力，5）计算凸凹模工作部分的尺寸： 此工序是冲孔，以凸模为设