支撑板冲压模具设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 1 前前言言 模具属于精密机械产品 它主要由机械零件和机构组成 如成形工作零件 导向零件 支承零件 定位零件及送料机构 抽芯机构 推出机构等 模具与相 应的成形设备 如冲床 塑料注射机 压铸机等 配套使用时 可直接改变金属 或非金属材料的形状 尺寸 相对位置和性能 使之成形为合格的制件 模具设计是模具制造的基础 合理正确的设计是正确制造模具的保证 模具 制造技术的发展对提高模具质量 精度以及缩短制造模具的周期具有重要的意 义 模具的质量 使用寿命 制造精度及合格率在很大程度上取决于制造模具的 材料及热处理工艺 模具成本直接关系到制件的成本以及模具生产企业的经济效 益 模具工作零件的精度决定制件的精度 模具的寿命又与模具材料及热处理 模具结构以及所加工制作材料等诸多因素有关 模具的安装与使用直接关系到模 具的使用性能及安全 而模具的标准化是模具设计与制造的基础 对大规模 专 业化生产模具具有极重要的作用 模具标准化程度的高低是模具工业发展水平的 标志 本次设计绘图采用 cad 进行 cad 为计算机辅助制图工具 是一款专业机械 平面制图软件 具有很强的图象处理功能 本科毕业设计 论文 通过答辩 2 前言 1 第一章零件的工艺分析 2 1 1 零件简图 2 1 2 冲压件工艺性分析 3 1 3 冲压工艺方案的确定 3 第二章排样方式的确定及其计算 4 2 1 排样 4 2 2 排样方法 4 2 3 搭边 6 第三章 送料步距与条料宽度的计算 6 3 1 送料步距 a 6 3 2 条料宽度 b 7 3 3 材料利用率 的计算 7 第四章冲裁力的计算 8 第五章 卸料力与推件力 9 第六章模具压力中心的计算 10 第七章凸模和凹模工作部分尺寸的计算 12 第八章 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 14 8 1 凹模外形尺寸的选择 14 8 2 凸凹模 14 8 3 橡皮的选择 16 8 4 挡料销 16 8 5 推件装置 17 第九章 模具的总体设计 17 总结 21 参考文献 22 本科毕业设计 论文 通过答辩 3 第一章第一章零件的工艺分析零件的工艺分析 1 11 1 零件简图零件简图 名称 支架板 如图 1 1 所示 图 1 1 冲压零件 材料 45 钢 材料厚度 3mm 1 21 2 冲压件工艺性分析冲压件工艺性分析 该零件结构简单 是由圆弧和直线组成的 此工件只有落料和冲孔两个工序 材料为 45 钢 具有良好的冲压性能 适合冲裁 工件结构相对简单 有一个 45mm 的孔和 68mm 的孔 有表附 1 和表 2 查出 冲裁件内外形所能达到的经济 精度为it12 it13 孔中心与边缘距离尺寸公差为 0 7 两孔中心距为 0 125 本科毕业设计 论文 通过答辩 4 将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较 可以认为该零件的精度要求 能够在冲裁加工中得到保证 其他尺寸标注 生产批量等情况 也均符合冲裁的 工艺要求 故决定采用冲孔落料复合冲裁模进行加工 且一次冲压成形 1 31 3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 该工件包括落料 冲孔两个基本工序 可有以下三种工艺方案 方案一方案一 先落料 后冲孔 采用单工序模生产 方案二方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案一模具结构简单 但需两道工序两副模具 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较高 且 使用倒装复合模 倒装复合膜主要优点是废料能直接从压力机台面落下 而冲裁 件从上模推下 比较容易引出去 因此操作方便安全 由于倒转复合膜易于安装 送料装置 生产效率高 所以倒装复合模应用比较广泛 第二章第二章排样方式的确定及其计算排样方式的确定及其计算 2 12 1 排样排样 排样 冲裁件在条料上布置的方法称为排样 排样的原则如下 1 1 提高材料的利用率 对于冲裁件来说由于产量大 冲压的生产率高 所 以材料费用常会占冲裁总成本的 60 以上 材料的利用率是一项很重要的指 标 要提高材料利用率 就必须要减少废料面积 冲裁过程中所产生的废料 可分结构废料与工艺废料两种 结构废料是由工件形状决定的 而工艺废料 则是由冲压方式与排样方式决定的 因此要提高材料利用率主要应从减小工 艺废料着手 设计出合理的排样方案 2 2 使工人操作方便 安全 减少工人的劳动强度 条料在冲裁过程中翻动 要少 在材料利用率相同或相近时 应尽可能选条料宽 进距小的排样方法 本科毕业设计 论文 通过答辩 5 它还可减少板料裁切次数 节省剪裁备料的时间 3 3 使模具结构简单 寿命较高 4 4 排样应保证冲裁件的质量 2 22 2 排样方法排样方法 根据材料经济利用原则 排样方法可分为 a a 有废料排样法 有废料排样是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间 都有工艺 余料 称搭边 的存在 冲裁是沿着冲裁件的封闭轮廓进行 所以冲裁件质量较 好 模具的寿命较长 但材料的利用率较低 b b 少废料排样法 少废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留 有搭边 而在冲裁件与条料侧边或冲裁件与冲裁件之间无搭边存在 这种排样方 法的冲裁只沿着冲裁件的部分外轮廓进行 材料的利用率可达 70 90 c c 无废料排样法 无废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与侧边之间均无搭边存 在 这种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断条料获得 所以材料的利用率可 达 85 95 由于加工的支架板零件的竞速要求 所以只能选择第一种排样方法 有废料 排样法 设计倒装复合模 首先要设计条料排样图 我们采用直排的排样方案 材料的利用率高 如图 2 1 所示 本科毕业设计 论文 通过答辩 6 图 2 1 排样 2 32 3 搭边搭边 排样时将冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料 称为搭边 1 1 搭边的作用 a a 起补偿条料的裁剪误差 送料步距误差以及补偿由于条料与导料板之间 有间隙所造成的送料歪料误差的作用 若没有搭边则可能发生工件缺角 缺边或 尺寸超差等废品 b b 使凸凹刃口双边受力 由于搭边的存在 使凸凹模刃口沿整个封闭轮廓 线冲裁 受力平衡 合理间隙不易破坏 模具寿命与工作断面质量都能提高 c c 对于利用搭边拉条料的自殴打那个送料模具 搭边使条料有一定的刚度 以保证条料的连续送进 2 2 搭边的数值 搭边过大 浪费材料 搭边过小 起不到上述应有作用 过小的搭边还可能 呗拉入凸模和凹模的间隙 使模具容易磨损 甚至损坏模具刃口 搭边的合理数 值就是保证冲裁件质量 保证模具较长寿命 保证自动送料时不被拉弯拉断下允 许的最小值 搭边的合理数值 主要决定于冲裁件质量 材料厚度 材料种类 仲裁件的 大小及冲裁件的轮廓形状等 本科毕业设计 论文 通过答辩 7 查表得到的最小搭边值 工件间a 2 5mm取a 3mm 侧面a 1 2 8mm 取a1 3mm 第三章第三章 送料步距与条料宽度的计算送料步距与条料宽度的计算 3 13 1 送料步距送料步距 a a 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距 每一个步距可以冲出一个零 件 也可以冲出几个零件 送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁间的对应点 之间的距离 每次只冲一个零件的步距 a a 的计算公式为 a a d d a a 式中 d d 平行于送料方向的冲裁件宽度 a 冲裁件之间的搭边值 步距a a 145 3 148 mm 3 23 2 条料宽度条料宽度 b b 条料是由板料裁剪下料而得 为了保证送料顺利 裁剪时的公差带分布规定 上偏差为零 下偏差为负值 条料在模具上送进时一般都有导向 当使用 导料板导向而又无侧压装置时 在宽度方向也会产生送料误差 条料宽度 b 的计 算应保证在这二种误差的影响下 仍然保证在冲裁件与条料侧边之间有一定的搭 边值 a 条料宽b b d d 2 2a1 1 0 式中 d d 冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸 a1 冲裁件与条料侧边的搭边 本科毕业设计 论文 通过答辩 8 板料剪裁时的下偏差 查表得 1 0 b b 210 2 3 1 0 0 217 0mm 3 33 3 材料利用率材料利用率 的计算的计算 材料的利用率通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分 率来表示 100 100 1 2 1 ab s s s 式中 1 s 一个步距内零件的实际面积 0 s 一个步距内所需毛坯面积 a 送料步距 b 条料宽度 材料利用率 67 6 1515 212 21465 本科毕业设计 论文 通过答辩 9 第四章第四章冲裁力的计算冲裁力的计算 冲裁力是选择压力机的主要依据 也是设计模具所必须的数据 在冲裁过程中 冲裁力的大小是不断变化的 如右 4 1 图所示 图中 ab 段为弹性变形阶段 板料上的冲裁力随凸模 的下压直线增加 bc 段为塑性变形阶段 c 点为冲裁力的最大值 凸模再压下 材料内 部产生裂纹并迅速扩展 冲裁力下降 所以 cd 是断裂阶段 到达 d 点 上 下裂 纹重合 板料已经分离 de 所用的压力 仅 是克服摩擦的阻力 推出已分离的料 冲裁 力是指板料作用再凸模上的最大抗力 图 4 1 对于普通平刃口的冲裁 冲裁力 t lk f 式中 f f 冲裁力 n l l 冲裁件的周长 mm t t 材料的抗剪强度 k k 系数 是考虑到刃口钝化间隙不均匀 材料力学性能与 厚度波动等因素而增加的安全系数 常取k k 1 31 3 冲裁件的周长 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 l l 660660 mmmm 板料厚度 t t 3 3 mmmm 抗剪强度 可查表得 取260 mpa f 1 3 660 3 260 669240 n 第五章第五章 卸料力与推件力 卸料力与推件力 冲裁时 材料再分离前存在着弹性变形 在一般冲裁条件下 冲裁后材料的 弹性恢复 使落料与冲孔废料梗塞在凹模内 而板料则紧箍在凸模上 为了使冲 裁工作继续进行 必须将箍在凸模上的板料卸下 将梗塞在凹模内的工件或废料 向下推出或向上顶出 卸料力fkf 卸卸 推件力fnkf 推推 式中f f 冲裁力 卸 k 卸料力系数 推 k 推件力系数 由表查得 卸 k 0 04 推 k 0 045 卸 f 0 04 669240 26770 n 推 f 1 0 045 669240 30116 n 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 压力机所需总压力 推卸总 ffff 669240 26770 30116 726126 n 冲压设备的选用 冲压设备的选用包括选择设备类型和确定设备规格两项内容 根据冲压工艺的性质 生产批量大小 冲压件的几何形状 尺寸精度等 要求 选择压力机为 j22j22 800800 第六章第六章模具压力中心的计算模具压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为模具的压力中心 模具的压力中心必须通过模 柄轴线而和压力机滑块的中心线重合 否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑 块导轨和模具的不正常摩擦 降低模具寿命甚至磨损模具 压力中心的计算 是通过空间平行力及合力的作用线的求解方法 图 6 1 34 133l1 105 6 l2 5 82l3 55 23l4 25 46x1 808 72x2 75 133x3 495 196x4 75 32y1 692 19y2 0y3 505 13y4 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 115l5 55 23l6 180l7 55 23l8 210 x5 495 196x6 105x7 505 13x8 5 72y5 495 131y6 145y7 495 131y8 5 65l9 392 14l10 3 141l11 52 213l12 0 x9 439 14x10 3 141x11 145x12 75 98y9 061 51y10 87y11 87y12 由以上计算可得压力中心 a 的位置为 104 69 99 857 第七章第七章凸模和凹模工作部分尺寸的计算凸模和凹模工作部分尺寸的计算 尺寸计算的原则 a 落料时 落料件的尺寸由凹模决定 因此应以落料凹模为设计基准 冲孔的尺寸是由凸模决定的 因此应以冲孔凸模为设计基准 b 凸模和凹模应考虑磨损规律 凹模磨损后会增大落料件的尺寸 凸 模磨损后会减少冲孔件的尺寸 为了提高模具寿命 在制造新模具时应把凹模尺 寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸 把凸模尺寸做得趋向于冲孔件的最大极限 尺寸 c 凸模和凹模之间应该有合力间隙 由于间隙在模具磨损后会增大 所以在设计图凸模和凹模尺寸时取初始间隙的最小值 zmin d 凸模和凹模的制造公差 应于冲裁件的尺寸精度相适应 e 尺寸计算时要考虑模具的制造特点 一种是分别加工法 另一种是 单配加工法 根据上述计算原则 可得计算公式 落料 凹 凹 0max xdd 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 0 minmaxmin zxdzdd 凸 凹凸 冲孔 0 min xdd 凸 凸 凹 凸凹 0minminmin zxdzdd 式中 凹 d 凸 d 分别为落料凹模和凸模的基本尺寸 凹 d 凸 d 分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸 max d 落料件的最大极限尺寸 min d 冲孔件的最小极限尺寸 冲裁件的公差 查表知 取 0 4 x 磨损系数 当工件公差为it13 it11时 取x 0 75 凹 凸 分别为凹模和凸模的制造公差 凸模偏差取负向 凹模 取正向 落料 d凹 210 0 75 0 4 045 0 0 209 7 045 0 0 mm d凸 209 7 0 46 0 03 0 209 24 0 03 0 mm d凹 145 0 75 0 4 04 0 0 144 7 04 0 0 mm d凸 144 7 0 46 0 03 0 144 24 0 03 0 mm 冲孔 d凸 45 0 75 0 4 0 02 0 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 45 3 0 02 0 mm d凹 45 3 0 46 03 0 0 45 76 03 0 0 mm d凸 68 0 75 0 4 0 02 0 68 3 0 02 0 mm d凹 68 3 0 46 03 0 0 68 76 03 0 0 mm 第八章第八章 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 8 18 1 凹模外形尺寸的选择凹模外形尺寸的选择 凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度与刚度 凹模的厚度还应考虑修磨 量 凹模的外形尺寸一般是根据被材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定 的 凹模厚度h h kbkb 凹模壁厚c c 1 5 21 5 2 h h 式中 b 冲裁件的最大外形尺寸 k 系数 考虑板料厚度 查表 4 3 取k 0 18 凹模厚度 h 0 18 210 38取40mm 凹模壁厚 c 1 5 2 h 80mm 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 凹模一般采用螺钉固定在下模作上 凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直 凹 模的底面与顶面应保持平行 为了提高模具寿命与冲裁件精度 凹模的底面与顶 面应保持平行 型孔的孔壁应光滑 表面粗糙度为 a r 0 8 0 4 m底面与销孔的 a r 1 6 0 8 m 凹模的材料与凸模一样 其热处理硬度应略高于凸模 达到60 64hr 8 2 凸凹模凸凹模 凸凹模的外内缘均为刃口 内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸 对于倒 装复合模 因为孔内会积存废料 胀力大 所以最好壁厚要大些 冲孔的圆形凸模 采用台阶形状以降低冲裁力 如图 8 1 所示 图 8 1 落料凸模 凹模的刃口形式 应采用刃口强度高的凹模 见图 8 2 所示的刃口形式 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 图 8 2 凹模 本模具为复合冲裁模 因此除冲孔凸模和落料凹模外 必然还有一个凸凹模 凸凹模的结构简图如图 8 3 所示 图 8 3 凸凹模 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 8 3 橡皮的选择橡皮的选择 冷冲模中所用橡皮一般为聚氨脂橡皮 pur 橡胶允许承受的载荷较弹簧大 并且安装调整方便 所以在冲压模中应用广泛 聚氨脂橡胶的总压缩量一般是 35 对于冲裁模 其预压量一般取 10 15 橡胶的高度与 d 有适应比例 一般应保持如下关系 h 0 5 1 5 d h取45mm 8 4 挡料销挡料销 固定挡料销分圆形和钩形两种 装在凹模上 圆形挡料销结构简单 制造容 易 但销孔离凹模刃口较近会削弱凹模强度 固定挡料销的标准结构如下图 8 4 所示 图 8 4 挡料销 本科毕业设计 论文 通过答辩 18 8 5 推件装置推件装置 刚性推件装置常用于倒装复合模中 装于上模部分 推件力是由压力机的横 杆传给推件板 推件力大且可靠 推板一般装在上模座的孔内 为了保证冲孔凸 模的支承刚度与强度 放推板的孔不能全挖空 推板的形状按被推下的工件形状 来设计 第九章第九章 模具的总体设计模具的总体设计 如图 9 8 所示的模具总图 该复合冲裁模将凹模及两个凸模装在上模上 是 典型的倒装结构 图 9 1 模具主视图 模架的选取 由于工件尺寸比较大 无法选择标准模架 故采用自制模架 考虑模具的自 重及装配等因素 本模具采用四导柱模架 从下往上送料 操作方便 模架具体数据如下 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 图 9 2 模具上模座 上模座 l mm b mm h mm 610 360 60 图 9 3模具下模座 下模座 l mm b mm h mm 610 360 60 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 图 9 4导柱 导柱 d