支架冲压工艺与模具设计本科毕业论文.doc

no 1 目 录 引言 3 1 工艺分析和工艺方案确定 5 1 1 冲压模的分类和结构型式 5 1 2 冲模设计的步骤和内容 6 1 3 设计任务 7 1 4 工艺性分析 8 1 5 工艺方案的分析和确定 9 1 6 模具类型的选择 12 2 级进模总体结构设计 13 2 1 级进模总体结构方案 13 2 2 排样设计 13 2 3 冲裁力和压力中心计算 16 2 4 压力机选择 18 2 5 刃口尺寸的计算 19 3 弯曲模总体结构设计 31 3 1 模具总体方案设计 31 3 2 弯曲力计算 31 3 3 弯曲模刃口尺寸计算 31 3 4 模具零件的结构分析 33 4 级进模零件设计 34 4 1 工作零件的结构设计 34 4 2 导向零件和紧固件的选择 35 4 3 选择坚固件及定位零件 36 4 4 出件和卸料方式的选择 37 4 5 模架类型的选择 37 4 6 模柄的选择 38 结论 39 致谢 40 参考文献 41 no 2 摘 要 模具在当代工业发展中扮演着很重要的角色 模具工业具有很强的推动 力 推动着社会进步 推动着民族工业的发展 通过对该模具零件的设计 进一步培养了设计者综合运用多学科理论并加以创造 来解决实际生产中遇 到比较麻烦问题的能力 本课题研究支架的精密冲压模具的设计 通过对工件的分析比较确定采 用级进模 弯曲模进行生产 级进模的采用好处就是可以提高工件的生产效 率 节省人力 物力 能尽早实现机械加工的自动化 再加上级进模加工时 操作方便 能保证施工人员的安全 比较适合大批量生产 但是采用级进模 就要考虑条料的精确定位问题 还有级进模结构复杂 工件的加工时间比较 长 工件的加工成本也较高等问题 因此 综合每一个原因 针对性的对级 进 弯曲模开展探讨课题是特别有研究价值的 本课题的内容包括级进模和弯曲模的排样设计 凸模设计 凹模设计 冲裁力计算 冲压机构的选择 压力中心的确定 冲压模具的刃口尺寸大小 的确定和卸料装置 出件结构的设计等 并根据设计要求对各个工件进行了 详细的计算 保证各个部件部件的配合合理 关键词 模具设计 冲压模具 级进模 弯曲模 no 3 abstract mold plays in contemporary industrial development a very important role mold industry has a strong push in the social advancement and development of national industry the design of the mold parts through further training a designer integrated use of multi disciplinary theories and to create the ability to solve practical problems encountered in the production of too much trouble the research stent precision stamping die design through analysis and comparison of the work piece is determined using progressive die bent mold production progressive die adoption benefit is that the work can increase productivity and save manpower material resources can be automated machining as soon as possible coupled with the higher feed processing operation at a convenient time to ensure the safety of construction workers more suitable for mass production however we must consider the use of progressive die strip of pinpoint problems as well as progressive die structure complex work piece machining time is longer higher processing costs of the work piece and other issues therefore every reason for a comprehensive targeted to carry out progressive die bent to explore research topics are particularly valuable the contents of this subject includes determining progressive die and bending die strip layout punch design die design punching force calculation select the punching mechanism to determine the pressure center of stamping die edge size and unloading feeding device a piece of design construction and according to the design requirements for the detailed calculations for each work piece reasonable assurance with various components parts key words mold design stamping die progressive die flexural modulus no 4 引 言 作为一名即将要步入社会的应届毕业生 本人想通过这次毕业论文设计 来提高自己综合利用所学的一些知识分析和解决实际问题的能力 可以让我 通过实践学习 cad 绘图和手册查阅等方面的技能 让我知道并懂得冲压模具 设计的理论技巧和方法规律 锻炼了我实际操作的能力和设计思维 冲压工艺大致是通过冲模实现的 设计过程中应该保证冲模设计的合理 这样才不能影响到冲压件的品质 生产效率和经济效益 所以设计者应该熟 悉冲模的结构设计和技术性能 冲裁作为一种基本的一个冲裁工序 它的过程大致有三个阶段 第一阶 段是弹性变形阶段 第二阶段是塑性变形阶段 第三阶段就是断裂阶段 经 过冲裁的三个阶段之后 制件的断面其实并不是光华垂直的 而是变成了由 圆角带 光亮带 断裂带 环状毛刺四个部分 圆角带在塑性变形阶段形成 是因为被冲压材料的弯曲和拉伸造成的 制件的塑性的好坏决定着冲裁后形 成圆角的大小 光亮带也是在塑性变形阶段中形成的 光亮带的表面是垂直 光华的 断裂带在断裂分离阶段中形成 使材料受到拉应力的作用 制件的 裂纹就会扩大 环状毛刺形成的原因是凸凹模刃口与刃口之间存在间隙 并 且裂纹不在刃口尖端处产生 普通冲裁会产生毛刺是属于正常现象 可以通 过减小凸凹模刃口之间的间隙等一系列有效措施来减少毛刺的产生 为了改 善制件的断面质量 也就是增加光亮带 减少圆角带 断裂带 可以采取较 no 5 高精度的设备加工 适当使用润滑剂 选用塑性强度较好的材料加工等方法 模具是工业生产中最重要的工艺装备 已经成为工业生产的基础 使用 模具生产零部件可以很大程度上提高生产效率 节约原材料 目前 模具还 有很大的市场等待开发 世界各国都在研究更为新型的模具设计技术 随着 现代化工业的发展 模具工业在未来的国民经济中担当重要的角色 以后模 具的发展趋势将会是发展精密 高效 长寿命模具和自动化加工设备 no 6 1 工艺分析和工艺方案确定 1 1 冲压模的分类和结构型式 模具是工业生产中主要的工艺装备 模具生产必须要满足零件要求的技 术指标 模具和产品的形状 尺寸大小 材料形式 质量和表面状态都需要 保持一致 每一个产品应该有属于自己或者相对应的模具为其生产 冲模的结构形式很多 可以根据以下特征进行分类 按照冲压工序的组合方式可以分为单工序的简单模和复合模 连续模等 按照冲压的性质可以分成落料模 切边模 冲孔模 弯曲模 成形模和翻边 模等 按照模具的结构型式 根据上 下模导向方式 有无导向模和导板模 导柱模等 按照卸料装置可以分为固定卸料板和弹性卸料板冲模 根据挡料 形式可以分为固定挡料钉 活动挡料钉 活动挡料销 导正销和侧刃定距冲 模 冲模的典型结构和特点 1 单工序冲模 亦称单冲模 单冲膜是指在压力机的作用下 每完成一次途程便只能形成一个冲压工 艺的工序 这种冲模结构简单 尺寸和质量都比较小 工件的精度相对较差 同样制作成本相对也低 2 级进模 亦称多工序连续模 在压力机的作用下 模具在各个工位上 能一起做完不少于 2 个冲压工 序的叫级进模 级进模加工的冲压工序都是分布在物料的给进方向上 例如 在刚带上做连续拉深工序就是采用级进模的 3 复合模 no 7 复合模是压力机在模具表面上的某个位置依次完成两道以上冲压工序的 模具 像常见的落料模 拉深模都是一种复合模 垫圈的生产的过程中就是 采用复合模冲压工艺 三种模具各有不同 各有各的优点和缺点 工业生产中还要依据自己的 实际情况来选择模具的种类 单工序冲模外形尺寸小 操作简单 模具成本 较低 但生产效率低下 工作精度低 适合小批量生产 级进模和复合模的 优点是生产效率高 模具的设备能力强 工作精度高 工作条件较好 适合 大批量生产 缺点就是模具比较复杂 制作成本较大 外形尺寸较大 1 2 冲模设计的步骤和内容 冲压工艺和模具设计是相辅相成的 应该充分考虑到工厂的设备安装 人员的配备等实际情况 从生产成本 生产效率 环境的保护 设备的安全 性等各方面综合考虑 设计和选择出经济合理 使用安全可靠的冲压工艺和 模具设计方案 依据冲压模具图和其他的零件图的图纸要求 现场冲压设备 的操作说明等进行模具设计 一般来说 将要完成的主要工作内容和步骤如 下 1 工艺设计应该依据冲压件的产品图 结合制件的外形尺寸 精度 要求 生产批量等因素 分析零件的冲压工艺性 在确保冲件质量的基础上 改善制模工艺性并提高模具寿命 保证设计出来得方案合理 使材料消耗少 使用设备少 模具设计结构简单 操作安全 2 查看与冲模设计有关的工艺文件是否齐全 3 分析冲压工艺的合理性 排样图及冲模结构选型是否先进 恰当 经济合理 no 8 4 依据冲压工艺的性质和加工设备的使用说明 充分考虑冲压工艺 所需要的变形力和模具轮廓的大小等主要因素 合理安排工厂设备的安装 根据安装情况合理选择设备类型和吨位 5 依据工艺设计方案 充分考虑模具加工条件 操作方便和安全等 因素 选定模具的冲模结构形式 6 模具的冲模结构形式确定下来之后 然后计算和校核模具结构的 参数 比如凸凹模的外形尺寸大小 运动工件的运动参数等 7 绘制模具图 需要绘制总装配图和非标准零件的零件图 总装配 图就是要清楚的显示各个部件之间的配合关系 主要包括部件的主视图 俯 视图还有部分剖视图 零件图根据总装配图进行绘制 需要标明结构尺寸 表面粗糙度 公差等技术要求 8 最后编写工艺设计文件要求 计算说明书 以后可以方便查阅资 料 设计说明书应该包括工艺设计和模具设计两部分的主要内容 1 3 设计任务 零件简图如图 1 所示 名称 支架 原料 q235 材料厚度为 t 1 0mm 年产量 30 万套 左右对称各有一件 组成一套 图示为左件 no 9 图 1 弯曲件图 1 4 工艺性分析 工艺性分析应该涵盖经济和技术两个主要方面 从经济上考虑 应该充 分考虑制件的生产成本和生产批量的大小 确保利益最大化 从技术层面考 虑 要依据产品图纸的要求进行设计 分析零件的基本表面和特型表面的组 合情况和尺寸大小 确保制件的形状特点 精度要求等符合冲压工艺的要求 主要影响冲压件工艺性的因素有冲压件的形状尺寸和冲裁精度 1 冲压件形状和尺寸 冲压件的形状和尺寸尽可能设计简单对称 这样加工时排出的废料较少 节约成本 no 10 零件设计时 冲压件外形和内孔不可以有尖锐的角 应该有适当的圆角 相连 冲裁件的凸出悬臂跟凹槽的长度不能太过于小 冲裁件的孔和孔之间 的间距不能太小 孔边与冲裁件边平行时应该不小于 t 合理 孔边和冲裁件 平行时应该不小于 1 5t 合理 确保零件结构满足冲裁要求 2 冲裁精度与粗糙度 冲压件精度与粗糙度跟模具结构具体形式和其加工精度等因素有联系 大多数的冲裁工件所能达到的经济精度 两孔之间的孔距公差 孔与边距的 尺寸公差等数值均可以查表获得 一般情况下 冲裁件的经济公差等级不高于 it15 级 落料公差等级低于 it11 级 冲孔件公差等级低于 it10 级 因为冲裁件在断面粗糙度上没有要求 所 以我们不用考虑 该制件为大批量生产 尺寸比较小 形状比较简单 厚度比较小 未注 公差是 it14 级 而且还没有特殊的要求 所以适用于冲压生产 1 5 工艺方案的分析和确定 1 5 1 确定冲压工序数量和顺序 这个制件的基本加工应该包含剪切或者落料 冲孔 弯曲三种基本工序 依据它的外形尺寸特点 所用材料的性质 大致有下面四种冲裁方案 方案一 在落料 冲孔 弯曲过程中所用的工序模具不同 方案二 先用落料 冲孔的连续模加工出所需要的毛坯 然后要用弯曲 模对毛坯进行弯曲成形的加工 方案三 先采用级进模加工弯曲毛坯 然后再采用弯曲模进行弯曲成形 的加工 no 11 方案四 直接采用多工位级进模同时加工冲压 弯曲成形 上面的四种方案中 方案一虽然模具结构简单 但需要较多副模具 不 适用与大批量生产 方案二与方案三都需要两副模具 生产效率较高 同样 带来的却是模具的结构相对比较复杂 适用于大批量生产 方案四只需一副 模具 生产效率高 但模具太过于结构复杂 操作繁琐 该弯曲件年产量 30 万件 批量较大 可以采用方案二或方案三 但是想 到生产的操作安全与方便 应该选用方案三先用级进模加工弯曲毛坯 然后 再采用弯曲模进行弯曲成形 1 5 2 计算毛坯尺寸 这个制件的弯曲半径 r 0 5t 是一个有圆角半径的弯曲制件 根据中性 层长度计算展开尺寸 取中性层系数 k 0 41 依据弯曲件的结构特点 以 5 和 2 4 2 的孔心距 l 为展开尺寸 如图 2 所示 图 2 毛坯尺寸计算图 则 1 1 alll 21 no 12 其中 1 2 rtl 12 1 10 1112 mm 1 3 rtl 15 2 13 1115 mm 1 4 180 ktra 2 2 180 90 141 0 1 14 3 mm 所以 1 5 2 21310 l 2 25mm 展开后的毛坯图如图 3 所示 图 3 毛坯图 no 13 1 6 模具类型的选择 根据零件的冲裁工艺方案 采用级进冲裁模制造弯曲毛坯 用弯曲模制 造零件 no 14 2 级进模总体结构设计 2 1 级进模总体结构方案 依据制件厚度与冲裁件质量的技术要求 最好选择使用弹压卸料的方式 采用导柱导向 双侧刃定位 下出料的结构形式 2 2 排样设计 在冲压零件中 材料费用占 60 以上 因此材料的经济利用是一个重要问 题 材料利用率 2 1 100 sb a a 一个零件的面积 b s 一个步距内坯料的面积 91 100 76608 73692 排样方法可分为三种 1 有废料排样 为了确保制件的质量和冲模的寿命应该沿工件总外形进行冲裁 工件边 缘都留有搭边 但这种方法就会使材料的利用率降低 2 少废料样 沿工件部分外形冲裁 只局部有搭边与余料 3 无废料排样 无任何搭边 没有一点搭边 为了节省材料可以使用少 无废料排样 这样就可以提 高生产效率 同时因为减少了冲切周边 所以材料的利用率也比较高 no 15 少废料样方法的材料利用率能达到 70 以上 但同时也有不足之处 工 件的精度和质量也会因为材料本身的公差和定向所产生的误差会降低 而且 模具的寿命也会因为单边剪切受到影响 之所以采用有废料排样的方法 是 因为工件的批量 对模寿命有固定的要求 搭边就是在排样时工件之间以及工件与条料侧面之间剩下的余料 搭边 值应该适中 通常情况下 搭边的最小值可约等于毛坯的厚度 搭边值大小 的影响因素有 1 材料的机械性能 材料的软硬可与搭边值的大小成反比 2 工件的形状与尺寸 工件尺寸大或是有尖突的复杂时 搭边值应大些 3 材料厚度 厚材料的搭边值取大一些 4 送料及挡料方式 用手工送料 有侧压板导向的搭边值可以小一些 根据工件形状 为提高材料的利用率 所选用的排样方式为斜排 由此可画 出排样图 如下图 no 16 图 4 排样图 取制件侧搭边为 a 1 2mm 制件前搭边为 a 1mm 制件侧刃余料 1 b 1 5mm 工件的剪切公差为 d 0 4mm 其他参数如下图 5 所示 计算如下 斜排角 2 12 26 arctan a a 2 12 12 arctan a a 45 1arctan 送料步距 l l 2 cos 26a 3 45cos 126 no 17 4 18mm 条料宽度 b nbalb 1 2 9 46 5 122 12 45cos 5 45cos1545cos 2 256 mm 图 5 排样参数计算图 2 3 冲裁力和压力中心计算 按照排样图的设计 可以把冲压轮廓曲线划分成由线段和圆弧组成的基 本单元 并合理标记坐标值 每个单元的长度和重心坐标如下 单位 mm l1 18 4 x 1 16 2 y1 36 7 l2 1 5 x 2 7 y2 37 45 l3 18 8 x 3 2 7 y3 2 7 l4 19 2 x 4 2 55 y4 11 l5 4 x 5 7 9 y5 19 2 no 18 l6 1 x 6 6 7 y6 21 l7 10 x 7 3 8 y7 24 9 l8 10 x 8 3 8 y8 32 l9 10 x 9 10 75 y9 32 l10 1 x 10 14 6 y10 28 8 l11 16 x 11 20 65 y11 23 5 l12 31 2 x 12 15 3 y12 6 8 l13 15 7 x 13 36 8 y13 0 l14 13 2 x 14 44 y14 28 4 l15 13 2 x 15 54 6 y15 17 8 l16 18 4 x 16 57 4 y16 7 2 l17 1 5 x 17 66 6 y17 7 95 计算压力中心 2 5 1721171722110 llllxlxlxx 6 18mm 2 1721171722110 llllylylyy 6 16 mm 计算冲裁力 2 1721 llll 7 1 203mm 选择工件的抗剪强度 380mpa 安全系数是 kp 1 3 卸料力系数为 no 19 k 0 04 推件力系数使 0 05 梗塞在凹模内的工件数量使 n 8 取凹模洞 1 k 口深度 h 8 t 1mm 则 冲裁力 2 8 ltkp p 100 100331 3801 1 2033 1 kn n 卸料力 2 9 kpq 4 10004 0 kn 推料力 2 10 pnkq 11 40 10005 0 8 kn 冲裁工艺总动力 2 11 1 qqpp 144 404100 kn 根据冲压工艺总力 j23 16b 型压力机 2 4 压力机选择 冲压设备的选用需要考虑下述几个因素 1 冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序 是否符合 安全生产和环保的要求 no 20 2 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要 3 冲压设备的装模高度 工作台面尺寸 行程等是否适合应完成工 序所用的模具 4 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等 由表 2 7 查得公称压力为 160kn 的开式可倾压力机 j23 16b 参数如表 1 表 1 压力机参数 型号公称压力 kn滑块行程 mm滑块行程次数 n min 1 j23 16b16070120 最大闭合长 mm滑块调试量 mm工作台大小 mm 长 宽 22060450 300 2 5 刃口尺寸的计算 2 5 1 刃口尺寸计算的一般原则 刃口尺寸要确保冲出的零件合格 在落料时一定要先计算凹模的刃口尺 寸 这样就可以知道合理的冲裁间隙值 因为凸模刃口的尺寸约等于冲孔时 孔的实际尺寸 所以应该对凸模刃口尺寸进行计算 另外可以通过改变凹模 刃口尺寸来确定合理的冲裁间隙值 刃口有些少量的磨损并不会影响冲出的工件的合格性 冲裁件数量越大 凸模与凹模的刃口的磨损程度与会越大 刃口尺寸也会随之改变的 所以只 要磨损量不太大 在一定的范围之内 都不会影响冲出的工件的合格性 在设计的过程中 应选取合理冲裁间隙值中最小的值 凸模与凹模刃口 的磨损量与冲裁间隙成正比 所以在设计模具过程中 冲裁间隙应该选取其 合理值中的最小值 值得引起注意的是 冲裁间隙的大小受凸模与凹模 min z no 21 刃口尺寸的制造公差的影响 所以 在确保既能冲出合格的工件又能确保合 理的冲裁间隙值的前提下 才能计算和处理刃口尺寸 2 5 2 凸 凹模刃口尺寸的计算 模具刃口尺寸计算的方法可分为两种 1 凸模与凹模分开加工 2 凸模与凹模配合加工 如果是外形尺寸比较麻烦的工件 一定要采取配合加工 这样才能保证 凸模 凹模之间必要的空隙值 冲压工件的经济公差应该小于 it14 等级级 通常情况下 工件的落料 公差等级要低于 it10 级 冲孔工件公差通常不要高于 it9 级 已知图表 3 5 可得冲裁工件的落料公差和冲孔公差分别是 0 04 0 80 然而冲裁件的落料 公差和最高精度冲孔公差分别是 0 50 0 15 已知图表 3 6 获得孔中心距公 差是 0 15 而冲件孔中心距最高精度公差为 0 25 所以判断适用于一般 精度的冲裁 普通冲裁基本能达到精度要求 依据零件的毛坯图毛坯的尺寸大小来测算冲裁模刃口尺寸 根据毛坯图 尺寸特点 分别命名尺寸代号如图 6 所示 no 22 图 6 弯曲模工作部分尺寸代号图 图中标记的 d1 d2 是冲圆孔的尺寸 图中 a1 a5 是凹模在损坏之后增大 的落料尺寸的大小 图中 l1 l2 是冲孔中心距尺寸 图中 a4 a5 是单面磨 损尺寸 图中 c 是凹模在损坏之后不变的落料尺寸的大小 d1 的加工公差为 it12 级 读取系数 x 0 75 其它冲孔和落料尺寸都是自由公差尺寸 是 it14 级 读取系数 x 0 5 冲裁间隙取 z 14 20 t zmax 0 20mm 工件冲 no 23 孔凸模应该采用外圆磨削方法加工 加工公差是 it6 级 落料凸模和凹模用 快走丝线切割加工 加工公差取 0 02mm 计算凸模 凹模的刃口尺寸如下 15 0 01 5 d 0 min1 1p xddp 2 12 0 008 0 0 008 0 11 5 15 0 75 0 5 2 13 p zdd pd 0min 11 02 0 0 02 0 0 25 5 14 0 11 5 30 0 02 2 4 d 2 14 0 min2 2p xddp 0 008 0 0 008 0 35 4 03 0 5 02 4 2 15 p zdd pd 0min 22 02 0 0 02 0 0 49 4 14 0 35 4 02 0 15 1 l 2 16 dd ll 5 0 5 0 min1 1 01 0 15 02 0 5 0 40 0 5 002 0 15 26 0 2 25 2 l no 24 2 17 dd ll 5 0 5 0 min2 2 01 0 2 25 0 43 0 1 12 a 2 18 d xaad 0max11 01 0 0 01 0 0 76 11 43 0 5 012 2 19 0 min1 1p zaa dp 0 01 0 0 01 0 62 11 14 0 76 11 0 36 0 2 10 a 2 20 d xaad 0max22 01 0 0 01 0 0 82 9 36 0 5 010 2 21 0 min2 2p zaa dp 0 01 0 0 01 0 68 9 14 0 82 9 0 52 0 3 26 a 2 22 d xaa 0max33 01 0 0 01 0 0 74 25 52 0 5 026 2 23 0 min3 3p zaa dp 0 01 0 0 01 0 6 25 14 0 74 25 0 30 0 4 6 a 2 24 d xaa 0max44 no 25 01 0 0 01 0 0 85 5 30 0 5 06 2 25 0 min4 4p zaa dp 0 01 0 0 01 0 78 5 14 0 76 11 0 30 0 5 6 ra 2 26 d xaa 0max55 01 0 0 01 0 0 85 5 30 0 5 06 r ap5 ad5 zmin 0 p 2 27 r 11 76 0 14 0 0 01 r5 780 0 01 1 010 c 2 28 dd ll 5 0 5 0 min11 01 0 10 上述尺寸按校核 均满足要求 计算结果合格 minmax zz dp 2 5 3 确定各主要零件结构尺寸 1 确定凹模外形的尺寸 设侧刃的厚度是 6mm 那么计算垂凹模型孔壁间最大距离是 2 29 2625 09 43 1 b 9 54mm 取系数 k 0 32 则凹模厚度为 no 26 2 30 1 kbh 5 17 9 5432 0 mm 垂直于送料方向的凹模宽度为 2 31 hbb 4 5 2 1 111 5 172 3 9 54 mm 送料方向上的凹模型孔壁间最大距离为 2 32 4 18 4 113 4 1861 1 l 92 mm 取冲裁件凹模孔壁到制件边缘的距离为 那么平行于送料方向的 25 1 mml 凹模长度是 11 2lll 2 33 14222592mm 根据计算结果 选取等于或接近于对应尺寸的标准凹模板 取 2 34 18125160 hbl 以工件的两侧刃型孔的对称中心作为凹模的中心 它与冲裁压力中心的 间距是 2 5mm 不会耽误模具的正常使用 2 选择典型组合 根据模具形状类型和凹模周边尺寸的大小 应该选择使用弹压卸料横向 送料的典型组合方式 凹模周界为 l b 160 125 no 27 no 28 图 7 凹模 材料 cr12mov 技术要求 1 热处理 60 64hrc 2 已注表面粗糙度取 其余取 m 8 0m 3 6 3 凹模尺寸大小可以依据凹模刃口的实际尺寸进行合理的 配置 确保两个面的间隙在 0 15 0 19mm 范围内 4 未注圆角为 r3 no 29 3 凸模长度的确定 2 35 hl 321 hhh 凸 凸模固定板厚应该取 18mm 固定卸料板厚度应该取 16mm 当 1 h 2 h t 1 5 时 h 增加长度一般取 10 20mm 凸模俢磨量 y 取 12mm 如果使用弹压卸料装置 那么就不会有导料板厚度 必须要充分考虑 3 h 到固定板与卸料板间弹性工件的高度 5610121618 凸 l 图 8 落料凸模 no 30 图 9 冲孔凸模 材料 cr12mov 技术要求 1 未注圆角 r3 2 热处理 60 64hrc 是为了提高模具的寿命 3 反铆反磨平是为了装配的要求 4 卸料板 卸料板之所以不用设计出件零件是因为卸料的方式为固定板卸料 出件 的时候直接是以凸模往下冲就可以了 凹模板的尺寸与固定卸料板外形尺寸 几乎相同 通常情况下 固定卸料板的厚度是凹模厚度的 0 8 1 倍 因此 卸料板的厚度是 16mm 卸料板在此过程中的作用比较单一 只起卸料作用 卸料板与凸模之间的距离一般取 0 2 0 5mm 这里取 0 5mm 5 凸模固定板 no 31 凸模固定板的外廓尺寸无异于凹模的外廓尺寸 凸模的厚度是凹模的厚 度的 0 8 1 倍 这里取的是 1 倍 即 根据核准选择的板的规mm18181 格为 凸模固定板与凸模之间的配合是 装配时就18125160 hbl6 7 nh 可以通过这个销钉进行定位 各形孔的位置尺寸无异于凹模尺寸 凸模和顶 部铆接在一起 所以一定要有倒角 由此凸模固定板的零件图如下 图 10 凸模固定板 材料 45 技术要求 1 热处理 60 64hrc 2 凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致 no 32 3 未标注粗糙度取 6 3um 4 未注圆角为 r3 6 垫板 垫板可以对凸模传递的压力给予承受并扩散 以避免模座受到挤压损伤 所以在与模座相交面之间加上一块垫板 垫板是需要磨平的 垫板的外形 尺寸和凸模固定板的尺寸相同即可 厚度取值范围 即可 因为这mm103 个设计时 压力比较大 所以厚度取 8mm 图 11 垫板 no 33 3 弯曲模总体结构设计 3 1 模具总体方案设计 依据冲裁件的外形尺寸 应该使用 u 形弯曲模进行一个模两个工件对称 弯曲成形 利用毛坯上已经冲出的两个 4 2 孔 使用定位钉对毛坯进行定 位 采用开式无导向模具结构 弯曲完成时对工件进行校正 3 2 弯曲力计算 弯曲件校正部分的投影面积为 f 10 10 12 26 10 6 2 12 5 2 3 1 992 mm2 取单位校正力 则弯曲力为 mpaq60 p qf 60 992 59520 n 60 kn 3 2 由 3 7 0 pp 9 0 3 得 60 pkn758 0 初步选用 j23 10 型压力机 参数如表 2 表 2 压力机参数 型号公称压力 kn滑块行程 mm滑块行程次数 n min 1 j23 1010014545 最大关闭长度 mm关闭长度调节范围 mm工作台外形尺寸 mm 长 宽 18035370 240 3 3 弯曲模刃口尺寸计算 弯曲模工作部分尺寸如图 12 所示 no 34 图 12 弯曲模工作部分尺寸图 用 rd 4mm rp 1mm h 11mm h 应该不能小于弯曲件高度 所以取 h 30mm 设定位钉的中心距为 l1 20mm 那么应该依据 l 44mm 计算出来凸模 凹模的横向工作尺寸的大小 凸 凹模间隙为 3 4 2nttz 取 n 0 05 则 3 5 105 0 1 2 z no 35 1 2mm l 按 it14 级制造 取单向负偏差 0 62mm 冲裁件的凹模的成形尺寸 大小跟下模座上槽的内侧壁尺寸大小有关系 这个座上槽采用的是铣削加工 制造精度是 it9 级 还有可以使用铣削的加工方法后再用平面磨床磨削的机 械加工方法 取制造精度为 it7 级 冲裁件的凸模应该使用平面磨床磨削的 加工方法 取制造精度为 it7 级 那么 3 6 d lld 0 75 0 062 0 0 062 0 0 54 43 62 0 75 0 44 3 7 0 p zll dp 0 025 0 0 025 0 44 41 1 254 43 3 4 模具零件的结构分析 因为冲裁件的弯曲模设计标准化不是很高 部分零件的结构和尺寸在满 足工作部分尺寸的前提下任意选择 冲裁件的下边模具有的工件可以使用平板式下模座 两个凹模块镶嵌安 装在下边模具座的卡槽内并且用圆柱销等紧固元件进行紧固 顶板上安装定 位钉 凹模块给顶板的上下运动做导向 上边模具部分应该选择槽式模柄安 装 模柄槽内直接安装凸模 使用两个圆柱销给凸模定位 no 36 no 37 4 级进模零件设计 4 1 工作零件的结构设计 凹模结构设计包括以下几方面的内容 1 确定凹模板的厚度和凹模的外轮廓的尺寸 2 确定凹模形孔侧壁的轮廓 3 安排凹模板各个孔的位置和各个孔的标注尺寸等等 4 1 1 凹模 凹模的固定方法也是经常被用到的固定方法 凹模与下模座用螺钉和销 钉固定 凹模刃口型式 选择直筒型刃口凹模 此种型式刃口强度较高 刃磨后 工作部分尺寸不变 该凹模型式可在凹模刃口内安装压料板 有利于提高冲 压质量 适用于形状复杂的冲压件 4 1 2 凸模 凸模的布局型式 选用图的固定方式 通常情况下这类结构一般不用于 大直径冲孔或大件落料 为了使凸模的强度变大可以做成阶梯形 固定板与 凸模之间的配合属于过渡配合 凸模长度计算 通过模具的布局可以确定凸模的长度 通常要考虑在冲 压过程中凸模进入凹模的深度 凸模固定板的高度 以及卸料板到凸模固定 板之间的距离是否安全等因素 凸模强度计算 对于细长的或冲厚料的凸模 进行凸模承压能力和抗弯 能力的校核 在检验凸模是否能满足承载能力时 凸模材料的许用压应力应该不小于 no 38 凸模最小断面的压应力即 4 1 min f a 查得 q235 的抗剪截面系数 凸模最小直径需满足 300 400 压 4 23 400 30014 5 3 4 min 压 t d 经计算后 可知冲孔凸模强度符合要求 凸模的刚度要符合 4 3 109 4001493 1 4990 11 90 2 22 max f d l 经计算后 两个凸模都符合要求 凸模是装在凸模的固定板上 并且二者之间要有一定的间隙 这样凸模 就可以在上边摇动了 最后与凹模配合 4 1 3 卸料结构设计 最常见的卸料方式就是用料板卸料 带导向的弹压卸料板之所以在小孔 冲模中更好地使用是因为该卸料板的运动比较平稳 除此之外还能保护较小 的凸模 4 2 导向零件和紧固件的选择 1 模具导向有多种方式 例如导筒 导柱 滚珠导柱等 之所以选用导 柱导套导向是因为加工比较简单 形状又是圆柱形 装配时比较容易 当模具处于关闭状态时 上模座的上平面与导柱上端面之间的距离因该 保持在 10 15mm 左右 导柱的下模座下平面与小端面之间的距离应保持在 2 5mm 左右 导套与上模座的上平面之间的距离应该大于或等于 3mm no 39 2 紧固件的选用 紧固件的选用在模具设计过程中 在选择螺钉和销钉的时候应注意 在 一个组合中 至少需要 3 个螺钉 当被联接件时圆形时 应选用 3 6 个螺 钉 若长方形时应选用 4 8 个螺钉 还应尽最大可能沿被联接件的边缘均分 分布 通常情况下 都用两个销钉 但两个销钉之间的距离要尽量远一些 这样可以确保定位安全可靠 通过凹模的厚度和冲压工艺力的大小能确定销钉和螺钉的规格 可以选 择螺钉的规格 销钉的最大直径可以等于的螺钉大径 或比螺钉的大径小一 规格 销钉的配合长度与螺钉的旋入长度要适中 既不能太浅 也不能太深 一通常情况下是公称直径的 1 5 2 倍 螺钉之间 螺钉与销钉之间的距离 螺钉 销钉距凹模刃口及外边缘的 距离均不应过小 以防降低模板强度 为了避免降低模板的强度 销钉到凹模刃口和外廓之间的距离应该大一 些 为了保证位置精度 各个被联接件的销孔都应该配合加工 销与销孔之 间的配合采用 h7 n6 或 h7 m6 4 3 选择坚固件及定位零件 根据凹模板的厚度 可选用 m12 的螺钉 在根据具体的要求 查国家标 准选择 gb 70 85 m12x70 需要 4 个该螺钉 承料板的螺钉需要选择 gb 70 85 m3 x20 这时需要 2 该螺钉 所选用的材料是 45 钢螺钉 销钉最大直