毕业设计（论文）-小支架冲压工艺及模具设计.doc

黄河科技学院毕业设计(说明书) 第 II页 单位代码 02 学号 080118023 分 类 号 密 级 毕业设计说明书小支架冲压工艺及模具设计院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程学生姓名指导教师 2012年5月10日全套图纸加扣 3012250582 第 30页 小支架冲压工艺及模具设计摘要在本次毕业设计的课题是小支架冲压工艺及模具设计，通过对零件的分析可知，该零件所用的材料是Q235钢，大批量生产，在经过方案比较，选择复合冲裁和单工序弯曲作为该副模具工艺生产方案，即容易加工又经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料方式、导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模、凸凹模的设计，选择模具的材料和确定每个零件。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了一系列模具的重要零部件的设计。关键词：落料、冲孔、弯曲Stamping technology and die design of the small bracketAuthor : Li Qingzhen Tutor : Qu ShaominAbstract In the graduation design topic was stents stamping mould design, based on the analysis of the components, it is known that the parts used materials is 10 steel, mass production, after scheme comparison, choose compound blanking and single process as the vice bending die technology production plan, namely easier fabrication and economy. Through calculation and analysis to complete the mould design and calculation of main, Choose accord with the mould of localization way, discharging mode, guide ways; Design mold working part is convex, concave die, the design of die and punch mould, choice of materials and make sure that each parts. Among them the mould structure design is the design of the main content, its content contains a series of mould important parts design.Keywords: blanking, punching and bending目 录1 零件工艺方案确定11.1冲压件工艺分析11.1.1材料分析11.1.2结构分析11.1.3精度分析21.2工艺方案的确定21.3排样设计22 零件工艺计算42.1.弯曲工艺计算42.1.1毛坯尺寸计算42.1.2弯曲力计算52.1.3初选压力机52.2冲孔落料复合模工艺计算62.3落料冲孔复合模冲裁力72.3.1冲裁力72.3.2初选设备82.4压力中心计算93 冲裁模具设计和设备选择103.1模具总体设计103.1.1模具类型的选择103.1.2定位方式的选择103.1.3卸料，出件方式103.1.4导向方式的选择103.2凸.凹模，凸凹模的设计103.2.1凹模103.2.2凸模113.2.3凸凹模的设计133.3定位零件133.4导向零件143.5卸料与推（顶）件装置143.5.1弹顶装置中弹性元件的计算143.5.2推件板143.6连接与固定零件153.6.1六角螺钉153.6.2圆柱销153.6.3卸料螺钉153.6.4模柄163.6.5标准模架173.7其它零部件设计173.7.1凸模固定板173.7.2卸料板173.7.3垫板183.8 装配图184压力机的校核204.1公称压力204.2滑块行程204.3行程次数204.4工作台面的尺寸204.5滑块模柄孔尺寸204.6闭合高度215弯曲模主要零部件设计225.1模具总体设计225.1.1模具类型的选择225.1.2定位方式的选择225.1.3卸料，出件方式225.1.4导向方式的选择225.2弯曲模尺寸工作尺寸计算225.2.1凸、凹模圆角半径225.2.2凹模深度225.2.3凸、凹模间隙235.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差235.3定位零件245.4导向零件255.5连接于固定零件255.5.1六角螺钉255.5.2圆柱销255.5.3模柄255.6标准模架265.7弯曲模具装配图26致谢28参考文献29 1 零件工艺方案确定1.1冲压件工艺分析工件图为图.1.1所示弯曲弯曲件，材料Q235钢，料厚2mm，大批量生产。其工艺性分析内容如下：图1 零件图1.1.1材料分析 Q235钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。1.1.2结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径，而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。1.1.3精度分析零件上未标注公差要求，公差尺寸均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求取公差等级为IT12。1.1.4.工艺分析：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。1.2工艺方案的确定零件为L形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高，故宜采用复合冲压工序。方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。1.3排样设计经查表得零件之间的搭边值，零件与条料侧边之间的搭边值，则条料宽度为L=D+2a1=57+2*2.5=62步距 S=13.7mm由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以采用横裁。即裁成宽62mm的条料，分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式如图所示： 图2排样图2 零件工艺计算2.1.弯曲工艺计算2.1.1毛坯尺寸计算零件展开图为图3零件展开图图4 零件弯曲图对于有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，所以坯料展开长度为L=15+7.5+8=30.5由于零件宽度尺寸为57mm，故毛坯尺寸应为30.5mm57mm。2.1.2弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力和顶件力为 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般可以忽略，即 12.936KN，根据压弯力大小，初选设备为JB0422.1.3初选压力机根据弯曲力的大小，选取压力机JB042，其主要技术参数如下：公称压力：20kN滑块行程：40mm最大闭合高度：162 mm闭合高度调节量：40 mm工作台尺寸：326 mm326 mm 模柄孔直径：22mm滑块行程次数：220/min2.2冲孔落料复合模工艺计算由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸=6mm,=42mm,=15.5mm，=11mm弧长=47.1mm由落料获得，27mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙，最大间隙，所以。由于对产品冲裁件要求不高，设凸、凹模按IT14级精度制造，落料尺寸凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差冲孔尺寸，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算： 落料：校核不等式，代入数据得。说明所取的与合适，将已知和查表1的数据代入公式得 ： 故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：表1工作尺寸凸模尺寸凹模尺寸冲孔：的制造公差校核，代入数据得：。说明所取的与合适，将已知和查表的数据代入公式得故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。孔心距420.4mm因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为2.3落料冲孔复合模冲裁力2.3.1冲裁力此例中零件的落料周长为292mm，冲孔周长为87.92mm，材料厚度4mm，T10钢的抗剪强度取300MPa，冲裁力基本计算公式。则冲裁该零件所需冲裁力落料力冲孔力 :F冲=F1+F2=146.7+39.6=186.3卸料力: K卸料力因数刃口高度h=6mm模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力为计算零件所需总冲压力2.3.2初选设备 根据冲裁力的大小，选取开式双柱可倾台压力机J2325，其主要技术参数如下：公称压力：250N滑块行程：65mm最大闭合高度：480 mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370 mm560mm工作台孔尺寸：260mm模柄孔尺寸：40 mm60mm垫板厚度50 mm2.4压力中心计算 零件为一轴对称件，所以压力中心就在冲裁轮廓图形的对称轴上。图5 压力中心由于图形左右对称可得压力中心的横坐标x0=28.5。纵坐标y0=19.5得压力中心的坐标为（28.5,19.5） 3 冲裁模具设计和设备选择3.1模具总体设计3.1.1模具类型的选择 根据零件的工艺分析所用的模具为冲孔落料复合模3.1.2定位方式的选择 因为模具采用的是条料，控制条料的送进反方向的是定位销，无侧压装置。控制条料送进歩距的是挡料销，手动送料。3.1.3卸料，出件方式 由零件的厚度2mm,采用弹性卸料，冲孔凸模上有推件板可以将零件打下。3.1.4导向方式的选择 为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架3.2凸.凹模，凸凹模的设计3.2.1凹模 根据模具的结构，凹模的的外形尺寸根据冲裁材料的厚度t=2mm和冲裁件的最大外形尺寸b=57mm来确定凹模厚度 H=kb=570.28 16mm (k为板料厚度的影响系数) 凹模壁厚 C=2 16=32 mm 所以，凹模的总长，为了保证凹模结构对称并有足够的强度，将其长度增大到125mm。凹模的宽度B=100.凹模的固定一般采用螺钉和销钉图6凹模3.2.2凸模 为标准圆形凸模，根据模具的结构采用台阶式整体。凸模的长度为：L=h1+t+(10-20)mm=28mmh1. t分别为凸模固定板，材料的厚度；(10-20)mm为附加长度，包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度及凸模度固定板与卸料板间的安全距离。凸模固定部分与固定版制件采用基孔制过渡配合m6,凸模材料用CrWMn,硬度 58-62HRC图7冲孔凸模凸模的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力，必须小于凸模材料强度允许的压力，即=FP/Amin ，对于圆形凸模dmin4t/,式中凸模最小断面的压应力，Mpa ；FP凸模纵向总压力，N；Amin 凸模最小截面积，；dmin凸模最小直径，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，Mpa；材料的许用压应力，Mpa；凸模失稳弯曲极限长度凸模不发生失稳弯曲的最大长度：Lmax 85/，式中凸模的冲裁力，；d凸模的直径，mm3.2.3凸凹模的设计 由于采用复合模，所以凸凹模的选用很关键，由于采用倒装复合模，凸凹模装与下模孔内会积存废料所以最小壁厚要选大些，其尺寸为L1=L2=L3=L4=L5=高度根据模具的结构取32mm，孔的尺寸为直臂刃口高度查表为6mm，材料为CrWMn,热处理硬度58-62HRC。图8 凸凹模3.3定位零件 挡料销根据模具的结构采用固定挡料销装在凸模上选取直径，露出部分长度3mm,固定挡料销M47, 导料销M47，材料45钢，数量2个。3.4导向零件 导柱和导套；材料20钢，渗碳淬火处理，导柱导套分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用R7/h6和H7/V6过盈配合3.5卸料与推（顶）件装置3.5.1弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需卸料和顶件，所以模具采用弹性写卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下:1）考虑模具结构选用4个厚壁的筒形的聚氨酯弹性体。2）计算每个弹性体的预压力FF=F卸 /4=8.38/4=2.095KN3)考虑到橡胶的工作压缩量较小，取预压缩率10，并由表查的单位压力Fq=1.1MPa4）计算弹性体的截面积AA=F/Fq=2095/1.1=1904.55mm25) 选用直径为8mm卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径取8.4mm,则弹性体的外径D可按下式求得（D2-d2）/4=A则D=32mm6） 取橡胶块的高度0.5得16mm考虑模具结构取H=32mm3.5.2推件板 取厚度为8.5mm,外形尺寸与零件的外形相同材料45钢，淬火硬度43-48HRC图9 推件板3.6连接与固定零件3.6.1六角螺钉 M855JB/T7650.5-2008，数量8个，材料45钢3.6.2圆柱销 GB/T120-2000 M8 ,材料为35钢，与上下模座，垫板，凹模，凸模固定板的配合为H7/m6的过渡配合3.6.3卸料螺钉 卸料螺钉的尺寸根据模具的结构选择图10 卸料螺钉3.6.4模柄 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A3078的模柄。，它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。由压力机的型号J2325,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，所以根据GB2862.1-81得图所示:图11 模柄3.6.5标准模架 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，LXB=125mmx100mm,模具采用中间导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座260mm140mm35mm，下模座260mm140mm45mm，导柱22mm130mm，导套22mm80mm33mm3.7其它零部件设计3.7.1凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,根据核准选取板的规格为LBH=12510012;凸模与凸模固定板的配合为H7/m6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。3.7.2卸料板 卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关，取其值为8mm。 图12 卸料板3.7.3垫板 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取20mm,这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格为LBH=1251006。3.8 装配图 有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出冲裁装配图如图13所示。模具闭合高度H模=152mm图13 冲孔落料复合模4压力机的校核4.1公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为J23-25它的压力为250225.4,所以压力得以校核;4.2滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=2,卸料板的厚度H=8及凸模冲入凹模的最大深度6,即S1=2+8+6=16S=65,所以得以校核.4.3行程次数 行程次数为55/min.因为生产批量为大批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.4.4工作台面的尺寸 根据下模座LB=260140,且每边留出60100,即L1B1=360240,而压力机的工作台面L2B2=560370冲压件和废料从下模漏出, 漏料尺寸1145,而压力机的孔尺寸为290200,故符合要求,得以校核;4.5滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为40,模柄孔深度为60,而所选的模柄夹持部分直径为30,长度为48故符合要求,得以校核;4.6闭合高度 由压力机型号知Hmax=270 M=55 H1=70 Hmin=HmaxM=270-55=215(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由式(1-24):( HmaxH1)-5H( HminH1)+10,得(27070)-5162(21570)+10即195162155 ,所以所选压力机合适,即压力机得以校核公称压力：250N滑块行程：65mm最大闭合高度：270 mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370 mm560mm工作台孔尺寸：260mm模柄孔尺寸：40 mm60mm垫板厚度70 mm5弯曲模主要零部件设计5.1模具总体设计5.1.1模具类型的选择 根据零件的工艺分析所用的模具为单工序弯曲模5.1.2定位方式的选择 对于弯曲模可用定位销防止偏移，模具底部有顶杆起到定位作用。5.1.3卸料，出件方式 弯曲过程后会有回弹，零件会在凹模内包紧，可用顶杆将其顶出。同时顶杆会起到定位作用。5.1.4导向方式的选择 为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架5.2弯曲模尺寸工作尺寸计算5.2.1凸、凹模圆角半径1） 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，采用校正弯曲力，采用减少弯曲凸、凹模的间隙来减小回弹。凸模的圆角半径与零件的弯曲半径相同，R=2mm。2）凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取凹模的圆角半径，有表查得，R=3mm 5.2.2凹模深度 L型弯曲件应尽可能使直边不分进入凹模型腔内，根据弯曲件的尺寸t=2mm,弯曲直边的长度为8mm和22.5mm，查表得凹模深度hd =10mm.材料取Cr12图14 弯曲凹模5.2.3凸、凹模间隙 3）弯曲L形件时，凸凹模间隙是由调整压力机的闭合高度来控制的，模具设计时可以不考虑。5.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差 由弯曲件的尺寸57mm，取弯曲凸模，凹模的制造公差IT8和IT9级，查表的L形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差，零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。凹模按IT9级精度考虑，因此，凸、凹模的横向尺寸分别为：（按9级精度选取）名称:凸模材料：T8A热处理：HRC56-60图15 弯曲凸模 5.3定位零件 在凹模上采用两个圆柱销起到定位作用，防止在弯曲过程中产生偏移，两个圆柱销选用标准件M532，材料45钢，热处理HRC43-48图16 定位圆柱销5.4导向零件 导柱GB/T2861.1-200832X160，导套GB/T2861.6-200832X90X38，材料20钢，热处理HRC56-605.5连接于固定零件5.5.1六角螺钉 M420，JB/T7650.5-2008，数量,4个，材料45钢5.5.2圆柱销 GB/T119-2000，M424，数量2个，与孔的配合为H7/m6的过渡配合图17 圆柱销5.5.2模柄 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A2068的模柄。，它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。材料Q235A,热处理HRC43-48图18 模柄5.6标准模架 根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用标准模架，180x186-205,级精度无导柱模架。5.7弯曲模具装配图模具工作原理：将落好的毛坯放入凹模中，用定位板定位，模具工作时，上模在滑块的带动下向下移，此时顶板与凹模上表面平齐，上模继续向下移动，顶板也一起向下移动，直到移动到下限