汽车冲压件模具设计课程设计说明书.doc

汽车冲压件模具设计课程设计说明书1、所示图1为U型支架，设计该制件冲裁、弯曲工艺及模具。图1 弯曲工件图2、技术指标：制件材料为20钢，料厚1.5mm，中批量生产设计计算及内容结果一、经济性分析 冲压加工的经济性分析冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。例如在零件上加工孔，批量小时采用钻孔比冲孔要经济；有些旋转体零件，采用旋压比拉深会有更好的经济效果。所以，要根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。二、工艺性分析 图1工件为图1所示的落料冲孔件，材料为20钢，材料厚度为1.5mm生产批量为中批量，工艺性分析如下： 1.材料分析20钢为优质碳素结构钢，具有良好的冲裁弯曲性能。 2.结构分析零件结构简单对称，无尖角，对弯曲、冲孔加工有利。零件中部有一孔，其最小尺寸为16mm，满足冲孔最小孔径dmin1.0t=1.5mm的要求。另外，经计算，孔与外形间的最小距离为7mm，满足冲裁件最小孔边距lmin1.5t=2.25mm的要求。所以该零件的结构满足冲裁的要求。在弯曲冲孔时，孔位于变形去外，t0.5t有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开原理，坯料总长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分的长度之和，查表4-4可得中性层位移系数为x=0.32所以毛坯总长度为L0=l直+l弯l直=1223.5227=58mml弯=4=12.43mm13mm故L0=70mm由于零件宽度为30mm，故毛坯尺寸应为71mm30mm，弯曲件平面展开图为图2 图2 2.弯曲力的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U形制件弯曲模，F自=86KNF校=Ap=2.64KN 3.计算凸凹模工作部分尺寸（1）凸、凹模的圆角半径凸模圆角半径rp由于r/t=1较小,凸模圆角半径等于弯曲件的内弯半径r，即rp=r=1.5mm凹模的圆角半径rd在实际生产中，凹模的圆角半径通常根据材料的厚度t选取：因材料的厚度t=1.52mm rd=(3 6)t 即:rd=1.54=6mm（2）凸、凹模间隙对于U型件弯曲，必需有适当的间隙，间隙的大小对工件质量和弯曲力有很大的影响，故需确定其凸、凹模单边间隙C：C=tmax+xt=t+xt=1.5+0.051.5=1.825mm（3）凸凹模工作部分的尺寸与公差该弯曲件的27是标注为内形尺寸的；所以应以凸模为基准件，先确定凸模尺寸，然后再决定凹模尺寸：Lp=（L+0.75）-p0Lp=27+0.750.52=27.370-0.033凹模尺寸Ld为：Ld=（Lp+2c）0+dLd=27.37+21.825=31.020+0.039 4. 刃口尺寸的计算该零件属于一般冲孔、落料件和弯曲件，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30mm、70mm由落料获得，16由冲孔获得。（1） 凸、凹间隙计算由经验公式得得 Zmin=0.27mm Zmax=0.41mm所以ZmaxZmin=0.14mm按照模具制造精度高于冲裁精度34级得原则，设凸、凹模制造精度为IT8级，查表2-2可知，该落料件精度为IT10级。(2) 外形尺寸计算凹模磨损后尺寸变大：70mm，30mm。查表2-6可得，磨损系数为X=1Ad1=mm=mmAd2=mm=mm （3）冲孔：mm。dp=mm=mm 5.排样分析零件形状，应采用直排的排样方式有以下两种，但是由于该冲裁件为方形的，故无废料，所以，两种排样方式均可。 图3现选用1.5mm600mm800mm的钢板，经查零件制件的搭边值为a1=2mm，零件与条料间的搭边值为a2=2mm，条料与导料板的间隙值为C=0.5mm，则条料宽度应为：B=（70+22+0.5）mm=74.5mm步距S=D+a1=30+2=32mm由于弯曲裁板时应考虑纤维方向，故只能采用横裁，即裁成宽74.5mm、长600mm的条料，则一张板能出的零件总个数为n=1018=180个计算每个零件的面积S=7030=1899.04mm2则材料的利用率为=71.214%,排样如图4所示 图4 6.冲裁力的计算 此零件的落料周长为200mm，冲孔周长为50.24mm，材料厚度为1.5mm，20钢的抗剪强度取300MPa,查资料得，冲裁力的基本计算公式为。则该制件所需要的落料力 F1=117KN所需冲孔力为 F2=29390.4N29.4KN模具采用刚性卸料和上出料方式所需要的推件力为 FT=21.96KN零件所需总的冲压力为 F冲总=F1+F2+FT=168.36KN 7.压力机公称压力的确定F压机F自+F压+F冲总=257KN 8.压力中心计算零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心，但是由于采用级进模，故此需要计算模具压力中心，排样时零件的前后对称，故仅需要计算压力中心横坐标。设模具压力中心横坐标为x0，建立如图所示坐标系，则有F1（32-x0）=F2x0得 x0=25.57所得模具压力中心坐标为（-25.57,0）六、冲压设备选用由于该模具为级进模，故以弯曲和冲裁的最大压力为标准，选用一台压力机JB23-8，主要技术参数如下：公称压力：250KN行程滑块：80mm行程次数：55次/min最大闭合高度：270mm连杆调节长度：55mm工作台尺寸：370560mm电机功率：2.2KW模柄尺寸：5070七模具零部件结构的确定 1.标准模架的选用 模架的选用依据是凹模的外形尺寸，由于该模具为级进模，有两个凹模，故由此叠加。计算凹模的周界尺寸大小，根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度：H冲=K=55.13mm H弯曲=K=28.05mm凹模厚度：C=（1.52）H 故此：C冲=82.7mm C弯曲=42.08mm所以，凹模总长L=42.08+282.7+60=265.48mm为了保证凹模足够的强度，并对称，将其长度调整到280mm。凹模的宽度B=21.5H冲+74=239.39mm 模具采用后侧式导向模架，根据以上计算结果，查中国模具设计大典，该模架标准规格为：上模座31525050mm；下模座31525060mm；导柱40200mm；导套4012548mm。 2.其他零部件结构（1）冲孔落料凸凹模相关尺寸计算凸模固定板与凸模采用过渡配合，厚度取凹模厚度的0.8倍，即约为60mm，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。导料板厚度，采用固定挡料销，查教材表3-14得导料板厚度H=6mm。（2）弯曲模主要零部件设计 凸模圆角半径的计算经教材查表4-1计算得最小弯曲半径为1.5mm，当零件的相对圆角半径r/t较小时，凸模圆角半径等于零件的弯曲半径，即rT=r=1.5mm 凹模圆角半径凹模圆角半径不宜过小，以免擦伤零件表面，影响冲模寿命，且凹模两边的圆角半径一致，否则会在弯曲时坯料发生偏移。根据材料厚度取 rA=(23)t=3mm 凹模深度 凸、凹模间隙根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得 Z=t+Ct 经查资料得材料厚度正偏差=0.17mm，经教材表4-10得C=0.05，则Z=1.745mm。 U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差凸、凹模横向尺寸分别为LT=33.26mmLA=36.49mm 3弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需压料和顶件，所以模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶垫的高度H0 =（3.54）认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，故=(3+0+9.5)mm=12.5mm故：=50mm（2）确定橡胶垫的横截面积A查得圆筒型橡胶在预压量为1015时的单位压力为0.5MPa，故=5280mm2（3）确定橡胶垫的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒型，中间开有圆孔以避让螺杆，结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为，则其直径D为：D=82mm（4）校核橡胶垫的自由高度H0=0.61橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理橡胶的装模高度约为 H0=0.8550=42.5mm X=0.32l直=58mml弯=13mmL0=70mm毛坯为71mm30mmF自=86KNF校=2.64KNrp=1.5mmrd=6mm C=1.825mmLp=27.370-0.033Ld=31.020+0.039 B=74.5mm=71.214% F冲总=168.36KNF压机=257KN模具压力中心坐标（-25.57,0）H冲=55.13mmH弯曲=28.05mmC冲=82.7mmC弯曲=42.08mm凹模的宽度B=239.39mmLT=33.26mmLA=36.49mm=12.5mm=50mm=5280mm2D=82mm八、模具的安装调试保养1模具的安装、调试根据设计要求将模具安装在冲床上，安装步骤如下：（1）将模具的上表面和压力机的上滑块下表面用干净的抹布擦抹干净，将模具的上模安装在压力机的上模部分，不要锁紧螺栓方便合模时对凸凹模；（2）将模具的下表面和压力机的下滑块上表面用干净的抹布擦抹干净，将模具的下模安装在压力机的下模部分，不要锁紧螺栓方便合模时对凸凹模；（3）合模，调整上下模之间的间隙，开模时看卸料板是否高出凸模1mm左右，达到合理后锁紧上下模的螺栓；（4）打开压力机让模具运行几分钟，看模具安装是否合理；（5）上料，调整压力机，模具以及工艺参数直至正常生产。2模具维护保养（1）模具上机前检查及保养按模具冲剪力的大小，正确使用足够吨位的冲床。(一般机床的吨位必须大于模具的冲剪力)在模具上机前，必须检查调整模具冲剪刃口的间隙，以防运输途中装卸模具时刃口间隙走样，调整均可后再上机台。架模前要对模具的上下表面进行清洁，保证模具安装面和冲床的工作台面压伤及模具在生产中上下安装面的平行度。冲床的工作台面与滑块底面必须平行，平行度的偏差应小于0.03模具架好后将模具打开，将模具各部分清檫干净，特别是导向机构，对于表面件（外观件）的模具其型面清檫干净，以保证制件的质量。对模具各滑动部位进行润滑和模具各部位的检查，特别是安全件（如冲孔废料孔等）。冲出样品后，须当即确认是否与产品规格相符。（2）生产中的保养模具使用时，导柱和导套要定时加润滑油。在生产中定期对模具的相应部位和刃口上应多次加润滑油或冲压油严禁双料冲剪，除冲压材料、润滑油外其它物品应远离作业区域。刃口内铁粉状物不能滞溜太多，应及时出处理滞留物和定期清理废料，生产结束后要对模具进行全面检查、全面的清檫，保证模具的清洁度。（3）使用后模具保养模具长时间使用后必须磨刃口，研磨后刃口面必须进行退磁，不能带有磁性，否则易发生堵料。弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏，通常出现断裂和变形现象。采取的办法就是更换，在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号，弹簧的规格和型号通过颜色、外径和长度三项来确认，只有在三项都相同的情况下才可以更换。模具使用过程中冲头易出现折断、弯曲和啃坏的现象，冲套一般都是啃坏的。冲头和冲套的损坏一般都用相同规格的零件进行更换。冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。紧固零件，检查紧固零件是否松动、损坏现象，采取的办法是找相同规格的零件进行更换。压料零件如压料板、优力胶等，卸料零件如脱料板、气动顶料等。保养时检查各部位的配件关系及有无损坏，对损坏的部分进行修复，气动顶料检查有无漏气现象，并对具体的情况采取措施。如气管损坏进行更换。 九、结束语 紧张的冷冲压模具设计，在老师和我们的共同努力下，终于结束了。通过这次课程设计实习，使我在原来的理论基础上增加了实战性的知识，同时我也感受到要成为一个模具设计师需要付出很多努力。本次设计中，本次课程设计让我学会了怎样综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问