安装板冲压工艺与模具设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321紫琅职业技术学院毕业设计题 目：安装板冲压工艺与模具设计副 标 题：学 生 姓 名：陆颖所在系、专业：机电工程系、模具设计与制造班 级：模具5092指 导 教 师：金亚云日 期：2012.05.29II摘 要摘 要 本文主要介绍安装板冲压工艺和模具设计，近几年来，冲压技术应用范围十分广泛，在国民经济各个部门中，几乎都有冲压加工产品，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与生活密切相连。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。 为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模技术发展重点之一。复合模是在单工序模的基础上发展起来的一种较先进的冲模，在一副冲模中一次送料定位可以同时完成几个工序。 与级进模比较，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度较高，条料的定位精度要求较低，冲模轮廓尺寸较小。复合模的生产率较高，结构较复杂，制造精度要求高。复合模适用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。使用复合模通常是在一个位置上完成几个工序，故要求冲床应有足够的刚度及与模具相适应的精度。复合模设有许多工序，模具结构比较复杂，设计模具和选用冲床时要注意工作台面的有效安装尺寸。关键词：模具设计；复合模；精度；CADI目 录目 录摘 要I目 录I1、概述12、零件工艺性分析22.1零件冲裁工艺性分析22.2零件弯曲工艺性分析22.2.1最小弯曲半径22.2.2弯曲直边高度22.3零件工艺方案的确定33、工艺计算33.1排样设计3.3.1.1排样方式的确定33.1.2送料进距的确定33.2模具压力中心的计算43.3模具冲压力计算43.4模具弯曲力的计算53.5冲裁模工作部分尺寸计算53.5.1冲孔8.5的圆孔53.5.2冲孔 663.5.3落料63.6凹模结构尺寸的确定63.6.1凹模的刃口形式63.6.2凹模厚度尺寸的确定63.6.3凹模的壁厚C：63.7冲裁模其他零件的设计63.7.1凹模固定板的确定63.7.2凸凹模固定板的确定。63.7.3垫板的厚度的确定。73.7.4卸料板的厚度的确定。73.7.5橡皮的高度。73.8弯曲模工作部分尺寸的确定73.8.1凸凹模间隙73.8.2凸、凹模宽度尺寸73.8.3凸、凹模圆角半径的确定73.8.4凹模工作部分深度73.9弯曲模零件设计73.9.1凹模的确定73.9.2凸凹模的确定83.9.3凸模的确定93.9.4其他零件的确定114、模具零件结构的确定164.1冲裁模总装图164.2弯曲模总装图165、压力机的确定校核17致 谢19参考文献20II安装板冲压工艺与模具设计1、概述本课题零件为安装板，材料为10钢，材料的厚度为 3mm，成批量生产。 零件二维图、三维图如下图1（a）(b)所示（）（）图1 零件图下图所示零件为安装板展开坯料，材料为，厚度，成批量生产。图2毛坯展开图2、零件工艺性分析2.1零件冲裁工艺性分析展开毛坯如上图所示，材料为10钢。t=3mm，成批量生产。1.零件的加工是由冲口和落料两道工序完成的。除孔的中心尺寸公差和弯曲内角的中心尺寸公差标注外，未注公差为IT12符合冲裁的工艺要求。2.查资料可知，一般冲孔模冲压该种材料的最小孔径d1.0t t=3mm. 因此孔径8.5mm 和6mm都符合工艺要求。3.由图可知 最小孔边距b=3t 最小孔间距a=171.5t悬臂的宽度和狭槽的宽度均大于等于一个料厚。符合工艺要求2.2零件弯曲工艺性分析2.2.1最小弯曲半径弯曲时弯曲半径越小，板料外表面变形程度越大，如果弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的最大许可变形而发生裂纹，所以取最小弯曲半径为r=0.5 该零件弯曲部位的弯曲圆角均大于最小弯曲圆角。其端部弯曲部位有一小孔，孔中心到弯曲部位的距离为6mm1.5t+R=6 该部位的弯曲工艺性良好。2.2.2弯曲直边高度当弯曲90角时，为了保证工件的弯曲的质量，必须满足弯曲件的直接高度为h2t,因此，符合设计要求。弯曲件的孔边距为L=3R+0.5t,符合设计要求。综上所述，该工件的弯曲工艺性良好，适合进行弯曲加工。2.3零件工艺方案的确定如图所示，该零件是一个长方形的板形零件，通过对零件的分析和计算，可知零件是由冲孔、落料、弯曲三个工序来完成的，经过分析拟定以下几个方案：方案一：由于零件由三个工序完成，所以可将零件的三个工序各自设计一个单工序模。方案二：由于零件由三个工序完成，可将零件的冲孔、落料和弯曲三个工序设计在一副模具中，设计成级进模。方案三：由于零件由三个工序完成，所以可将零件的冲孔和落料工序放在一起，设计成复合模，将弯曲设计成三个单工序模。方案一：模具结构简单，设计较为容易，不过成型该零件的模具的数量较多，模具的制造成本高，而且生产效率低。方案二：只需一副模具。模具一次形成可完成多道工序，工件的精度及生产效率都较高，该模具结构复杂，成本太高，不理维修和检查。方案三：该模具的数量较少，所占用的压力机的数量也较少，况且零件在复合模中，模具的一次形程可完成两个工序，提高了生产效率。且一副复合模和三副单工序模比较简单，便于实现，模具的成本得到了降低。该零件对内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度要求。生产批量较大，为保证孔的位置精度和生产效率，采用冲孔落料复合冲裁的工艺方案，且一次冲压成形。模具结构采用弹性挡料销和导料销对工件进行定位，弹性卸料，下出料方式的倒装式复合冲裁模结构形式。总上所示，该零件的成型方案，通过工艺分析，将冲孔与落料复合成一副模具，弯曲设计成三副模具，故选择方案三3、工艺计算3.1排样设计.3.1.1排样方式的确定根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排。3.1.2送料进距的确定查资料可知工艺间最小工艺搭边为2.8mm，最小工艺搭边距为3.2。送料步距s=153.13+3=156.13mm. 1)条料的宽度的确定。B = D + 2a=132.5+23.2=139.5mm2)材料的利用率的计算。查公式2.13得=A/BS=17883.6/140.5156.1100%=81.5%3)绘制排样图。冲裁件排样图如下图所示：图3排样图3.2模具压力中心的计算压力中心的计算可以将冲裁件轮廓分段后计算，也可以按力矩平衡原理直接求解。本例中复合冲裁模的冲裁压力中心受落料和冲孔的共同影响，由于零件左右对称，即XC=0,故只需计算YC，如图所示。将工件冲裁周边分成几段，求出各段长度及各段的重心位置：mm.图43.3模具冲压力计算该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力由冲裁力、卸料力和推件力组成。冲裁力 10号材料的抗拉强度b =350MPa 查公式2.22F落 =Ltb = 3350632.56 = 664188N = 664.188KNF冲 =Ltb = 3 3508.5 = 28024.5N =28.0245KN4个孔的冲裁力： 4F冲 = 4 28.0245 =112.1KNF冲 = Ltb = 3 350 6 = 19782N =19.782KN2个孔的冲裁力： 2F冲 = 2 19.782 =39.564KNF = F落 + 4F冲 + 2F冲= 664.188 + 112.1 + 39.564 = 815.852KN = KF = 0.03 815.852 = 24.5KN2） 总冲裁力的确定 = F + =815.852 + 24.5 = 839.852KN压力机的公称压力应大于计算总冲压力839.852KN，可初选J23-100开式双柱压力机。3.4模具弯曲力的计算由图可知是U形件弯曲所以弯曲力得;Fw = 0.7kbtb / ( r + t ) = 0.71.31203350/(3+3)= 57330N顶件力由公式得：Fd = 50% F自 = 0.557330 = 28665N则压力机公称压力由公式得：F压 Fw + Fd = 57330 + 28665 = 86995N= 86.995KN 故选用 J23-10 的压力机。3.5冲裁模工作部分尺寸计算3.5.1冲孔8.5的圆孔采用凸、凹模分开的方法，外轮廓的落料采用配合加工的方法。查表2.5得模具冲裁间隙值Zmin = 0.46 , Zmax = 0.64 . X = 0.75(查表2.5得上、下偏差p=0.009 , d = 0.009 =0.15)Zmax Zmin = 0.64 0.46 = 0.18 dp = （dmin + x）-p= (8.5 + 0.75 0.15) -0.009=8.61-0.009mmdd = (dd + Zmin ) +0 = （dmin + x + Zmin ）+0 = （8.61 + 0.46）+0.0090 mm校核：p +d= 0.009 + 0.009 Zmax Zmin = 0.18 满足间隙差条件。3.5.2冲孔 6查表得 x = 0.75 上、下偏差p=0.008 , d = 0.008 =0.12dp = （dmin + x）-p= (6 + 0.75 0.12) -0.008=6.09-0.008mmdd = (dd + Zmin ) +0 = （dmin + x + Zmin ）+0 = （6.09 + 0.46）+0.0080 mm= 6.55+0.0080 mm 校核：p +d= 0.009 + 0.009 Zmax Zmin = 0.18 满足间隙公差条件。3.5.3落料对外轮廓的落料，以凹模为基准，凹模磨损后尺寸增大，为A类尺寸。对于尺寸153.1mm 、12mm 、32mm 、 36.6mm 、1206mm,其模具刃口尺寸为152.73+0.0250 mm 、 11.89+0.0110 mm 、 31.81+0.0160 mm 、36.38+0.0160 mm 、119.85+0.0250 mm 。 凹模磨损后尺寸变小，为B类尺寸。B = (3 + 1 0.1) -0.006= 3.1-0.006mm凹模磨损后没有变化的尺寸，为C类尺寸。C = 18.5 0.25/8 = 18.5 0.03125 mm 3.6凹模结构尺寸的确定3.6.1凹模的刃口形式考虑到零件大批量生产，所以采用刃口强度较高的柱形刃口凹模。凹模外形尺寸主要包括凹模厚度H凹，凹模壁厚，凹模宽度B和凹模长度L。3.6.2凹模厚度尺寸的确定查表得凹模厚修正系数K=0.2，凹模厚度尺寸。H凹 = kb = 0.2 153.1 = 30.6 mm .取H凹 =32 mm.3.6.3凹模的壁厚C：C = （ 1.5 2 ）H凹 = （1.5 2 ）30.6 55mm凹模宽度B=b 1+2C=132.5 +255=242.5mm，设计时取B=250mm。凹模长度尺寸的确定。根据排样图，凹模长度，L=b +2c =153.1+255 =263.13mm，设计时取L=280mm。3.7冲裁模其他零件的设计3.7.1凹模固定板的确定H凹固 = 0.8 H凹 = 32 0.8 = 26 mm .3.7.2凸凹模固定板的确定。H凸凹固 = （11.5）H凹 = 3248 mm = 40mm3.7.3垫板的厚度的确定。H垫 = 0.5 H凹固 =0.526 = 13mm.3.7.4卸料板的厚度的确定。H卸 = （0.81.0）H凹固 = (0.81.0)26= 20.826 =23mm.3.7.5橡皮的高度。H安= 26mm3.8弯曲模工作部分尺寸的确定3.8.1凸凹模间隙根据公式C =(1.051.15)t 得:C =(1.051.15)3= 3.3 mm3.8.2凸、凹模宽度尺寸由于工件尺寸标注在内形上，因此以凸模作基准，先计算凸模宽度尺寸。基本尺寸为125-6=119mm, 119-6 =113mm。 板料的厚度为2mm。弯曲件未注公差为0.6mm。宽边为：Lp = (L +0.5) -p= (119+0.50.3)-0.021= 119.15-0.021mm。Ld =(Lp+ 2c) +0 =(119.15+23.3) +0.0250 =125.75+0.0250 mm.窄边为：L1p =(L +0.5 ) -p=(113+0.5 0.3) -0.021=113.15 -0.021mm.L1d =(Lp + 2c ) +0 =(113.15+23.3) +0.0250 =119.75+0.0250 mm.3.8.3凸、凹模圆角半径的确定 由于一次即能弯成，因此可取凸模圆角半径等于工件的弯曲半径，即rp= r = 0.5mm。rd由表3.4查得为5mm。 3.8.4凹模工作部分深度查表得凹模工作部分深度为25mm。3.9弯曲模零件设计3.9.1凹模的确定凹模A如图7所示，材料选用Cr12MoV，热处理5862HRC。图7 凹模A凹模B的结构形式及尺寸见图8所示。材料选用Cr12，热处理5660HRC。3.9.2凸凹模的确定凸凹模如图9所示，材料选用Cr12MoV，热处理5862HRC。图9 凸凹模3.9.3凸模的确定 凸模A、凸模B、凸模C如图10、11、12所示。材料选用Cr12MoV，热处理5660HRC。 图10 凸模A 图11 凸模B图12 凸模C3.9.4其他零件的确定1、凸模A、B固定板如图13所示，材料选用5，带#尺寸与凸模A按H7/m6配做。图13 凸模A固定板2、凸模C固定板如图14所示，材料选用5。图14 凸模C固定板3.凸凹模固定板如下图15所示，材料选用45 图15 凸凹模固定板4、卸料板如图16所示，材料选用45，热处理4348HRC，卸料板与凸凹模单面间隙在0.10.2mm。图16 卸料板5、顶件块推件块A 的结构形式及尺寸见图17所示，材料选用45钢，热处理4348HRC。 图17 推件块顶板A 的结构形式及尺寸见图18所示，材料选用45钢，热处理4348HRC， 图18顶件板7、定位板定位板A 的结构形式及尺寸见图19所示，材料选用45钢，热处理4348HRC，图19 定位板4、模具零件结构的确定4.1冲裁模总装图1.按已经确定的模具形式及相关参数，绘制冲裁模具总装图，如下图所示：图5 冲孔落料复合冲裁模1.下模座2.螺钉3.销钉4.凸凹模固定板5.凸凹模6.橡胶7.导料销8.导柱9.导套10.上模座11.螺钉12.销钉13.模柄14.打杆15.止转销16.顶板17.顶杆18.垫板19.凸模固定板20.凸模1 21.凸模222.凹模23.推件块24.卸料板25.卸料螺钉26.挡料销4.2弯曲模总装图图6 弯曲模装配图1.销钉2.凹模3.螺钉4.凸模5.凸模固定板6.上模座7.销钉8.模柄9.打杆10.止转销11.螺钉12.导套13.导柱14.定位板15.销钉16.顶板17.螺钉18.下模座19.定位销5、压力机的确定校核由第四章中压力计算得出所需冲压力为839.852KN，故初选J23-100开式双柱压力机。其技术参数如下：公称压力：1000KN滑块行程： 140mm行程次数： 60n最大装模高度：163mm工作台尺寸：前后600mm、左右900mm模柄孔尺寸：直径60mm，深度 75mm冲模闭合高度H与压力机最大闭合高度Hmax最小闭合高度Hmin应符合下列关系：（Hmax-H1）-5H（Hmin-H1）+10一般模具设计应尽量接近压力机的最大装模高度。当凸模直径和长度相差较大时，考虑到凸模强度问题，可以采用较小的冲床闭合高度。如果模具封闭高度过小，可在压力机台面上加放垫板补偿。一般情况下，压力机工作台面应比模具底座