MJZ01-211@短臂冲压成形工艺分析及模具设计
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机械毕业设计全套
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MJZ01-211@短臂冲压成形工艺分析及模具设计,机械毕业设计全套
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1 1 前言 毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。 模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。 为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专 业知识，在毕业之际，特安排了此次的 毕业 设计。 毕业 计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。 本次设计的目的： 一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。 二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。 三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导， 不胜感激。 nts 2 2 零 件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型 2.1 工件零件 对下图一冲压件进行设计，材料为 Q235，厚度为 2mm。批量： 1000 件，精度要求不高，可用公差等级为 IT14 级。零件图如图 10.1所示： 图 2.1 工件 图 2.2 工艺分析 此工件形状 比较复杂 ,但 精度要求不高只有 IT14 级 ,主要工序有冲孔、落料 、压筋、切舌， 冲孔尺 寸有 4 6;落料尺寸有 :70 、 45、 50 、 60、 37、 75、 30; 压筋 尺寸有 ： 25， 定位尺寸有 :380.2 ；切舌 尺寸有 ： 15、 15， 定位尺寸有 :150.2 ；Q235 是普通碳素钢 ,材料状态 :未淬火 ;抗剪强度 =304373MPa,抗拉强度 nts 3 b=432461MPa;屈服点 s=253MPa;伸长率 10=1923%;从它的力学性能可 知它的冲裁性较好 1 . 冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。冲压加工时，板料在模具的作用下 ，于其内部产生使之变形的内力，当内力的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。 冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量，工件尺寸公差等级，对工件尺寸、形状的适应性，模具制造、安装调整和成本，操作方便与安全来决定。综上分析，要选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。 其具体要求为： 对冲裁件形状与尺寸的要求 1.冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。 2.冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。 3.冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 4.冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。 5.冲裁件上孔与孔之间，孔至 边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。 冲裁件对尺寸精度的要求 一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在 IT10 IT11 级以内。本工件材料为Q235，厚度为 2mm。具有良好的冲压性能 ,且冲裁件结构形状简单，所以精度按照IT14 级制造。取 磨损 系 数 X=0.5。 结论 （ 1） 材料： Q235 钢板是 普通 碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。 （ 2） 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有 90清角改为 R1的 圆角。 （ 3） 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按 IT14 级nts 4 确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为： 0 52.030 、 0 74.04.72 、 0 74.050 、 0 43.01.13 、 0 62.06.36 、 0 74.04.77 、 2135 。 2.3 确定工艺方案模具结构类型 因该工件 属大批量生产，根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下两种模具结构方案： 2 方案一：采用复合冲裁模结构。 即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。 复合模有如下特点： 1、冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。 2、冲件表面较为平整。 3、适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。 4、冲模面积较少。 方案二：采用级进冲裁模结构。 即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。 级进模有如下特点： 1、 材料利用率较高。 2、 凸模形状简单，提高模具使用寿命。 3、 工作效率比较高。 该工件材料为 Q235，厚度为 2mm。大批量生产，精度要求不高， IT14 级即可，对比以上两种方案决定采用级进模冲裁结构。 通过到工厂的调研，了解到其工件包括下料、落料、冲孔、压筋、切舌几个工序。经过研究可采用以下几个方案来实施 : 1、 下料 压筋 冲孔 切舌 落料 2、 下料 冲孔 切舌 压筋 落料 3、 下料 冲孔 切舌 落料 压筋 4、 下料 冲孔切舌落料 压筋 5、 下料 冲孔落料 切舌压筋 6、 下料 压筋冲孔 切舌落料 第一、二、三种方案是工厂采用的一般方案，主要是用来小批量生产，生产效率nts 5 不高，模具设计比较简单。 第四种方案是把落料、切舌和冲孔有一副连续模来做。采用此方案则要求设计的模具精度比较高。成本较大。 第六种方案把 落料、冲孔、压筋 和 切舌 分成两副模具，可以满足大批量生产的要求，同时也可以节省模具成本，对模具的要求不是很高。设计的模具的结构比较简单。 第五种方案相对第六种方案来说，主要考虑模具和工件的 定位和压一般成形规律，与尺寸精度的影响。 通过和老师讨论第五种方案较好。 2.3.1 定位装置 为了使条料送料时有准确的位置 ,保证冲出合格的制件 ,同时考虑到零件生产批量不多 ,且要求模具结构尽量简单 ,所以采用定位销定位。 因为板料厚度 t=2mm,属于较厚的板材 ,且制件尺寸不大 ,固采用侧面两个 始用 挡料销定位导向 ,在送料方向由于受凸模和凹模的影响 ,为了不至于削弱模具的强度 ,在送给方向采用一个 固定 挡料销 . 2.3.2 卸料装置 连续 模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。 在下模 的 卸料装置一般有三 种形式： 第 一种 刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于 1.5mm 的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料 ，主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。 由于该零件的条料 较厚，故采用第一种刚性卸料结构 。 2.3.3 导向装置 采用二导柱式模架。 nts 6 3 冲孔落料 模 模具 结构 设计 3.1 工件展开图 图 3.1 工件展开图 3.2 排样 及 计算条料宽度及确定步距 冲裁件在条料、带料或 板料上布置的方法称为排样，冲件的合理布置与冲件的外形有很大的关系。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。按零件在条料上的布置形式，排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。无废料排样是指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指沿工件的部分外形切断或冲裁，而废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边。无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。 根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一 致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无nts 7 废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。 排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭 边。 根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。 3 排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。 搭边值的合理确定关系到工件的质量及模具的寿命 。 首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按圆弧取搭边值 b=2.5,侧边按圆形取搭边值 a=2.2,条料与导料板间的间隙 10b，垂直于送料方向的工件尺寸为 121D 。 连续模进料步距为 32.5mm。 条料宽度按相应的公式计算： B=(D+2a+ )0 （ 3.1） 查表 =1 B=(121+2.2 2+1) 01 =124.401 . 3.3 材料利用率的计算 一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。 材料利用率 =A/（ SB） 100 （ 3.2） A 一个步距内工件的有效面积 mm2 S 送料步距 mm B 条料宽度 mm A=3307.29mm2 =3307.29/(35 124)100%= 76.205% nts 8 画出排样图 2如下： 图 3.2 排样图 3.4 计算总冲压力 由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为： P0=P+Pt （ 3.3） P=P1+P2 （ 3.4） 而式中 P1-落料时的冲裁力 P2-冲孔时的冲裁力 按推料力公式计算冲裁力： P1=KLt （ 3.5） 其中： K 为系数 见表 3-13 L 为工件的轮廓长度（ mm） 为材料的抗剪强度（ 2mmN ） nts 9 t 为材料的厚度（ mm） 查附表 41 =340MPa KLtP 1 =1.3 298 2 340/10000 =26.34（ KN） P2=1.3 2 3 4 2 340/10000 =6.66(KN) 按推 件 力公式计算推 件 力 Pt： Pt=nKtP （ 3.6） 其中： n 为卡再凹模里料的个数 =h/t。 h为凹模刃壁垂直部分高度（ mm） t为料厚（ mm） 推料力系数TK 见表 3-16 P 为冲裁力 N。 取 n=3，查表 2-10， Kt=0.055 Pt=3 0.055 (26.34+6.66)=5.45(KN) 计算总 冲压力 PZ： PZ=P1+P2+Pt =26.34+6.66+5.45 =38.45(KN) 3.5 压力中心的计算 冲裁 力 合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且和压机滑块的中心线相重合，以防止模具工作时发生歪斜、间隙不均匀、导向磨损等。定压力中心的工作，主要对复杂冲裁模、多凸模冲孔模及连续模才进行。通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。 由冲裁压力中心计算公式 4 /i i ix x L L ， /i i iy y L L ， （ 3.7） 本次设计的模具中的冲孔模属于多凸模冲孔，因此要计算其压力中心， nts 10 图 3.3 压力中心 各型孔的冲裁长度和重心坐标为： 371 L 0.201 x 7.731 y 4.772 L 7.722 x 3.842 y 303 L 2.1103 x 7.983 y 4.724 L 2.754 x 3.1144 y 505 L 7.195 x 9.995 y 4.146 L 1.46 x 9.796 y 9.227 L 07 x 707 y 8.188 L 7.597 x 7.197 y 8.189 L 7.597 x 3.387 y 8.1810 L 7.877 x 3.297 y nts 11 将数据代入 上诉公式 可得该图形的压力中心坐标为 7.360 x，36.810 y 。 故冲的压力中心点为 （ 36.7 81.36） nts 12 4 冲孔落料 模的主要零部件设计 4.1 凹模的设计 落料模中凹模的尺寸及制造精度： 落料零件的简图如下： 图 4.1 落料凹模 尺寸 052.030磨损后增大， 由公式 0)( XDD d（ 4.1） 计算得： 13.0013.004/52.00074.29)26.030()52.05.030()( dXDD d 尺寸 074.04.72 磨损后增大， nts 13 19.0019.004/74.00003.72)37.04.72()74.05.04.72()( dXDD d 尺寸 062.050磨损后增大， 16.0016.004/62.00069.49)31.050()62.05.050()( dXDD d 尺寸 043.01.13 磨损后增大， 11.0011.004/43.00088.12)22.01.13()43.05.01.13()( dXDD d 尺寸 062.06.36 磨损 后增大， 16.0016.004/62.00029.36)31.06.36()62.05.06.36()( dXDD d 尺寸 074.04.77 磨损后增大， 19.0019.004/74.00009.77)31.04.77()74.05.04.77()( dXDD d 4.2 冲孔模中凸模的尺寸及制造精度： nts 14 冲孔零件的简图如下： 图 4.2 冲孔 凸模 尺寸 03.064 磨损后减小，并将该尺寸化为 3.007.54 由公式： 0)( pXdd p （ 4.2） 008.004/3.0085.5)3.05.07.5()( pXdd p 尺寸 052.05.22 磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为252.024.22 由公式： 8 LLd （ 4.3） 07.024.2280 .5 22 2 .2 4 8 LL d 尺寸 03.06磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为23.085.5 0 3 8.085.580 .35 .8 5 8 LL d nts 15 尺寸 062.050磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为262.038.49 08.038.4980 .6 24 9 . 3 8 8 LL d 尺寸 087.0106磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为287.017.105 11.017.10580 .8 71 0 5 .1 7 8 LL d 尺寸 0747.51 磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为274.033.50 09.033.5180 . 7 45 1 . 3 3 8 LL d 4.3 凸、凹模间隙 查冲压工艺及模具设计中表 2.3,知 minz=0.06mm, =0.02mm，则 maxz=minz+ =0.08mm 冲孔凸模、落料凹模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边最小间隙为 0.06mm，间隙最大不得超过 0.08mm。 大批量生产、且工作精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。 5 4.4 凹模的结构形式 凹模的材料选用 T10A，查冲压工艺及模具设计可选用如下图所示的类型： 图 4.3 凹 模 结构图 nts 16 查表得 6h ， 凹模外形尺寸的确定 凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，在实用中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式计算。凹模板的厚度一般应不小于 15，随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。按照下面的公式进行计算。 6 凹模厚度： KbH （ mm） 式中 K 系数， 考虑板料厚度的影响1K=0.28； b 冲裁件的最大外形尺寸。 所以落料凹模厚度为： mmH 5.321 1 628.0 落料凹模尺寸 BL 为： 190231 4.5 凸模的设计 凸模的结构形式 通过对该工件的工艺性分析可知，该模具冲孔时需采用圆形凸模，落料时需采用非圆形凸模两种。查冲压工艺及模具设计可选用（ b）型为该圆形凸模结构， d=3.030.2mm，正符合该工件，其结构如下图： 图 4.4 冲孔 凸模 结构 nts 17 凸模长度 L 为： HHHHL 321其中 凸模固定板厚 mmHH 5.195.326.0%601 凹， 取 1H =20mm 卸料板厚 mmH 182 ， 导料板厚 mmH 83 ， mmH 2010 ,其中 H 包 括凸模进入凹模的深度 、总修磨量以及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离，取 mmH 18 。 则 冲孔 凸模： mmL 621881820 ， 落料 凸模： mmL 621881820 。 对于非圆形凸模可固定部分做成长方形，这样就改善了它和凸模固定板之间的配合。 如上该圆形小凸模比较细长，且工件厚度较大，必须进行承压能力校验。 承压能力校验： 冲裁时 ,凸模承受的压应力压必须小于凸模材料强度允许的 压应力 压: PF压 压 ，对圆形凸模， P dt ，代入上式可得 4dt 压式中 P 冲裁力， N； F 凸模最小断面面积， mm2； d 凸模直径， mm； t 材料厚度 ， mm； 毛料 材料抗剪强度 ， MPa； 压 凸模材料的许用压应力， MPa。 查冲压模具与制造表知 M P a1 6 0 01 0 0 0 压，取 MPa1400 压， MPa588 326 td ， 368.11400 5884 4 压 所以 4dt 压成立，即该冲孔凸模承压能力足够。 凸模的固定方式 如图所示，冲孔凸模采用压入法的固定方式。 nts 18 图 4.5 凸模 安装形式 用凸模固定板将凸模固定在模座上。固定板与凸模一般采用 )6/7( mH 过渡配合。适用于冲裁板厚 mmt 6 的冲裁凸模与各类模具零件，利用台阶结构限制轴向移动，注意台阶结构的尺寸，应该使 DH ， mmD 5.25.1 ， mmH 83 。 7 它的特点是连接可靠，对配合孔的精度要求较高。装配时，将凸模固定板型孔台阶朝上，放在两个等高垫铁上，将凸模工作端朝下放入型孔对正，用压入机分多次压入，要边压入边检查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，导入圆角和导入斜度。压入后台阶面要接触，然后将凸模尾端磨平。压入时最好在手动压力机上进行，首次压入时不要超过 3mm。而落料凸模由于其外形复杂 .采用低熔点合金法进行固定。低熔点合金在冷凝时有体积膨胀的特点，利用这个特点在模具装配时固定零件。采用这种方法的优点是工艺简 单、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，减少加工工时，有较高的连接强度。且低熔点合金可重复使用，回用次数多时，应测定合金的成分比例。 8 nts 19 5 冲孔落料模 辅助 零件 设计 5.1 挡料销 挡料销用于限定条料的送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销，而固定挡料销分为圆形和钩形，一般安装在凹模上，圆形挡料销，结构简单，制造容易，根据所设计的模具选用圆形固定挡料销。材料为45 钢，经热处理硬度 HRC42 48。与凹模的销 孔为 H7/m6 配合。查冲压工艺及模具设计表 3.8 知，挡料销高度为 3mm。 5.2 导料板 导料板的作用是使条料在横向能够正确定位，即冲裁时条料可贴在导料板的一侧向前送进，以防偏斜。导料板的结构可分为与卸料板作为一体的和与卸料板分离的两种形式。为了便于加工制造，采用导料板与卸料板联成整体的结构形式。为使条料顺利通过，导料板间的距离应等于条料的最大宽度加上一间隙值（ 一般大于 0.5mm）。导料板的高度 H视料厚 t与挡料销的高度 h 而定 ,使用固定挡料销时 ,导料板高度较大 ,挡料销上要有适当的空间 ,使条料便于通过 ,送料 不受阻碍时 ,导料板高度可小些 .查冲压工艺及模具设计表 3.8 知 H=8 10mm ,取 H=10mm。其结构如下图： 9 图 5.1 导料板 5.3 卸料板 卸料板是将材料或工件从凸模上卸脱的固定式或活动式板形零件。本次设计考虑nts 20 到该工件的工艺性极其模具的要求等因素，决定选用固定卸料板结构，固定卸料装置安全可靠，结构简单，卸料力大。根据冲裁件厚度，则采用封闭式刚性卸料板。且和导料板做为一体，兼作导向装置，卸料板孔应按照凸模配做。固定卸料板与凸模之间的单边间隙取 tmm)5.01.0( ，经过计算 ， 凸模与卸料板上形孔的单边间隙可取 0.5mm。卸料板与凸模配合的孔下面应 保证是锐角，否则卸料时条料易挤进间隙内而损坏凸模。卸料板厚度一般为凹模厚度的 0.5 1.0 倍。 10 图 5.2 刚性 卸料板 5.4 导向零件 导向零件是指上、下模的导向装置零件。对生产批量大、要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用导柱导套结构。 由 于设计的模具较大，采用中间导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对称中心上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。适用与单工序模。导柱与导套、下模座的配合关系采用基轴制。导柱和与之相配合的导套，分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用 67 hR 和 67 VH 过盈配合，工作可靠，应用较为广泛。为避免因调整不当，使压力机滑块与导柱上端面碰撞，在选择导柱长度和导柱、nts 21 导套安装时，应保证模座在闭合状态时，上模座上平面与导柱上端面应保留 1015mm 的距离，导柱下端面与下模座下平面应留 2 5mm 的距离。导套与上模座上平面应留不小于 3mm 的距离。 11 5.5 连接与固定零件 5.5.1 上、下模座 上、下模座上不仅要安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。所以模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，会降低冲模寿命。因此，模座要有足够的厚度，一般取为凹模厚度的 1 1.5 倍。在该模具中可选用滑动导向中间导柱模架的模座。上、下模座的导柱、导套安装孔的轴心线应与基准面垂直，其垂直度误 差按为 100:0.01mm。模座的上、下平面的表面粗糙度为 0.8，只有在保证平行度要求下才允许降低为 1.6。矩形模座的长度应比凹模长度大 40 70mm，而宽度尺寸可与凹模同宽或梢大。因为采用了导柱导套导向，应为其留出足够的安装位置。以及采用了模柄的上模座，因为不用留出安装压板的凸台，其外形尺寸可适当缩小。模板的厚度一般可根据凹模厚度来定。 12 通常取：上H、凹下 HH )5.11(式中 上H 上模座厚度； 下H 下模座厚度； 凹H 凹模厚度。 所以落料模具： mmHHH 85771.11.1 凹下上。 冲孔模具： mmHHH 64581.11.1 凹下上下模座长 )7040(凹LL因为本冲模采用导柱导套装置，故下模座长度取得 稍大。 5.5.2 模柄 选用压入式模柄。它与上模座孔采用 6/7 mH 过渡配合。 模柄的直径与长度应与所选用冲床的安装模柄孔直接相匹配，模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模上平面的垂直度误差在全长范围内不大于 0.05mm，材料可采用 45 钢 。 5.5.3 螺钉与销钉 螺钉与销钉用于零件安装时的固定和定位。工作零件与窝座配合时则不用销钉。销钉一般用两个。螺钉的大小根据凹模厚度选择，查表选取螺钉的型号为 M16。 nts 22 3.5.2.3 冷冲模常用零件的材料、热处理及硬度如下 : 表 5.1 材料清单 零件名称 材料 热处理硬度 HRC 冲裁凸 模 T10A 58 62 冲裁凹模 T10A 58 62 上、下模座 HT400 凸、凹模固定板 45 钢 43 48 垫板 45 钢 43 48 卸料板 45 钢 43 48 导料板 Q235 2832 挡料销 45 钢 43 48 模柄 Q235 43 48 导柱、导套 20 钢 渗碳 56 62 销钉 45 钢 43 48 螺钉 45 钢 35 40 垫圈 Q235 43 48 nts 23 6 冲孔落料 模压力机的选择 压力机的选用是制定冲压工艺和制定模具设计方案的一项重要内容 。它直接关系到设备的合理使用，冲压工艺的的顺利实现、提高模具寿命、方便操作以及提高生产效率等一系列重要问题。选用压力机，主要是根据冲压工艺的性质，冲压件批量的大小，模具的尺寸和精度，变形力的大小等。压力机的选用包括选择压力机的类型和确定压力机的主要技术参数两项内容。 所选用的压力机公称压力应大于计算出来的总冲压力 588KN,，工作台板尺寸、压力机的闭合高度和滑块尺寸等应能满足模具正确安装的要求。压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具内取出来。 13 由于冲模闭合高度m s t a x dH H L H H H =170mm。压力机的最大装模高度应大于或等于 170mm（冲模闭合高度 +5mm）。 按上述要求可选用 开式可倾压力机 ,需要在工作台面上加设垫板。 型号为 JB23-63,其主要技术参数为： 公称压力： 630kN 滑块行程： 120mm 行程次数： 70 次 /min 最大封闭高度 ： 360mm 连杆调节长度： 50mm 工作台板厚度： 84mm 工作台尺寸： 480 710mm 电动机功率： 5.5KW 模柄尺寸： 7060 nts 24 7 压筋 切舌 模 设计计算 7.1.1 弯曲力的计算 此产品有 压筋 部分还 有 包括 切舌 部分的力。 由于 压筋 不仅受到材料性能，弯曲方法，模具结构等多种因素的影响，用理论公式计算不但计算复杂而且不一定正确，因此在生产中经常采用经验公式来计算。 U 形件弯曲的弯曲力计算： trKbtF b 27.0 （ 7.1） 式中 B弯曲线宽度（ mm）； K 安全系数，一般取 K=1.3； t板料厚度（ mm）； b材料抗拉强度（ MPa）； r弯曲半径（ mm）。 U 形 弯曲部位 B=25mm,t=2mm, b=450MP,R=2mm 则弯曲力 4 7 2 522 4502157.021 F N 顶件力和卸料力 2F 值可近似取自由弯曲力的 30%80%。即 2F =（ 0.30.8） 1F 0.5 4725=2363N 由于 切舌 和冲裁类似，按冲裁公式计算即 3F=1.3 15 4 2 340=53040N 总的弯曲力 F= 1F + 2F +3F=53040+2363+4725 =60128N 7.2 压 筋 切舌 模压力机的 选择 为了确保机械压力机的安全，按经验，可将计算的弯曲力限制在压力机额定压力的 75% 80%，并据此确定压力机的额定压力。按上述要求可选用 J23 10 开式双柱可倾压力机。 其主要技术参数为： 公称压力： 100kN nts 25 滑块行程： 45mm 最大封闭高度： 180mm 封闭高度调节量： 35mm 模柄孔尺寸： 40mm 50mm 工作台尺寸（前后左右）： 240mm 360mm 工作台板厚度： 40mm nts 26 8 压 筋 切舌 模 成 形件 尺寸的确定 8.1 凸、凹模圆角半径 当弯曲件的弯曲圆角半径大于最小弯曲半径，并且没有特殊要求时，则凸模圆角半径pr就等于工件的弯曲半径 r1。此处及第一部分 压筋 凸模pr=1mm。第二部分 切舌凸模pr=2mm。 14 凹模圆角 半径dr的大小对弯曲和工件质量均有 影响。过小的圆角半径会使工件表面擦伤，甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致。以免弯曲工件时，使毛料发生偏移。 在生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度选取。则 当 t=24mm 时，dr t 则第一部分 压筋dr=2mm。第二部分 切舌 rd=10mm。 8.2 凸、凹模间隙 对于 U 形弯曲件，则必须选择适当的间隙。间隙的大小对工件质量和弯曲力有很大影响。间隙越小，弯曲力越 大；间隙过小，会使工件边部壁厚减薄，降低凹模寿命。间隙过大，则回弹大，降低工件的公差等级。因此，间隙值与材料的机械性能、 工件弯曲回弹、直边长度等有关。按冲压工艺及模具设计式（ 4.46）计算。 15 Z=maxt+Ct （ 8.1） 式中 Z单面间隙， mm； maxt材料最大厚度， mm； C因数，参见冲压工艺及模具设计表 4.12。 Z=2.5+0.15 2.5=2.875 8.3 弯曲模零件总体尺寸的确定 凸、凹模尺寸 压 筋凸模长度基本尺寸： 75mm； 切舌 凸模高度： 88mm； 成形凹模厚度： 37mm； 上、下模座尺寸 nts 27 上模座：长宽高 =360mm 164mm 40mm 模 柄： 40mm 50mm， 下模座：长宽高 =360mm 164mm 30mm 标准件选用 按已确定的弯曲模形式及计算出的参数，从模具标准中查出有关标准件。具体如下： 销钉： 1 4 16 GB119 86 2 16 40 GB119 86 2 16 70 GB119 86 螺钉： 4 3 20 GB2867.5 81 4 M12 30 GB70 76 4 M16 60 GB65 76 8.4 模具自制零件的材料及热处理要求 上、下模座： 45 钢、 调质 28 32HRC 压筋切舌 凹模： T10A、 56 62HRC 压 筋 切舌 凸模： T10A、 58 60HRC 固 定 板： 45 钢、 43 48HRC nts 28 9 模具的 安装 调试 9.1 冲 孔落料 模 的安装 调试 9.1.1 确定装配方法和装配顺序 采用直接装配法。先分组装配后总装配。分组装配的有凸模和模柄装配。选择凹模为基准件，先装配下模、再装配上模，最后装配卸料板等辅助零件。 16 9.1.2 装配要点 按装配图标题栏 准备 模具零部件。 2 装配模柄，将模柄压入到上模座的型孔中，然后用止转销钉用来定位，使其止转。 3 装配凸模 ，凸 模固定板组件 将冲孔凸模 安装 在 凸模 固定板相应 孔内 ，并打上防转销 将落料凸模安装在凸模固定板相应孔内，并 铆接 端面磨平 4 按装配、调整要领，将导 料 板 ，卸料板 在凹模上安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。 5 将凹模组件与下模座安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。 6 将上模座与凸模固定板，垫块安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销 7 装配后的冲裁凸模、凹模的工件端面应磨平，保证粗糙度 Ra0.8。 8 试切 9 装配其他零件 （导柱，导套） 及标准件。 10 试冲 将装配好的模具安装在指定的压力机上，试冲合格后交付生产使用。 试冲时重点检查各型孔与凸模的间隙合理和均匀、条料送料准确、可靠、无阻滞和落料件、冲孔废料下落顺畅。 nts 29 9.2 压 筋切舌 模的安装 调试 按装配图标题栏准备模具零部件。 2 装配模柄，将模柄压入到上模座的型孔中，然后用止转销钉用来定位，使其止转。 3 装配凸模，凸模固定板组件 将凸模安装在凸模固定板相应孔内，并铆接 端面磨平 4 按装配、调整要领，将导料板在凹模上安装合适后，固紧 螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。 5 将凹模组件与下模座安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。 6 将上模座与凸模固定板，垫块安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销 7 装配后的冲裁凸模、凹模的工件端面应磨平，保证粗糙度 Ra0.8。 8 试切 9 装配其他零件（导柱，导套）及标准件。 10 试冲 将装配好的模具安装在指定的压力机上，试冲合格后交付生产使用。 试冲时重点检查各型孔与凸模的间隙合理和均匀、和成形件、冲孔废料下落顺畅。 冲模组装后必须在生产条件 下试冲，检查冲压件的尺寸精度和表面质量是否符合产品零件设计要求，检查模具使用性能，是否能合理、可靠地满足批量生产的要求。对试冲中出现的问题，分析产生原因并加以修正，使模具不仅能冲出合格零件，还具备安全稳定地投入生产使用的条件。 17 nts 30 10 结束语 经过了几个月的学习和工作，我终于完成了毕业设计。从开始接到题目到计算，再到装配图的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受， 从对设计的一知半解，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了设计给我们模具专业带来的挑战与乐趣。 虽然我的设计作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一点，都是我的劳动成果。 这次做设计的经历一定会使我终身受益，我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和思考的过程，没有学习就不可能有思考的能力，没有 自己的思考，就不会有所突破，那也就不叫设计了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。 nts 31 参 考 文 献 1 王孝培主编 、 冲压手册 、 北京 :机械工业出版社 、 1990、 20-22 2 姜奎华主编 、 冲压工艺与模具设计 、 北京 :机械工业出版社 、 1997、 60-62 3 冲模设计手册编写组 、 冲模设计手册 、 北京 :机械工业出版 社 、 1998、 150-154 4 钣金冲压工艺手册编委会编著 、 钣金冲压工艺手册 、 北京 :国防工业出版 社 、 1989、 167-172 5 冲压工
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