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柳州五菱1010PSB散热器侧板冲压模设计.doc
MJC01-116@柳州五菱1010PSB散热器侧板冲压模设计
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机械毕业设计全套
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MJC01-116@柳州五菱1010PSB散热器侧板冲压模设计,机械毕业设计全套
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1 前言 冲压是 利用安装在压力机上的 模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成型，有时对板材施加剪切力而使得板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。 冲压工艺在机电产品的制造中获得广泛的应用，而冲模是推行冲压工艺必不可少的设备，冲压加工所要研究的就是冲压工艺和冲模两个方面的问题。我所研究的课题 柳州五菱 1010PSB 散热器侧板冲压模设计，就是通过对这个冲模的设计来对这两个问题深入研究。 为了把设计搞好，我 在网上查阅了很多相关资料， 了解到了水箱应具备的性能，生产水箱的工艺过程和其技术条件等等。 下面我就简要的把它们介绍一下。 作为一个散热器它应该具备一定的散热性能，耐扭性能，耐热性能，和耐高温性能。而生产一个散热器就要经过生产很多零件的工序，以柳州五菱 1010PSB 散热器为例，它就经过了生产以下这些零件的过程：水室的冲压，上下侧板的，左右侧板的，管带夹板，软管，拉杆座，横梁，搭板，架板，主片，风扇，支架，水管等多道零件的冲压工序，直至最后装配的过程。 对 一些生产设备我也做了相应的了解 ,它所采用的有 JA21-160 型压力机 ,YA32-63 型压力机， JC23-63 型压力机， Q113*1300 剪板机等， 关于我的设计主要会用到 JA21-160 型压力机 ， 下面会有所介绍， 这里我就不多讲了。 通过以上这些了解和 对 图书馆资料 的学习为设计准备了第一手资料，加上指导老师的悉心指导和同学们的帮助使我 的设计得以完成。 nts 2 二 .工艺设计 2.1零件的工艺分析 该零件为柳州五菱 1010PSB 散热器的左侧板，材料为 Q235-A.F-1.0-B钢，材料较薄为 1mm。很适合板材的冲裁，零件外型只有两侧对称，而且无尖角，凹陷等其他突出形状，并且孔多，适应于板料冲压。该零件的外型尺寸无公差要求，内型尺寸只有各孔有公差要求 ，但是精度也要求不高，孔距也有精度要求，其他的尺寸都无精度要求。弯曲角为 90也无公差要求。中间凸台的精度要求也低，它的一个最主要的作用就是起增加强度的作用。两侧两小包都比较小，且两小包的圆心距比较小，其主要起稳固，增加强度的作用。中间两孔均可起定位作用，所以它们应尽可能早的冲出来。此零件两端和两侧均需要弯曲，因此最好在同一道工序中完成。 通过以上的工艺分析可以看出该零件为普通的 板料冲压件，尺寸精度不高，主要问题是冲孔，轮廓的成型。又经过我 的了解该零件属于中批量生产，因此可以用冲压的方法生产。 2.2 确定 工艺方案 2.2.1 冲压件形状及尺寸 本设计课题冲压件形状及尺寸如下图所示： nts 3 图 2 冲压件尺寸： 宽度 长度 = 227mm 346mm 坯料搭边宽度的确定： 由厚度 t=1mm 查表得 : a=1.5mm, a1=1.8mm 所以 ： 条料宽度 ： B=346+2 2=350mm 送进步距： A=D+a 式中： D 平行于送料方向工件的宽度 (mm) a 冲件间的搭边值 (mm) A=D+a=227+1.5=228.5mm 2.2.2 排样方式 如图所示： nts 4 图 3 2.2.3 冲压工序性质和工序次数的选择 冲压该零件，需要的基本工序和次数有： (a) 落料，冲孔 (b) 弯曲成型 (c) 切断 (d) 弯曲 (e) 冲侧面孔 (f) 冲缺 2.2.4 工序组合及其方案比较 根据该零件的尺寸和形状工艺性能和以上这些工序，可以做出以下各种方案组合 . 方案一： (a)落料，冲所有孔 (b)弯曲成型 (c)切断 (d)弯曲 (e)冲缺 方案二： (a)落料，冲部分孔 (b)弯曲 成型 nts 5 (c)切断 (d)弯曲 (e)冲侧面孔 (f)冲缺 下面就对这两个方案进行比较： 方案一：从生产效率来看它更高，它将所有孔一起冲掉，这样就减少了一道工序，同时它把冲工艺孔和其他孔放在一起，这就减少孔间距的公差，提高了孔间距的精度，特别是孔与制品件外形同心度容易保证 ,同时操作比较简单。但是它较方案二在第一道工序的结构和装备都要复杂一些，制造困难 ,而且先冲侧面孔在弯曲成形工序后会产生变形，将会加大误差。 方案二：只是较方案一多了一道冲侧面孔工序，与方案一比较，它的模具结构和装配虽然简单，成本底 ,但是生产效 率没方案一高，且增加一套模具。 三 模具设计 3.1各工序的模具结构形式的确定 通过以 上的工艺方案的分析和比较我们就可以确定所选用模具的种类，根据我 所选 用的方案二，我们可以知道要生产这个零件各道工序模具结构类型。 从中挑取了三道工序，即第一道工序冲部分孔，落料，第二道弯曲成形，第六道 冲侧面孔。我这里只给出第一道工序的模具结构。 其结构形式见以下装配图 : nts 6 1 2 3 4 5 6 7 8 161310 11 14 15 17 18 19 2022232425262729 28303193221125 2 06 7 61 2 3 4 56 7 8 9 1011 12 13 14 1516 17 18 19 2021 22 23 24 2526 27 28 29 3031导 柱 导 套 卸料螺栓 聚胺脂弹性体 上 模 座冲 头 圆 柱 销 圆 柱 销冲 头 I I模 柄垫 板冲头固定板 卸料螺栓 聚胺脂弹性体推 件 板 内六角螺栓 凹 模圆 柱 销 定 位 销 顶 料 板 内六角螺栓 弹 簧 片 下 模 座 加 高 板 凸 凹 模 下 垫 板内六角螺栓 圆 柱 销内六角螺栓内六角螺栓冲头I32圆 柱 销图 4 因为零件的外型尺寸的精 度要求不高而且大，所以这里所选用的 导向装置为上下模的两根导柱导向装置，它的具体结构如模具的上下模座示。见总装图纸。 第一道工序既要冲出工件外形轮廓，又要冲孔，所以完成这道工序的模具属于复合模。 对于这套模具，它在工作时，根据该厂的设备和生产条件采用手工操作的形式。冲中间的四个工艺孔，由于它的凸模装在下模部分；又要把废料落在下面，所以在它装在上模的部分的凹模中装上弹性体来做卸料装置。 这套模具的整个动作过程是这样实现的：先是上模部分下行，最先接触并且靠在下模部分的是装在上模部分的推件板，它对板料实行压料的作用，紧接着就是上模继续下行 ,所有冲孔凸模，落料凹模，下模部分凸凹模接触板料，完成冲孔落料动作，此时工件卡在上模部分的凹模中，当上nts 7 模部分上行时，推件板在弹性橡胶的作用下，把工件从凹模中弹出，这样落料动作也完成。废料在顶件板的作用下被顶出 ,此时一个完整的冲裁和落料动作完成。 3.2 本道工序冲压力的计算 以下 计算第一道工序的冲压力。 3.2.1 落料力 : 工件的冲裁力和落料力按公式 F=KLt计算， 该工件毛坯的周边 L 计算得出为 1287.6mm。以及该工件的厚度 t=1mm,抗剪强度 =350MPa,K 通常取值 1.3， 代入公式得： 落料力： F 落 =1.3Lt =1.3 1287.6 1 350=585.858KN 卸料力： F 卸 1=K 卸 F 落 =0.045 585.858=26.3636KN 顶件力： F 顶 =K 顶 F 落 =0.06 585.858=35.15148KN 3.2.2 冲孔力 : 冲 2- 6 孔，冲 4- 9孔，冲 3个腰形孔所需的力也可按上式计算， 其 工 件 内 轮 廓 周 长 为 ： L=2 6+4 9+3 10+3 4 2=268.92mm。故： F 冲 =1.3Lt =1.3 268.92 1 350=122.3586KN F 推 =nk推 F冲 =(h/t) k1 F冲 =（ 10/1） 0.055 122.3586=67.29723KN F 卸 2=K 卸 F 冲 =0.045 122.3586=5.506137KN 现在计算它的总的冲压力： F 总 =（ F 落 +F 卸 1+F 顶 ） +（ F 冲 +F 推 +F 卸 2） =585.858+26.36361+35.15148+122.3586+67.2923+5.506137 =842.53KN nts 8 所以按照压力的大小来选用的话，选择 160T 压力机。 3.3 模具工作部分尺寸的计算 3.3.1 冲裁部分： 对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故凸模和凹模采用配合加工的方法。其基本的做法是，先按制件的尺寸和公差加工凸，凹模的一件（落料时加工凹模，冲孔时加工凸模），再以此为基准 在按最小合理间隙配做另一件 。因此只在基准件上标注尺寸和制造公差，配做的另一件只需标注基本尺寸。同时注明配做所留间隙即可。 当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸减小，因此属于 B类尺寸。计算这类尺寸 ,先把工件图尺寸化为 B0- ,再按冲孔凸模公式进行计算 . Bd=(B+X )0- 当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸增大，因此 属于 A类尺寸。计算这类尺寸 ,先把工件图尺寸化为 A0+ ,再按落料凹模公式进行计算 . A =(A-X )0+ 查表得，因数 x 为： 非圆形件 : 当 0.21=0.42时， x=0.5 圆形件 : =0.20 x=0.5 零件图中未注公差的毛胚的尺寸可按照 IT14 级精度计算，也可查表得出其极限偏差。 各尺段的公差如下表所示： 尺寸（） 公差（ m） 3 250 3 6 300 nts 9 6 10 360 10 18 430 18 30 520 30 50 620 50 80 740 80 120 870 120 180 1000 180 250 1150 250 315 1300 计算 A 类尺寸时 : Aj=(A-x )0+s,s= /4 则有 : 183 凹 =182.430+0.29 4.5 凹 =4.270+0.08 R37.5 凹 =37.190+0.16 39 凹 =38.690+0.16 R25 凹 =24.740+0.13 9 凹 =8.730 +0.09 12 凹 =11.780+0.11 6 凹 =5.770+0.08 19 凹 =18.740+0.13 15 凹 =14.780+0.11 R2 凹 =1.870 +0.06 R6 凹 =5.850 +0.08 6 凹 =5.770 +0.08 20 凹 =19.740+0.13 计算为 B 类尺寸时 : AJ=（ A+x ） 0+s,s= /4 则有 : R8 凹 =8.270-0.09 R30 凹 =30.260-0.13 3.3.2 冲孔部分： 根据材料 Q235-A.F-1.0-B，其厚度 t=1mm 查表 2-10 可得： p=0.020mm, d=0.020mm 查表 2-5 可得 : Zmax=0.12mm, Zmin=0.08mm 校核： p+ d=0.20 x 取 0.5 0.20 x 取 0.75 对于 2 个 60+0.30 孔 : dp=(d+x )0-0.02=6.150-0.02 mm dd=(d+x +Zmin) 0+0.02=6.230+0.02 mm nts 10 同理可得： 4 个 90+0.10孔： dp=9.080-0.02 mm, dd=9.160+0.02 mm 3 个腰形孔孔： d1=10.150-0.02 mm, d2=13.50-0.02 mm 上面几个凸模尺寸可见下图，它们的依次顺序为 6mm,9mm,10mm 的凸模。它们的凹模尺寸分别在它们各自对应的复合模上。见下图： - 0 . 0 20+ 0 . 0 4+ 0 . 0 2图 5 对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故采用配合加工的方法来制造，这里先加工凹模，凸模的尺寸按照凹模的尺寸来做。由于该零件的外形尺寸没标公差，该零件的外形尺寸的精度要求低，它的凹模尺寸根据工件的展开尺寸的外形尺寸来做。它的落料凹模采取的是组合凹模的形式，经过查手册可得它的具体尺寸可见其零件图。见下图： nts 11 周边图 6 凸凹模可配做，根据手册查得保证双边间隙值 0.08 0.12mm。 如下图所示： 图 7 3.4模具其它零件的选用 3.4.1 弹压卸料板 (推件板 ): 弹 压卸料 板开孔的 大小可 参见手 册，即 卸料孔的 每侧保 持间隙c=0.1t 0.2t，可查手册。我这里取 t 的 0.1 倍，即为 c=0.1,由于工件的厚度为 1mm。所以卸料板的厚度根据手册可得 h =18mm,它上面开孔的位置可见它的零件图。示意图如下图所示： nts 12 图 8 3.4.2 卸料装置的选择 : 根据以上算出的卸料力 ,推件力 ,经查手册得 ,上模卸料装置为聚胺脂弹性体 ,(GB2867.9-81),80A 规格 32 20 32 mm,个数为 8 个 .下压料橡皮也采用聚胺脂弹性体 (GB2867.9-81),80A 规格 32 20 55 mm, 个数为 8 个 . 3.4.3 模架的选择 : 模 架 中 的 零 件可 按 国 标 选择 ,导 柱 选择 GB2861.2-81,导 套 选择GB2861.6-81,模柄选择 GB2862.1-81,选压入式模柄 A70 125 mm 。 上、下模座 的厚度 取 1 1.5 倍凹模厚度。 3.4.4 凹模及冲孔凸模 尺寸 : 根据冲裁力 F 来选择凹模的厚度尺寸取 45mm,（圆整）冲孔凸模 2-6孔 ,4- 9孔 ,3个腰形孔高度为 70mm,采用的是固定板固定 ,固定部分 25 mm,修模量部分为 6 mm,采用的是冲孔和落料一起进行 .凸凹模的厚度取 35 mm.具体尺寸见其零件图 . 3.4.5 内六角螺栓 , 卸料螺栓 ,圆柱销 选择 : 按照手册提供的国标进行选择 ,装在弹压卸料板上的卸料螺栓根据GB2867.5-81 选择 M10 65 mm 的 8 个 ,下压料板上的卸料螺栓也按照GB2867.5-81选择 M10 80 mm 的 8 个 ,各圆柱销及其孔都按照 GB119-76选择 .其具体的尺寸都可参照它们各自相对应的零件图和装配图 . 以上各零件的具体材料经查手册可得 ,它们各自材料和热处理情况在 nts 13 各自的零件图的技术要求将详细给出 ,这里不一一列举 . 3.5 模具的闭合高度 模具的闭合高度为上模座到下模座之间的所有零件厚度的总和 ,即上模座 ,冲头固定板 ,垫板 .卸料橡皮等零件的厚度总和 ,所有的相加最后得出模具 最小闭合高度为 260mm，最大 闭合高度 为 300mm。 3.6 冲压设备的选用 在上面 冲裁力 计算过程中得到结果为 F 总 =842.53KN 所以按照压力的大小来选用的话 ,可选 100T 压力机，也可选 160T 压力机，但根据实际情况，该厂提供 JA21-160 型压力机 . 下面我们就来参考一下冲压设备情况 , JA21-160 型压力机的主要参数入下 : 1.公称压力 1600KN 2.到达公称压力时滑块到下死点 距离为 12mm 3.滑块行程 160mm 4.滑块的中心到机身距离 380mm 5.工作台尺寸 710 1120mm（左右，前后） 6.封闭变速，调节上限，行程下限 450mm 7.模柄孔尺寸 70 80 mm 8.工作台板厚度 130mm 从以上数据可以看出该压力机不但力的吨位够用，而且闭合高度，工作的大小都适合于在该道工序中配合所设计模具的使用。所以设备选JA21-160 型。 3.7模具压力中心的确定 从该工件来看由于工件在两侧都是对称的，所以该道工序中模具的压力中心一定在该工件所对称的对称线上，在两端看来虽然不是对称，但由于该 工件的尺寸比较大，而且又因为厚度很薄，可以忽略它带来的影响，所以可以把模具 中心位置放在压力机的滑块中心 。 3.8绘制模具零件图及总图 列出模具零件 的明细表和标准件 清单，绘制模具 的 零件图，提出各项nts 14 技术要求。 具体情况都在另做绘制处理。可参见它们的各自零件图及装配图。 以上就是 LZW1010PSB-JS1301F 型散热器左侧板的工艺设计和第一道工序的模具设计 。 四 模具安装与调试 模具 安装和调试 是否正确 ，直接影响质量和模具的使用寿命。调试时，用专门的调整工负责模具安装和调试，调试的冲件经首检合格后交操作工正式生产。 在安装调试前应做如下准备工作： 1.熟悉所要调试的零件冲压工艺规程和个工序的要求； 2.检查所要安装的模具尺寸参数与工艺确定的设备规格参数能否满足工艺要求； 3.检查待调试模具的状况是否满足工艺要求。 五 模具装配合理性检查 1.具间隙大小和间隙的均匀程度 2.凸、 凹模工作表面的粗糙度：凸模细于 1.6um，凹模工作面和凹模圆角处应细于 0.8um，圆角过渡光滑无棱。 六 模具试冲时的调整 1.冲压件尺寸精度形状误差和符合冲压件产品设计要求。 2.冲压件表面质量应达到冲压工艺本身的表面质量要求。 3.毛坯和工序间定位可靠，取件方便，卸料通畅。 nts 15 设计总结 古人云 ：“工欲善其事，必先利其器”。这是我国历史上劳动人民在生产斗 争和生活中对工具使用重要性所作的结论。在现代化大生产中，工具的作用更是至关重要。 正如我设计的冲压复合模，设计制造模具并不是我们的最终目的，模具的设 计制造也只是我们的一种手段，一种工具而已。我们的最终目的通 过使用工具，能完全实现产品生产的自动化，从而大幅度地提高生产效率，满足人们的生活需要，加速国民经济的飞速发展，所以我们要很好地学会设计和使用工具。 在此期间将 自己的任务进行了样件分析，零件绘图，查表，找资料，设计原理的可行性分析，各项计算，模型的分析与演算，最后定稿。当然，这期间也得到了 班级同学 的 帮助 ，特别是指导老师曾老师的耐心指导。在此，特向关心及帮助过我的老师和同学表示衷心的感谢。 通过这次设计增强了我分析和解决问题的能力，进一步提高了对生产工艺设 计，工艺流程，设备性能，冲压模设计的理性认识，对我今 后的工作大有裨益。 由于实践经验不足，水平有限，我们在许多方面还不足之处甚至错误，有待 于进一步的改进，恳请各位老师提出宝贵的意见。 nts 16 参考文献 1. 姜奎华 .冲压工艺与模具设计 .北京：机械工业出版社， 1985.5（ 2000.10 重印 ） 2. 王孝培 .冲压手册 .北京：机械工业出版社， 1990 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， 1988 4. 肖景容，姜奎华 .冲压工艺学 .北京：机械工业出版社， 1990 5. 卢
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