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机械毕业设计论文
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模具毕业设计83冷冲压模具设计说明书,机械毕业设计论文
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冷冲压模具设计说明书 系 别： 机 械 工 程 系 专 业： 模 具 设 计 与 制 造 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 冷冲压模具 课程 设计的目的 冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、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。 其目的是： 1）综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识， 进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独 立工作的能力。 nts2）巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容， 掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。 3）掌握冷冲压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。 一、 冲压件的工艺性分析 该零件系一心轴托架， 10 孔内装心轴，拖架通过 4 个 5 的孔与机身联接。零件外形对称， 5 个孔有较高精度要求。该零件选用 08 号冷轧钢板，其弯曲半径皆大于该种材料的最小弯曲半径（ R1.50.8t）， 5 个孔也均可按要求冲出。因此，该零件适于冷冲压方法制作。 冲压该零件的基本工序有：冲孔 、落料和弯曲。 为简化模具结构，零件上的孔应尽可能在平板毛坯上冲出。该零件上的 10 孔边与弯曲中心的距离为 6mm，大于 1.0t=1.5mm，弯曲时不会引起孔的变形，因此 10 孔可以在压弯前冲出。冲出的 10 +0.080 孔可以作后续工序定位孔用。而 4- 5 孔的边缘与弯曲中心的距离为 1.5mm，等于 1.0t，压弯时易发生孔的变形，故应在弯曲后冲出。 零件的弯曲成型，可以采用三种不同的方法。 第一种方法，优点是用一副模具成型，生产率高，设备占用少。缺点是：（ 1）模具磨损快，寿命低，因为毛 坯的整个面积几乎都参与激烈的弯曲变形，且需要较大的弯曲力：（ 2）工件表面易擦伤，擦伤面积也大；（ 3）工件的形状与尺寸不精确；弯角处材料变薄严重。这是因为不能有效地利用过弯曲或校正弯曲来控制回弹，已经凸凹模圆角处阻力大造成的。 第二种方法，采用两副模具分两次弯曲。先折弯端部两角。然后再压出中间的弯角。显然，弯曲变形的激烈程度比方法一缓和得多，弯曲力也小，模具工作条件大为改善。但回弹现象仍难于控制，且增加了模具、压床和操作人员的数量。 第三种方法，先在一副模具上弯曲端部两角，同时预弯中间两角使之 呈 45，然后在另一副模具上将中间两角弯成 90。由于能够实现过弯曲和校正弯曲，因而制件的回弹易控制，可以得到形状和尺寸较精确的零件。此外，由于成形过程中材料受凸，凹模的阻力较小，可以使工件获得较好的表面质nts量，模具的寿命也可以提高。 二、 确定工艺方案 根据以上分析，冲压该零件可能有以下几种方案。 方案一 ：落料与冲 10 孔复合，弯曲外部两角并使中间角预弯 45，弯曲中间两角，冲 5 四孔。 方案二 ：落料与冲 10 孔复合，弯曲外部两角，弯曲中间两角，冲 5 四孔。 方案三 ：落 料与冲 10 孔复合，弯曲四个角，冲 5 四孔。 方案四 ：冲 10 孔、切断与弯曲外部两角连续冲压，弯曲中间两角，冲 5 四孔。 方案五 ：冲 10 孔、切断与弯曲四个角连续冲压，冲 5 四孔。 方案六 ：全部工序组合，采用带料连续冲压。 在上述 6 个方案中， 方案一 的优点是：模具结构简单、模具寿命长、制造周期短、投产快；工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；各工序（除第一工序外）都能用 10 孔和一个侧面定位，定位进准一致且与设计基准重合，操作比较方便。缺点是：工序分散，需要模具 、压力机和操作人员多，劳动量大。 方案二 的优点是模具结构简单，投产快、模具寿命长。但回弹难以控制，尺寸和应状不精确，且工序分散，占用设备多、劳动量大。 方案三 的工序比较集中，占用设备和人员少，但模具寿命短、制件质量（精度与表面粗糙度）低 方案四 的优点是工序比较集中，从工件成形的角度看，本质上与方案而相同，只是模具结构较为复杂。 方案五 本质上与方案三相同，只是采用了结构复杂的连续模。 方案六 的优点是工序最集中，只用一副模具完成全部工序。由于它实质上是把方案一的个工序分 别不止到连连续模的各工位上，所以它还具有方案一的各项优点。缺点是模具结构复杂，安装、调试、维nts修困难，模具制造周期长。 综上所述，考虑到该零件为大批量生产，且零件的材料根据有关材料得知弹性系数不大，而且零件的外形尺寸要求不高，为达到提高生产效率的目的，选用方案三比较合适。其中工序如下：（ 1）落料冲 10 孔；（ 2）压弯四角；（ 4）冲 5 四孔。 一、 工艺计算 1长度 毛坯展开长度按图分段计算。 毛坯总展开长度 L0 L0=2(a+b)+c+2 (r+xt) 式中 a=7.5mm b=25.5mm c=22mm x=0.32(x查教材表 3.3.3) L0=2(7.5+25.5)+22+2 3.14 (1.5+X 1.5)=100.43mm 取 L0=100 .5mm 2.排样与材料利用率 nts由于毛坯尺寸较大 ,并考虑操作方便与模具尺寸 ,决定采用直排 .（根据指导表 2-17） 去搭边 a=2 , a1=1.8 （查指导表 2-18） 则进距 h=30+1.8=31.8mm 条料宽度 b=100.5+2 2=104.5mm 板料规格选用 1.5mm 900mm 1800mm 采用纵裁时 : 每板的条数 n1=900/108=8 条 ,余 36mm 每条的工件数 n2=(1800-1.5)/31.5=57件 ,余 3mm 每板工件数 n=n1 n2=8 57=456个 板料利用率 =(456 30 100.5)/(900 1800) 100%=84.9% 经计算 ,横裁时板料利用率仅为 81.5%,故决定采用纵裁 (如图 )。 3.计算压力和初选设备： （一 ）冲孔落料模： (1)落料与冲孔复合工序 冲裁力根据式子 P=1.3(L+l) t 式中 L=2(100.5+30)=261mm nts l= 10=31.4mm t=1.5mm =300Mpa（查指导表 8-1） 故 P=1.3 (261+31.4) 300 1.5=152685(N) 卸料力 Px=K 卸 P=0.04 152685=6107.4(N)（ K查指导表 2-20） 推件力 Pt=nKtP=h/tKtP=6 1.5 0.05 152685=30537(N) （ h查指导表 2-23， K查指导表 2-20） 总冲裁力 : P0=P+Px+Pt=152685+6107.4+30537=189329.4(N) 根据指导表 8-10 选用 J23-25型压力机 （ 2）压力中心的计算 根据公式（ 2-8）和（ 2-9）得 X0=(104.5 52.25+261 52.25)/(104.5+261)=52.25 取 X0=53 Y0=(104.5 31.5+261 15)/(104.5+261)=19.7 取 Y0=20 (3) 计算各主要零件的尺寸 1) 凹模厚度 :按式 (2-19) 其中 b=100.5mm,K按表 2-24查得， K=0.2，故 H=Kb=100.5 0.2=20.1mm 取 H=30mm, 按式（ 2-20）， C=（ 1.5） =4560 取 C=50mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸， 长度宽度 =210mm 140mm。 2）下模座高： H1=（ 11.5） H=30-45mm取 40mm 3) 凸模固定板的厚度 H2=0.7H=21mm,取整为 20mm 3) 垫板的采用与否 按式 (2-10) 其承压应力 =F/A= (30+100.5) 2 1.5 400 /(30 104.5)=51.48Mpa 查表nts（ 2-39）得铸铁模板的 p =90 140 Mpa p可不用垫板，但是此工序有冲孔，故采用垫板。取垫板厚度 10mm. 4) 卸料橡胶的自由高度：根据工件材料厚度为 1.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度取 1mm,考虑模具维修时刃磨余量 2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模 1mm,则总的工作行程 h 工件 =5.5mm h 自由 =h 工件 /（ 0.25 .） =18 22mm 取 22mm 组装时橡胶预压量为 h 预 =（ 10%） h 自 =2.2 . mm,取 3mm, 安装中橡胶的空间高度为 19mm。 5)凸凹模固定板高： H3=0.7 H=21mm取 20mm 6)上模座高： H4=（ 11.5） H=30-45mm取 40mm 5）计算凸凹模工作部分的尺寸： 由教材表 2-24得 2Cmin=0.15mm 2Cmax=0.19mm 冲 10 孔模 以凸模为基准 由公差表得 10 孔为 IT9级精度 由表 2-13 查得 x=0.75 设凸凹分别按 IT6和 IT7级加工 由 dp=(d+x )0- p=10.0270-0.009 mm Dd=( dp+ Zmin)+ 0.0150=10.177+0.0150mm 落料模 以凹模为基准 宽 30mm 长 100.5mm 圆角 R=2mm 由公差表知宽 30mm长 100.5 圆角 R=2mm时为 IT13 设凸凹模分别按 IT6 和 IT7级加工 查表 2-13 取 x=0.5 由公差表得 30mm时 x =0.54; 100.5mm 时 x =0.54 2mm时 x =0.54 则 Dd1=(D- x )+ d10=29.73+0.0210 mm dp1=( Dd1- 2Cmin)0- p1=29.580-0.013mm Dd2=(D- x )+ d20=100.23+0.0350 mm dp2=( Dd2- 2Cmin)0-0.022=100.080-0.022mm Dd3=R=2 mm dp3=R=2mm (4) 模具总体设计 nts H 模 =40+10+20+10+30+10+10+20+19+11+40=220mm 外形尺寸约为 300 335mm (5) 模具主要零部件的设计 本模具是采用手工送料的复合模，落料凸模面积较大可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则须用固定板固定，落料凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。另外，横向的定位可在凹模上增设一个定位销，卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。选用后侧导柱模架 . （ 6）选定设备 该模具的总冲压力 F 总 =189329.4N 闭模高度为 236mm 外形尺寸约为 360 330mm 选用 250K曲柄压力机 J23-25 最大冲压力： 250KN 滑块行程： 65mm 连杆调节量： 55mm 工作台尺寸： 560 370 mm 模柄孔尺寸： 40 mm 深 60 mm （ 7） 绘制模具总图 见装配图 （二）弯曲 工艺 根据前面的工艺分析 采用 一次弯曲 成型 1、回弹值的确定 材料相对弯曲半径 R=r/t=1.5/1.5=1 nts 由 R=1可知材料的角度回弹较小 凸模圆角半径 RP=1/（ 1/r+3 S/Et） =1/(1/1.5+3 196/186 1.5)=0.36mm( S、 E查指导表 8-1) 凸模圆弧所对中心角 p=r /rp=1.5 90/0.36=375 2、最小弯曲半径根据表 3-4得 R=0.1t=0.1 1.5=0.15mm 3、 弯曲力的计算： 总冲压力 P0=Pf+Pc+Pp 式中 Pf=2.4bt b =2.4 30 1.5 400 0.2 0.6=5184N （ b查指导表 8-1，、查表 3-11 和表 3-13） Pc=Ap A=1472mm2(校 正面积 ) P=80MPa(单位校正力 ) 故 Pc=1472 50=73600(N) Pp=0.5Pf=0.5 5184=2592(N) 得 P0=5184+73600+2592=81376(N)=81.38(KN) 选用 J23-16 曲柄压力机 2、模具工作部分的尺寸计算 1）弯曲凸、凹模的间隙 C=t+ +kt=1.5+0+0.05 1.5=1.575mm nts2)弯曲凸模 和凸凹模 中凹模 的宽度尺寸 设模具制造精度为 IT9级 所以 =0.052mm d=（ L+1/2） 0 =（ 25+1/2 0.052） -0.0260=25.026-0.0260mm D=d+2c=25.026-0.0260+2 1.575=28.176-0.0260mm 凸模的圆角半径取 RP=r=1.5mm 3)弯曲凸凹模中的 凸模宽度尺寸和凹模宽度尺寸 d1=（ L1+1/2） - 0=(100.5-2b-2r-2t+1/2 ) -0.0370=79.537 -0.0370mm D1= d1+2C=79.537 -0.0370+2 1.575=82.687-0.0370mm 模具圆角取 R=1.5mm （ 1）模具主要零部件设计 此模具为弯曲 复合 模，可不用垫板，直接用螺钉固定在凸凹模上， 有 压料板， 取其厚度为 15mm, 由弹簧提供压力 。 （ 2）选定设备 该模具的总冲压力 P0=81.38 KN 闭模高度为 240 选用 160KN曲柄压力机 J23-16 根据表 8-10可知 最大冲压力： 160KN 滑块行程： 55mm 连杆调节量： 45mm nts 工作台尺寸： 300mm 450mm 模柄孔尺寸： 40mm 深 60mm (4) 绘制模具结构如图 （ 三 ）冲 4- 5 孔 模 4个 5孔同时冲，需要总压力 P0=P+Px 式中 Px=n dt b=4 5 1.5 400=37680(N) ( b查表 8-1) Px=KxPw=0.04 37680=1510(N) （ K查表 2-20） nts故 P0=37680+1510=39190(N)=39.2(KN) 选用 160KN曲柄压力机。 1）凹模厚度 :按式 (2-19) 其中 b=1
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