冲压模具毕业设计说明书

学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 3 步 骤说 明 与 理 由结 论 1 1 冲压工艺设冲压工艺设 计计 1 1 冲压工艺设计冲压工艺设计 1 11 1 冲压件简介冲压件简介 形状和尺寸如下图所示 材料为锡青铜 板材厚度 0 5mm 零件图如下 图 2 1 零件图 图中尺寸未注公差取 IT14 级 板材规格定 制 查参考文献 3 表 13 1 得 的5 7R5 2R 公差分别为 其中 0 36 0 5 7 R 0 25 0 45 2R1R 不用计算 201518 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 4 步 骤说 明 与 理 由结 论 1 21 2 冲压的工冲压的工 艺性分析艺性分析 1 21 2 冲压的工艺性分析冲压的工艺性分析 冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺 最 主要的是包括技术和经济两方面内容 在技术方面 根据产品图纸 主要分析零件的形状特点 尺寸大小 精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求 在经济方面 主要根据冲压件的生产批量 分析产品 成本 阐明采用冲压生产可以取得的经济效益 因此 工艺分析 主要是讨论在不影响零件使用的前提下 能否以最简单最经济的方法冲压出来 1影响冲压件工艺性的因素很多 从技术和经济 方面考虑 主要因素 工件的外形为非平板形状 外形简单 较适宜 冲裁 工件无细长的旋臂与窄槽 模具结构复杂 适 合冲压 材料为锡青铜 是常见的冲压材料 工件尺寸要求不是很高 尺寸未注公差按 IT14 级处理 生产批量 一般来说 大批量生产时 可选用 连续和高效冲压设备 以提高生产效率 中批量 生产时 常采用复合模或连续模 以降低模具制 造费用 成型件的尺寸要求不高 表面粗糙度要求不高 综上所述 此工件适宜冲裁 2本冲压件工艺分析如下 1 图形分析 形状较简单 主要是落料 冲孔 折弯形状 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 5 步 骤说 明 与 理 由结 论 2 尺寸分析 尺寸公差要求不高 未注公 差尺寸均取 IT14 级 3 材料锡青铜 是常见的冲裁材料 零件用的是厚 0 5mm 的锡青铜铜带 力学性能 抗拉强度 b MPa 550 查 参考文献 2 P411 页 表 7 1 抗剪强度 MPa 480 伸长率 10 3 5 屈服点 s MPa 由于零件是一个非平面形状 内部有 2 个 小孔 外部是圆弧和直线组成 关键是冲孔 落料 折弯能否同时进行 4 批量 批量生产 5 冲压工序 落料 冲孔 折弯 6 冲裁间隙 根据料厚 t 0 5 再查参考文献 3 P30 页 得单面间隙 C 0 035 0 050mm 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 6 步 骤说 明 与 理 由结 论 1 31 3 冲压工艺方冲压工艺方 案的确定案的确定 1 31 3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 经过对冲压件的工艺分析后 结合产品进 行必要的工艺计算 并在分析冲压工艺 冲压 次数 工艺顺序组合方式的基础上 提出各种 可能的冲压分析方案 方案一 单工序模 适当整合各冲压工序 至少需要三副模具 即落料模 翻边模和冲孔 模 这些模具制造方便 经济 但需要零件二 次定位 产品上孔定位精度不高 生产周长一 些 占用冲压设备多 方案二 复合模 由于该产品内部的孔较 多 中间的折弯特殊 而且复合模具结构相对 要复杂一些 制造难度也高一些 且一副模具 设计难度也很大 方案三 级进模 模具结构复杂 制造成 本高 模具调试难度大 制造周期长 通常材 料率很低 必须批量非常大 否则产品成本很 高 优点是能实现冲压自动化 日产量非常高 可节省劳动力成本 能保证产品精度和质量 适合加工形状比较复杂的零件 因此综合考虑工艺和模具设计可能性 产 品质量 制造周期 生产周期 节省成本等因 素 采用方案三 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 7 步 骤说 明 与 理 由结 论 2 2 落料冲孔弯落料冲孔弯 曲连续模设计曲连续模设计 2 12 1 模具结构模具结构 由于料厚适中 故模具结构需采用压料装置 且凹模至于下模 凸模装在上模 即正装级进 模 卸料采用弹性卸料结构 产品件采用从凹 模推出 由上而下推出 冲孔废料也采用向下 推出 条料采用自动左右送料装置 采用单边 侧刃控制步距 导正钉导正控制位置方式 如 图所示 图 2 1 模具结构图 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 8 步 骤说 明 与 理 由结 论 2 22 2 确定其搭边值确定其搭边值 考虑到成型范围 应考虑以下因素 1材料的机械性能 软件 脆件搭边值取 大一些 硬材料的搭边值可取小一些 2冲件的形状尺寸 冲件的形状复杂或尺 寸较大时 搭边值大一些 3材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些 4材料及挡料方式 用手工送料 手动侧 压 5卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边 值小一些 6材料为 锡青铜 落料部分是圆弧和直 线 综上所述 根据参考文献 2 P51 页 表 2 4 确定其搭边值 两工件间的搭边值 a1 1 0mm 工件侧面搭边值 a 1 2mm 考虑到材料的性能和冲裁的顺利 适当增 大搭边值 实际取 两工件间的搭边值 a1 2 0mm 工件侧面搭边值 a 2 4mm 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 10 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 11 2 32 3 确定排样图确定排样图2 32 3 确定排样图确定排样图 在冲压零件中 材料费用占 60 以上 排 样的目的就在于合理利用原材料 因此材料的 利用率是决定产品成本的重要因素 必须认真 计算 确保排样相对合理 以达到较好的材料 利用率 排样方法可分为三种 1 有废料排样 2 少废料样 3 无废料排样 少废料排样的材料利用率也可达 70 90 但采用少 无废料排样时也存在 一些缺点 就是由于条料本身的公差以及条料 导向与定们所产生的误差 使工作的质量和精 度较低 另外 由于采用单边剪切 可影响断 面质量和模具寿命 根据本工件的形状和批量 对模寿命有一 定要求 固采用有废料排样方法 排样时工件之间以及工件与条料侧边之间 留下的余料叫做搭边 搭边的作用是补偿定位 误差 保证冲出合格的工件 还可以使条料有 一定的刚度 便于送进 本产品外形是带大圆弧形 因此排样主要 由外形决定 为了提高材料利用率可考虑对排 对排方式可以是直排 具体由下面计算决定 送料步距 A 15 2 0 17mm 条料宽度 B D 2a 其中 60 a 2 4 B 104 7 2 2 4 109 5mm 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 12 步 骤说 明 与 理 由结 论 得条料宽度公差 0 6mm 所以 剪板宽度 B 104 7 2 2 4 0 6 0 6 0 1 101 排样图如图 3 2 所示 2 3 排样图 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 13 步 骤说 明 与 理 由结 论 2 42 4 材料利用率材料利用率 计算计算 2 42 4 材料利用率计算材料利用率计算 在冲压零件中 材料利用率是一个非常重 要的因素 提高利用率是企业降低成本的途径 之一 由于本产品采用复合工序的单副模具生产 送料采用手动送料 厚 0 5mm 由于板材规格 定制 所以 材料利用率计算公式 100 0 S S 其中 S0 一个步距的材料面积 S 实际产品面积 故 S0 109 5 17 1861 5 mm2 S S落 S孔 由于图特征多 较复杂 故采用 CAXA 软 件进行辅助分析计算 在 CAXA 软件中测得 S 落 1444 23mm2 S孔 145 818 mm2 所以 S 1444 23 145 818 1298 412mm2 故材料总利用率 75 69 100 5 1861 412 1298 100 0 S S 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 14 步 骤说 明 与 理 由结 论 2 52 5 凸 凹模刃凸 凹模刃 口尺寸的确定口尺寸的确定 2 52 5 凸 凹模刃口尺寸的确定凸 凹模刃口尺寸的确定 本模具有 3 种工序组成 落料 弯曲和冲 孔 下面分三部份分别计算 2 52 5 凸 凹模刃口尺寸的确定凸 凹模刃口尺寸的确定 本模具有多工序组成 侧刃不需要计算 只需计算与产品冲裁部份的关的工序 即冲孔 和落料 下面分两部份分别计算 2 5 12 5 1 落料部份凸 凹模刃口尺寸的确定落料部份凸 凹模刃口尺寸的确定 1 计算原则 本产品外形属于落料工序 因此计算原则 以凹模为基准 配做凸模 由于外形复杂 故采用凸 凹模配合加工 法来制造 并进行设计计算 2 凸 凹模制造公差及凸 凹模刃口尺 寸计算 工件尺寸有 0 36 0 5 7 R 凸 凹模制造公差取对应尺寸公差的 1 4 查参考文献 3 P30 页 冲裁双面间隙 Zmin 0 070 Zmax 0 100 所以 Zmax Zmin 0 030 3 落料凸 凹模刃口尺寸计算 由于以凹模为基准 所以查参考文献 1 P64 P65 页 得公式 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 15 凹模磨损后尺寸变大的 d AAd 25 0 0 凹模磨损后尺寸变小的 0 d BBd 凹模磨损后尺寸不变小 2 dd CC 属于磨损后尺寸变大的尺寸 0 36 0 5 7 R 1 计算 0 36 0 5 7 R A 7 5 0 36 凹模偏差 d 4 0 09mm t 0 8 查参考文献 4 P39 页 表 2 3 1 得 0 5 所以 mmAA d d 09 0 0 09 0 00 32 7 36 0 5 05 7 2 5 2 冲孔部份凸 凹模刃口尺寸的确定 1 计算原则 冲孔计算原则以凸模为基准 配做凹模 圆孔由于加工方便采用分开加工法制造并计算 非圆形孔由于外形复杂 制造不便故采用凸 凹分开配合 加工法来制造 并进行设计计算 公差查表确定 2 凸 凹模制造公差及凸 凹模刃口尺寸计算 本产品有两种孔 一种尺寸为 一种尺 0 25 0 5 2R06 05 寸为 12 0 0 6 查参考文献 1 P63 页 得计算公式 凸模尺寸 dd p p 0 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 16 步 骤说 明 与 理 由结 论 凹模尺寸 Zdd d pd 0min 查参考文献 3 P30 页 表 4 2 冲裁双面间隙 Zmin 0 07 Zmax 0 1 所以 Zmax Zmin 0 03 3 冲孔凸 凹模刃口尺寸计算 1 圆孔的尺寸计算 分开加工法 12 0 0 6 查参考文献 2 P148 页 得 凸模偏差 p 0 020mm 凹模偏差 d 0 020mm 冲裁双面间隙 Zmax Zmin 0 048 因此 p d 0 020 0 020 0 040 0 048 Zmax Zmin 所以凸 凹模制造公差不合理 所以 凸模偏差 p 0 4 Zmax Zmin 0 012mm 凹模偏差 d 0 6 Zmax Zmin 0 018mm mm 0 012 0 0 012 0 09 6 12 0 75 0 6 dp mm 018 0 0 020 0 0 16 6 07 0 09 6 dd 2 尺寸 计算 0 25 0 5 2R06 05 B 2 0 25 凹模偏差 d 4 0 06mm t 1 查参考文献 4 P39 页 得 0 75 所以 0 60 0 0 60 0 0 68 2 25 0 75 0 5 2 d BBd 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 17 步 骤说 明 与 理 由结 论 3 尺寸的计算06 05 C 5 0 12 凹模偏差 d 4 0 03mm 所以 03 0 52 dd CC 凸模与凹模为基准配做 保证双面间隙为 0 07 0 10mm 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 18 步 骤说 明 与 理 由结 论 2 62 6 冲冲 压力计压力计 算算 2 62 6 冲压力计算冲压力计算 因此必须认真计算冲压力 本模具冲压力 F总 有三大 部分组成 即落料部分力 F落 和冲孔部分力 F冲 组成部 分力 F弯 由于落料和冲孔同时进行 而弯曲先于两者 因 此需考虑压力机在整个冲压运动过程中是否有足够的动力提供 取三者和 下面分别进行计算 2 6 1 落料部分冲压力 根据本模具的结构 冲压力包括落料冲裁力 卸料力 已知材料锡青铜 QSn4 3 板材厚 0 5mm 材料的抗剪强 度取中间值 550MPa 进行计算 1 冲裁力 N31115550037 870 53 1LF Kt 冲 式中 L 落料件的周长 mm t 板料厚度 mm 材料抗剪强度 MPa 2 卸料力 查参考文献 3 P41 页 表 4 15 N12443111540 0 卸卸 落 FKF 式中 K卸 卸料力系数 N 查参考文献 3 P41 页 表 4 15 得 K卸 0 04 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 19 步 骤说 明 与 理 由结 论 3 落料总冲压力 F落 F冲 F卸 31115 1244 32359N 2 6 2 冲孔部分冲压力 根据本模具的结构 冲孔力包括冲裁力和 卸料力 已知材料锡青铜 QSn4 3 板材厚 0 5mm 材料的抗剪强度取中间值 550MPa 进行计算 1 冲孔力 N91370055578 2550 53 1LF Kt 冲 式中 L 落料件的周长 mm t 板料厚度 mm 材料抗剪强度 Mpa 2 卸料力 N36559137040 0 卸卸 落 FKF 式中 K卸 卸料力系数 N 查参考文献 3 P41 页 表 4 15 得 K卸 0 04 冲孔总冲压力 F孔 F卸 F冲 95025N 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 20 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 21 2 6 3 侧刃部分冲压力 根据本模具的结构 侧刃力包括冲裁力 已知材料锡青铜 QSn4 3 板材厚 0 5mm 材料的抗剪强度取中间值 550MPa 进行计算 1 冲裁力 N2560805571 6320 53 1LF Kt 冲 式中 L 落料件的周长 mm t 板料厚度 mm 材料抗剪强度 Mpa 2 6 4 弯曲部分冲压力 根据本模具的结构 弯曲部分力包括弯曲 力和压料力 已知材料锡青铜 QSn4 3 板材厚 0 5mm 材料的抗剪强度取中间值 550MPa 进行计算 1 自由弯曲力 2145N 0 51 5050 5301 30 6 tr kbt6 0 F 2 2 2 弯 式中 k 安全系数 1 3 b 弯曲件宽度 mm b 材料强度极限 Mpa t 材料厚度 3mm 2 压料力 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 22 107N214550 0 弯弯压 FKF 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 23 式中 K弯 弯曲力系数 N 查参考文献 3 P41 页 表 4 15 得 K卸 0 05 弯曲总冲压力 F总 F弯 F压 2145 107 2252N 2 6 5 总冲压力 总冲压力 F总 F弯 F落 F孔 F孔 2252 32359 95025 25608 155244N 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 24 2 72 7 压力机选用压力机选用2 72 7 压力机选用压力机选用 如果落料和冲孔一起进行 压力很大 必 须选用很大的压力机 对冲孔凸模不利 也极 不经济 因此采用阶梯冲裁 首先落料 等落 料完成后再冲孔 这样可达到降低冲压力 同 时压力机的行程有所增大 必须大于 10mm 由上面计算可知落料部份力大于冲孔部份 力 并且落料在前冲孔在后 故取总的落料部 份力来计算压力机所需的压力 压力机的冲压力选用 1 3 倍总冲压力以上 即 F 1 3F孔 1 3 155244N 201 8KN 综合上述 查参考文献 2 P478 页 附录 A 选得开式压力机型号为 J23 25 压力机参数如下 公称压力 250KN 滑块行程 55mm 最大封闭高度 250mm 工作台尺寸 左右 560mm 前后 360mm 工作台孔尺寸 180mm 模柄孔尺寸 50mm 70mm 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 25 2 82 8 压力中心计压力中心计 算算 2 82 8 压力中心计算压力中心计算 一副模具的压力中心就是这副冲模各个压 力的合力作用点 一般都指平面投影 冲模的 压力中心 应尽可能与压力机滑块的中心在同 一垂直线上 否则冲压时会产生偏心载荷 导 致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损 这 不仅降低模具和压力机的使用寿命 而且也影 响冲压件的质量 因此必须计算其压力中心 对于对称形状的压力中心就是其几何中心 对 于复杂形状工件或多凸模冲压的模具 其压力 机中心的计算 是采用平行力系合力作用线的 求解方法 即某点 合力对某轴的力矩之和 的力学原理求得 本次设计的工件不是对称的 所以压力中心需要计算 压力中心借助 CAXA 辅助计算得 X 5 27 Y 0 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 26 2 92 9 落料冲孔模落料冲孔模 主要零部件的结主要零部件的结 构设计构设计 2 92 9 落料冲孔模主要零部件的结构设计落料冲孔模主要零部件的结构设计 根据本模具结构 其主要零件有 切断凹 模 切断凸模 3 种冲孔凸模 共 7 个 凸模 固定板 凸模垫板 上模座 下模座等 2 9 1 落料凹模结构及设计 1 凹模及刃口形状 采用直刃口 刃口高度取 h 8mm 下方为 锥形 锥度为 1 2 凹模材料和热处理 查参考文献 2 P434 页 表 7 15 得材料为 Cr12MoV 热处理 60 64HRC 3 凹模外形尺寸 133 106 20 4 凹模固定和定位方式 此凹模为浮动形式 靠导柱与导套的行程 来控制抬料高度 故凹模不存在固定 其定位 方式是导柱与导套的滑动配合 2 9 2 腰形凸模结构及设计 此凸模为非圆凸模 对应产品基本尺寸为 共 3 个 0 25 0 5 2R06 05 1 腰形凸模材料和热处理 查参考文献 2 P434 页 表 7 15 得材料为 Cr12MoV 热处理 60 64HRC 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 27 2 腰形凸模形状及长度 腰形凸模形状为非圆形回转体 因此不可 做成台阶形 腰形凸模总长度 L 57mm 注 H固 h凹分别为固定板厚度 凹模高 度 具体各长度计算确定见后面各相应部分计 算 3 腰形凸模定位 固定方式 腰形凸模靠与凸模固定板成过渡配合来定位 头部不淬硬 铆开后使凸模固定 铆接后磨平 2 9 3 凸模结构及设计 此凸模为圆凸模 对应产品基本尺寸为 共 2 个 12 0 0 6 1 凸模材料和热处理 查参考文献 2 P434 页 表 7 15 得材料为 Cr12MoV 热处理 60 64HRC 2 凸模形状及长度 凸模形状为圆形回转体 因此可做成台阶 形 凸模总长度 L 57mm 注 H固 h凹分别为固定板厚度 凹模高 度 具体各长度计算确定见后面各相应部分计 算 3 凸模定位 固定方式 凸模靠与凸模固定板成过渡配合来定位 靠头 部的台阶来固定 2 9 4 侧刃结构及设计 1 侧刃材料和热处理 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 28 步 骤说 明 与 理 由结 论 学学 院院 毕毕业业设设计计 论论文文 说说明明书书 29 查参考文献 2 P434 页 表 7 15 得材料为 Cr12MoV 热处理 60 64HRC 2 侧刃形状及长度 侧刃形状为非圆形回转体 因此不可做成 台阶形 侧刃总长度 L 57mm 注 H固 h凹分别为固定板厚度 凹模高 度 具体各长度计算确定见后面各相应部分计 算 3 侧刃定位 固定方式 侧刃靠与凸模固定板成过渡配合来定位 头部 不淬硬 铆开后使凸模固定 铆接后磨平 2 9 5 裁边凸模结构及设计 此裁边凸模为非圆凸模 1 裁边凸模材料和热处理 查参考文献 2 P434 页 表 7 15 得材料为 Cr12MoV 热处理 60 6