毕业设计（论文）-托架冲压模具设计【落料冲孔+弯曲模】

内容提要：本设计是对托架进行冲压模具的设计。此设计说明书中简要概述了冲压模具目前的发展状况和发展趋势。然后对工件进行了详细工艺性分析以及冲压方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、挡料销、推件板、顶件块等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备主要内容包括产品的工艺性分析、制定及分析工艺并确定最佳方案、模具类型及结构分析、排样图的设计及材料利用率的计算、冲裁力、弯曲力和压力中心的计算、以及各个模具零部件的计算选择及标准化、冲压设备选择等等全套图 纸加扣 3346389411或3012250582目录目录1绪 论3第1章 零件的工序组合4第2章 落料冲孔模的设计52.1 零件工艺性分析52.1.1 零件的结构分析52.1.2 零件的材料分析62.1.3 零件的质量要求62.2 模具设计方案比较62.3 确定模具类型和模具结构72.3.1 模具类型72.3.2 操作与定位方式72.3.3 卸料与出件方式72.3.4 模座类型及精度72.4 排样设计的计算72.4.1零件展开长度的计算72.4.2 排样设计82.5 冲裁力的计算92.5.1 冲裁模刃口形式92.5.2 冲裁力计算92.6 模具刃口尺寸及公差确定112.6.1 模具刃口尺寸计算112.6.2 刃口尺寸及公差计算112.7 凹模的设计122.7.1 凹模刃口结构122.7.2 凹模厚度计算122.7.3 凹模外形尺寸计算122.8 其他板类零件的设计132.8.1 板类零件长度及宽度确定132.8.2 板类零件厚度计算132.9 弹性卸料元件的设计142.9.1 弹性元件的设计142.9.2 卸料螺钉的设计142.10 凸模的设计152.10.1 凸模类型152.10.2 凸模长度计算和凸凹模长度计算152.10.3 凸模结构形式和凸凹模的结构形式152.11 定位元件的设计152.12 模具闭合高度的计算162.13 模座模柄的设计与选择162.13.1 模座的选择162.13.2 模座的结构设计162.13.3 模柄的选择172.13.4 模柄的结构设计182.14 导向元件的设计与选择182.14.1 导柱的设计182.14.2 导套的设计192.15 紧固件的设计与选择202.15.1 紧固螺钉的设计与选择202.15.2 销钉的设计与选择202.16 模具装配图的绘制212.16.1 明细栏212.16.2 技术要求212.16.3 装配图23结果与建议24致 谢25参考文献26绪 论本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠。本套冲压模具的设计不是以复杂模具的设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握冲压模具设计的基本技能的目的。首先，对零件做整体的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。为了降低成本，对排样方式进行了合理的设计；其次，对零件整体进行工艺设计。通过工艺目的的设计、工序的顺序设计、压力机的选择等来实现所要达到的要求；再次，想要保证制件精度的要求，就要考虑模具刃口尺寸的计算。因为刃口是冲制工件的主要工作部分，刃口处的精度就决定了制件的精度，就必须根据公差来进行精确计算。最后，根据计算出的模具刃口尺寸设计出相应的凸凹模，并且查找资料选择冷冲压模的标准零件，符合标准后，就把凸凹模与其它各零部件进行总体装配。在确定了模具体闭合高度后，选出合适的压力机在调试校验后并进行试冲加工，以达到符合的标准，最终完成加工。第1章 零件的工序组合根据该零件的外形，可以确定其为冲裁弯曲件。由此，可以由三种工序组合方式：落料、弯曲、冲孔单工序模：其特点是结构简单，制造和维修方便，冲件精度要求不高，对于这个零件，加工方便，同时能满足其大批量生产。落料、弯曲、冲孔复合模：其特点是生产效率高，冲件精度要求高，但是模具制造麻烦，特别是加之弯曲工序，模具尺寸大，重量大，制造成本高，适合该结构简单的零件。落料、弯曲、冲孔级进模：其特点是生产效率高，模具制造工作量和成本相对于结构简单的零件，要比复合模低，可直接从漏料孔落料，且适合生产批量大的零件，但是其维修麻烦，该零件中心距有精度要求，由此分析其模具尺寸大，制造麻烦且计算复杂，不适合该简单零件。结论：综上所述，采用落料冲孔复合模具和弯曲单工序模比较合理。第2章 落料冲孔模的设计2.1 零件工艺性分析2.1.1 零件的结构分析该零件为托架零件，形状为矩形，简单且对称，无悬臂、凹槽。零件最大尺寸为48mm，属于中小型尺寸零件。结论：从结构分析，该零件适合冲裁生产。注：冲压模具及设备194页2.1.2 零件的材料分析该零件材料为08，其抗拉强度： =322441Mpa，抗剪强度：=265343Mpa，延伸率：=29%。而该零件要求弯曲性能较好，即塑性较好，从该材料的这三个方面可见，08符合该零件。结论：综上分析，08符合零件要求。注：冲压模具及设备28页表2-3。2.1.3 零件的质量要求该零件落料尺寸按IT14级，普通冲裁落料可达IT10级，故普通冲裁可以达到该零件精度要求。该零件断面粗糙度、飞边毛刺都无特殊要求，普通冲裁可以达到=3.26.4m，故普通冲裁可达到零件要求。结论：综上所述，该零件适合普通冲裁。注：冲压模具及设备191页。2.2 模具设计方案比较无导向式落料模：该模具结构简单，制造容易，适用于冲裁精度要求不高、形状简单和生产批量小的冲件。导板式落料模：该模具与无导向式模相比，冲件精度高，模具寿命长，安装容易，卸料可靠，操作安全，但制造比较麻烦，一般用于形状较简单、尺寸不大、料厚大于0.3mm的小冲件。导柱式冲孔落料模：该模具比导板式模可靠，冲件精度高，模具寿命长，使用安装方便，适用于冲裁批量大、精度要求高的冲件。结论：综上所述，采用导柱式冲孔落料模是最佳方案。注：冲压模具及设备118-120页、冲模设计实例详解4页。2.3 确定模具类型和模具结构2.3.1 模具类型根据上述分析，采用导柱式倒装复合模（导柱式冲孔落料模。2.3.2 操作与定位方式虽然零件生产批量大，一般选用手工送料操作方式，故选择手工送料。定位方式分析如下：采用导料销导料；挡料销挡料结论：采用手工送料；导料销+挡料销。注：冲压模具及设备143-146页。2.3.3 卸料与出件方式零件尺寸偏狭长，厚度较薄（= 1.5mm），卸料力较小，故选用橡胶式弹性卸料装置。生产完成的零件采用推件块推出的下出件方式。结论：选用橡胶式弹性卸料装置，下出件的方式。注：冲压模具及设备150-151页。2.3.4 模座类型及精度由于该零件形状简单且工作环境要求滑动平稳，导向准确，故选用四角导柱式模座。该零件精度要求不高，因此选择I级模座精度。结论：四角导柱式I级精度模座。2.4 排样设计的计算2.4.1零件展开长度的计算展开长度：Lz=22+17.5x2+10.5x2+1.57x(0.5+0.29x1.5)= 1.468+21+35+22=79.47 (mm)LZ-弯曲件的展开长度,mm 注：冲压模具及设备215页。2.4.2 排样设计由于零件结构简单，一些尺寸精度要求不高，生产批量大，且选用复合模具生产，可提高生产效率，选用少废料排样的方式。结论：选用少废料排样。冲裁件的面积1740.6零件形状与尺寸大小显示，且选用了复合模生产，由此分析，适合横排样，如下图所示：由图可知，条料宽度84mm；定步距25mm。一个步距内的材料利用率：/0F/=1740.6/84*25 =83%注：冲压模具设计指导书206页表9-6、26页。2.5 冲裁力的计算2.5.1 冲裁模刃口形式由于选用复合模冲裁的方式，采用台阶式的 ，可以挂推件块。结论：采用台阶式刃口形式。注：冲压模具设计指导书37页表2-1。2.5.2 冲裁力计算冲孔力由2得冲裁力的计算公式F冲孔孔=KLt （3.1）式中： K系数，K=1.3； L冲裁周边长度（mm）； t冲裁件的厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）。F冲孔孔=KLt=1.3(4x15.71+31.42)3041.5= 55.88kN）落料力=KLt （3.2） 式中： K系数，K=1.3； L冲裁周边长度（mm）； t冲裁件的厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）。=KLt=1.3(197.8)3041.5= 117.26kN）卸料力由2得卸料力的计算公式F卸料=K卸料F落料 （3.3）式中： K卸料卸料力系数，查表3.1。F卸料=K卸料F落料 =0.045117.26=5.28（kN）推件力由2中推件力的计算公式F推件=nK推件F冲孔（3.4） 式中： K推件推件力系数，查表3.1。n同时梗塞在凹模内的工件数（废料数）；F推件=nK推件F冲孔 =5x0.05555.88=15.37（kN）顶件力由2中顶件力的计算公式F顶件=K顶件F落料 （3.5）式中： K顶件顶件力系数，查表3.1。 F顶件=K顶件F落料 =0.06117.26=7.04（kN）总压力=200.83KN2.6 模具刃口尺寸及公差确定2.6.1 模具刃口尺寸计算确定基本工序性质：冲孔 落料。该零件属于无特殊要求的落料件：注：冲压模具及设备96页。2.6.2 刃口尺寸及公差计算注：单位为mm。落料时，有冲件精度为IT14，查得；由表得，、，凹模刃口： 凸模刃口：查表得，、，校核间隙：，说明所取凸、凹模公差不能满足但相差不大，此时可调整如下：将已知和查表的数据代入公式，即得Dd=(Dmax-x)=(80.64-0.5x0.46)=80.412）冲孔时：4冲件精度为IT14，查得；由表得，、，4：查表得，、，校核间隙：，说明所取凸、凹模公差不能满足将已知和查表的数据代入公式，即得Dp=(dmin+x)=(4+0.5x0.18)=4.092.7 凹模的设计2.7.1 凹模刃口结构根据冲裁模刃口形式的分析，采用台阶式刃口结构。2.7.2 凹模厚度计算根据凹模刃口的最大尺寸，查表得，那么厚度：,H1=25mm注：冲压模具设计指导书38页，冲压模具标准件选用与设计指南103页。2.7.3 凹模外形尺寸计算壁厚：C=25mm。长度：L1=160mm。宽度：B1=165mm。注：冲压模具设计指导书38页、245页表9-46，冲压模具及设备139页。2.8 其他板类零件的设计2.8.1 板类零件长度及宽度确定根据凹模尺寸，查表得固定板、卸料板尺寸均为。 2.8.2 板类零件厚度计算固定板厚度： 标准化：根据各板长度、宽度尺寸，查标准得、卸料板。结论：各板类零件尺寸为（）：固定板160x165x16、卸料板160x165x12。注：冲压模具设计指导书41-42页表2-25，冲压模具标准件选用与设计指南165页表7-2、170页表7-8。2.9 弹性卸料元件的设计2.9.1 弹性元件的设计弹性元件的选择模具工作平稳，模具尺寸中等，从经济方面考虑，选用常用的橡胶作为弹性元件即可。弹性元件高度计算自由高度：，根据其高度范围，查标准，得H=35安装高度： Ha=0.9H0=0.9x35=31.5弹性元件其他尺寸。注：冲压模具标准件选用与设计指南158-160页，冲压模具设计指导书233页表9-36。2.9.2 卸料螺钉的设计螺钉类型：由于卸料螺钉无特殊要求，故采用一般的圆柱头卸料螺钉。结构设计：由橡胶的内径d=8.5,查表得，卸料螺钉。查表得，其螺纹公称直径为，其长度查标准取h=50。结论：卸料螺钉的尺寸为。卸料螺钉的定位设计：注：冲压模具标准件选用与设计指南128-129页表5-5、133页。2.10 凸模的设计2.10.1 凸模类型根据该零件外形内孔分析，模具的凸模为圆凸模和方形凸模。2.10.2 凸模长度计算和凸凹模长度计算由于采用复合模弹性卸料，那么注：冲压模具及设备136页。2.10.3 凸模结构形式和凸凹模的结构形式凸模结构选择：由于矩形凸模尺寸相对稍大，为方便加工，选用 注：冲压模具标准件选用与设计指南87页表4-1。2.11 定位元件的设计导料销用以导料，数量为3个。具体设计如下图所示，2.12 模具闭合高度的计算根据以上设计，知上模座、下模座、凹模H=26、凸模H=39mm,凸凹模H=40mm，那么模具闭合高度。注：冲压模具设计指导书31页。2.13 模座模柄的设计与选择2.13.1 模座的选择模座类型：根据模座类型与精度的分析，以及对模具结构的分析，最终选用四角导柱式模座。注：冲压模具标准件选用与设计指南13页。2.13.2 模座的结构设计上模座的结构设计：根据初选压力机J23-40，查表得，压力机闭合高度范围为150-300。根据凹模周界和模具闭合高度，查表得，上模座尺寸为400x250x60。下模座的结构设计：与上模座结构设计同理，得，下模座尺寸为400x250x70。注：冲压模具及设备41页表3-5，冲压模具设计指导书245页表9-46，冲压模具标准件选用与设计指南13-16页表2-1、表2-2。2.13.3 模柄的选择选用压入式A型模柄。2.13.4 模柄的结构设计根据初选压力机J23-40，查表得，模柄孔直径30mm,那么，模柄直径。根据模柄直径和上模座厚度注：冲压模具及设备41页表3-5、159页，冲压模具设计指导书245页表9-46。2.14 导向元件的设计与选择由于该模具为冲裁模，故选用适用于冲裁模滑动导向模座的A型导柱导套。注：冲压模具标准件选用与设计指南66页。2.14.1 导柱的设计根据模具闭合高度，查表得，导柱尺寸 注：冲压模具设计指导书245页表9-46、50页表2-27。2.14.2 导套的设计根据模具闭合高度，查表得，导套尺寸注：冲压模具设计指导书245页表9-46、51页表2-28。2.15 紧固件的设计与选择2.15.1 紧固螺钉的设计与选择螺钉类型：在冲裁模中，为使螺钉头部外露，模具外形美观，一般采用内六角螺钉。螺钉的尺寸计算：根据凹模厚度，查表得，所用螺钉都为。上模座、,凹模板 ，垫板，固定板之间的螺钉：四块板厚度查表得，螺钉尺寸，数量为4个。下模座、垫板，固定板之间的螺钉： 查表得，螺钉尺寸，数量为4个。注：冲压模具及设备160-161页，冲压模具标准件选用与设计指南124页表5-2。2.15.2 销钉的设计与选择销钉的类型：该模具对销钉无特殊要求，故采用常用的圆柱销。销钉的尺寸计算：根据紧固件设计参考原则，查表得，所用销钉公称直径都为。 凹模板 ，垫板，固定板之间的销钉： 查表得，销钉尺寸，数量为2个。、垫板，固定板之间的螺钉： 查表得，销钉尺寸，数量为2个。注：冲压模具标准件选用与设计指南134页表5-11。2.16 模具装配图的绘制2.16.1 明细栏2.16.2 技术要求装配时要保证凸、凹模之间的间隙均匀一致，配合间隙符合技术设计要求，不允许采用凸、凹模变形的方法来修正间隙。各接合面保持密合。各紧固用的螺钉销钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上、下模板面。凸模与固定板的配合为H7/n6或H7/m6，保证工作稳定可靠。冲模的装配必须符合模具装配图、明细栏及技术条件的规定。 模具的装配配合精度上模座和导套的配合、下模座和导柱的配合公差均为；导柱和导套的配合公差为；销钉和销钉孔的配合公差为；模柄和模柄孔的配合公差为。模具装配工艺过程：（1）、选择装配基准由于本设计为简单模，而简单模一般选择凹模作为基准件，总装配时先装下模。（2）、装配顺序将凹模放在下模座上，找正位置；按照凹模上螺钉孔的位置配作下模座上的螺钉孔，装入螺钉，螺钉稍松，再挡块用紧固螺钉定位在凹模正确的位置上，然后将导柱装入下模座的导柱孔中。同时，固定板和凸模的铆接后磨平。将模柄装入上模座后，打入防转销防转，之后导套找正位置固定到上模座上。然后将卸料板定位在凹模上，找正位置后放入橡胶，再将凸模组件和上模组件先后装入，找正位置，最后调整后打入销钉，装入紧固螺钉和卸料螺钉，螺钉稍松。用透光法调整凸凹模之间的间隙，将上、下模合模后，用灯光从底面照射，观察凸、凹模刃口四周间隙的大小，以此来判定间隙是否均匀，再进行调整、固定和定位，调整凸凹模的间隙使其均匀，拧紧螺钉。（3）、检验、试模、调整 凸、凹模的配合深度通过调节压力机连杆长度来实现。冲头、凹模的配合深度应适中，不能太深或太浅，以能冲出合格的零件为准。 凸、凹的间隙冲裁模的冲头、凹模间隙要均匀。对于有导向零件的冲模，其调整比较方便，只要保证导向件运动顺利即可。试模后检查试冲件，看其是否有明显毛刺，并判断断面质量。 定位装置的调整检查冲模的定位零件是否满足定位要求，定位是否可靠。如定位不可靠，在试模时进行休整，必要时更换。 卸料装置的调整卸料装置的调整主要包括卸料板是否灵活，卸料弹簧、橡胶是否合适，卸料装置运动行程是否足够；漏料是否顺畅，若发现故障，应进行调整，必要时进行更换。模具装配注意事项： 零件成形部分除要求外不能倒角或刮伤； 安装时要用铜锤敲打零件不能用铁锤； 拧紧螺钉是要对称均匀紧法； 安装时，要先打入销钉在拧螺钉。2.16.3 装配图结果与建议本次设计的制件属于的冲压件，首先对该制件材料进行分析，确定适合冷冲，然后确定制件的冲裁方案与排样图，计算出毛坯的尺寸以及材料的利用率，通过各种工艺力的计算来选择压力机，并确定卸料弹簧的数量与型号，为模具标准件与非标准件选择做铺垫。经过对工件的工艺分析：模具的成本较高，但模具结构型式选用合理，可行性好，生产效率高，制品尺寸稳定性增加，材料消耗、制造成本有所降低，经济效益显著。凸、凹模刃口尺寸的计算也是很重要的，还要通过压力机的最大最小闭合高度来选择模架，接下来进行模具结构与尺寸的设计，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，查询并确定模具安装和调试的要求及注意事项，整套模具组件的装配技术要求，和一些重要的配合尺寸。最后根据这些资料设计绘出模具的总装图，并说明模具的工作过程。虽然这个方案是从几个方案中选出的较优方案，但是因为个人水平有限，肯定还有好多不足之处。在定位零件的设计方面还有很大改进空间，比如考虑到加工零件的尺寸精度，在定位方面应该更加精确。虽然该设计可能还存在种种不足之处，但我觉得，该模具设计整体来说还算巧妙，尤其是凸模的固定方式以及它与其它凸模固定板之间的配合都是经过深思熟虑的，只要将上述所提到的一些不足之处加以改进，还是有它的价值的。致 谢几年的大学学习生活转眼即逝，几个月的设计，就要结束。在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，在学校的这段时间里，使我收获很多，所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。本课题的撰写是在老师的悉心指导下完成的，在此，我表示真挚的感谢，从题目的确定到设计的完成，每一步都得到了老师的精心指导，他渊博的学术