支架冲压模具方案设计书

1、目录112133 1 3244457172 7374 75 8 6 87 8811611711支架冲压模具设计说明书摘要本课题借助绘图软件进行模具设计，设计内容涵盖了整个大学所的课程，是对大学三年学习的一个很好的检验，而且很多方面要靠在设计过程中的自学完成，既能拓展知识面又能锻炼自学能力。一套设计合理的模具不仅可以生产出高质量的零件，既可以提高材料的利用率又方便操作者操作，大大提高了生产率，为公司创造更大的利益。关键词支架 冲压模具压力机凹凸模1 引言本课题借助绘图软件进行模具设计，设计内容涵盖了整个大学所的课程，是对大学三年学习的一个很好的检验，而且很多方面要靠在设计过程中的自学完成，既能拓

2、展知识面又能锻炼自学能力。一套设计合理的模具不仅可以生产出高质量的零件，既可以提高材料的利用率又方便操作者操作，大大提高了生产率，为公司创造更大的利益。2 冲压的概念冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符

3、合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模， 先进的冲压工艺就无法实现。 冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。13工艺分析及工艺方案的确定3.1 工艺分析由图 1可知 ,零件形状较复杂,但其使用环境决定了其精度要求并不高。成形该零件需冲裁与弯曲工序完成。冲裁工序成形零件的展开形状,弯曲工序最终成形零件。图 1 支架三维结构2图2 支架展开图从支架展开图可以看出外形轮廓较为复杂, 总体不对称 , 多处有圆角过渡。在图2的A 处有窄槽 ,宽度仅为 1mm, B 处孔与外形边缘距离也为1mm 。从冲裁工艺看, 零件的冲压工艺性并不好, 因

4、此成形零件的难点在于冲裁其展开形状。由支架三维图可知 , 成形支架需要从几个不同的方向弯曲, 但弯曲工艺性尚好, 弯曲成形也较容易。3工艺方案的确定如仅从零件形状的复杂程度及尺寸精度要求考虑 , 成形零件可用多工位级进模或几副单工序模来完成。但通过对支架的生产批量、模具制造条件、可供选择的冲压设备以及考虑到经济性、安全性等诸多因素 , 最终决定生产支架用2副模具完成。一副成形支架展开形状, 一副弯曲成形。一般情况下 , 成形图 2展开形状 , 有 2种不同的工艺方案 : 方案一采用连续模, 先冲零件上各孔, 再对 1mm宽的窄槽及异形孔各处分段切除废料, 最后3进行总体落料 ; 方案二采用复合

5、模一次冲裁成形。对于方案一 , 尽管可以加工出满足质量要求的零件 , 但由于工步的增加 , 使模具结构变得复杂 , 且制模难度及成本均相应增大。对于方案二 , 虽然复合模没有连续模的累积定位误差 , 模具外形尺寸也不大 , 但由于存在 1mm的窄槽以及 1mm的孔边距 , 使得在模具设计制造时必须考虑如何解决模具强度等问题 , 必然增加模具结构的复杂程度 , 且模具寿命也不高。因此采用方案一、二成形该支架均不合理。方案三采用连续模 , 先冲零件上各孔 , 然后对零件外形分二次冲裁。不过此时对外形的二次冲裁不是分段切除废料 , 而是采用类似切舌的方法。切舌后 , 在上模回程时 , 将切舌部分顶回

6、与原轮廓重合 ,然后再进行下一次冲裁。采用该方案有 2种排样方法 , 如图 3所示。图 3所示 2种排样方法 , 材料利用率基本相同,4从尽量选用条料宽, 进距小 , 保证零件质量的角度考虑 , 选用图 3( a) 所示的排样方法。即: 第一步冲零件上的 7个孔及 2个导正销孔 ; 第二步对部分轮廓进行冲裁 , 但保留连接部分, 冲裁后顶回与原轮廓重合; 第三步冲裁剩余轮廓, 仍保留连接部分 , 顶回后即可得到零件展开形状。4 压力机的选用(1). 冲裁力根据零件图 , 用 CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=355.96mm(首次冲裁除外 ), 又因为 =255Mpa,t=4mm,取 K

7、=1.3, 则根据式 3-18,F=K Lt =1.3X355.96X4X255=471.99 KN 卸料力 : 查表 3-22, 取 Kx=0.06, 则Fx=KxF=0.06X471.99=28.32 KN推件力 : 由表 3-28, 根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h 8mm,为了5修模时能保证模具仍具有足够的强度, 所以直壁高度取h=8+6=14mm,故 n=h/t=14/4=3.5,查表 3-22, 取 KT=0.09 则FT=n K T F=3.5X0.09X471.99=148.68 KN由于采用固定卸料和下出件方式, 所以F = F+ FT=148.68+471.99=620.6

8、7 KN由式 3-23 应选取的压力机公称压力为:P0(1.1 1.3) F =(1.1 1.3)X620.67=682.74KN因此可选压力机型号为JD21-80.(2) 压力中心根据排样 , 我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心, 如图 5-2 所示先取原点在 O处, 则它的压力中心为 A(48.76,-39.84),而落料各边的压力中心分别为B(0,-3);C(0,-21);D(45.2,0);E(45.2,-24);F(90.4,-12).由式 3-31 得:X0=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=(13

9、9.15X48.76+6X0+6X0+90.4X45.2+90.4X45.2+24X90.4/139.15+6+6+90.4+ 90.4+24=48.211Y0=(L 1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=-(139.15X39.84+6X3+6X21+90.4X0+90.4X24+24X12)/139.15+6+6+90.4+90.4+24=-22.88所以由以上可以算得压力中心为G(48.11,-22.88)具体如下图 4-3 所示 :6O图 4-3 压力中心(3). 计算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料较厚 , 模具间隙较小 ,

10、模具的间隙由配作保证, 工艺比较简单 ,并且还可以放大基准件的制造公差,( 一般可取冲件公差的1/4), 使制造容易 , 因此采用配作加工为宜 .由落料尺寸得 , 凹模会变小 , 所以得下图 4-4 以凹模为基准 , 配作凸模 .如图 4-4 刃口尺寸由冲孔尺寸得 , 凸模尺寸变小 , 所以有图 4-4 以凸模为基准 , 配作凹模. 如图 4-4 刃口尺寸70-0.534.00 -31.5 0.25210.52120.25+0.3+0.200+0.150+0.250图 4-4 刃口尺寸根据表 3-9, 由材料厚度可得Zmin=0.320mm, Z max=0.400mm.如图 4-22, 由落

11、料 , 凹模磨损后变大 , 有 A1=24 0 0.43 ,A 2=90.4 00.5. 由表 3-14, 表 3-15 可得磨损系数 X1=0.75,X 2=0.5 所以 :Ad1=( A1max- x)Ad2=( A2max- x)0/ 4=(24-0.75X0.43)00.43/ 4 =23.68 00.1080/ 4=(90.4-0.5X0.5)00.5 /4 =90.15 00.125由于 Ad1, A d2 为落料尺寸 , 故以凹模为基准 , 配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作， 保证双面间隙值为0.32 0.400mm.(2). 由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:8b1=

12、2.5 00.25 ,b 2=5.5 00.3 ,b3=5.2 00.15 ,b4=6.5 00 .2 , b5=6, b6=12,b7=2而 b5 , b7 为自由尺寸 ,其公差为 IT14, 所以查表可得 5=0.3 , 7=0.25由表 3-14, 表 3-16 可得 , 磨损系数 X =X =X =0.5, X3=X =X =0.7511547因圆弧 R6 与尺寸 12 相切 , 故 bp6 不需采用刃口尺寸公式计算, 而直接取 bp6=2bp5. 所以 :bp1=( b1min +X11)bp2=( b2min +X22)0/ 4=(2.5+0.5X0.25)00.063 =2.62

13、5 00.0630/ 4=(5.5+0.5X0.3)00.075 =5.65 00 .075bp3=( b3min +X33)bp4=( b4min +X44)0/ 4=(5.2+0.75X0.15)00.038 =5.313 00.0380/ 4=(6.5+0.75X0.2)00.05 =6.65 00.05bp5=(b+/ 4 =(6+0.5X0.3)00.075 =6.15 00.0755minX55) 0bp6=2bp5= 12.3 0 0.15bb+/ 4 =(2+0.75X0.25) 00.063 =2.188 00. 063p7=( 7min X77) 0(3).凸 ,凹 模 磨

14、 损 后 不 变 的 尺 寸 Cp1=21 0.52,Cp2=29.4,Cp3=12 0.25, Cp4= 31.5 0.25 . 未注公差为 IT14, 所以 29.4的公差为 0.52,由表 3-16得: Cp=(Cmin +0.5 )/8, 所以:Cp1=(Cmin +0.5 )/ 8=(21-0.52+0.5X1.04)0.13=210.13Cp2=(Cmin +0.5 )/ 8=(29.4-0.26+0.5X0.52)0.065=29.40.065Cp3=(Cmin +0.5 )/ 8=(12-0.25+0.5X0.5)0.063=120.063Cp4=(Cmin +0.5 )/ 8

15、=(31.5-0.25+0.5X0.5)0.063=31.5 0.06395.1 凹模加工工艺过程如表 5-1 所示表 5-1凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 135mm110mm30mm2热处理退火3铣铣六面 ,厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸 ,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔 ,螺孔 ,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模 ,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻铰 610 00.015 , 钻攻 4XM12钻床9热处理淬火 ,回火 ,保证 HRC606210平磨磨厚度及基面达到要求平面磨床11线切割按图切割各型孔

16、,留 0.0050.01 单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13 检验5.2 凸模加工工艺过程如表 5-2-1,5-2-2,5-2-3 所示表 5-2-1落料凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 110mmX100mmX35mm2热处理退火3铣铣六面 ,厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸 ,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模 ,配作落料凸模达要求7钳工钻 10.5, 12.5 钻铰 7.5 00.015 , 钻铰 9 00.015钻床8热处理淬火 ,回火 ,保证 HRC60649钳工磨各配合面达要求

17、10 检验表 5-2-2冲孔凸模加工工艺过程10工序号工序名称工序内容设备1备料备料 12mmX105mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火 ,回火 ,保证 HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验说明 :凸模 6.65 0 0.05 , 5.313 0 0.038 都按表 5-2-2 加工 .表 5-2-3冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料 35mmX20mmX105mm2热处理退火3线切割按图切割外形 ,留 0.0050.01单边研量线切割机床4铣铣工作尺寸留 0.01铣床5

18、钳工倒角达要求6钳工抛光达表面要求7热处理淬火 ,回火 ,保证 HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验11说明 : 余下三个冲孔凸模按表 6-2-3 同理加工6.3 卸料板加工工艺过程如表 5-3 所示表 5-3卸料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 205mmX165mmX48mm2热处理退火3铣铣六面 ,厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸 ,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔 ,螺孔 ,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 ,保证双面间隙 0.5mm线切割机床7钳工钻铰 2X 10 00. 015 , 钻沉孔钻床8平磨磨厚度

19、及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10 检验5.4 凸模固定板加工工艺过程如表 5-4 所示表 5-4 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 205mmX165mmX35mm2热处理退火3铣铣六面 ,厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸 ,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔 ,螺孔 ,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 ,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰 2X 1000. 015 , 钻攻 4XM12钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11 检验5.5 上模座 加工工艺过程如表 5-5

20、 所示表 5-5上模座加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备121备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔 ,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 ,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰 2X 10 00.015 , 钻攻 4XM12,配钻模柄防转孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验5.6下模座 加工工艺过程如表 5-6 所示表 5-6下模座加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔 ,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔线切割机床7钳工钻铰 2X 10 00. 015 , 钻沉孔钻床8钳