支架冲压模具设计

1、目 录1引言 12冲压的概念13工艺分析及工艺方案的决定3（1） 工艺分析3（2） 工艺方案的确定44压力机的选用45、冲压模具零件加工工艺的编制7（1） 凹模加工工艺过程7（2）凸模加工工艺过程7（3） 冲孔凸模加工工艺过程7（4） 卸料板加工工艺过程 7（5）凸模固定板加工工艺过程 8（6）上模座加工工艺过程 8（7）下模座加工工艺过程8（8）导料板加工工艺过程116 结束语117 参考文献11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。

2、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

3、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。 3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

4、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

5、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, 最后进行总体落料; 方案二采用复合模一次冲裁成形。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

6、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,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

7、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=1.3,则根据式3-18,F=KLt=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h8mm,为了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 KT F=3

8、.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=620.67 KN由式3-23应选取的压力机公称压力为:P0(1.11.3)F=(1.11.3)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=(L1

9、X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=(139.15X48.76+6X0+6X0+90.4X45.2+90.4X45.2+24X90.4/139.15+6+6+90.4+90.4+24=48.211Y0=(L1Y1+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:

10、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,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刃口尺寸图4-4刃口尺寸根据表3-9,由材料厚度可得Zmin=0.320mm, Zmax=0.400mm.如图4-22,由落料,凹模磨损后变大,有A1=24 ,A2=90.4 .由表3-14,表3-15可得磨损系数X1=0.75,

11、X2=0.5所以:Ad1=(A1max-x)=(24-0.75X0.43) =23.68Ad2=(A2max-x)=(90.4-0.5X0.5) =90.15由于Ad1, Ad2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0.320.400mm.(2).由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:b1=2.5, b2=5.5, b3=5.2,b4=6.5, 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X1=X1=X5=0.5, X3=X4=X7=0.7

12、5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)=2.625bp2=(b2min+X22)=5.65bp3=(b3min+X33)=5.313bp4=(b4min+X44)=6.65bp5=(b5min+X55)=6.15bp6=2bp5= 12.3bp7=(b7min+X77)=2.188(3).凸,凹模磨损后不变的尺寸Cp1=210.52, Cp2=29.4, Cp3=120.25, Cp4= 31.50.25 .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),所以:C

13、p1=(Cmin+0.5)=(21-0.52+0.5X1.04)0.13=210.13Cp2=(Cmin+0.5)=(29.4-0.26+0.5X0.52)0.065=29.40.065Cp3=(Cmin+0.5)=(12-0.25+0.5X0.5)0.063=120.063Cp4=(Cmin+0.5)=(31.5-0.25+0.5X0.5)0.063=31.50.0635.1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135mm×110mm×30mm2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

14、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6×10,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,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

15、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,钻铰9钻床8热处理淬火,回火,保证HRC60649钳工磨各配合面达要求10检验表5-2-2 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6.65,5.313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

16、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

17、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2X10,钻沉孔钻床8平磨磨厚度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2X10,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

18、检验5.5上模座加工工艺过程 如表5-5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,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰2X10,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2X10,钻沉孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验5.7导料板加工工艺过程 如表5-7所