毕业设计（论文）-靠板冲压模具设计

模具xxx班xxx冲压模具设计毕业设计说明书-PAGE1-2010级毕业设计说明书题目靠板冲压模具设计专业模具设计与制造班级1005学生姓名学生学号指导老师2012年内容提要：本设计进行了冲压模具的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。进行了凹、凸模的闭合高度的计算并确定了模具的结构。计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、导板、挡料销等。选定了合理的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。此外，本模具采用挡料销挡料。模具的冲压凸模用固定板固定，便于调整间隙；冲压凹模则采用整体固定板固定。目录HYPERLINK绪论 5HYPERLINK第1章零件的工序组合 6HYPERLINK第2章落料连续模的设计 7HYPERLINK2.1零件工艺性分析 7HYPERLINK2.1.1零件的结构分析 7HYPERLINK2.1.2零件的材料分析 7HYPERLINK2.1.3零件的质量要求 8HYPERLINK2.2模具分析及制定工艺方案 8HYPERLINK2.2.1方案的确定 8HYPERLINK2.2.2方案比较 8HYPERLINK2.3确定模具类型和模具结构 9HYPERLINK2.3.1模具类型 9HYPERLINK2.3.2操作与定位方式 9HYPERLINK2.3.3模座类型及精度 9HYPERLINK2.4排样设计及材料利用率的计算 9HYPERLINK2.4.1零件展开长度的计算 9HYPERLINK2.4.2排样方式 10HYPERLINK2.4.3绘制排样图并计算分析利用率 10HYPERLINK2.5冲裁力的计算 11HYPERLINK2.5.1冲裁模刃口形式 11HYPERLINK2.5.2冲裁力计算 11HYPERLINK2.6模具刃口尺寸及公差确定 12HYPERLINK2.7凹模的设计 12HYPERLINK2.7.1凹模刃口结构 12HYPERLINK2.7.2凹模厚度计算 13HYPERLINK2.7.3凹模外形尺寸计算 13HYPERLINK2.8其他板类零件的设计 14HYPERLINK2.8.1板类零件长度及宽度确定 14HYPERLINK2.8.2板类零件厚度计算 14HYPERLINK2.10凸模的设计 14HYPERLINK2.10.1凸模类型 14HYPERLINK2.10.2凸模长度计算和凸凹模长度计算 14HYPERLINK2.10.3凸模结构形式和凸凹模的结构形式 14HYPERLINK2.11定位元件的设计 15HYPERLINK2.12模具闭合高度的计算 15HYPERLINK2.13模座模柄的设计与选择 15HYPERLINK2.13.1模座的选择 15HYPERLINK2.13.2模座的结构设计 15HYPERLINK2.13.3模柄的选择 17HYPERLINK2.13.4模柄的结构设计 17HYPERLINK2.14导向元件的设计与选择 17HYPERLINK2.14.1导柱的设计 17HYPERLINK2.14.2导套的设计 18HYPERLINK2.15紧固件的设计与选择 18HYPERLINK2.15.1紧固螺钉的设计与选择 18HYPERLINK2.15.2销钉的设计与选择 19HYPERLINK2.16模具装配图的绘制 20HYPERLINK2.16.1明细栏 20HYPERLINK2.16.2技术要求 20HYPERLINK2.16.3装配图 21HYPERLINK2.16.4装配工艺的编制 21HYPERLINK第3章弯曲模的设计 23HYPERLINK3.1零件的工艺性分析 23HYPERLINK3.2弯曲模总体法案的确定 24HYPERLINK3.2.1拟定工艺方案 24HYPERLINK3.2.2分析比较工艺方案 24HYPERLINK3.2.3确定生产工艺方案 24HYPERLINK3.3确定模具类型及模具结构 24HYPERLINK3.3.1操作与定位方式 24HYPERLINK3.3.2凸、凹模尺寸计算 24HYPERLINK3.4模具闭合高度的计算及压力机的选择 25HYPERLINK3.4.1模具的闭合高度 25HYPERLINK3.4.2压力机的选择 26HYPERLINK3.4.3上下模座 26HYPERLINK3.4.4固定板 27HYPERLINK3.4.5下垫板 28HYPERLINK3.4.6模柄 28HYPERLINK3.5弯曲模装配图的绘制 29HYPERLINK3.5.1明细栏 29HYPERLINK3.5.2技术要求 29HYPERLINK3.5.3装配图 30HYPERLINK结果与建议 31HYPERLINK致谢 32HYPERLINK参考文献 33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、冲孔连续模具：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，要比连续模具低，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，采用落料冲孔连续模具和弯曲单工序模比较合理。第2章落料连续模的设计2.1零件工艺性分析2.1.1零件的结构分析该零件为支架零件，形状为矩形，简单且对称，无悬臂、凹槽。零件最大尺寸为120mm，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20，其抗拉强度：=322～441Mpa，抗剪强度：=265～343Mpa，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，20符合该零件。结论：综上分析，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=3.2～6.4µm，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模具分析及制定工艺方案2.2.1方案的确定该零件包括冲孔、落料,弯曲三个基本工序，可以采用以下四种工艺方案：方案一：直接每道工序一个模具。方案二：先冲孔，再落料,连续模具，在采用单工序弯曲模生产。方案三：采用形状倒置的连续模具具获得落料产品,在弯曲模具。方案四：采用先冲孔落料弯曲的连续模具具。2.2.2方案比较方案一:模具结构相对而言比较简单，经济性高，但相对精度较低，不能很好的保证产品的允许公差尺寸。方案二:先采用冲孔来定位工件毛坯料，然后再落下成品,连续模具。既能很好的保证工件有一定的定位精度，又能减少一次冲压的合力，并且保证机构能在相对小的载荷下工作。方案三：采用此种生产方式可以大大的提高工作效率，而且可以提高毛坯料的利用效率，但是该种方式会大大增加压力机的吨位，在实际生产中还得考虑减噪、安全、灵活等。况且该零件垫片本来就已经属于尺寸较大的工件了，采用一次落两个会使模具的体积扩大，不便于装卸等。方案四：供需相对分散，两次冲裁对精度具有一定的影响，且同样具有方案三的问题，且不适合实际生产，工作效率也没有什么实质性的提高，而且模具规模也大大加大，同时模具的结构相对较复杂。综上所述以及实际生产的相关条件和要求，我决定选择第二种方案。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，采用导柱式连续模具（中间导柱式冲孔落料模。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，，故选用中间导柱式模座。该零件精度要求不高，因此选择I级模座精度。结论：中间导柱式I级精度模座。2.4排样设计及材料利用率的计算2.4.1零件展开长度的计算展开长度：计算展开尺寸；根据《冲压模具及设备》第五章第四节《弯曲件的展开尺寸计算》可得：r/t=6/4=1.5>0.5，z则由该书第215面r/t>0.5的弯曲件着一种情况计算可求得坯料的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即：lz=l1+l2+∏*(α/180)*ρ=42+42+3.14*(90/180)*(6+2)=84+4*3.14=96.56mm。则可得工件平面图（工件在冲裁完成后的情形）LZ弯曲件的展开长度,mm

注：《冲压模具及设备》215页。2.4.2排样方式由于零件结构简单，一些尺寸精度要求不高，生产批量大，且选用连续模具具生产，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。2.4.3绘制排样图并计算分析利用率零件形状与尺寸大小显示，且选用了连续模具生产，，由此分析，适合横排样，如下图所示：由图可知，条料宽度155mm；定步距100mm。一个步距内的材料利用率：η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％η=12487/100*155=80.5%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连续模具冲裁的方式，采用台阶式的。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冲裁力计算冲裁件周长：L=394.55mm；抗剪强度：=255～333Mpa；冲裁力：=1.3×394.55×0.8×294=120637.608卸料力和顶出力：由表查得，，，卸料力：Fx=KxF=0.05x120637.608=6031.88N顶出力：Fd=KdF=0.06x120637.608=7238.25648N初选压力机：采用刚性卸料和下出料的冲模的总冲压力：；Fz=F+Fx+Fd=120637.608+6031.88+7238.25648=133907.74448N=133.9KN压力机的标称压力：。P>(1.1-1.3)Fz=(1.1-1.3)x133.9=(1497.29-174.07)根据零件的精度要求不高和标称压力较小，为使其压力足够，选用开式双柱可倾式压力机。由表查得，该压力机规格型号为J23-10。结论：；初选压力机型号为J23-10。注：《冲压模具及设备》36页、41页表3-5、110页表4-22、111页。2.6模具刃口尺寸及公差确定注：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：①：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：2.7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=22mm。长度：L1=205mm。宽度：B1=225mm。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205x225x16。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。2.10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连续模具刚性卸料，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=22、凸模H=36mm,，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，最终选用中间导柱式模座。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405x290x45。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405x290x45。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。①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。②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。②、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。2.16.3装配图2.16.4装配工艺的编制模具的装配配合精度①上模座和导套的配合、下模座和导柱的配合公差均为；②导柱和导套的配合公差为；③销钉和销钉孔的配合公差为；④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①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。②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。③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。④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；②安装时要用铜锤敲打零件不能用铁锤；③拧紧螺钉是要对称均匀紧法；④安装时，要先打入销钉在拧螺钉。第3章弯曲模的设计3.1零件的工艺性分析计算展开尺寸；根据《冲压模具及设备》第五章第四节《弯曲件的展开尺寸计算》可得：r/t=6/4=1.5>0.5，z则由该书第215面r/t>0.5的弯曲件着一种情况计算可求得坯料的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即：lz=l1+l2+∏*(α/180)*ρ=42+42+3.14*(90/180)*(6+2)=84+4*3.14=96.56mm。则可得工件平面图（工件在冲裁完成后的情形）如下：3.2弯曲模总体法案的确定3.2.1拟定工艺方案根据弯曲件形状，有一次成形弯曲模、二次成形弯曲模和两次弯曲连续模具三种可供选取。3.2.2分析比较工艺方案一次成形弯曲模：在凸模下压的过程中，坯料通过圆角的摩擦力逐步增加，使得弯曲件侧壁容易擦伤和变薄。此种模具适用于高度较小的弯曲件。而这个零件h=11小于15~18，不高。故可以采用。3.2.3确定生产工艺方案采用一次弯曲模进行零件的生产。3.3确定模具类型及模具结构3.3.1操作与定位方式虽然零件生产批量大，但是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：采用定位板定位。卸料与出件方式：刚性卸料，由顶杆杆从凹模中顶出。根据所确定的弯曲模结构形式，把弯曲工件结构部分画出，其目的是为了分析所确定的结构是否合理，毛坯弯曲后是否能满足产品的技术要求，根据分析结果对模具简图进行修改，为最后确定弯曲模做准备，如图，为一次的形件弯曲模。凸模下行时，与凹模将坯料弯成形，然后由顶件装置将零件顶出。3.3.2凸、凹模尺寸计算①凸模圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径、且不小于时，凸模的圆角半径取等于弯曲件的圆角半径，即该弯曲件相对弯曲半径，查表得，，故②凹模的圆角半径凹模圆角半径的大小对弯曲变形力、模具寿命、弯曲件质量等均有影响。生产中，凹模圆角半径通常根据材料厚度选取：t时，③凹模工作部分深度深度过大，模具材料消耗大，而且压力机需要较大的行程。弯曲U形件时，凹模工作部分深度小于50mm。注：《冲压模具设计指导书》64-65页。凸模与凹模之间的间隙生产中，凸模与凹模之间的间隙值一般可按如下公式确定：，查表得，，即。注：《冲压模具设计与设备》231页表5-17。凸模与凹模的结构设计（1）凸模、凹模横向尺寸及公差由产品零件图得知工件标注内形尺寸，故设计凹模时应以凸模为设计基准，间隙取在凹模上。可按以下公式计算：；由工件图经计算得：凸模尺寸18，26.47.尺寸公差可按IT13级选取，查表得，。查表得、3.4模具闭合高度的计算及压力机的选择3.4.1模具的闭合高度3.4.2压力机的选择压力机的选择应满足下式：，那么综上所述，初选的J23-6.3压力机满足要求。注：《冲压模具及设备》41页表3-5。3.4.3上下模座3.4.4固定板3.4.5下垫板3.4.6模柄3.5弯曲模装配图的绘制3.5.1明细栏3.5.2技术要求(1)、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。(2)、各接合面保持密合。(3)、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。(4)、凸模与固定板的配合为H7/n6或H7/m6，保证工作稳定可靠。(5)、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.3.5.3装配图该零件为支架弯曲零件，有一对形状对称的圆槽孔。零件最小圆角半径（冲孔）：R2.5>0.25t=0.2mm。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页结果与建议通过这次设计，我收获很多，感悟也很多。这是对我几年所学知识的一次综合的运用和检验。首先是巩固并加深了我对模具知识的了解，进一步巩固了我对AUTOCAD的运用能力。在整个过程中，由于平时不注意知识的积累，又缺少实践经验，导致我遇到许多难以解决的困难，但很庆幸我们遇到好的指导老师，带领我们去工