毕业设计（论文）-托架冲压模具设计.doc

1 毕业设计说明书题 目 托架冲压模具设计 专 业 模具设计与制造 班 级 模具0808 学生姓名 x x x 指导教师 2010年10月20日目 录 第一章 绪论 1 1.1 课题的来源、目的、意义 41.2课题的主要内容和工作方法 41.3解决的重点问题和创新 4第二章 零件的工艺性分析52.1冲裁件的结构与尺寸 52.2冲裁件的精度 52.3冲裁件的材料 5第三章 冲压模设计 53.1冲裁工艺方案的确定 63.2模具总体结构方案 73.3排样设计与计算 83.4冲压力及压力中心计算 93.5模具工作零件的设计113.6标准零件的选用12第四章 弯曲模具设计 134.1弯曲模设计题目134.2弯曲力的计算 144.3校正弯曲力的计算144.4弹顶器的计算 144.5回弹量的计算 144.6弯曲模结构设计和装配总图14第五章 模具的装配 17第六章 小结 18第七章 致谢 19第八章 参考文献 20摘要根据设计任务书的要求，本设计针对冲孔落料复合模、弯曲模设计进行说明。本次设计课题是托架冲模设计，材料20钢。根据对零件的工艺性分析，拟定三种方案，经过各种方案的比较，最后确定冲孔落料复合然后一次弯曲成型为最佳方案，需两副模具。冲模主要内容包括冲裁工艺方案的确定、模具结构形式的制定、排样方式的确定与计算、压力中心的确定、凸凹模工作尺寸的计算、模具工作零件的设计。弯曲模的设计主要内容包括弯曲力、校正弯曲力的计算、弹顶器的计算、回弹量的确定、模具工作零件的设计、弯曲模的装配。关键词：冲孔落料复合模、模具结构、推出机构、工作零件、标准件、弯曲模、弯曲力、回弹量、加工工艺、装配工艺第一章 绪论1.1 课题的来源、目的及意义本课题来源于生产实践。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用cad进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台，随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。1.2 课题的主要内容和工作方法该课题主要针对托架零件，在对钢件冲孔、落料和压弯等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用冲孔落料复合模、弯曲模的冲压方案；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用“单列直排”排样，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率和劳动生产率。重点解决的问题和创新本课题重点解决的问题在于模具结构的确定，冲裁工艺方案的确定，压力中心及冲裁力的计算，凸模、凹模、凸凹模尺寸计算及模具非标准零件的设计，工作零件的制造工艺及模具的装配工艺，弯曲模的设计。第二章 零件的工艺性分析2.1 零件设计任务零件简图：如图1 所示生产批量：中批量材料：20钢材料厚度：1.5mm未标注尺寸按照it14级处理, 未注圆角r2.技术要求：未注公差按计算第三章冲压模具设计3.1冲裁工艺方案的确定(一)加工方案的分析.由零件图可知，该零件包含冲孔和落料两个工序。形状较为规则，尺寸较小，精度要求it14。材料低硬度，强度极限为40mpa.根据托架第一副模具（如图1）包括冲孔、落料两道冲压工序。模具形状较为规则即可以在一个工位完成所有工序。可采用以下两种方案可采用以下几个方案：（1）方案一（级进模）托架包括冲孔、落料两道冲压工序在内。形状较为规则，尺寸较小，精度要求it14。可采用级进模。（2）方案二（倒装复合模）将冲孔、落料两道冲压工序用一副模具直接完成冲孔、落料两道工序。采用冲孔、落料倒装复合模（弹性卸料）。模具结构参看所附装配图。（3）方案三（正装复合模）正装复合模方案完成工序和倒装复合模完成的工序一样。凸凹模在上模。弹性卸料板卸料。方案比较：方案一：采用级进模，安全性好，但是考虑到级进模结构复杂，工件精度加工精度不高,对称度和位移误差较大,以及加工难度较大，装配位置精度要求高，按照实际生产，级进模成本也高。方案二：倒装复合模，冲孔废料由下模漏出，工件落在下模表面，需要及时清理。安全性相对较低。但工件精度较高,同轴度,对称度及位置度误差较小,生产效率较高,对材料要求不严,可用边角料.方案三：正装复合模，冲孔废料和工件都落在下模表面，安全性更差。综合以上两个方案分析比较结果说明，本零件采用第二方案最为合适3.2模具总体结构方案的确定确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其尽量满足以下要求：（1）能冲出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（3）模具制造和维修方便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。1、模具结构型式在确定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装式复合模的虫孔废料可以通过凸凹模从压力机工作台孔中漏出。工件由上面的凹模带上后，由推件装置推出，再由压力机附上的接件装置接走。条料由下模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而正装式复合模，冲孔废料由上模带上，再由推料装置推出，工件则由下模的推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。故本零件采用倒装复合模2、定位装置为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度t=1.5mm,属于一般厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销.3、推件装置在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。为兼顾工件的平整度和尺寸精度，可在刚性推件装置和凸模固定板之间镶嵌橡胶。4、卸料装置复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。在下模的弹性卸料装置一般有两种形式：一种是将弹性零件（如橡胶），装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模板下。由于该零件的条料卸料力不大，故采用前一种结构，并且使用橡胶作为弹性零件。5、导向装置采用二导柱式模架。3.3排样设计与计算（1）排样方式的确定查冲压手册表2-17，两工件之间按矩形取搭边值b=1.8mm，侧边取a=2mm。进料步距为h=30+1.8=31.8mm；条料宽度为b=（d+2a）=（74+22）=78mm（2）材料利用率计算板料规格选用 1.515001000mm；每板的条数 n1=1500/78=19条余18每条的工件数 n2=1000/31.8=31件余9每板的工件数 n=n1n2=1931=589个利用率为：=58931.874/(15001000) 100%=63.5%排样方式（如图2）所示：3.4冲压力及压力中心计算查表得材料20钢的抗张强度为b=400mpa;落料尺寸：l1=208；冲圆形孔尺寸：l2=62.8(1)落料力f落=l1tb2081.5400=125kn(2)冲孔力f2=l2tb=62.81.5400=35kn(3)冲孔推件力f推=nk推f冲(查表计算n=4 k=0.055 f冲=35kn)f推=40.05535=7.7kn(4)落料时的卸料力f卸k卸f落0.0451255.6kn 冲床总压力f总f冲+f推+f落+fg=171.41kn采用弹压卸料装置和出料方式冲裁时fg1.3 f总=1.3171.41=222kn根据以上结果，冲裁设备拟选j2335(5)确定模具压力中心计算出各个凸模的冲裁周边长度：l1=3.145=15.7mml2=274+230=208mml3=l1=15.7mml4=3.1410=31.4mmx1=32mmx2=0mmx3=32mmx4=2.5mmy1=y2=y3=y4=0mm对整个工件选定x、y坐标轴，代入公式：x0=(l1x1+l2x2+l3x3+l4x4)/(l1+l2+l3+l4)=2.9mmy0=(l1y1+l2y2+l3y3+x4y4)/(l1+l2+l3+l4)=0mm压力中心的坐标（x=2.9 y=0）3.5模具工作零件的设计1、凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模间隙值的大小对冲压制件质量、模具寿命、冲压力的影响很大，是冲压工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺参数。根据零件材料及料厚，查文献8表2-10，确定冲裁刃口始用双面间隙值：zmin=0.132 mm， zmax=0.24 mm。冲孔部分：1、小凸模：查表冲压手册第57页，冲裁凸模、凹模的极限偏差为：p=0.02mm，d=0.02mm2、采用分别加工计算法加工冲孔：d凸1=（dmin+ x）0-p =(5+0.750.048) 0-0.02=5.0360-0.02mm d凸2=（dmin+ x）0-p =(10+0.750.09) 0-0.02=10.0680-0.02mmd凹1=（dmin+ x+zmin）0-p =(5+0.750.048+0.132) 0-0.02=5.1680-0.02mmd凹2=（dmin+ x+zmin）0-p =(10+0.750.09+0.132) 0-0.02=10.120-0.02mm落料：d凸1=（dmin- x-zmin）0-p =(30-0.750.13-0.132) 0-0.02 =29.770-0.02mm d凸2=（dmin- x-zmin）0-p =(74-0.750.19-0.132) 0-0.02=73.730-0.02mm d凹1=（dmin- x） +p 0=(30-0.750.13) +0.030=29.91 +0.030mm d凹1=（dmin- x） +p 0=(74-0.750.19) +0.030=73.86 +0.030mm2、凹模外形尺寸的计算凹模外形尺寸确定查冲压设计指导书表2-22 t=1.5时k=0.25 凹模高度 h=kb(大于等于15)凹模壁厚 c=(1.5-2)hmm得 h=0.2574=18.5 取h=20则 c=1.520=30 l=74+230=134 h=30+302=90故初步有了凹模外形尺寸lbh=1349020 mm。根据要求，上述凹模外形尺寸须向国家标准靠拢，对照文献10表14-6（摘自gb2858-81），将上述尺寸改为16010020 mm。3、凸、凹模的设计 凸模长度的确定凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。根据模具设计结构形式，凸模的长度为l=h1+h2+h 式中，l凸模的长度（mm）； h1凸模固定板的厚度（mm），它取决于冲件的厚度t，一般在冲制t3 mm，h0=t；所以，这里取h0=3 mm。3.6标准零件的选用冲压设备的选用根据总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为23-25其技术规格如下:公称压力 250kn滑块行程 65mm滑块行程次数 55最大的封闭高度为270mm封闭高度调节量 55mm垫板尺寸 50mm模架的选用该模具采用对角导柱模架，这种模具的导柱在模具的中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜以凹模周界尺寸为依据，查表9-45选择模架规格：导柱的型号为25180 28180导套的型号259038 289038上模座 16010040下模座 16010050模柄的选用采用旋入式模柄，由表9-12查模柄尺寸及样图如下：h=35模具闭合高度及压力机的校验1. 闭合高的的计算h=h上+h垫+h凸+h凸凹+h下-h=207而270-55-5207270-55-50+10易知 闭合高度满足要求经校验易得知所选压力机满足使用要求第四章 弯曲模具设计4.1弯曲模设计题目零件名称：托架 零件图：如图示生产批量：中批量 材料：20钢，厚1.5技术要求：未注公差按计算4.2弯曲力的计算工件的四处弯曲均按自由弯曲计算。且四处形弯曲按表213（冲压模具设计指导书）的经验公式计算，当弯曲内半径r等于t时，每两处的弯曲力为：f1=2bt2b f1(1000+r+t) =（2301.52400）/1000(1.5+1.5) =18kn则四处弯曲总的弯曲力为： f=2f1=218=36kn4.3校正弯曲力的计算 f=qa式中q查（冲压模具设计指导书）第三章表3-13取值为50mpa，式中面积a按水平面的投影面积计算。 a=4630-3.1452-23.142.52=1262.25mm2故 f较=501262.25=6.3kn自由弯曲力和校正弯曲力的和为： f=36+6.3=42.3kn fz=1.3f=1.342.3=55kn压力机的选择：根据以上计算结果，压力机拟选j23-804.4弹顶器的计算弹顶器的作用时将弯曲后的工件顶出凹模，由于所需的顶出力很小，弹顶器的力不宜过大，否则弹顶器将压弯工件使工件产生变形。查表9-33选用圆柱螺旋压缩弹簧，其中中径d2=8mm，钢丝直径d=1.2mm最大工作负荷fn=41.6n最大单圈变形量fn=2.175mm，弹顶器的工作行程fx=18.5mm，弹簧有效圈数为3，弹簧预先压缩量选为f0=8mm弹簧的弹性系数k可按下式计算： k=fn/（nfn）=6.4n下止点时弹簧弹顶力为 f1=kfx=6.418.5=118.4n易知此值小于弯曲处的力，故符合要求。4.5回弹量的计算回弹角度查表2-30 u形弯曲时的回弹角度知回弹角度a=1。30，4.6弯曲模结构设计4.6.1弯曲模工作部分尺寸计算1）凸模工作尺寸因rmin/tr/t=1(58)，取rt=r即凸模边圆角半径rt=1.5mm凹模口圆角半径ra:查表3-14当t=1.5时取凹模口圆角半径ra=5mm2）如图所示，弯曲件标注外形尺寸时，应以凹模为计算基准键，间隙取在凸模上，计算公式为：查表易知a=0.025，t=0.02凹模尺寸：aa=（a-/2）+a 0=（25-0.05/2）+0.025 0 =24.975+0.0250凸模尺寸：at=(aa-2z) 0-t =（24.975-3.15）0-0.02=21.8250-0.02凸模长度计算：l=l固+l弹+l卸式中 l固凸模固定板的厚度（mm），它取决于冲件的厚度t，一般在冲制t1.5mm的板料时，取1520mm；当t=1.52.5mm时，取2025mm；这里取h1=20mm l弹弹性元件的厚度（mm），l =（1+t）+（410）/(0.250.3), l弹=90l，取l弹=27mml=l固+l弹+l卸=20+27+16=63mm凹模周边尺寸的计算（经验公式）：l=2l1+l2+l件式中 l1 所选螺钉到边界的最小尺寸，此模具选用m10螺钉，则l1查表可取15mml2螺钉中心到凹模最大尺寸间的距离，根据经验一般取2050l件凹模总的工作尺寸则 l=2l1+l2+l件=30+40+46=116mm同理 b=100则凹模周界尺寸为116x100x40查表圆整尺寸得凹模周界尺寸：125x1004.7标准零件的选用冲压设备的选用根据总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为j2380其技术规格如下:公称压力 800kn滑块行程 130mm滑块行程次数 45最大的封闭高度为380mm封闭高度调节量 90mm垫板尺寸 100mm模架的选用该模具采用对角导柱模架，这种模具的导柱在模具的中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜以凹模周界尺寸为依据，查表9-45选择模架规格：导柱的型号为22130 25130导套的型号228033 258033上模座 12510035下模座 12510045装配图如下第五章 模具的装配冷冲模的装配过程冲模的装配原则是将模具的主要工作零件如凹模，凸模凸凹模或导板等选为装配的基准件，复合模一般的装配顺序为：一般以凸凹模为基准件，先装凸凹模部分再装凹推板和凸模等该倒装复合模装配过程如下（装配图见附录）：1）把组装好凹模的固定板安放在下模座上，按中心线找正固定板的位置，用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下下模座上钻出锥窝，并最终用螺钉紧固。2）在组装好凹模的固定板上安装定位板。3）配钻卸料螺钉孔4）将已装入固定板的凸模插入凹模的型孔中。通过凸模固定板孔在上模座上钻锥窝钻孔，然后用螺钉将上模座、垫板、凸模固定板稍加紧固。5）调整凸凹模的配合间隙使间隙均匀。6）调好间隙后将凸模固定板的紧固螺钉拧紧。7）装配好的模具经试冲、检验合格后打入销钉。注意：安装圆凸模时必须以凸凹模的冲孔凹模为基准，看凸模压入固定板与冲孔凹模的间隙是否均匀。弯曲模的装配1.装配下模部分a将下模座放在工作台上，两边垫等高垫块b将润滑后的导柱装入下模座c将安装好的弹顶器装入下模座d将弯曲凹模放在下模座上，要使凹模的型孔与下模座的漏料孔对准，然后用紧固螺钉将弯曲凹模与下模座固定好e钻铰销钉孔，并装入销钉f下模部分装配好后，用磨床将弯曲凹模的上表面磨削至设计要求g将定位销按要求装在凹模板上2. 装配上模部分a将上模座放在工作台上。b将选用的标准导套润滑后装入上模座c将已加工好的模柄旋入上模座并拧紧，同时用防转螺钉将模柄与上模座固定好d将弯曲凸模铆接部位退火并与凸模固定板铆接好e用磨床磨削凸模和凹模固定板的铆接部位f将垫板放在上模座上，并将凸模固定放在垫板上从上模座引入紧固螺钉并拧紧g钻铰销钉孔，并装入销钉h将弹性垫块安放在凸模固定板上i将压料板放在弹性垫块上，并从上模座引入弹压螺钉，使弹性垫块、压料板与上模座固定在一起3.试模将上模与下模沿导柱方向装在一起，在装配中利用光隙法调整凸凹模间的间隙，知道试模加工出符合要求的工件。第六章 小结设计是源头，设计虽然只占模具成本的10%左右，却决定了整个模具成本的70%80%。所以，作者在设计时详尽地考虑了模具结构，考虑提高生产率，如何方便维修。但是，又不能完全依赖于设计，在实际生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必需的。在生产中模具的维修、保养也是很重要的。在模具维修时，应该多注意细节，找出根本原因，针对其维修。在拆装模具时，要认真仔细，以防损伤模具。定期的维护、保养也可以大大提高模具寿命。从整个设计过程来看，该托架采用冲孔落料复合模加一弯曲模，总体上模具结构设计合理，加工简单，操作方便，通过冲孔、落料、弯曲等几道工序一次成形，工作效高，零件成形质量好，大大提高了生产率，降低了生产成本，满足了生产需求，而且该设计思路可扩展推广到其它类似零件的产品模具设计中。当然，由于作者知识水平有限，对实践的缺乏，当中不乏有不足之处，还有待在以后的工作实践当中不断地完善和创新！对于本课题，笔者在设计过程中着实遇到了困难，但这些难题在翻书的过程中、和同学讨论及老师的辅导下一一解决。打破了局限的思维，我们才能找到更为有效的解决问题的方法。通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不