da汽车备轮架加固板冲压模具设计毕业设计

1、xxxxx 大 学毕 业 论 文（设计）论文题目 汽车备轮架冲压模具设计姓名xxxxx学号xxxxx院系xxxxxx专业xxxxx指导教师xxxxx职称xxxxx2015 年 5 月第 1 页 共 40 页目录摘要： 3绪 论 41. 模具工业在国民经济中的地位 41.2 冲模设计与制造方面 41.3 冲压设备和冲压生产自动化方面 42 冲压工艺设计和冲压力的计算 52.1 冲压件（汽车备轮架加固板）简介 52.2 冲压工艺分析和工艺方案分析 62.2.1 冲压的工艺分析 62.2.2 冲压工艺方案的确定 72.3 工件冲孔落料毛胚尺寸计算 112.4 确定其搭边值 122.5 确定排样图 1

2、22.5.1 利用率的计算 122.5.2 确定排样图 132.6 计算冲孔落料各工序冲压力 133 落料、冲孔复合模的设计 143.1 凸、凹模尺寸计算 143.2 冲模凸模工作零件的设计与计算 163.3 冲模凹模与凹凸工作零件的设计以及其他零件 193.4 模柄，螺钉以及模架的选择 293.5 落料冲孔复合模总装图 294.弯曲模设计 334.1 弯曲工艺分析 334.2 第一次弯曲模设计 344.3 第二次弯曲模设计 365 结论 38参考文献 39第 2 页 共 40 页汽车备轮架加固板冲压模具毕业设计下载须知：作者： xx 指导老师： xxxxxxx 大学工学院 专业 xxxx 合

3、肥 230036本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外，有需要电子档的同学可以加我 2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会摘要：冲压模具一种高效的加工零件的方法， 在工业生产中得到广泛的应用。 冲压 模具，是在冷冲压加工中， 将材料加工成零件的一种特殊工艺装备， 称为冷冲压 模具（俗称冷冲模）。冲压，是在室温下，利用安装在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，从而获得所需零件的一种压力加工方法。本次设计是针对汽车备轮加固板的落料、冲孔的模具设计。设计中应用AutoCAD和 CATIA对其结构

4、进行设计。本次设计工作量比较大，设计了一个冲孔 落料复合模与两套弯曲模，设计的零件超过一百。设计集中考虑了模具的加工、第 3 页 共 40 页 装配量产以及冲压件的生产效率等因素并对其进行了详细的设计计算， 以保证冲 压加的精度。关键词 ：冲孔 落料 弯曲AbstractMethod of stamping die for machining parts of the efficient, widely used in industrial production. Stamping die, is in the cold stamping processing, metal or non-me

5、tallic materials processing into parts (or semi-finished products) of a special technical equipment, known for cold stamping die (commonly known as cold die). Stamping is at room temperature, using the installed in the press mould to exert pressure on the material to produce plastic deformation or s

6、eparation, thus obtaining the necessary parts of a pressure processing method.This design is for the wheel frame plate blanking, punching die design of automobile production. Its structure was designed using AutoCAD and CATIA design. The design workload is relatively large, a punching blanking compo

7、und die with two sets of bending die, parts of the design more than one hundred. Design considers production mold processing, assembly and stamping parts of the production efficiency and make the detailed design calculation to the, in order to ensure the stamping of precision.Key words: punching bla

8、nking bend1 绪 论冲压成型是指靠压力机和模具对板材、 带材、管材和型材等施加外力， 使之 产生塑性变形或分离， 从而获得所需形状和尺寸的工件 (冲压件) 的加工成型方 法。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有60 70%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片， 锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪 表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。1.1 模具其作用模具是工业生产的基础工艺装备。 振兴和发展我国的模具工业， 日益受到人 们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器

9、、仪表、家电和通讯等产品 中， 60 80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精 度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比 拟的。模具又是“效益放大器”， 用模具生产的最终产品的价值， 往往是模具自第 4 页 共 40 页身价值的几十倍、 上百倍。 模具生产技术水平的高低， 已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志， 在很大程度上决定着产品的质量、 效益和新产品的开发能力。1.2 冲模设计的发展冲模是实现冲压生产的基本条件。 在冲模的设计和制造上， 目前正朝着以下 两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需 要

10、，冲模块正向高效率、高精度、精密、高寿命及多功能方向发展，与此相适应 的新型模具材料及其热表处理技术，各种高效、精密、数控、自动化的模具加工 机床和检测设备以及模具 CAD/CAM技术也正在迅速的发展； 另一方面， 为了适应 产品更新和试制或小批量生产的需要， 锌基合金冲模、 聚氨酯橡胶冲模、 薄板冲 模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展 7 。1.3 冲压设备自动化性能良好的冲压设备是提高冲压生产水平的基本条件， 高精度、 高寿命、高 效率的冲模需要高精度、 高自动化的冲压设备相匹配。 为了满足大批量高速生产 的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着

11、多工位、多功能、 高速和数控方向发展， 加之机械手乃至机器人的大量应用， 使冲压生产效率得到 大幅度提高， 各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。 如在数控2 冲压工艺设计和冲压力的计算2.1 冲压件（汽车备轮架加固板）简介1）备轮架加固板的特性如下：冲压件零件图与三维图如下：第 6 页 共 40 页结构简单，形状规则对称。 备轮架加固板造价低，适于批量生产。2）产品加工材料的选择 根据上述介绍，选取工件的材料及特性如下： 选取材料为： SPCCSB（冷轧板），选用 08 此种钢材广泛用于汽车制造业 材料的其它特性见表 1：表 1 SPCCSB 材料的特性材料名称牌号状态抗剪强度

12、/MPa 抗拉强度 1/MPa 伸长率 （%）优质碳素结构钢08已退火260360330450 322.2 冲压工艺分析和工艺方案分析2.2.1 冲压的工艺分析零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件 。1. 工件的外形及内形分布均匀，无尖锐的角，符合冲裁要求。2. 孔边距 a1.5（圆孔 =1.5），符合冲裁要求。3. 工件无细长的旋臂与窄槽，模具结构简单，适合冲裁。4. 该零件为备轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车备轮架强度。零 件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外 形尺寸无公差要求，壁部圆角半径 5,相对圆角半径 tr 为 1.2

13、5 ，大于表相关 资料所示的最小弯曲半径值， 因此可以弯曲成形。 11mm的八个小孔和两个 腰圆孔分别均布在零件的三个平面上， 孔距有们置要求， 但孔径无公差配合， 弯曲角为 90，也无公差要求。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不 高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。第 7 页 共 40 页2.2.2 冲压工艺方案的确定（1）落料弯曲冲孔，单工序冲压。（2）落料冲孔弯曲，单工序冲压。（3）切边弯曲冲孔，单件复合冲压。（4）切边（落料）冲孔弯曲，单件复合冲压。冲孔时：冲底部两个直径 11孔、一个直径 21孔和两个腰形孔， 其余六个直 径

14、11 孔转削加工。方案（ 1）、（ 2）属于单工序冲压，由于此制件生产批量较 大，生产效率低，不宜采用。方案（ 3）由于先弯曲，造成冲孔时非常不方便， 增加了模具的制造难度，故不宜采用。方案（ 4）加工零件时较为容易，且效率 较高，故此方案最为合适。工序流程二维，三维图如下 :1）毛胚第 8 页 共 40 页2）冲孔落料：3）第一次弯曲第 9 页 共 40 页4）第二次弯曲2.3 工件冲孔落料毛胚尺寸计算由于工件主要成型的工序是落料、冲孔 , 工件变形量不是很大，可以直接落 工件的实际尺寸，根据冲模设计手册可知毛坯尺寸计算如下：第 11 页 共 40 页L=150+1022=364mmL1=1

15、02mmL2=151mmL3=102mm 毛坯的宽度：B=48+156+50=254mmB1=48mmB2=156mmB3=50mm 所以毛坯形状及尺寸如图所示：2.4 确定其搭边值1）料的机械性能 软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一 些。2）冲件的形状尺寸 冲件的形状复杂或尺寸较大时，搭边值大一些。3）材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些。4）材料及挡料方式 用手工送料，且有侧压装置的搭边值可以小一些，用 侧刃定距的搭边值要小一些。5）卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些。 综上所述，根据冲模设计手册确定其搭边值： 工件侧面搭边值： a=5.0mm条料宽度： B=L+2a=

16、254+5 2=264mm第 12 页 共 40 页2.5 确定排样图2.5.1 利用率的计算本零件使用条料坯料，准确的材料利用率应考虑导料头、料尾的材料消耗， 按下式计算整条料的材料利用率：na 100A0公式(2.1)式中 K 材料利用率（ %）；n 条料上生产的冲件数；2 a 每一冲件的面积( mm2)； A0 条料面积( mm2)。根据以上数据，确定两工件间的搭边值： a1=4mm； 工件侧面搭边值： a2=5mm。22 a=256362-(48+191) 73/2 2-150 43-150 72-28 522-(142) 2-(5.52) 2 -(5.52)- (10.52)=727

17、93.45272794mmn=(1500-4)/372 =4.02；取 n=4K=(195906.363)/(3701000)100=71.05。2.5.2 确定排样图2.6 计算冲孔落料各工序冲压力2）为了合理设计模具和正确选用压力机，就必须计算冲裁力。计算公式如下：P0 Lt 公式第 13 页 共 40 页式中 P0 冲裁力（ N）；材料抗剪强度（ MPa）；L 材料轮廓长度（ mm）； t 材料厚度（ mm）。本次设计中，工件的轮廓长度： L1=106+72+150+72+106+165+163.33+48+33.5+43+150+43+33.5+48+163.33+65+65=1361

18、.66mm； L2=112+21+282+524=311.62mm； L=L1+L2=1361.66+311.62=1673.28mm；已知 t =4.0mm，则 P0=300 1673.28 4.0=2007936（N） ； 则P=1.3P0=1.3 2007936=2610316.8（N） 2611KN2）卸料力 卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力。 卸料力的计算公式如下：PX KX P公式 （3）式中 Px卸料力（ KN）；Kx卸料力系数，查表取 0.04 ；P冲裁力（ KN）。则Px=0.04 2611=104.44KN。3）推料力顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力， 一

19、般叫做推料力。 推料力的 计算公式如下：PT nKT P公式（4）式中 PT推料力（ KN）；KT推料力系数，查表取 0.045 ；n 卡在凹模里的料的个数 n=h/t ，其中， h 为凹模刃壁垂直部分高度 （ mm）；t 为料厚（ mm）；PT=0.045 2611=117.5KN4）顶料力 逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做顶料力。 顶料力的计 算公式如下：PD KD P公式 （5）式中 PD顶料力（ KN）；KD顶料力系数，查表取 0.05 ；PD=0.05 2611=130.55KN，第 14 页 共 40 页则根据式 2.6 得出，总的冲压工艺力为：F P PX PT

20、PD公式 ( 6)F=2611+104.44+117.5+130.55=2833.5KN则落料、冲孔复合模选择冲床时的总压力为F 总=1.3F=3116.85KN 。3 落料、冲孔复合模的设计3.1 凸、凹模尺寸计算孔 11=110+0.43mm、21=210+52mm、14=140+0.43mm、52=1500+0.74mm的圆形凸模和凹模 分开加工，其余尺寸配合加工，先做凸模，配做凹模，用复合模冲工件，落料凹 模刃壁垂直。1)分开加工的尺寸先计算分开加工的尺寸： E0+ =110+0.43mm根据模具设计手册查表得：当 t=4.0mm 时，2Cmax=0.58mm， 2Cmin=0.5mm

21、即 1/2Zmax=0.22mm，1/2Z min=0.16mm查模具设计手册得 需满足以下两式：0.4 （2Cmax-2Cmin）即0.032mm -Ms =0.2mm；查表取 Ms=0.05mm,即 0.15mm 比较 0.032mm与 0.15mm，取 =0.032mm2Cmax 2Cmin=0.58-0.0.5-0.032=0.058mmdE E N7 N2公式 （ 7）其中， E=11，N7查表按 =0. 43， =0.064mm得 N7=0.145mm,因 Ms=0.05mm，查表得 N2=0.015 。故 dE =11+0.145+0.015=11.16mmDE dE 2Cmin

22、公式（ 8）DE=11.16+0.22=11.38mm。故凸模为 11.380-0.032 ，凹模为 11.38+0.0580。依次类推可得：E1+=210+0.52mm时，凸模为 21.38 -0.032 ，凹模为21.38 0+0.058E2+=520+0.74mm时，凸模为 52.38 -0.032 ，凹模为52.38 0+0.058E3+=140+0.43mm时，凸模为 14.38 -0.032 ，凹模为14.38 0+0.0582)配合加工尺寸配合加工的尺寸计算如下：孔类尺寸孔 11：dp (d)0 p (11 0.5 0.43)00.085 11.21500.85第 15 页 共

23、40 页 dd (d Zmin )0 d (11.215 0.64)00.05 11.85500.05孔 21：d p (d)0 p (21 0.5 0.43)00.085 21.21500.85dd(dZmin )0d(21.2150.64)00.0521.85500.05腰孔 R14： d p (d )0 p (14 0.5 0.43) 0 0.085 14.21500.85dd(dZmin )0d(14.2150.64)00.0514.85500.0552：dp(d)0p(52 0.50.43)00.08552.21500.85dd(dZmin )0d(52.2150.64)00.055

24、2.85500.05第 16 页 共 40 页冲模凸模工作零件的设计与计算凸模的尺寸与形状如下图 与三维图 ：第 18 页 共 40 页第 19 页 共 40 页3.3 冲模凹模与凹凸工作零件的设计以及其他零件第 20 页 共 40 页凸凹模固定板：第 21 页 共 40 页垫板：第 22 页 共 40 页第 23 页 共 40 页第 24 页 共 40 页凸模固定板第 25 页 共 40 页推件块：第 26 页 共 40 页第 27 页 共 40 页卸料板:“夕第28页共40页第 29 页 共 40 页3.4 模柄，螺钉以及模架的选择模柄：在本次设计中采用的模柄为凸缘模柄，材料为Q235，技

25、术条件按照 JB/T7646-1994 的规定，选用 B 型模柄，代号为 B76136 JB/T 7646.31994。螺钉的选择：紧固螺钉选择的为内六角圆柱螺钉， 螺纹规格为 d=M12 和 M16,性能等级为 8.8级，表面氧化的 A 级内六角圆柱头螺钉，代号为 GB/T 70.1。在本次设计中， 选用的螺钉标准件有 M12、M16 两种。如图 4.6 所示。模架的选择：据模具设计大典，联系实际 ,凹模周界为 500mm 400mm，选择的四导柱 导柱模架代号为 GB/T2851.5，其技术条件按照 JB/T8050-1999 的规定，材料为 45 钢。选取的中间导柱上模座和下模座为：50

26、050085 的四导柱上模座，代号为 GB/T2855.9；50050085 的四导柱下模座，代号为 GB/T2855.10。技术条件均采用 JB/T8070-1995 的规定。3.5 落料冲孔复合模总装图第 30 页 共 40 页第 31 页 共 40 页第 33 页 共 40 页4. 弯曲模设计本设计中完成此制件的加工，一共需要两次弯曲：（1）压弯加固板的顶部和底部；（2）压弯加固板的两侧部。 为保证制件弯曲质量，有效控制回弹，采用校正弯曲。由文献【 1】查得校 正弯曲力的计算公为式如下：F=AP式中： A工件被校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积P 单位校正力， MPa，查文献【 1

27、】表 5-9 取P=60MP。a 由上式和制件零件图可求得：F1=3646.86KNF2=4897.89KN（3）计算弯曲模工作部分尺寸 弯曲模工作部分的尺寸主要指凸、凹间隙、圆角半径、凹模深度及凸、凹模 横向宽度尺寸等。（4）弯曲时凸模与凹模之间的间隙弯曲 V形工件时， 凸、凹模间隙时靠调整压力机闭合高度来控制的， 不需 要在模具结构上确定间隙。 U形工件的弯曲，则必须选择适当的间隙。间隙的大 小对于工件质量和弯曲力有很大影响。间隙越小，弯曲力越大。间隙过小，则会 使工件壁变薄，并降低凸模寿命。 间隙过大，则回弹较大，还会降低工件精度。查文献得凸、凹模单边间隙可按下式计算：C=t+kt+ =4.28mm4.1 弯曲工艺分析该工件由