冰箱中前梁件冲压模具方案

1、冰箱中前梁件冲压模具设计绪论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在 冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面 与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、 生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计， 2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人， 2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企 业总体上订单充足，任务饱满， 2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿

2、 美元，出口模具 4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、 32.4%和 45.9%。进 出口之比 2004 年为 3.69:1 ，进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量 较大的国家。在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过 亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年 来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复 杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数 量增加，能力提高较快； " 三资"及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快 等。

3、虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚 存在以下几方面的不足 :第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发 展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但 总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因 此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二，开发能力较差，经济效益欠佳 . 我国模具企业技术人员比例低，水平 较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均 年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520万美元，有的 高达2530万美元，与之

4、相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式 管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用 了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数 控化率和CAD/CA应用覆盖率要比国外企业低得多。因为体制和资金等原因，弓I 进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得 不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 因为长期以来受“大 而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低， 专业化分工不细，商品化程

5、度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具 成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率 低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影 响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种 规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提 高。1.1.2 国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技 术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工

6、业发达国家相比仍存在较大差 距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技 术的主要发展方向包括以下几方面 :1） 模具日趋大型化；2 ）在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CA技术；3）模具扫描及数字化系统；4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高；8）模具研磨抛光将自动化、智能化；9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向项目；10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建

7、材、汽车、电机、电器、仪器 仪表、家电和通讯器材等产品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模 具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是 其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国 家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交 易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量 约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是 "

8、;大而专"、 "大而精"。 2004 年中国模协在德国访问时，从 德国工、模具行业组织 - 德国机械制造商联合会 <VDM）A 工模具协会了解到，德 国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中<VDM）会员 模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模 具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较 高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左 右，而国外模具工业发达国

9、家大多 1520万美元，有的达到 2530万美元。国 外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到 451.3 支撑架冲孔落料件模具设计与制造方面1.3.1 支撑架冲孔落料件模具设计的设计思路冲孔落料是冲压基本工序之一，它是利用冲裁模在压力机作用下，将平板坯料进行冲孔或落料的加工方法。一般情况下，一般精度的工件IT8IT7级精度的普通冲裁模；较高精度的工件采用IT7IT6级精度的高级冲裁模。只有加强冲裁件基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方 法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁 中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。支撑

10、件冲孔落料件是最典型的冲裁件，其工作过程很简单就冲孔落料，可采用单工序模、复合模具或级进模具，根据计算的结果和选用的标准模架。为了保 证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有 从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据凸模与凹模工作配合长度决 定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.3.2 支撑架冲孔落料件模具设计的进度1. 了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间20天；2. 确定加工方案，所用时间 5 天；3. 模具的设计，所用时间 30天；4模具的调试所用时间 5 天。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努 力，相

11、信会完满的完成毕业设计任务。因为学生水平有限，而且缺乏经验，设计 中难免有不妥之处，肯请各位老师指正。设计者：钟 志敏第 1 章 制件的工艺性分析工件名称：中前梁件生产批量：大批量材料： Q235厚度：0.5mm工件简图见图1图1制件图1.1制件的工艺性分析该制件为中前梁件，所用材料为Q235具有良好的冲压性能，适合冲裁。制 件形较为简单，只有落料和冲孔两个工序，有 4个© 5mm的孔，孔与孔，孔与边缘 之间的距离也满足要求。工件的尺寸精度较低，只需要采用普通冲裁。1.2制件的外形分析冲裁件的孔边距与孔间距：为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小，其最小许可值 当取：C

12、> (11.5> t 根据已知工件的尺寸可得：C1=5.5 C2=27 t=0.5 所以 工件的尺寸符合上述要求。冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯，查表 而知工件上孔的直径当大于或等于0.35倍的料厚，即d> 0.35t，由任务书零件图易于看出工件尺寸符合要求。1.3冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件上的未注公差等级定为IT14级，查表确定工件尺寸如下:图2零件展开简图第2章工艺方案的确定该零件包括：冲孔、落料两个基本工序，可有以下三种工艺方案供选择：方案一、先落料后冲孔，采用单工序模生产。方案二、落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三、冲孔-

13、落料连续冲压，采用级进模生产。对各种方案的分析方案一、模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产效率低，难以满 足该零件的年产量要求。方案二、只需一副模具，冲压件的几何形位精度和尺寸精度容易保证，且生 产率也高，但因为零件的几何形状简单，模具制造并不困难。方案三、只需要一副模具，生产率也很高，但零件较大，钢板较薄，操作困 难，故模具制造安装较复合模复杂。通过以上三种方案的分析比较，并根据设计要求确定该工件的冲压生产采用 方案二为佳，并选择正装复合模。第3章主要工艺参数计算3.1冲裁的工艺计算 排样的设计与计算根据工件的形状选，采用直排的形式。搭边和搭肩值一般是由经验确定的查 表而取最小搭边值

14、为a=1.8伽 最小搭肩值为a1=2.0伽。计算送料步距和条料的宽度按如上排样方式，并根据工件的尺寸确定送料步距为搭肩值与工件宽度之和。即：L=a1+135=137.0 伽。查表而知条料宽度单向偏差值为1.0，由公式计算如下:B =(D+2a>=(457+2 X 1.8)=460.6所以确定条料的宽度B为：465伽323计算材料的利用率：一个步距内的材料的利用率 卩=A/BSX 100%=<187.5+203)135+86 8.5+74 24+49 17 2/<465135)100%=90.6%所以在不考虑料头、料尾和边余料等材料消耗的情况下材料的利用率为 90.6%，而在考

15、虑以上因素计算一张板料总的利用率时则需要根据证章板的长宽 尺寸而定，在此省略不述。3.3冲压力的计算并初步选取压力机的吨位冲裁力的计算冲裁力的大小随凸模进入材料的深度<凸模行程)而变化，本模具采用普通平刃口模具冲裁，其冲裁力F按下式计算：F=KLt r b由查表而知工件材料的抗剪强度极限值r b为395N/mm2K值取1.3材料厚度t为0.5伽冲孔冲裁力：P孔=16123.9N落料冲裁力：P落=303992N3.3.2 卸料力、推件力及顶件了力的计算：卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的 料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力。卸

16、 料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的，所以在选 择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素较多，主 要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、 制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算：查表而卸料力、推件力和顶件力系数分别为：Kx = 0.045 Kt = 0.55 Kd = 0.06则：卸料力：Fx = Kx * P 落=0.045303992 =13679.64 N推件力：Ft = n Kt F n =h / t =5/0.5=10h:凹模洞口的直刃壁高度 取h=5表 ）Ft =Kt*P 孔*n=88681.4

17、5N顶件力：Fd = Kd F = 0.06 * （16123.9+303992=19207.0N3.4压力机的公称压力的确定：压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz,因为本模具采用的是弹性卸料装置和下出料方式：所以：Fz =P 孔+P落+Fx+Ft+Fd=441684N查手册选择压力机的公称压力为：200KN滑块固定行100mm（最大闭合高度160 mm闭合高度调节量80mm（标准型工作台尺寸（左右X前后450X 300mm（标准型 工作台孔尺寸（左右X前后 100 X 80mm（标准型 工作台孔尺寸（直径 100mm3.5压力中心的确定及相关计算：模具的压力中心就是冲压力合

18、力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工 作，应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受 偏心载荷，导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不 到保证，从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。具体计算如下：L =49X =228.5 L 丄17X =220=18.5X =211.5 L =8.5 X =207.25=24.5 XI=203L =390.5X =7.75L=30.5 X =-187.5 L =24 X T =-199.5L =12.5X =-211.5L=17 X=-220L =49 X =-228.5L=17 X=-220L =12

19、.5X =-211.5L=24 X=-199.5L =30.5 X=-187.5L=390.5 X =7.75L =24.5X=203L=8.5 X=207.25L =18.5X =211.5L=17 X=220LE =15.7X=163L=15.7 X=190n =15.7X 3 =223L4=15.7 X4 =-223X = L X + L 攻 + LX+L X /L+ LL+ + L E=6589.6/1194=5.52 mm由图可得：Y =0mm 3.6工作部分的尺寸计算 计算凸凹模工作部分的尺寸 < 冲孔）并确定其公差：该零件属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料获得，

20、而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。查表 2.3.3 而知：Zmin = 0.040 Zmax = 0.060Zmax - Zmin = 0.020因为模具的精度等级为IT14级 取X = 0.5设凸、凹模分别按IT9、IT10级精度制造，分别计算 Dt、Da如下：采用凸模与凹模配做法。以落料凹模，冲孔凸模为基准件Aa=Ba=Ca=Ea=Fa=Ga=Ht=Da=第二类尺寸：B=(Bmin+X >|第三类尺寸：C=(Cmin+0.5 > 0.125Mt=I落料凸模的基本尺寸与凹模相同，冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，不 必标注公差。第4章模具总体设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知

21、，采用正装复合冲压，所以模具类型为正装复合模4.2 定位方式的选择 在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定位。4.3 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该模具采用中间导柱的导向方式。第 5 章 模具主要零部件的设计5.1 工作零件的结构设计5.1.1 凹模的设计在本模具中采用螺钉和销钉将凹模直接固定在支撑件上 , 凹模刃口为直壁式 凹模采用销钉和螺钉固定时要保证螺钉 （或沉孔 >间、螺孔与销孔间及螺孔与凹模 刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具的寿命。壁厚 50mm査表确定凹模 厚度为50伽。凹模厚度 H=kb=0.10 x 465=4

22、6.5mm取 50 mm （查表 2.9.5 得 k=0.10>凹模壁厚 C=<1.0 1.5） H=50 mnr 75 mm取凹模厚度 H=50 mm ，凹模壁厚 C=50 mm凹模宽度 B=b+2c=557 mm 取标准值 B= 580 mm凹模长度 L 取 235mm确定凹模尺寸为 580 mmx235 mm x50 mm现制草图如下：图6凹模草图5.1.2 冲孔凸模的设计：冲孔凸模长度：L=Ht+Lz Ht为凸模固定板厚度，Lz为土模自由长度Ht=(1.11.5>Ha Ha 为落料凹模厚度Lz取20mm 所以L=50+20=70mm 上靠标准取70mm落料凸模(凸凹模

23、>结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式。其总长L为：L=h +hrl+ h +h=50mm查表得正装复合模最小壁厚为 2.3mm,满足最小壁厚要求。5.2定位零件的设计：在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定 位。导料销一般设两个，并位于条料的同一侧。从左向右送料时，导料销装在右 侧，从前先后送料时导料销装在左侧。导料销在本模具中直接安装在凹模板上。在装配图中很容易看到。挡料销同样起定位的作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料的送进距 离。在本模具中试用固定挡料销，其结构简单、制造容易，在中销模具中广泛应 用作定距；但其存在着缺点：销孔距离凹模刃壁

24、较近，削弱了凹模的强度。所以 在本模具中选用钩型挡料销。这种挡料销销孔距离凹模刃壁较远不会削弱凹模的 强度。但为了防止钩头在使用的过程中发生转动，需考虑防转。5.3 导向装置的设计：导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动，对于生产批量较大，零件的 要求较高，寿命要求较长的模具，一般都需要采用导向装置，本模具中应用导柱 导套装置来完成导向 .5.4 打料装置的设计 :在本模具中采用打杆推动连接推杆来完成打料动作，打杆穿过模柄凸露在模 具的外面，当完成一次冲裁时压力机滑块回程，打杆与压力机的打料横杆相碰， 打杆推动连接推杆将卡在凸凹模的凹模孔内的圆形废料打下，当注意的是：第一：需要保证打杆在模柄

25、内的顺利滑动，须间隙配合。第二：需要保证连接推杆在凸凹模内的顺利滑动，须间隙配合。5.5 顶件装置的设计 :顶件装置一般是弹性的，在本模具中是由顶杆、顶件块和装在下模座下面的 弹顶器组成，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠。5.5.1 顶件块的设计 :本模具采用顶件块将制件从卡在凹模内小凸模上刮下，顶件块在冲裁的过程 中实在凹模中运动的零件，对它有如下的要求：模具处于闭合状态时其背后有一 定的空间，以备修磨和调整的需要；模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作 面高出凹模平面，以便继续冲裁；它与凹模和凸模的配合应保证顺利滑动，不发 生干涉。为此顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国

26、家标准 h8 制造。顶件块与凸模的配合一般呈较松的间隙配合。5.5.2 顶杆的设计 :在本模具中选用四个顶杆与弹顶器上的托板相配合，四个顶杆均匀分布，传 送的橡皮的推件力较为平稳，在此需要注意的是：顶杆、的直径不能太小，以免 在克服橡皮弹力时发生挠曲。还有顶杆与下模上的孔相配合，必需保证其在孔内 顺利的滑动，所以顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国家 标准h8制造。橡皮的设计：橡胶允许承受的负荷较大，且产生的弹性较为平稳，安装调整灵活方便，是 冲裁模具中常用的弹性元件。卸料橡胶的设计计算H=H-H 。<计算参照表8.2.4 ）计算结果为：HZI =31mm橡皮和托板组成顶件器，其具体的结构形式如下图所示：图7顶件器草图5.6 连接装置的设计模柄的