支架冲压模具设计

Ek畚瘾煮枚帽李饰毕业设计支架冲压模具设计StentStampingDieDesign班级： 模具设计与制造081学生姓名：孙立国学号：指导教师：张丽霞职称：讲师导师单位：徐州工业职业技术学院论文提交日期：2010年11月日徐州工业职业技术学院毕业设计任务书一、 课题名称：支架冲压模具设计二、 毕业论文（设计）主要内容：1、 冲压工艺方案确定（冲压工艺性分析、工艺方案的确定）2、 模具设计有关计算（冲裁力、压力中心、刃口尺寸）；3、 模具结构设计（凸凹模结构、标准模架、固定零部件、卸料零部件等）；4、 绘制模具装配图和非标准件的零件图（逐步完善和确定各零件的结构和尺寸、尽量选用标准组合结构和标准件）；5、 编写设计说明书；三、 计划进度：第8周 查阅资料，做好准备工作，冲压工艺方案确定第9周 模具设计有关计算第10周 模具结构设计；第11周 选择标准模架，确定各个模板的尺寸；第12周 绘制装配图、零件图，编写设计说明书；第13周 论文答辩。四、毕业论文（设计）结束应提交的材料：1、 设计说明书（毕业论文）1份（8000字以上）;2、 装配图一份，非标准件的零件图3-5张。指导教师 年月日指导教师 年月日教研室主任 年月日摘要在本次毕业设计的课题是支架冲压模具设计，通过对零件的分析可知，该零件所用的材料是10钢，大批量生产，在经过方案比较，选择复合冲裁和单工序弯曲作为该副模具工艺生产方案，即容易加工又经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料方式、导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模、凸凹模的设计，选择模具的材料和确定每个零件。其中模具结构设计是这次设计的主要内容其内容包含了一系列模具的重要零部件的设计。关键词： 落料、冲孔、弯曲Abstract【nthegraduationdesigntopicwasstentsstampingmoulddesign,basedontheanalysisofthecomponents,itisknownthatthepartsusedmaterialsis10steel,massproduction,afterschemecomparison,choosecompoundblankingandsingleprocessasthevicebendingdietechnologyproductionplan,namelyeasierfabricationandeconomy.Throughcalculationandanalysistocompletethemoulddesignandcalculationofmain,Chooseaccordwiththemouldoflocalizationway,dischargingmode,guideways;Designmoldworkingpartisconvex,concavedie,thedesignofdieandpunchmould,choiceofmaterialsandmakesurethateachparts.Amongthemthemouldstructuredesignisthedesignofthemaincontent,itscontentcontainsaseriesofmouldimportantpartsdesign.Keywords•blanking,punchingandbending摘要TOC\o"1-5"\h\zAbstract 4\o"CurrentDocument"第一章零件工艺方案确定 7\o"CurrentDocument"1.1冲压件工艺分析 71.1.1材料分析 71.1.2结构分 71.1.3精度分析 81.1.4.工艺分析 8\o"CurrentDocument"1.2工艺方案的确定 8\o"CurrentDocument"1.3排样设计 9\o"CurrentDocument"第二章零件工艺计算 10\o"CurrentDocument"2.1.弯曲工艺计算 102.1.1毛坯尺寸计算 102.1.2弯曲力计算 112.1.3初选压力机 11\o"CurrentDocument"2.2冲孔落料复合模工艺计算 122.2.1刃口尺寸计算 12\o"CurrentDocument"2.3落料冲孔复合模冲裁力 132.3.1冲裁力 132.3.2初选设备 14\o"CurrentDocument"2.4压力中心计算 14\o"CurrentDocument"第三章冲裁模具设计和设备选择 16\o"CurrentDocument"3.1模具总体设计 163.1.1模具类型的选择 163.1.2定位方式的选择 163.1.3卸料，出件方式 16导向方式的选择 16\o"CurrentDocument"3.2凸.凹模，凸凹模的设计 16\o"CurrentDocument"凹模 16\o"CurrentDocument"凸模 173.2.3凸凹模的设计 19\o"CurrentDocument"3.3定位零件 19\o"CurrentDocument"3.4导向零件 20\o"CurrentDocument"3.5卸料与推（顶）件装置 203.5.1弹顶装置中弹性元件的计算 20\o"CurrentDocument"3.5.2推件板 20\o"CurrentDocument"3.6连接与固定零件 213.6.1六角螺钉 213.6.2圆柱销 213.6.3卸料螺钉 21模柄 223.6.5标准模架 23\o"CurrentDocument"3.7其它零部件设计 233.7.1凸模固定板 233.7.2卸料板 23垫板 24推板 24\o"CurrentDocument"第四章压力机的校核 25\o"CurrentDocument"第五章弯曲模主要零部件设计 26\o"CurrentDocument"5.1模具总体设计 265.1.1模具类型的选择 265.1.3卸料，出件方式 265.1.4导向方式的选择 265.2弯曲模尺寸工作尺寸计算 275.2.1凸、凹模圆角半径 275.2.2凹模深度 275.2.3凸、凹模间隙 285.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差 28\o"CurrentDocument"5.3定位零件 29\o"CurrentDocument"5.4导向零件 29\o"CurrentDocument"5.5连接于固定零件 295.5.1六角螺钉 295.5.2圆柱 29\o"CurrentDocument"5.5.2模柄 305.6标准模架 31\o"CurrentDocument"5.7弯曲模具装配图 31\o"CurrentDocument"参考文献 32\o"CurrentDocument"致谢 32第一章零件工艺方案确定1.1冲压件工艺分析工件图为图.1.1所示弯曲弯曲件，材料10钢，料厚4mm，大批量生产。其工艺性分析内容如下：1.1.1材料分析10钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。1.1.2结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径r.=0.4t=1.6mm，而零件弯曲半径r=6mm>1.5mm，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径r/1=6/4=1.5<6，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。1.1.3精度分析零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。1.1.4.工艺分析：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。1.2工艺方案的确定零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。方案二：落料一冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔一落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高，故宜采用复合冲压工序。方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。1.3排样设计经查表得零件之间的搭边值a=3.0mm，零件与条料侧边之间的搭边值a=3.5mm，条料与导料板之间的间隙值C=0.5mm，则条料宽度为L=D+2气=151.36+2x3.5=158.36mm步距S=93mm由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以采用横裁。即裁成宽158.36mm的条料，分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式如图所示:三图三图2第二章零件工艺计算2.1.弯曲工艺计算2.1.1毛坯尺寸计算零件展开图为图4对于,>0.5,有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，所以坯料展开长度为

兀90。 兀，， ,L= (R+xt)=一(6+0.36x4)=11.68mm2180。 2Lz=L+2L2+2L3+2x25=38+2x11.68+2x20+50=151.36nn由于零件宽度尺寸为90mm，故毛坯尺寸应为151.36mmX90mm。弯曲件平面展开图见图2.1，两孔中心距为50mm。2.1.2弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力F曲时的弯曲力F校和顶件力 FD 为%=。"kbt28»=0.7x13x90x专x300=纹璀KNFD=(0.3~0.8)^八。0.7KBt2。=0.3x br+1二0.3x0.7x1.3x90x42x300-“"kNF=qA=100x50x90=450KN校对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般、可以忽略,即对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般、可以忽略,即F压力机N450KN,根据压弯力大小，初选设备为F压力机2.1.3初选压力机根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC23—63，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360mm闭合高度调节量：80mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480mmX710mm工作台孔尺寸：6250mm模柄孔尺寸：650mmX80mm垫板厚度：90mm2.2冲孔落料复合模工艺计算2.2.1刃口尺寸计算由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸i=65.36mm,12=39.29mm,13=151.36mm,14=90mm弧长1=41.35mm由落料获得，2X614mm和50±0.4mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙zmin=0.68mm，最大间隙Z^^^=0.76mm，所以Z-Z.=0.76-0.68=0.08mm。按照模具制造精度高于冲裁件精度3〜4级的原则，设凸、凹模按IT6、IT7级精度制造，落料尺寸L=90mm+0.87凸、凹模制造公差?广凹整心，4 0 O=0.035mmATOC\o"1-5"\h\zL=65.36+0.74mm凸、凹模制造公差°t=0.020mm，l=151.36mm+1凸、凹模1 0 °=0.030mm 3 0A制造公差?T°.°30mm，l=39.29+0.62mm凸、凹模制造公差°A=0.040mm 2 0°=0.020mm ,°T0030 ，L=41.35+0-62mm凸、凹模制造公差冲孔尺寸A.:广°"2°mm41.04414+0.24mm，凸、凹模制造公差:t一'物，磨损系数x°A=0.030mm 0 °A=0.025mm取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算：落料：校核不等式°t+°awzmax-zmin，代入数据得0.025+0.035=0.07<0.08。说明所取的°t与°A合适，将已知和查表的数据代入公式得：故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：工作尺寸凸模尺寸Dt=(D-xA-Z.%凹模尺寸D=(D—XA)+&A 0L=65.36+0.74mm64.310mm-0.02064.99+0-030mmL2=39.29+0.62mm38.300mm-0.02038.98+0.030mmL=151.36mm+1150.18。mm-0.030150.8+0.040mmL=90mm+0.8788.885°mm-0.02589.565+0.035mmL=41.35+0.62mm40.360 mm-0.02041.040 mm-0.030冲孔：©14+0.24mm©14+0.24mm的制造公差:t=0.020mm0 5A=0.020mm校核5t+5A<Z-Z.，代入数据得：0.020+0.025=0.045<0.08。说明所取的5t与5A合适，将已知和查表的数据代入公式得dt=(d.+XQg=(14+0.5x0.24)00020mm=14.1200020mmd=(d+Z)+5A=(14.12+0.68)+0.025mm=14.80+0.025mmATmin0 0 0故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为：dt=14.120002mm，d=14.80+0.025mm。孑孔心距50±0.4mm因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为L'=L±A/8=50土0.8/8=50土0.1mmA2.3落料冲孔复合模冲裁力2.3.1冲裁力此例中零件的落料周长为292mm，冲孔周长为87.92mm，材料厚度4mm，10钢的抗剪强度取300MPa，冲裁力基本计算公式F=KLtt。则冲裁该零件所需冲裁力落料力F=1.3x292x4x300=455.52kN1冲孔力：F=2x1.3x87.92x4x300=274310.4N^274.3kN卸料力：F卸=K卸F冲=0.03x274.3=18.51KNK——卸料力因数刃口高度h=10mm模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力Ft为F=NK(F+F)=10x0.04x(455.52+274.3)kNF2.88KNTT1 2 4计算零件所需总冲压力F=F+F+F=(455.52+274.3+72.88+18.51)kNw826kN总1 2T2.3.2初选设备根据冲裁力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JH23—100，其主要技术参数如下：公称压力：1000N滑块行程：130mm最大闭合高度：480mm闭合高度调节量：100mm滑块中心线到床身距离：380mm工作台尺寸：710mmX1080mm工作台孔尺寸：6500mm模柄孔尺寸：660mmX75mm垫板厚度100mm2.4压力中心计算零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心。

第三章冲裁模具设计和设备选择3.1模具总体设计3.1.1模具类型的选择根据零件的工艺分析所用的模具为冲孔落料复合模3.1.2定位方式的选择因为模具采用的是条料，控制条料的送进反方向的是定位销，无侧压装置。控制条料送进步距的是挡料销，手动送料。3.1.3卸料，出件方式由零件的厚度4mm,采用弹性卸料，冲孔凸模上有推件板可以将零件打下。3.1.4导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架3.2凸.凹模，凸凹模的设计3.2.1凹模根据模具的结构，凹模的的外形尺寸根据冲裁材料的厚度t=4mm和冲裁件的最大外形尺寸b=151.36来确定凹模厚度数)H=凹模厚度数)H=Kb=0.3x151.36mm^45mm(k为板料厚度的影响系凹模壁厚所以，凹模的总长L=151.36+2x81=313.36mm，为了保证凹模结构对称并有足够的强度，将其长度增大到314mm。凹模的宽度B=90+2x81=252mm。凹模的固定一般采用螺钉和销钉1.6/2323133.2.2凸模为标准圆形凸模，根据模具的结构采用台阶式整体凸模的长度为：L=h1+h2+h3+(15-20)mm=70mmh1h2h3分别为凸模固定板，卸料板的厚度；(15-20)mm为附加长度，包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度及凸模度固定板与卸料板间的安全距离。凸模固定部分与固定版制件采用基孔制过渡配合m6,凸模材料用CrWMn,硬度58-62HRC

32图7g16032图7g16014.12-0.020凸模的强度和刚度校核凸模承载能力的校核，凸模最小断面承受的压力5,必须小于凸模材料强度允许的压力H，即5=Fp/Amin<15)]，对于圆形凸模dmin>4tt/Is],式中5 凸模最小断面的压应力，Mpa；Fp_—凸模纵向总压力，N；Amin—凸模最小截面积，mm2；dmin__凸模最小直径，mm；t 材料厚度，mm；T材料抗剪强度，Mpa；fe]——材料的许用压应力，Mpa；凸模失稳弯曲极限长度凸模不发生失稳弯曲的最大长度：Lmax<85d2/.F，式中'pF 凸模的冲裁力，mm4；d 凸模的直径，mm

由于采用复合模，所以凸凹模的选用很关键，由于采用倒装复合模，凸凹模装与下模孔内会积存废料所以最小壁厚要选大些，其尺寸为L=150.180 mmB=88.8850 mm高度根据模具的结构取100mm，孔的尺寸为-0.030 -0.025dA=14.80*.025mm直臂刃口高度查表为15mm，材料为CrWMn,热处理硬度58-62HRC。图83.3定位零件挡料销根据模具的结构采用固定挡料销装在凸模上选取直径410，露出部分长度4mm，固定挡料销M8x19,导料销M8x20，材料45钢，数量2个。3.4导向零件导柱和导套；材料20钢，渗碳淬火处理，导柱导套分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用R7/h6和H7/V6过盈配合3.5卸料与推（顶）件装置3.5.1弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需卸料和顶件，所以模具采用弹性写卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：1） 考虑模具结构选用4个厚壁的筒形的聚氨酯弹性体。2） 计算每个弹性体的预压力FF=F卸/4=18510/4=4627,5N3） 考虑到橡胶的工作压缩量较小，取预压缩率10%，并由表查的单位压力F=1.1MPa4） 计算弹性体的截面积AqA=F/F=4627/1.1=4206.36mm25） 选用直径为12mm卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径取12.5mm,则弹性体的外径D可按下式求得n（D2-d2）/4=A则D=（4A/兀+d2=75mm6）取橡胶块的高度0.5<H/D<1.5得37.5mm<H<112.5mm考虑模具结构取H=80mm3.5.2推件板取厚度为8mm,外形尺寸与零件的外形相同材料45钢，淬火硬度43-48HRC

3.6连接与固定零件3.6.1六角螺钉M12x90,M12x106JB/T7650.5-2008,数量12个，材料45钢3.6.2圆柱销GB/T120-2000M10，材料为35钢，与上下模座，垫板，凹模，凸模固定板的配合为H7/m6的过渡配合3.6.3卸料螺钉卸料螺钉的尺寸根据模具的结构选择「|广I。In12w图103.6.4模柄模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A60X110的模柄。，它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。打杆直径为10mm由压力机的型号JH23-100,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转，模柄长度比模柄孔深度小5〜10mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，所以根据GB2862.1-81得图所示：

■. 60 十O70图ii3.6.5标准模架标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，LXB=313mmx252mm，模具采用中间导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座315mmX315mmX50mm,下模座315mmX315mmX60mm，导柱45mmX260mm，导套45mmX140mmX60mm。3.7其它零部件设计3.7.1凸模固定板凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为LXBXH=314X252X18;凸模与凸模固定板的配合为H7/m6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，顶部与凸模铆接，因此必须倒角。3.7.2卸料板卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关，取其值为15mm。

图123.7.3垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度可取20mm,这里设计时，由于压力较大，根据GB2865.2-81选取规格为LXBXH=314X252X20。3.7.4推板推板的厚度取8mm，材料为45钢，热处理硬度为43-48HRC。3.8有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出冲裁装配图如图22所示。模具闭合高度H商287mm模第四章压力机的校核.公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为 J23-100它的压力为1000>826,所以压力得以校核；.滑块行程滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=4,卸料板的厚度H=15及凸模冲入凹模的最大深度13,即S1=4+15+13=42<S=130,所以得以校核..行程次数行程次数为38min.因为生产批量为大批量，又是手工送料，不能太快，因此是得以校核.⑷工作台面的尺寸根据下模座LXB=370X270,且每边留出60~100,即L1XB1=470X370,而压力机的工作台面L2XB2=710X1080冲压件和废料从下模漏出,漏料尺寸<151.36X90,而压力机的孔尺寸为500X23,故符合要求，得以校核；滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为60,模柄孔深度为80,而所选的模柄夹持部分直径为60,长度为70故符合要求，得以校核；.闭合高度由压力机型号知Hmax=480M=100 H1=100Hmin=Hmax-M=480-100=380(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由式(1-24):(Hmax-H1)-5NHN(Hmin-H1)+10,得(480-100)-5N262N(380-100)+10即375^287^280,所以所选压力机合适，即压力机得以校核公称压力：1000N滑块行程：130mm最大闭合高度：480mm闭合高度调节量：100mm滑块中心线到床身距离：380mm工作台尺寸：710mmX1080mm工作台孔尺寸：6500mm模柄孔尺寸：660mmX75mm垫板厚度100mm第五章弯曲模主要零部件设计5.1模具总体设计5.1.1模具类型的选择根据零件的工艺分析所用的模具为单工序弯曲模5.1.2定位方式的选择对于弯曲模可用定位销防止偏移，模具底部有顶杆起到定位作用。5.1.3卸料，出件方式弯曲过程后会有回弹，零件会在凹模内包紧，可用顶杆将其顶出。同时顶杆会起到定位作用。5.1.4导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架5.2.1凸、凹模圆角半径1） 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径尸"较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，采用校正弯曲力，采用减少弯曲凸、凹模的间隙来减小回弹。凸模的圆角半径与零件的弯曲半径相同，R=6mm。2） 凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取凹模的圆角半径，有表查得，R=8mm5.2.2凹模深度U型弯曲件应尽可能使直边不分进入凹模型腔内，根据弯曲件的尺寸t=4mm,弯曲直边的长度为45mm，查表得凹模深度hd=30mm.材料取Cr12

n 为因数，其与弯凸、凹的单面间隙值Z/2=t(1+n)=4.2mm曲件高度H和弯曲线长度有关。n 为因数，其与弯5.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差由弯曲件的尺寸50±0.3mm，取弯曲凸模，凹模的制造公差IT8和IT9级，查表的U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差，零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。凹模按IT9级精度考虑，因此，凸、凹模的横向尺寸分别为：c 3.、气=(B+4△%=50-47°0.74mm $ 0.74(按9级精度选取)AB=(B+Z)+sT=58.87+0.012机59+0.012mm5.3定位零件在凹模上采用两个圆柱销起到定位作用，防止在弯曲过程中产生偏移，两个圆柱销选用标准件M8X10，材料45钢，热处理HRC43-48X51图155.4导向零件导柱GB/T2861.1-200832X160，导套GB/T2861.6-200832X90X38,材料20钢，热处理HRC56-605.5连接于固定零件5.5.1六角螺钉M8x70，M12x106JB/T7650.5-2008，数量,8个，材料45钢5.5.2圆柱销GB/T119-2000，M8x60，M8x42数量8个，与孔的配合为H7/m6的过渡配合s.图165.5.2模柄模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A60X110的模柄。,它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。材料Q235A,热处理HRC43-48根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用标准模架，200