支架的冲孔落料级进模设计

本科毕业设计1前言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。本科毕业设计2目录一.前言……………………………………1二.任务书…………………………………3三.工艺分析………………………………4四.工艺方案的确定………………………4五.冲孔落料工作部分工艺设计1.计算毛坯尺寸………………………52.画排样图……………………………63.计算冲压力…………………………84.计算中心压力………………………95.凸凹模刃口尺寸的计算……………96.压力机的选择………………………117.落料冲孔级进模部分尺寸校核……12六.弯曲模工作部分工艺计算1.弯曲工件的毛坯尺寸计算…………142.弯曲力计算…………………………153.凸模与凹模的圆角半径……………154.弯曲模凸凹模间隙…………………175.凸、凹模工作尺寸…………………186.冲压设备的选择……………………19本科毕业设计37.模具的总体结构……………………208.主要零部件的设计及选择…………219.模具制造装配要点…………………23八.心得与体会……………………………24九.参考文献………………………………26任务书一、课题名称：支架的冲孔落料级进模设计二、工件图：三、设计要求：本科毕业设计41．绘制该工件制作所需的模具总装图。（A1图纸）2．绘制该模具的凸模、凹模零件图一套。3．编写完整的设计说明书。4．将说明书装订成册，各图纸折成A4大小。5．将以上所有资料装于档案袋里，并在封面写上班级、名字和学号。四、设计期限：2007年6月25日至2007年6月29日工艺分析该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属于普通冲压件，应注意以下几点：1）2XΦ2mm两孔壁距及周边距仅1~3mm，在设计模具时应加以注意2）制件为对称弯曲，控制回弹是关键3）制件较小，从安全上考虑，要采取适当的取件方式4）有一定的批量，应该重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命工艺方案的确定根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔和弯曲三种。按其先后顺序组合，可得如下方案1.冲孔—落料—弯曲级进模完成冲孔落料，单工序模完成弯曲本科毕业设计52.落料—冲孔—弯曲单工序模分别完成落料，冲孔，弯曲方案2）属于单工序冲压。由于此制件生产批量较大，尺寸较小，这种方案生产率低，操作不安全，故不宜采用。方案1）冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14．将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导板或导柱导套进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的落料冲孔级进模进行加工.工艺设计1）计算毛坯尺寸相对弯曲半径为R/t=1/0.8=1.250.5式中R——弯曲半径（mm）T——料厚（mm）可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径p（mm）。由文献[2]中性层的位置计算公式P=R+Xt式中X——由实验测定的应变中性层位移系数。由文献[2]表4-4应变中性层位移系数X值，查出X=0.34P=（1+0.34×0.8）=1.272mm本科毕业设计6由文献[3]圆角半径较大（r0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式L=l1+l2+πα/180*（r+xt）式中L——毛坯展开总长度α——弯曲中心角（）x——中心层位移系数，见表4-7由图1可知L=2（l1+l2）+l3+4πα/180*（r+xt）查表4-5，当r/t=1.25时，x=0.34，可得L=4+2×（7.95+4.4）+4×π90/180×（1+0.34×0.8）=28.7+7.998=36.688≈37（mm）图12）画排样图（1）冲裁件的面积分析零件的形状特点及精度要求，考虑采用采用直排有废料排样方式,如图2所示.图2冲裁件计算冲裁件的面积AA=61*10-(4*4+2*4*3.14)=568.88本科毕业设计7（2）搭边值、切口宽与条料宽度的确定由文献[3]表3-16搭边值的确定，得a1=1.5a=1.5本设计中采用侧刃定距的模具，故按下式计算：条料宽度B0-△=(Dmax+2a+Z)0-△其中查表3-1703-18得:保证间隙Z=0.5mm,条料宽度的单向负偏差△=0.08mm。条料宽度：B10-△=（61+2*1.5+0.5）0-0.08=64.50-0.08步距：S=10+1.5=11.5图3排样图查文献[1]表4-1，选板材规格为1200mmX600mmX0.8mm，每块可剪600mmX41mm，材料剪裁利用率达99.9%3）材料利用率计算本科毕业设计8由文献[2]材料利用率通用计算公式：ŋ=A。/AX100%式中A。——得到制件的总面积（mm²）A——一个步距的条料面积（LXB）（mm²）得ŋ=568.88/（64.5*11.5）X100%=76.7%3）计算冲压力（1）冲裁力F冲F冲=KLtτ式中K——系数，K=1.3L——冲裁周边长度（mm）τ——材料的抗剪强度（MPa）бb——材料的抗拉强度（MPa）得бb=450（MPa）F冲=1.3*2*71*1*450=83.07KN（2）卸料力FKF卸卸根据《冷冲压模具设计与制造》（北京航空航天大学出版社，王秀凤主编）提供的表2.10得05.0K卸本科毕业设计9F卸=83.7*0.05=2165N(3)顶出力FKF顶顶根据《冷冲压模具设计与制造》（北京航空航天大学出版社，王秀凤主编）提供的表2.10得k=0.06F顶=83.07*0.06=4984N(4)选择冲床时的总冲压力:F总=F冲+F卸+F顶=83070+4154+4984=96208N初选压力机查文献[2]表1-8开式双柱可倾压力机参数，型号规格为J23-104）计算压力中心因冲裁件尺寸较小，冲裁力不大，且选用了双柱导柱式模架，估计压力中心是在模架的中心，不会超出模柄端面之外，因此不必详细的计算压力中心的位置5）计算凸、凹模尺寸：本制件形状简单，可按配作法加工计算刃口尺寸。本科毕业设计10由于零件是由冲孔、落料两道工序完成的，所以落料以凹模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸，计算如下：1）凹模磨损后变大的尺寸（IT14）A1（27），A2（10）A3(5)计算公式为：查表得x1=x2=x4=0.5x3=0.75图4A1=(61-0.5*0.75)+0.1880=60.63+0.1880A2=(10-0.5*0.3)+0.0750=9.85+0.0750A3=(5-0.5*0.18)+0.0450=4.91+0.04502）凸模磨损后变小尺寸B1=Φ4B2=Φ8计算公式为B1=(4-0.75*0.3)+0.0750=3.775+0.0750B2=(8-0.5*0.36)+0.090=7.82+0.090本科毕业设计11由文献[3]表3-4冲裁模初始双面间隙Z得到Zmin=0.100Zmax=0.140，落料凸模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作，冲孔凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙值0.100mm~0.140mm。压力机的选择根据压力机选用原则：在中小型冲压件生产中，主要选用开式压力机对于冲孔，落料等施力行程很小的冲压工序，可直接选用公称压力大于或等于冲压所需工艺力总合的压力机。首先冲床的公称压力应大于计算出的总压力；最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-10开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。冲孔落料级进模部分尺寸校核1.冲孔落料级进模模总图本科毕业设计12图5装配图2凸模外形尺寸的确定1.凸模结构基本类型冲裁中小型零件使用的凸模，一般都设计成整体式，本凸模采用阶梯式，固定部分采用凸缘式，固定方式采用固定板固定。2.凸模长度采用固定卸料板，故凸模长度应按下式计算：L=h1+h2+h3+h式中h1——凸模固定板厚度，取50mm。h2——固定卸料板厚度，取20mm。h3——导料板厚度，取8mmh——增加厚度，取30mm。本科毕业设计13则，凸模长度L=50+20+8+30=108mm3其他主要零部件结构凸模固定板100×90×45mm；下模卸料板100×90×18mm；4闭合高度计算H=50+90+20+30-5=185mm,90mm为凸模长度,-5mm是考虑弯曲模具工作部分工艺计算1.弯曲工件的毛坯尺寸计算根据原始数据可得t=0.8r=1所以r/t=1/0.8=1.250.5所以根据《冷冲压工艺及模具设计》4-4得L=l直1+2(l直2+l直3)+4l弯L直1=6-2=4mmL直2=9.75-1-0.8=7.95mmL直3=8-2×0.8-2×1=4.4mmL弯=лα(r+xt)/180=л90(1+0.34×0.8)=1.997所以L=4+2(7.95+4.4)4×1.997=36.688mm式中L直1l直2l直3—直边区长度L弯—弯曲部分长度本科毕业设计14r—零件内弯曲半径α—弯曲中心角k—中性层内移系数值。取0.34《冷冲压工艺及模具设计》表4-7t—弯曲件厚2.弯曲力计算弯曲力受材料力学性能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。F校=AP=9×25.5×80MPa=18.36KN式中：F校—校正弯曲力A—校正部分投影面积P—单位面积校正力根据《冷冲压工艺及模具设计》表4-7取0.343.凸模与凹模的圆角半径（1）凸模圆角半径弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小本科毕业设计15于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。由于影响rmin/t的因素很多，rmin/t值的理论计算公式并不实用。所以在生产中主要参考经验数据来确定rmin/t值。由《冲压工艺与模具设计》表4-1可查得：10钢最小相对弯曲半径rmin/t=0.8（2）凹模圆角半径凹模的圆角半径rd不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。对称压弯时两边凹模圆角半径rd应一致，否则毛坯会产生偏移rd值通常按材料厚度t来选取t=0.8mm2mm时rd=（3～6）t取rd=4（3）凹模深度凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才使直边全部进入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出