模具设计与制造论文

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1、衡阳技师学院模具系 模具设计及制造专业技师毕业论文题 目：支架落料 冲孔 弯曲模设计学 号： 54 姓 名： 葛 海 龙 学 校： 衡 阳 技 师 学 院 指导教师： 陈 黎 明 日期： 2010 年 12 月 衡阳技师学院目录摘要1关键词1原始数据1第一章1.零件工艺分析22.确定冲裁工艺方法23.工艺与设计计算23.1排样23.1.1条料宽度23.1.2步距23.1.3材料利用率23.1.4排样图33.2冲裁力的计算33.2.1落料力33.2.2冲孔力33.2.3落料卸料力33.2.4冲孔时推件力33.2.5总冲裁44.凸凹模刃口部分尺寸45模具压力中心的确定 56.确定模具凸模，凹模，凸

2、凹模的结构设计 56.1凹模外形尺寸及结构56.2凸模外形尺寸及结构66.3凸凹外形尺寸及模结构77.落料冲孔模具结构设计8第二章1.弯曲力的计算102.回弹量的计算113.弯曲模工作部分尺寸计算114.弯曲凹模的圆角半径计算115.弯曲凸模的圆角半径计算116.凹模深度计算127.弯曲凹模与凸模的间隙128.弯曲模具结构图13小结13参考文献14附录14 凹模零件图 15 凸模零件图 16凸凹模零件图 17 落料冲孔复合膜装配图 18 复合模零件明细表 19 弯曲模结构图 20支架落料 冲孔 弯曲模设计摘要：冷冲压工艺应用范围十分广泛，具有效率高、精度高、质量稳定、材料利用率高、操作简易、适

3、合批量生产及实现制造自动化；在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。本设计主要对弯曲件件的冲压工艺分析、数据的计算及根据制件选取冲压的方法并进行对凸、凹模其他辅助零件的设计，但注重于设计的方法与需要注意的事项。关键词：冲压工艺分析 落料冲孔 弯曲 模具结构 模具设计原始数据：零件名称：弯曲件生产批量：大批量冲压材料：20钢材料厚度：t=1.5mm未注公差 IT14级零件图：如图一所示 图1 第一章1.零件工艺分析该零件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为20钢，厚度t=1.5mm的碳素结构钢b=450MPa，具有良好的冲压性能，零件尺寸无特殊要求，落料尺寸按IT14级选取，冲孔尺寸按

4、IT10级选取。2.确定冲压工艺方案 冲裁该件包括落料、冲孔、玩弯曲三道工序。可以有以下三种工艺方案。 方案一： 落料冲孔弯曲，采用单工序模生产 方案二： 落料、冲孔弯曲，采用复合模下料 方案三： 冲孔弯曲落料，采用级进模生产各方案的特点及比较如下： 方案一： 模具结构简单，制造方便，但要三道工序，三幅模具，成本相对较高，生产效率低。在第一道工序完成后进入第二道工序然后进入第三道工序必然会增大误差，使工件精度、质量降低，达不到所需的要求。 方案二： 复合模加工精度及生产效率都能满足，工件最后窄处的距离为7.5mmm复合模凸凹模最小壁厚需要3.8mm。 方案三： 级进模适于多工位，且效率高，由于

5、该件是大批量生产，因此确定的工艺方案为冲孔弯曲落料相继完成的级进模亦可，为考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空步。但级进模送料机构复杂，生产成本髙。 经分析采用方案二进行生产。3.工艺与设计计算3.1排样 查资料【2】表4-19得侧搭边a0=2.0,工件之间搭边a2=1.83.1.1条料宽度B查资料【2】可得，B=D+2a1 (1-1) B=100.167+22=104.167mm式中; D为条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 3.1.2步距L 查资料【2】可知 L=D+ a2 （1-2） L=50+1.8=51.8mm 式中L：送料步距 D:平行与送料方向的冲裁件宽度 a2：冲裁件之间的搭边值3.1

6、.3一个步距的材料利用率=100=100=86.1式中 一个步距的材料利用率n一个步距内的冲件数目A冲裁件面积 mm2B条料宽度 mmH步距 mm3.1.4排样图排样图如图二所示：图23.2冲裁力的计算查资料【2】可得b=450MPa3.2.1落料力 F1=Ltb=216.98KN (1-3) 式中 L.刃口周长 t.材料厚度 b.抗拉强度3.2.2冲孔力 F2= Ltb =127.17KN (1-4) 式中 L刃口周长 t材料厚度 b抗拉强度3.2.3落料卸料力 F卸=K卸F1 (1-5) 查资料【2】表4-24，取K卸=0.04 F卸 = K卸F1 =8.68KN3.2.4冲孔时推件力 F

7、推=nk推F2 (1-6) 查资料【2】取得4-41（b）的凹模刃口尺寸形式，刃口直壁部分h=5mm则： n=h/t=5/1.53 查资料【2】表4-24,K推=0.05 F推=nk推F2 19.08KN 3.2.5总冲裁力F F总= F1 +F2 +F卸+F推 (1-7) 327KN 4计算凸凹模刃口部分尺寸 查资料2由表4-6查得间隙：Zmin =0.132mm Zmax =0.24mm4.1对于孔10采用凸,凹模分开加工的方法。其凸凹模刃口部分尺寸计算如下：查资料2由表4-15查得制造公差凹=0.020mm, 凸=0.020mm校核：ZmaxZmin 0.108mm 凹凸0.04mm满足

8、：凹凸ZmaxZmin的条件查资料4由表1.2查得公差： =0.058mm 查资料2由表4-16查得，磨损系数X0.75d=(d+X) （1-8） =10.044mmd=( d+Z) （1-9）=10.176mm 上述式中：d冲孔凸模的刃口尺寸 d冲孔凹模的刃口尺寸d工件孔的直径X磨损系数 制件的公差Z最小冲裁间隙凸凸模制造公差凹凹模制造公差4.2对外轮廓的落料，采用配合加工的方法。其凸，凹模刃口尺寸计算如下：4.2.1以凹模为基准件，凹模磨损后刃口尺寸增大。零件图中未注公差尺寸按IT14,其极限偏差为：50 100.167查资料2由表4-16的磨损系数X为： X=0.5零件尺寸50mm处凹模

9、尺寸： A=（A-X） （1-10） =49.69mm零件尺寸100.167处凹模尺寸： A=（A-X） （1-11） =99.73mm4.2.2凹模磨损后，刃口尺寸部分变小。零件图中未注公差按IT14级，其极偏差为：16 R8查资料【2】由表4-16得磨损系数X为：当0.42时，X=0.5；当0.42时，X=0.75零件尺寸16mm处凹模尺寸： B=（B+X） （1-12） =（16+0.50.43） =16.22mm零件尺寸R8mm处凹模尺寸： B=（B+X） （1-13） =（8+0.750.36） =8.27mm4.2.3凹模磨损后，刃口尺寸部分无变化。零件图中未注公差按IT14级，其

10、极偏差为：8 15查资料【2】由表4-16得磨损系数X为：当0.42时，X=0.5；当0.42时，X=0.75零件尺寸8mm处凹模尺寸： C=（Cmax+X）X （1-14） =（8+0.750.396）0.751/40.36 =8.270.07mm零件尺寸15mm处凹模尺寸： C=（C+X）X （1-15） =(15+0.50.43) 0.51/40.43 =15.220.05mm5.模具压力中心的确定 该冲裁件形状简单且对称，故其压力中心位于冲裁轮廓图形的几何中心。6.确定模具凸模，凹模，凸凹模的结构设计6.1 凹模的外形尺寸及结构： 6.1.1凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定凹模的厚度

11、确定可参见公式：HKb (1-16) 凹模最小壁厚（指凹模刃口与外缘的距离）的确定式 C(1.52)H (1-17)式中：b凹模孔的最大宽度（mm）；K因数,查资料【2】由表4-34得 K=0.3 ； H凹模厚度； C凹模最小壁厚；（1）凹模厚度：H=0.3100=30mm (2)凹模最小壁厚：C=1.530=45mm6.1.2凹模的结构 凹模结构如图三所示： 技术要求：材料为T8A 热处理5660 HRC图3 6.2凸模的外形尺寸及结构：6.2.1凸模的外形尺寸常用以下经验公式确定凸模长度可参见公式：L=h+h+h+h 式中： L凸模长度（mm） h凸模固定板厚度（mm） h卸料板厚度(mm

12、) h导料板厚度（mm） h增加高度,（它包括凸模修模量，凸模进入凹模的厚度0.51mm，凸模固定板与卸料板之间的安全距离，一般取1020mm）6.2.2凸模结构如图四所示：技术要求：材料为T8A,热处理5660 HRC图4 6.3 图凹模的外形尺寸及结构 校核凸凹模的强度，查资料【2】由表4-35可得凸凹模的最小壁厚a=3.2mm，实际厚度为5mm，所以符合强度要求；凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保证双边间隙为0.120.25mm。 凸凹模的结构如图五所示： 技术要求：材料为T8A,热处理5660 HRC图 五7.落料冲孔模具结构设计如图所示：该模具为倒装复合冲裁模。该复合冲裁模将凹模

13、及小凸模装在上模上。两个导料销24控制条料送进方向，固定挡料销2控制送料近距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板16，卸料螺钉23和弹簧20做成。冲制的工件由推杆5，推板7，推销8和推件块13做成的刚性推件装置推出。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏出。 技术要求： 1.模具压力中心必须与模柄中心线重合2.模具的闭合高度必须小于冲床的最大装配高度 3.热处理硬度必须达到规定要求4装配后的模架，上模座沿导柱上下移动平稳无阻碍现象5压入上下模座的导柱导套压入后应牢固，不可松动，离其安装表面应有12mm的距离。6.装配成套的模架，各零部件的工作表面不应有碰伤，裂痕及其他机械损伤。表1

14、.1 零件明细栏序号代号名称数量材料备注1导套220渗碳0.81.2mm5862HRC2挡料销2352838HRC3上模座1HT2004.17GB7085螺钉14455推杆1456.16销钉4454045HRC7凸模固定板1458推件块1459凹模1T8A5662HRC10凸模1T8A5662HRC11卸料板1Q23512导柱220渗碳0.81.2mm5862HRC13下模座1HT20014凸凹模1T8A5662HRC15弹簧44518GB2867.581卸料螺钉4453540HRC19导料销335第二章 弯曲1.弯曲件展开尺寸计算 查资料【3】毛配计算公式可参见：L= LLA （2-1） A

15、=(rkt) （2-2）式中：L毛配长度L、L分别为直线段长度A弯曲部分中性层弧长 查资料【4】由表2-9得 A=4.167mm 带入公式得： L= LLA （2-3） =48484.167 =100.167mm2.弯曲力的计算弯曲力可参见公式： F= (2-4) = =10.03KN 式中： F冲压行程结束的自由弯曲力 K安全系数 查资料【2】，一般取K=1.3 b弯曲件的宽度 t弯曲件的厚度 r弯曲件的内弯曲半径 材料的强度极限 MP 查资料【1】由表8.1得=4003.校正弯曲力的计算校正弯曲力的计算可参见公式： F=AP (2-5)式中: F校正弯曲时的弯曲力. A校正部分的垂直投影面

16、积. P单位面积上的校正力.MPa 可查资料【2】由表5-7得P=90MPa F=AP （2-6） =(50100.167) 90 =450.75KN4. 压弯时的顶件力和卸料力 顶件力和卸料力F值可近似取自由弯曲力的3080.即 F =（0.30.8）F （2-7）式中：F压弯时的顶件力和卸料力 F自由弯曲力 F=0.5F （2-8） =5.02KN5.弯曲时压力机的吨位F的确定 自由弯曲时，压力机吨位为： FF F 校正弯曲时，可忽略顶件力和卸料力，即 FF6.回弹量的计算 确定弯曲线上回弹量可采用查表法： 查资料【1】由表3.3得: =0.434r/t-0.36 （2-9） 式中：校正弯

17、曲时的回弹量.（） r弯曲内侧半径（mm） t材料厚度（mm） =0.227.弯曲模工作部分尺寸计算 7.1弯曲凸模的圆角半径r 当弯曲件的弯曲半径r（58）t，且不小于r时，凸模圆角半径取等于弯曲件的圆角半径. 故r=r 7.2弯曲凹模的圆角半径r 在生产中，按材料的厚度决定凹模的圆角半径. t2mm时， r=（36）t t=24mm时， r=（23）t t4mm时， r=2t 故，弯曲凹模圆角半径取： r=4t =6mm 7.3凹模深度L 凹模深度过小，则胚料两端未受压部分太多，弯曲件回弹大且不平直. 凹模深度L及底部最小厚度h 可查资料【2】由表5-8得 L=22mm h=18mm 7.

18、4弯曲凸模与凹模的间隙 对于V型件，凹模和凸模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制。8.弯曲模结构弯曲模结构如图九所示：这样的结构便于线切割加工，图中凸模工作部分的尺寸按前述回弹补偿角设计；凸模用凸模固定板和螺钉固定。小结： 本论文在老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着老师的心血和汗水，在四年的学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和设计的过程，没有学习就不可能有设计的能力，没有自

19、己的设计，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向衡阳技师学院，模具系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培。参考文献：【1】 冷冲模课程设计与毕业设计指导/汤酞则主编.长沙：湖南大学出版社.2008.10【2】 冷冲压成形工艺与模具设计制造/付宏生主编.北京：化学工业出版社.5005.03【3】 冲压模具设计和加工计算速查手册/薛啟翔主编.北京：化

20、学工业出版社.2007.10【4】 公差配合与测量技术/黄云涛主编.2版北京：机械工业出版社.2005.1（2008.2重印） 技术要求：材料为T8A 热处理5660 HRC设计葛海龙材料T8A校核比例1：1名称凹模审核图号1衡阳技师学院 技术要求：材料为T8A 热处理5660 HRC设计葛海龙材料T8A校核比例1：1名称凸模审核图号2衡阳技师学院 技术要求：材料为T8A 热处理5660 HRC设计葛海龙材料T8A审核比例1：1名称凸凹模校核图号3衡阳技师学院 技术要求：1.模具压力中心必须与模柄中心线重合2.模具的闭合高度必须小于冲床的最大装配高度 3.热处理硬度必须达到规定要求4装配后的模

21、架，上模座沿导柱上下移动平稳无阻碍现象5压入上下模座的导柱导套压入后应牢固，不可松动，离其安装表面应有12mm的距离。6.装配成套的模架，各零部件的工作表面不应有碰伤，裂痕及其他机械损伤。 设计葛海龙名称落料冲孔复合膜审核比例1：2校核图号4衡阳技师学院表1.1 零件明细栏序号代号名称数量材料备注1导套220渗碳0.81.2mm5862HRC2挡料销2352838HRC3上模座1HT2004.17GB7085螺钉14455推杆1456.16销钉4454045HRC7凸模固定板1458推件块1459凹模1T8A5662HRC10凸模1T8A5662HRC11卸料板1Q23512导柱220渗碳0.81.2mm5862HRC13下模座1HT20014凸凹模1T8A5662HRC15弹簧44518GB2867.581卸料螺钉4453540HRC19导料销335 设计葛海龙名称弯曲模校核比例1：2审核图号5衡阳技师学院- 24 -