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1、江阴职业技术学院毕业设计说明书第一章 绪论1.1 课题背景及目的1.1.1 课题背景冲压模发展状况:目前,我国的模具工业已初具规模,但与先进工业国家相比仍有较 大差距.近年来对模具技术的探索和研究主要取得了以下成果: 1.研究了几十种模具新钢种及硬质合金,钢结硬质合金等新型材料,并采用了一些热处理新工艺,模具寿命有所提高。2.发展了一些多任务位级进模,硬质合金模和简单经济模具等新产品。3.研究和应用了一些新技术和新工艺。4.模具加工设备的生产已具有一定的基础.目前已能小批量生产精密的坐标磨床,计 算器数控仿形铣床,电火花线切割机床,高精度的电火花机床等。5.模具计算器辅助设计与制造已有多家单位
2、正在研究开发,有些已经投入使用。发展趋势：随着工业的发展,国内模具需求量都在激增,其中高精度,高效率,高寿命模具的应用也正日趋广泛.为了满足这种需要,模具技术主要朝着如下几个方面发展:(1)发展高精度,高效率,高寿命的模具,.例如高速冲床所用的模具,多任务位级进模,少无废料级进模等先进,经济的模具。(2)发展各种简易模具,如低熔点合金模,超塑性模,锌基合金模等。(3)实现模具标准化,进行模具专业化生产。(4)发展各种高效,精密,自动化的模具加工设备.如模具毛坯下料用的高速锯床,阳极切割机床,砂线切割机床,激光切割机床等高级设备. 粗加工用的高速铣床,高速磨床等.精加工用的数控电气仿形床,数控连
3、续轨迹坐标铣床.CNC低速走丝精密线切割机床,各种高精度电火花机床,精密电解成形机,三坐标测量机等精密加工设备和加工中心,并逐步实现模具自动加工系统。(5)开发和应用模具CAD/CAM技术,提高模具设计质量和效率,提高制造精度,缩短制造周期。(6)研究模具新材料,一方面研究高强度,高耐磨及有些特殊性能的合金模具钢；另一 方面研究简易模具的材料。- 23 -1.1.2 课题目的培养综合运用冲压工艺理论知识，分析解决冲压过程实际问题；2.提高正确确定模具总体结构及设计模具各种机构的能力；3.提高使用冲压和机械设计手册、正确迅速查找与选择相关设计参数能力，熟悉相关国家标准和技术规范；4.对综合能力的
4、考核，对所学知识的综合运用，对所学知识的回顾与检查。1.2 设计内容零件名称： 空调安装调节支持架生产批量： 大批量 材料： Q235材料厚度： t=4mm图1.1 零件图第二章 零件工艺分析2.1 工艺分析该制件形状简单，采用两套模具完成，冲孔落料复合模和单工序弯曲模。（1）材料：该冲裁件的材料Q235钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 零件结构：该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。 尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14 级确定工件尺寸的公差。（2）为Z形弯曲，批量生产，属于普通冲压件，但尺寸较大，厚度为4mm。2个腰孔如图所示，中心距有公差要求。如图1.1所示图2
5、.1 冲孔落料零件图2.2 工艺方案的分析 (1) 复合模该零件包括落料、冲孔两个工序，可以采用以下三种工艺方案：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。为了更好地保证此尺寸精度，最后确定 用复合冲裁方式进行生产。（2）弯曲模为简单的单工序Z形2.3 排样方式 根据材料经济利用程度，排样方法分为：有废料排样法和少、无废料排样法。 有废料排样法冲裁件质量较好，模具寿
6、命长，但材料的利用率较低。 少、无废料排样法材料的利用率高，但是应用范围有局限性，收工件形状、结构的限制，且降低模具寿命，影响冲裁面的断面质量。 另外，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，又有直排、斜排、对排（直对排、斜对排）、混合排、多排和裁搭边等排列方式。 根据工件的形状及精度要求，采用有废料排样法。图2.3 排样图 A一个步距的条料面积（LB）得 = 8685/9972.4100% = 87.1%第三章 成型工序计算3.1 压力计算3.1.1 冲裁压力计算及压力机选择 F=KLt式中：F冲裁力（N）； L冲裁件周长（mm）； t板料厚度（mm）； 材料的抗剪强度（MPa），抗剪强度为350
7、MPa。 K系数。是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。常取K=1.3。冲孔力F: F=1.3 Lt=1.325.743502=93548N落料力F: F=1.3Lt=1.33454350=627900N（查模具设计手册）冲孔推件力F= nKF= 20.04593548=8419N落料卸料力F= KF= 0.04627900=25166N落料顶件力F= KF= 0.05627900=31395N总冲裁力F = F FFFF=9354862790084192516631395=786428N=786.4KN从满足冲压工艺的要求看，可选用 800KN开式压力机
8、。3.1.2 弯曲力计算及压力机选择弯曲F 为有效控制回弹，采用自由弯曲力计算 （1）由冷冲压设计得自由弯曲力F（N）的计算公式 F= 0.6KBt/(r+t)式中：F冲压行程结束时的自由弯曲力（N）； K安全系数，一般取K=1.3； b弯曲件的宽度（mm）； t弯曲材料的厚度（mm）; r弯曲件的内弯曲半径（mm）; 材料的强度极限（MPa） 取=450MPaZ形弯曲弯曲力：因为Z形弯曲零件，有两个弯曲，所以要分别计算他们的之和。 弯曲1的弯曲力是：F= 0.6KBt/(r+t)= 0.61.310016450/（5+4） =62400 N 弯曲2的弯曲力是：F= 0.6KBt/(r+t)=
9、 0.61.39316450/（5+4） =58032 N总弯曲力 F = F + F = 62400 + 58032= 120432 N（2） 弯曲件的顶件力和压料力计算=（0.3-0.8）F 取0.5倍 =0.5 F=0.5120432 = 60216 N因为 FF+ = 120432 + 60216 = 180648 N从满足冲压工艺的要求看，可选用250 KN开式压力机。3.2 压力中心计算冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合。否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。压力中心的计算是采
10、用空间平行力系的合力作用线的求解方法。对于复杂形状的冲裁件，可根据合力对某轴之力矩等于各分力对同轴的力矩之和的力学原理求得。此零件不是对称分布，故要验算横、纵向上的压力。即压力中心的坐标为（X，Y）。X= 2305.5319305210055.59310290387.852737.852 / 303130100939015.715.7 = 21674.8/405.4 = 53.74mmY= 29317304731873010210052901252 / 30313010093901010 = 19763 / 394 = 50.16mm经计算得（53.74，50.16）。基本符合压力要求。3.3
11、 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差3.3.1 冲裁模部分A、落料上端部尺寸100mm：A =（A-x）=（100-0.50.870）mm=99.565mmA=（A-x-Z）=（100-0.50.870-0.640）mm=98.925mm式中，根据题目给出的条件，制件精度为IT14级时，取x=0.5，=0.870mm。落料下端部尺寸93mm：A=（A-x）=（93-0.50.870）mm=92.565mm A=（A-x-Zmin）=（93-0.50.87-0.640）mm=91.925mm式中，根据题目给出的条件，制件精度为IT14级时，取x=0.5，=0.870mm。B、落料中部尺寸9
12、0mm： A=（A-x）=（90-0.50.870）mm=89.565mm A=（A-x-Zmin）=（90-0.50.870-0.640）mm =88.925mm式中，根据题目给出的条件，制件精度为IT14级时，取x=0.5，=0.870mm。C、冲腰孔5mm: d=（d+x）=（5+0.50.3）mm=5.15mmd=（d+x+Z）=（5+0.50.30+0.640）mm=5.790mm式中，根据题目给出的条件，制件精度为IT14级时，取x=0.5，=0.300mm。中心距350.15mm：C=C&=350.037式中，&=1/40.15=0.0375mm，取&=0.037。中心距350.
13、15mm：C=C&=350.037式中，&=1/40.15=0.0375mm，取&=0.037。3.3.2 弯曲模部分（1) 工作部分尺寸计算凸模圆角半径： r= 5mm工作相对弯曲半径r/t较小，故凸模圆角半径r工作的弯曲半径。即R=5mm凹模圆角半径： t= 4时，r= (23) t r= 9mm（2）凸、凹模间隙：Z= t+ ct= 4+0.20+0.054= 4.4mmZ 弯曲模凸、凹模单边间隙;t 工件材料厚度的基本尺寸; c 间隙系数 凹模深度：t=4mm，凹模h值：h=6mm弯曲模刃口尺寸计算 L凸=其中： 凸模工作部分尺寸； 弯曲件公差； 凸模制造公差，采用精度等级IT9取为I
14、T9级，查公差表得 即 =0.074mm 凹模尺寸： L= （70-0.750.74）mm = 69.45mm活动凸模尺寸：L=（L- 0.750.74）=（40-0.55）=39.45mm凸模尺寸： L= （69.45-39.45-4.4）=25.60mm第四章 模具零件部分设计4.1 冲裁模部分 A、落料凹模刃口外形尺寸为90100，单边留4050mm的尺寸，故凹模外形尺寸为：180160高度一般选择2040，初定h=25mm故凹模最终尺寸为： 20016025 如图所示:图4.1 落料凹模B、冲孔凸模凸模高度 h= hh（810）（t1）= 2015105 = 50mm图4.2 冲孔凸模
15、C、凸凹模h= hhh（t1）= 20（1215）（1012）5 =4752 取50mm 结构如图所示。图4.3 凸凹模 4.2 弯曲模部分A、活动凸模 配合工件并考虑加工，将弯曲凸 设计成活动的。用M10螺钉固定在凸模托板上。与凸模托板配合按H6/M5，其长度为67mm。如下图所示： 图4.4 活动凸模B、凸模由于凸模起到弯曲右面作用，凸模与上模座采用螺钉固定。选用M8螺钉。与上模按H6/M5配合。其总长度为： L = 40+25+67+34=166mm。C、 凹模凹模与模座板用M8螺钉固定。安装凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心和模柄中心重合。挡料销为M4圆柱头螺钉
16、。其轮廓线尺寸如下图所示：图4.6 凹模D、顶件块由于要先弯曲左边，再弯曲右边，故采用顶件装置。在凹模内装配顶板。顶板固定在推杆上。4.3 其他零件选择4.3.1 冲裁模凸模固定板选择图4.8 凸模固定板4.3.2 弯曲模托板 图4.9 弯曲模托板4.4 定位方式选择托板在导向销的作用下，竖直运动。4.5 模架结构选择4.5.1 冲裁模根据各模架性能选择后侧导柱模架，凹模两边要安排螺钉宽度为l=(2-3)H,取l=30mm.。凹模的周界尺寸选定为B*L取有效尺寸为凹模长度尺寸：160200上模座 20016040 HT250下模座20016045 HT250导 柱 28170 20钢 渗碳58
17、62HRC导 套 2810038 20钢 渗碳5862HRC压入式模柄30100 模具闭合 高度最大220mm，最小180mm。4.5.2 弯曲模凹模两边要安排螺钉宽度为l=(2-3)H,取l=30,mm.。凹模的周界尺寸选定为B*L取200200上模座 20020045 下模座 20020050 导 柱 32160 渗碳5862HRC导 套 3210543 渗碳5862HRC模柄选择：压入式模柄模具闭合高度：最大高度210mm 最小高度170mm 第五章 模具总装配图及工作原理5.1 冲孔落料复合模此图是倒装复合模，该复合模是推料出件，由推杆11、推块16组成的推件装置将工件推出。冲孔废料由
18、凸凹模孔下漏，使结构简单，操作方便，但凸凹模孔内由于积存废料，所受胀力大，当凹凸模壁厚小，强度不足时易破裂。条料的导向与定位采用活动销17、22结构。图5.1 冲孔落料复合模装配图 5.2 弯曲模Z形件一次弯曲即可成行，在冲压前活动凸模12在橡胶15的作用下与凸模5端面齐 平。弯曲时活动凸模12与顶件块2压紧，由于橡胶的弹力大，推动顶件块2下移使坯料左端弯曲。当顶件块2向下运动与下模座10相接触，橡胶15开始压缩，使凸模5相对于压块6产生向下的相对运动，从而完成坯料右端弯曲。当压块17与上模座18相接触，制件得到校正。 图5.2 弯曲模装配图结 论通过此次毕业设计，我对冲压模具设计又有了一个新
19、的认识，一个更深更高的认识，一个全方位的认识，也学到了很多知识。设计过程中，认真查阅了关于冲压模的大量资料，对冲压模有了更深更高的认识。体会到了冲压模设计过程中对工件工艺分析的重要性和复杂性。正如我的工件接触簧片就要进行冲孔工艺分析，弯曲工艺分析，压筋工艺分析，翻边工艺分析等等设计过程中，自然遇到了很多很多的问题，每当碰到问题时我都会问我的老师唐黎明老师，老师每次都细心的教导仔细的讲解。老师渊博的学识让我学到了许多书本上没有的知识，特别是老师对生产中会遇到的一些问题的见解让我受益匪浅。这些让我对冲压模有了一个全方位的认识。这次毕业设计让我清醒的认识到了自身的不足，以及冲压模设计知识的博大精深。
20、在我即将走向社会的时候，很庆幸自己能够有这样的机会使自己得到锻炼，我为自己能够在大学的最后阶段上一堂如此难忘的课而感到高兴，四个字形容就是“受益匪浅”。 这次毕业设计不但让我学到了很多学业上的知识，对冲压模有了重新认识，为以后的工作打下了良好的基础；更重要的是这次毕业设计让我改掉了自己一些学习上的陋习，和性格上的一些缺点。这才是我毕业设计的最大收获。这让我在以后的人生里将会少掉一些曲折。我为自己能够在大学的最后阶段上一堂如此难忘而深刻的课感到高兴。参考资料1李硕本.冲压工艺学M 北京：机械工业出版社，1982.2冯小明，梁熠葆.冷冲压工艺及模具设计M 重庆：重庆大学出版社，2004.3范有发.
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