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1、南昌航空大学学士学位论文全套CAD图纸，翻译，规程卡等，联系153893706支撑板零件冲压工艺及模具设计摘要：模具是工业生产中使用广泛的基础工艺装备。模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工制造方法所不能比拟的。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标准，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。 本设计课题是支撑板零件冲压工艺及模具设计,主要包括落料冲孔复合模及其弯曲模设计。本论文主要阐述了支撑板落料冲孔复合模及其弯曲模的设计步骤过程。 支撑板复合模采用倒装式结构，具有操作方便安全，生产效率高优点。该部分设计包括了对支撑
2、板的冲裁工艺性分析；工件的排样与搭边计算；冲压力及冲压中心的计算；对模具主要零件的设计，如冲裁间隙的选择、凸模、凸凹模和凹模刃口部分尺寸计算，结构尺寸的确定；对模具标准件的选用分析，目前，模具零件大多已经标准化，设计时选用标准件，如模架主要零部件，导柱、导套、上下模座、弹性元件等。根据冲压力的计算进行了压力机的选择。 弯曲模的设计与复合模的设计类似，弯曲模结构上略为简单。这部分设计内容包括支撑板弯曲工艺分析；弯曲力计算；对弯曲后工件弯曲回弹量计算；弯曲模主要零件的设计，即凸模和凹模工作部分尺寸的计算，结构尺寸的设计。对模具标准件的选用分析，如模架主要零部件，导柱、导套、上下模座、垫板、固定板等
3、。关键词： 冲压工艺 落料冲孔 复合模设计 弯曲模设计 指导老师签名：The Design of Support Board Blanking-piercing Compound Dies and Bending DiesStudents name： Taocheng Class： 040311counselors ： Li Yao Zhong Abstract：Die industrial production is the use of broad-based technology and equipment. Mold parts demonstrated by the high pre
4、cision and high complexity, high consistency, high productivity and low consumption of other processing methods can not be compared. Die technology has become the level of a countrys level of the important manufacturing standards and to a large extent determine the quality, effectiveness and capabil
5、ity to develop new products. The design issue is support plate parts stamping process and die design, including blanking punching and bending die compound die design. This paper described the support plate blanking of punching and bending die-step process of design.Support plate of a flip-style stru
6、cture, easy to operate with safe, high-productivity advantage. The design includes some of the support plate blanking of the analysis; parts of the layout and take-calculated and ram-pressure center of the calculation; Die major parts of the design, such as punching gap choice, punch, Tuao Mould and
7、 Die edge of the size, structure size to be confirmed; die on the selection of standard parts, at present, most of mold parts have been standardized, the design criteria of selection, such as die-main parts, I.-I. Case, - Block, from top to bottom, flexible components, and so on. According to the ca
8、lculation-pressure presses a choice.Bending Die Design and the design of a similar model, slightly bending die on the simple structure. This part of the design include support plate bending process analysis; bending of the calculation; bending after the rebound in terms of bending the workpiece; ben
9、ding die major parts of the design, that is, punch and die work of the calculation of the size, structure size of the design. Die standard part of the selection of major components such as die-I.-I. Case, from top to bottom-Block, Dianban the fixed plate, and so on.Keywords: Stamping Process Blankin
10、g Piercing Design of Piercing Compound mold Design of Bending mold Signature: 1.引 言模具是工业生产中使用广泛的基础工艺装备。模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工制造方法所不能比拟的。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标准，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。目前，国内外模具工业迅猛发展，其产值已超过机床工业的产值。随着工业技术的迅速发展，对模具的设计和制造要求也越来越高。我国模具工业作为一个独立、新型的工业，正处于飞速发展阶段，已
11、经成为国民经济的基础工业之一，其发展前景是十分广阔的。本论文阐述的是支撑板落料冲孔复合模及弯曲模设计，具有非常现实的设计意义。复合模是在压力机的一次行程中，在同一工位上完成两道或两道以上的冲压工序。复合模的结构紧凑，冲出来的精度高，适合大批量的生产，特别是孔与制件的外形的同心度容易保证，但复合模的结构复杂，制造相对困难。本设计支撑板落料冲孔复合模采用倒装结构，凸凹模安装在模具下模座上。倒装复合模废料清理无须二次清理，操作方便安全，生产效率较高。复合模与弯曲模的设计过程大致相似，复合模较弯曲模结构更为复杂。设计上主要是对凸模、凹模和凸凹模的设计，其中主要是其工作部分的尺寸设计，以保证制件的精度和
12、质量要求。模具许多零件大多已经标准化，如模架、导柱、模座、卸料螺钉、固定板等。在设计中，只须根据设计需要和标准合理选定。2.支撑板复合模设计2.1支撑板冲裁工艺性分析本设计是一支撑板落料冲孔复合模及弯曲模，支撑板零件简图：如图2-1所示 图 2-1 支撑板零件图生产批量：大批量材料：45#材料厚度：2mm由零件图可知，支撑板的加工涉及到落料、冲孔和弯曲三道工序。该零件形状简单、对称，尺寸不大，是由简单的圆和直线组成，工艺性好。冲裁件的经济精度不高于IT11级，一般要求落料件精度最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。支撑板零件的加工精度要求为IT10，能达到经济精度，适合大批量的生产，生产
13、成本经济，经济性好。几何形状，尺寸和精度等情况均符合冲裁的工艺要求。因为零件的加工涉及三道工序，为保证零件的精度要求，故先采用倒装式落料冲孔复合模对工件冲孔落料加工，再利用弯曲模对冲裁后的工件进行弯曲，从而加工出最后的零件。2.2工件排样与搭边1）排样冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的合理与否，不但影响到材料的经济利用率，降低零件成本，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。2）材料的利用率排样的目的是为了合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。材料利用率的计算公式
14、如下： 一个进距的材料利用率的计算如下： =100% （2-1）式中 A 冲裁件面积（包括内形结构废料），（mm2）； n 一个进距内冲裁件数目; b 条料宽度，（mm）; h 进距,（mm）。 一张板料上总的材料利用率总的计算如下： 总=（）100% （2-2）式中 总 一张板料上冲裁件总数目；L 板料长，（mm）；3） 搭边 排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。搭边是废料，从节省材料出发，搭边越小越好。但过小的搭边值容易
15、挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。由支撑板零件图和排样图2-2可得知：因为经过支撑板毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后支撑板零件，故在进行复合模的排样时，必须先进行弯曲展开计算。支撑板弯曲展开长度为：L=（80-2-5）+（40-2-5）+/2（5+0.462） =115.933116 mm冲裁件面积：A=6050+（116-50）30mm2 =4980mm2条料宽度：b =60+2.52+2+45 mm=112 mm 进距：h=116 +2.5 mm=118.5 mm一个进距的材料利用率：=( nA / bh)10
16、0%=49802 mm2/（112mm118.5 mm）100%=75%图2-2 排样图2.3冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口之间的间隙。单边用间隙用C表示，双边用Z表示。圆形冲裁模双边间隙为 Z=D凹-D凸 式中 D凹冲裁模凹模直径尺寸（mm） D凸 冲裁模凹模直径尺寸（mm） 冲裁间隙是冲裁过程中一个重要的工艺参数，间隙的选取是否合理直接影响到冲裁件质量、冲裁力、冲模的使用寿命和卸料力等。1）冲裁间隙的选取冲裁间隙的大小主要与材料的性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。选取间隙值时应结合冲裁件的具体要求和实际的生产条件来考虑。其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪断面质量和
17、尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。设计时一般采取查表法确定，在冲模制造时，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1选得间隙值为Zmin=0.15、Zmax=0.19（mm）。表-1 冲裁模刃口始用间隙材料名称、10、45、09Mn、Q235、B2Q23440、50厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmax1.00.100.140.100.140.100.141.50.120.180.130.180.130.182.00.150.190.170.240.170.24为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。2.4冲压力计
18、算 冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁力包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。1）冲裁力计算冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程度有关。一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算： F=Lt （2-3）式中 F 冲裁力, N； L 冲裁件的冲裁长度, mm；t 板料厚度，mm； 材料的抗剪强度, Mpa； 有时也可用材料的抗拉强度进行计算： F=Ltb （2-4）式中 b 为材料的抗
19、拉强度，Mpa在落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。由支撑板零件图可得:落料力：L=(60+50+15+66+30+66+15+50)mm=352mm t =2 mm =304MPaF落= Lt= (3522304)N=214.0 KN冲孔力：L1=310=97.34mm t =2 mm =304MPaF孔 = Lt=（97.342304）N =59.2KN2）卸料力、推件力和顶出力从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力；逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力。卸料力、推件力和顶出力通常采用经验公式进行计算，见式（2-5）。卸料力：F卸=K卸
20、F 落推件力：F推=nK推F孔顶出力：F顶=K顶 F 落 （2-5）式中： K卸、K推、K顶 分别为卸料力、推件力系数,其值见表2-2；n 同时卡在凹模内的零件数；h凹模直壁洞口的高度。表2- 2 推件力、顶件力、卸料力系数料厚/（mm）K推K顶K卸 钢0.10.10.50.52.52.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.10.0630.0550.045 0.140.080.060.05卸料力：F卸=K卸F 落=（0.04214）KN=8.56KN推件力：F推=nK推F孔=（30.05559.2）KN =9.768KN（n=ht=6mm2 mm
21、= 3个）F总 = F 落F孔F卸F推 =（21459.28.569.768）KN=291.5KN2.5模具压力中心计算冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为模具的冲压压力中心。要使冲压模具正常工作，模具的压力中心必须通过模柄曲线和压力机的滑块中心线重合。否则在冲压时将产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀磨损。压力中心的计算采用空间平行力系的合力作用而得求解方法。画出所示制件，选定坐标系xoy,如图2-3所示。冲裁件以X轴对称，所以Y0 = 0。图1-3L1=50 mm X1=25 mm L2=15 mm X2=5
22、0 mm L3=66 mm X3=83 mmL4=30 mm X4=116 mmL5=66 mm X5=83 mm L6=15 mm X6=50 mm L7=50 mm X7=25 mmL8=17.27 mm X8=25 mmL9=17.27 mm X9=25 mmL10=28.26 mm X10=101 mm L11=60 mm X11=0 mm 故 X0 =( L1X1+ L2X2+ L3X3+ L4X4+ L5X5+ L6X6+ L7X7+ L8X8+ L9X9+ L10X10+ L11X11)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11)
23、=53.41 mm2.6凸、凹模刃口尺寸计算模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是冲模设计的重要环节。1）凸、凹模刃口尺寸公差计算的原则实践证明，落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸，而冲孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。所以，落料时取凹模作为设计的基准件；冲孔时取凸模作为设计的基准件。计算凸模和凹模尺寸时应遵循的原则如下：（1）冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内也可使用。而凹模的基本尺寸则按凸模刃口的基本尺寸加上一个最小间隙值。（2）落料时，应先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或
24、等于零件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内也能冲出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸则按凹模刃口基本尺寸减小一个最小间隙值。（3）在确定模具刃口制造公差时，既要能保证工件的精度要求，又能保证合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高34级。2）凸、凹模刃口尺寸计算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，设计时其刃口尺寸计算应分别进行计算。（1） 凸模与凹模分开加工采用凸模与凹模分开加工这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，应满足（2-6）条件。凸 +凹 Zmax-Zmin （2-6）式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模的制造公差。凸
25、、凹的值见表2-3。表2-3 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030下面对冲孔和落料两种情况加以分析讨论。 冲孔冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。设工件孔的尺寸为d+，其计算公式为： d凸 = （dx） （2-7） d凹 = （d凸Zmin） （2-8） 式中 d凸、d凹 冲孔凸、凹模基本尺寸，mm； 工件制造公差，mm；X 因数，其值可查表2-4。 落料根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最
26、小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值Zmin。仍然是凸模取负偏差，凹模取正偏差。设工件尺寸为D0-，其计算式如下： D凹 = （D x） (2-9) D凸 =（D凹Zmin） (2-10)2-4 因数x材料厚度t/mm非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5工件公差/ mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30（2） 凸模与凹模配合加工对于形状复杂或材料薄的零件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须采用配合加工
27、。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互换的。由于复杂工件形状各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，所以基准件的刃口尺寸需要按不同方法计算。如图2-4 a)为一落料件，应以凹模为基准件，凹模的磨损情况可分为三类：第一类是凹模磨损后增大的尺寸（图中A类尺寸）；第二类是凹模磨损后减小的尺寸（图中B类尺寸）；第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸（图中C类尺寸）。 a） 落料件 b) 冲孔件图2-4 落料、冲孔件的尺寸分类同理，对于图2-4 b）的冲孔件，应以凸模为基准件，可根据凸模的磨损情况
28、，按图示方法将尺寸分为A、B、C三类。当凸模磨损后，其尺寸的增减情况也是增大、减小、不变这一同样的规律。因此，对于复杂形状的落料件或冲孔件，其模具基准件的刃口尺寸均可按下式计算。 A类： Aj（Amaxx） B类： Bj（Bminx） C类： Cj（Cmin0.5） （2-11）式中 Aj 、 Bj 、 Cj 基准件尺寸，mm；Amax 、Bmin、 Cmin工件极限尺寸，mm； 工件公差，mm。对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在图样上标注，而是仅标注基本尺寸，并注明其公差按基准件凹模或凸模的实际尺寸配做，并保证应留的间隙值。另外，如果按照加工的需要，希望对落料件以
29、凸模为基准，对冲孔件以凹模为基准件，则模具基准件的刃口尺寸可按式2-12计算： A类： Aj（AmaxxZmin） B类： Bj（BminxZmin）C类： Cj（Cmin0.5） （2-12）由上文中间隙选择中，查表得间隙值Zmin015 mm Zmax0.19 mm对冲孔11mm、9mm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：查表2-3得凸、凹模制造公差： 凸=0.020mm 凹=0.020mm较核：Zmax- Zmin0.19-0.15=0.04 mm，凸 -凹= 0.04 mm满足Zmax- Zmin凸 -凹条件 查表2- 4得因数x为： x0.75 根据式（2-7
30、）、（2-8）可得冲孔11mm d凸11=（d1 + x）（110.750.058） mm 11.04 mm d凹11（d凸 1Zmin ）（11.040.15） mm 11.19 mm 冲孔9mm d凸9=（d 2+ x）(90.750.058) mm 9.04 mm d凹9（d凸 2Zmin ）(9.04+0.15) mm =9.19 mm由于支撑板落料形状较复杂，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：以凹模为基准件，因凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此属于A类尺寸。查表2- 4得因数x为：当 0.16时，x1 当0.170.35 时，x0.75按式（2-11） Aj (A
31、maxx) 60凹 （6010.12） mm = 59.88 mm 50凹 （5010.1） mm = 49.90 mm 30凹（3010.084） mm =29.916 mm 116凹（11610.14） mm =115.96 mm凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为Zmin/2 Zmax/2。2.7复合模凹、凸凹模的结构设计1）凹模(1) 凹模的类型按凹模的刃口孔形可分为圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模；按凹模的结构可分为整体式凹模和镶拼式凹模。(2) 凹模刃口形式锥形刃口：如图2-5a)所示。冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大。适用于形状
32、简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件的冲裁。当t2.5mm时，15;当t2.56mm时，30;当采用电火花加工凹模时，420。柱形刃口：如图2-5b)所示。刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。但孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。当t24.9 mm故所选弹簧是合适的。规格：弹簧84590外径：D=45 mm钢丝直径：d=8.0 mm自由高度：H0=90 mm装配高度：H2=H0-h预=90-16.4=73.6 mm（2）卸料螺钉表2-11 圆柱头内六角卸料螺钉（摘自JB/T7650.6-1994） （mm）圆柱头卸料螺钉M1090 JB/T7650.6 材料：45热处理硬度3540HRC技术条件：GB/T3098.32000的规定数量：6个6）推件装置刚性推件装置：常安装在上模部分。推件力是由压力机的横杆通过推杆、顶板、顶杆传给推件板。推杆长短要一致，分布要均匀。顶板一般装在上模座的孔内，形状按被推下的工件形状来决定。（1） 顶板顶板的选择见下表2-12的国标：此处选用顶板A50 JB