模具設(shè)計(jì)與制造論文

1、衡陽技師學(xué)院模具系 模具設(shè)計(jì)及制造專業(yè)技師畢業(yè)論文題 目：支架落料 沖孔 彎曲模設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)： 54 姓 名： 葛 海 龍 學(xué) 校： 衡 陽 技 師 學(xué) 院 指導(dǎo)教師： 陳 黎 明 日期： 2010 年 12 月 衡陽技師學(xué)院目錄摘要1關(guān)鍵詞1原始數(shù)據(jù)1第一章1.零件工藝分析22.確定沖裁工藝方法23.工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算23.1排樣23.1.1條料寬度23.1.2步距23.1.3材料利用率23.1.4排樣圖33.2沖裁力的計(jì)算33.2.1落料力33.2.2沖孔力33.2.3落料卸料力33.2.4沖孔時(shí)推件力33.2.5總沖裁44.凸凹模刃口部分尺寸45模具壓力中心的確定 56.確定模具凸模，凹模，凸

2、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56.1凹模外形尺寸及結(jié)構(gòu)56.2凸模外形尺寸及結(jié)構(gòu)66.3凸凹外形尺寸及模結(jié)構(gòu)77.落料沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8第二章1.彎曲力的計(jì)算102.回彈量的計(jì)算113.彎曲模工作部分尺寸計(jì)算114.彎曲凹模的圓角半徑計(jì)算115.彎曲凸模的圓角半徑計(jì)算116.凹模深度計(jì)算127.彎曲凹模與凸模的間隙128.彎曲模具結(jié)構(gòu)圖13小結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄14 凹模零件圖 15 凸模零件圖 16凸凹模零件圖 17 落料沖孔復(fù)合膜裝配圖 18 復(fù)合模零件明細(xì)表 19 彎曲模結(jié)構(gòu)圖 20支架落料 沖孔 彎曲模設(shè)計(jì)摘要：冷沖壓工藝應(yīng)用范圍十分廣泛，具有效率高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、材料利用率高、操作簡易、適

3、合批量生產(chǎn)及實(shí)現(xiàn)制造自動(dòng)化；在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中，幾乎都有沖壓加工產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)主要對彎曲件件的沖壓工藝分析、數(shù)據(jù)的計(jì)算及根據(jù)制件選取沖壓的方法并進(jìn)行對凸、凹模其他輔助零件的設(shè)計(jì)，但注重于設(shè)計(jì)的方法與需要注意的事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：沖壓工藝分析 落料沖孔 彎曲 模具結(jié)構(gòu) 模具設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：零件名稱：彎曲件生產(chǎn)批量：大批量沖壓材料：20鋼材料厚度：t=1.5mm未注公差 it14級(jí)零件圖：如圖一所示 圖1 第一章1.零件工藝分析該零件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為20鋼，厚度t=1.5mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼b=450mpa，具有良好的沖壓性能，零件尺寸無特殊要求，落料尺寸按it14級(jí)選取，沖孔尺寸按

4、it10級(jí)選取。2.確定沖壓工藝方案 沖裁該件包括落料、沖孔、玩彎曲三道工序?？梢杂幸韵氯N工藝方案。 方案一： 落料沖孔彎曲，采用單工序模生產(chǎn) 方案二： 落料、沖孔彎曲，采用復(fù)合模下料 方案三： 沖孔彎曲落料，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)各方案的特點(diǎn)及比較如下： 方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但要三道工序，三幅模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低。在第一道工序完成后進(jìn)入第二道工序然后進(jìn)入第三道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量降低，達(dá)不到所需的要求。 方案二： 復(fù)合模加工精度及生產(chǎn)效率都能滿足，工件最后窄處的距離為7.5mmm復(fù)合模凸凹模最小壁厚需要3.8mm。 方案三： 級(jí)進(jìn)模適于多工位，且效率高，由于

5、該件是大批量生產(chǎn)，因此確定的工藝方案為沖孔彎曲落料相繼完成的級(jí)進(jìn)模亦可，為考慮凹模刃口強(qiáng)度，其中間還需留一空步。但級(jí)進(jìn)模送料機(jī)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本髙。 經(jīng)分析采用方案二進(jìn)行生產(chǎn)。3.工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算3.1排樣 查資料【2】表4-19得側(cè)搭邊a0=2.0,工件之間搭邊a2=1.83.1.1條料寬度b查資料【2】可得，b=d+2a1 (1-1) b=100.167+22=104.167mm式中; d為條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 3.1.2步距l(xiāng) 查資料【2】可知 l=d+ a2 （1-2） l=50+1.8=51.8mm 式中l(wèi)：送料步距 d:平行與送料方向的沖裁件寬度 a2：沖裁件之間的搭邊值3.1

6、.3一個(gè)步距的材料利用率=100=100=86.1式中 一個(gè)步距的材料利用率n一個(gè)步距內(nèi)的沖件數(shù)目a沖裁件面積 mm2b條料寬度 mmh步距 mm3.1.4排樣圖排樣圖如圖二所示：圖23.2沖裁力的計(jì)算查資料【2】可得b=450mpa3.2.1落料力 f1=ltb=216.98kn (1-3) 式中 l.刃口周長 t.材料厚度 b.抗拉強(qiáng)度3.2.2沖孔力 f2= ltb =127.17kn (1-4) 式中 l刃口周長 t材料厚度 b抗拉強(qiáng)度3.2.3落料卸料力 f卸=k卸f1 (1-5) 查資料【2】表4-24，取k卸=0.04 f卸 = k卸f1 =8.68kn3.2.4沖孔時(shí)推件力 f

7、推=nk推f2 (1-6) 查資料【2】取得4-41（b）的凹模刃口尺寸形式，刃口直壁部分h=5mm則： n=h/t=5/1.53 查資料【2】表4-24,k推=0.05 f推=nk推f2 19.08kn 3.2.5總沖裁力f f總= f1 +f2 +f卸+f推 (1-7) 327kn 4計(jì)算凸凹模刃口部分尺寸 查資料2由表4-6查得間隙：zmin =0.132mm zmax =0.24mm4.1對于孔10采用凸,凹模分開加工的方法。其凸凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：查資料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滿足

8、：凹凸zmaxzmin的條件查資料4由表1.2查得公差： =0.058mm 查資料2由表4-16查得，磨損系數(shù)x0.75d=(d+x) （1-8） =10.044mmd=( d+z) （1-9）=10.176mm 上述式中：d沖孔凸模的刃口尺寸 d沖孔凹模的刃口尺寸d工件孔的直徑x磨損系數(shù) 制件的公差z最小沖裁間隙凸凸模制造公差凹凹模制造公差4.2對外輪廓的落料，采用配合加工的方法。其凸，凹模刃口尺寸計(jì)算如下：4.2.1以凹模為基準(zhǔn)件，凹模磨損后刃口尺寸增大。零件圖中未注公差尺寸按it14,其極限偏差為：50 100.167查資料2由表4-16的磨損系數(shù)x為： x=0.5零件尺寸50mm處凹模

9、尺寸： a=（a-x） （1-10） =49.69mm零件尺寸100.167處凹模尺寸： a=（a-x） （1-11） =99.73mm4.2.2凹模磨損后，刃口尺寸部分變小。零件圖中未注公差按it14級(jí)，其極偏差為：16 r8查資料【2】由表4-16得磨損系數(shù)x為：當(dāng)0.42時(shí)，x=0.5；當(dāng)0.42時(shí)，x=0.75零件尺寸16mm處凹模尺寸： b=（b+x） （1-12） =（16+0.50.43） =16.22mm零件尺寸r8mm處凹模尺寸： b=（b+x） （1-13） =（8+0.750.36） =8.27mm4.2.3凹模磨損后，刃口尺寸部分無變化。零件圖中未注公差按it14級(jí)，其

10、極偏差為：8 15查資料【2】由表4-16得磨損系數(shù)x為：當(dāng)0.42時(shí)，x=0.5；當(dāng)0.42時(shí)，x=0.75零件尺寸8mm處凹模尺寸： c=（cmax+x）x （1-14） =（8+0.750.396）0.751/40.36 =8.270.07mm零件尺寸15mm處凹模尺寸： c=（c+x）x （1-15） =(15+0.50.43) 0.51/40.43 =15.220.05mm5.模具壓力中心的確定 該沖裁件形狀簡單且對稱，故其壓力中心位于沖裁輪廓圖形的幾何中心。6.確定模具凸模，凹模，凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 凹模的外形尺寸及結(jié)構(gòu)： 6.1.1凹模的外形尺寸常用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定凹模的厚度

11、確定可參見公式：hkb (1-16) 凹模最小壁厚（指凹模刃口與外緣的距離）的確定式 c(1.52)h (1-17)式中：b凹模孔的最大寬度（mm）；k因數(shù),查資料【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凹模的結(jié)構(gòu) 凹模結(jié)構(gòu)如圖三所示： 技術(shù)要求：材料為t8a 熱處理5660 hrc圖3 6.2凸模的外形尺寸及結(jié)構(gòu)：6.2.1凸模的外形尺寸常用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定凸模長度可參見公式：l=h+h+h+h 式中： l凸模長度（mm） h凸模固定板厚度（mm） h卸料板厚度(mm

12、) h導(dǎo)料板厚度（mm） h增加高度,（它包括凸模修模量，凸模進(jìn)入凹模的厚度0.51mm，凸模固定板與卸料板之間的安全距離，一般取1020mm）6.2.2凸模結(jié)構(gòu)如圖四所示：技術(shù)要求：材料為t8a,熱處理5660 hrc圖4 6.3 圖凹模的外形尺寸及結(jié)構(gòu) 校核凸凹模的強(qiáng)度，查資料【2】由表4-35可得凸凹模的最小壁厚a=3.2mm，實(shí)際厚度為5mm，所以符合強(qiáng)度要求；凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保證雙邊間隙為0.120.25mm。 凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖五所示： 技術(shù)要求：材料為t8a,熱處理5660 hrc圖 五7.落料沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示：該模具為倒裝復(fù)合沖裁模。該復(fù)合沖裁模將凹模

13、及小凸模裝在上模上。兩個(gè)導(dǎo)料銷24控制條料送進(jìn)方向，固定擋料銷2控制送料近距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板16，卸料螺釘23和彈簧20做成。沖制的工件由推桿5，推板7，推銷8和推件塊13做成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏出。 技術(shù)要求： 1.模具壓力中心必須與模柄中心線重合2.模具的閉合高度必須小于沖床的最大裝配高度 3.熱處理硬度必須達(dá)到規(guī)定要求4裝配后的模架，上模座沿導(dǎo)柱上下移動(dòng)平穩(wěn)無阻礙現(xiàn)象5壓入上下模座的導(dǎo)柱導(dǎo)套壓入后應(yīng)牢固，不可松動(dòng)，離其安裝表面應(yīng)有12mm的距離。6.裝配成套的模架，各零部件的工作表面不應(yīng)有碰傷，裂痕及其他機(jī)械損傷。表1

14、.1 零件明細(xì)欄序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量材料備注1導(dǎo)套220滲碳0.81.2mm5862hrc2擋料銷2352838hrc3上模座1ht2004.17gb7085螺釘14455推桿1456.16銷釘4454045hrc7凸模固定板1458推件塊1459凹模1t8a5662hrc10凸模1t8a5662hrc11卸料板1q23512導(dǎo)柱220滲碳0.81.2mm5862hrc13下模座1ht20014凸凹模1t8a5662hrc15彈簧44518gb2867.581卸料螺釘4453540hrc19導(dǎo)料銷335第二章 彎曲1.彎曲件展開尺寸計(jì)算 查資料【3】毛配計(jì)算公式可參見：l= lla （2-1） a

15、=(rkt) （2-2）式中：l毛配長度l、l分別為直線段長度a彎曲部分中性層弧長 查資料【4】由表2-9得 a=4.167mm 帶入公式得： l= lla （2-3） =48484.167 =100.167mm2.彎曲力的計(jì)算彎曲力可參見公式： f= (2-4) = =10.03kn 式中： f沖壓行程結(jié)束的自由彎曲力 k安全系數(shù) 查資料【2】，一般取k=1.3 b彎曲件的寬度 t彎曲件的厚度 r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 材料的強(qiáng)度極限 mp 查資料【1】由表8.1得=4003.校正彎曲力的計(jì)算校正彎曲力的計(jì)算可參見公式： f=ap (2-5)式中: f校正彎曲時(shí)的彎曲力. a校正部分的垂直投影面

16、積. p單位面積上的校正力.mpa 可查資料【2】由表5-7得p=90mpa f=ap （2-6） =(50100.167) 90 =450.75kn4. 壓彎時(shí)的頂件力和卸料力 頂件力和卸料力f值可近似取自由彎曲力的3080.即 f =（0.30.8）f （2-7）式中：f壓彎時(shí)的頂件力和卸料力 f自由彎曲力 f=0.5f （2-8） =5.02kn5.彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位f的確定 自由彎曲時(shí)，壓力機(jī)噸位為： ff f 校正彎曲時(shí)，可忽略頂件力和卸料力，即 ff6.回彈量的計(jì)算 確定彎曲線上回彈量可采用查表法： 查資料【1】由表3.3得: =0.434r/t-0.36 （2-9） 式中：校正彎

17、曲時(shí)的回彈量.（） r彎曲內(nèi)側(cè)半徑（mm） t材料厚度（mm） =0.227.彎曲模工作部分尺寸計(jì)算 7.1彎曲凸模的圓角半徑r 當(dāng)彎曲件的彎曲半徑r（58）t，且不小于r時(shí)，凸模圓角半徑取等于彎曲件的圓角半徑. 故r=r 7.2彎曲凹模的圓角半徑r 在生產(chǎn)中，按材料的厚度決定凹模的圓角半徑. t2mm時(shí)， r=（36）t t=24mm時(shí)， r=（23）t t4mm時(shí)， r=2t 故，彎曲凹模圓角半徑取： r=4t =6mm 7.3凹模深度l 凹模深度過小，則胚料兩端未受壓部分太多，彎曲件回彈大且不平直. 凹模深度l及底部最小厚度h 可查資料【2】由表5-8得 l=22mm h=18mm 7.

18、4彎曲凸模與凹模的間隙 對于v型件，凹模和凸模之間的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度來控制。8.彎曲模結(jié)構(gòu)彎曲模結(jié)構(gòu)如圖九所示：這樣的結(jié)構(gòu)便于線切割加工，圖中凸模工作部分的尺寸按前述回彈補(bǔ)償角設(shè)計(jì)；凸模用凸模固定板和螺釘固定。小結(jié)： 本論文在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容，無不凝聚著老師的心血和汗水，在四年的學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和設(shè)計(jì)的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有設(shè)計(jì)的能力，沒有自

19、己的設(shè)計(jì)，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向衡陽技師學(xué)院，模具系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽培。參考文獻(xiàn)：【1】 冷沖模課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)/湯酞?jiǎng)t主編.長沙：湖南大學(xué)出版社.2008.10【2】 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造/付宏生主編.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.5005.03【3】 沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊/薛啟翔主編.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2007.10【4】 公差配合與測量技術(shù)/黃云濤主編.2版北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.1（2008.2重印） 技術(shù)要求：材料為t8a