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1、毕业设计支架冲压模具设计Stent Stamping Die Design 班级： 模具设计与制造081 学生姓名：学 号：830406035 指导教师： 职 称：讲师 导师单位： 徐州工业职业技术学院 论文提交日期： 2010年11月日 徐州工业职业技术学院毕业设计任务书一、 课题名称：支架冲压模具设计二、毕业论文（设计）主要内容： 1、冲压工艺方案确定（冲压工艺性分析、工艺方案的确定） 2、模具设计有关计算（冲裁力、压力中心、刃口尺寸）； 3、模具结构设计（凸凹模结构、标准模架、固定零部件、卸料零部件等）； 4、绘制模具装配图和非标准件的零件图（逐步完善和确定各零件的结构和尺寸、尽量选用标
2、准组合结构和标准件）；5、编写设计说明书；三、计划进度： 第8周 查阅资料，做好准备工作，冲压工艺方案确定 第9周 模具设计有关计算 第10周 模具结构设计；第11周 选择标准模架，确定各个模板的尺寸；第12周 绘制装配图、零件图，编写设计说明书； 第13周 论文答辩。四、毕业论文（设计）结束应提交的材料：1、设计说明书（毕业论文）1份（8000字以上）；2、装配图一份，非标准件的零件图3-5张。指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日摘要在本次毕业设计的课题是支架冲压模具设计，通过对零件的分析可知，该零件所用的材料是10钢，大批量生产，在经过方案比较，选择复合冲裁和单工序弯曲作为该副模具
3、工艺生产方案，即容易加工又经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料方式、导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模、凸凹模的设计，选择模具的材料和确定每个零件。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了一系列模具的重要零部件的设计。关键词：落料、冲孔、弯曲AbstractIn the graduation design topic was stents stamping mould design, based on the analysis of the components, it is known that the parts used materia
4、ls is 10 steel, mass production, after scheme comparison, choose compound blanking and single process as the vice bending die technology production plan, namely easier fabrication and economy. Through calculation and analysis to complete the mould design and calculation of main, Choose accord with t
5、he mould of localization way, discharging mode, guide ways; Design mold working part is convex, concave die, the design of die and punch mould, choice of materials and make sure that each parts.Among them the mould structure design is the design of the main content, its content contains a series of
6、mould important parts design.Keywords: blanking, punching and bending摘要3Abstract4第一章 零件工艺方案确定71.1冲压件工艺分析71.1.1材料分析71.1.2结构分71.1.3精度分析81.1.4.工艺分析81.2工艺方案的确定81.3排样设计9第二章 零件工艺计算102.1.弯曲工艺计算102.1.1毛坯尺寸计算102.1.2弯曲力计算112.1.3初选压力机112.2冲孔落料复合模工艺计算122.2.1刃口尺寸计算122.3落料冲孔复合模冲裁力132.3.1冲裁力132.3.2初选设备142.4压力中心计算1
7、4第三章 冲裁模具设计和设备选择163.1模具总体设计163.1.1模具类型的选择163.1.2定位方式的选择163.1.3卸料，出件方式163.1.4导向方式的选择163.2凸.凹模，凸凹模的设计163.2.1凹模163.2.2凸模173.2.3凸凹模的设计193.3定位零件193.4导向零件203.5卸料与推（顶）件装置203.5.1弹顶装置中弹性元件的计算203.5.2推件板203.6连接与固定零件213.6.1六角螺钉213.6.2圆柱销213.6.3卸料螺钉213.6.4模柄223.6.5标准模架233.7其它零部件设计233.7.1凸模固定板233.7.2卸料板233.7.3垫板2
8、43.7.4推板24第四章压力机的校核25第五章 弯曲模主要零部件设计265.1模具总体设计265.1.1模具类型的选择265.1.3卸料，出件方式265.1.4导向方式的选择265.2弯曲模尺寸工作尺寸计算275.2.1凸、凹模圆角半径275.2.2凹模深度275.2.3凸、凹模间隙285.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差285.3定位零件295.4导向零件295.5连接于固定零件295.5.1六角螺钉295.5.2圆柱295.5.2模柄305.6标准模架315.7弯曲模具装配图31参考文献32致谢32 第一章 零件工艺方案确定1.1冲压件工艺分析工件图为图.1.1所示弯曲弯曲件，材料10钢
9、，料厚4mm，大批量生产。其工艺性分析内容如下：图11.1.1材料分析 10钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。1.1.2结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径，而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。1.1.3精度分析零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。1.
10、1.4.工艺分析：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。1.2工艺方案的确定零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高，故宜采用复合冲压工序。方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，
11、需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。1.3排样设计经查表得零件之间的搭边值，零件与条料侧边之间的搭边值，条料与导料板之间的间隙值，则条料宽度为步距 S=93mm由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以采用横裁。即裁成宽158.36mm的条料，分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式如图所示： 图2第二章 零件工艺计算2.1.弯曲工艺计算2.1.1毛坯尺寸计算零件展开图为图3图4对于有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，所以坯料展开
12、长度为由于零件宽度尺寸为90mm，故毛坯尺寸应为151.36mm90mm。弯曲件平面展开图见图2.1，两孔中心距为50mm。2.1.2弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力和顶件力为 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般可以忽略，即 450KN，根据压弯力大小，初选设备为JH23632.1.3初选压力机根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC2363，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360 mm闭合高度调节量：80 mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480 mm710
13、mm 工作台孔尺寸：250mm 模柄孔尺寸：50 mm80 mm垫板厚度：90 mm2.2冲孔落料复合模工艺计算2.2.1刃口尺寸计算由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸=65.36mm,=39.29mm,=151.36mm，=90mm弧长=41.35mm由落料获得，214mm和500.4mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙，最大间隙，所以。按照模具制造精度高于冲裁件精度34级的原则，设凸、凹模按IT6、IT7级精度制造，落料尺寸凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差，凸、凹模制造公差冲孔尺
14、寸41.04，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算： 落料：校核不等式，代入数据得。说明所取的与合适，将已知和查表的数据代入公式得 ： 故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：工作尺寸凸模尺寸凹模尺寸冲孔：的制造公差校核，代入数据得：。说明所取的与合适，将已知和查表的数据代入公式得故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。孔心距500.4mm因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为2.3落料冲孔复合模冲裁力2.3.1冲裁力此例中零件的落料周长为292mm，冲孔周长为87.92mm，材料厚度4mm，10钢的抗剪强度取300MPa，冲裁力基本计算公式。则冲裁该零件所需
15、冲裁力落料力冲孔力 :卸料力: K卸料力因数刃口高度h=10mm模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力为计算零件所需总冲压力2.3.2初选设备根据冲裁力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JH23100，其主要技术参数如下：公称压力：1000N滑块行程：130mm最大闭合高度：480 mm闭合高度调节量：100mm滑块中心线到床身距离：380mm工作台尺寸：710 mm1080mm工作台孔尺寸：500mm模柄孔尺寸：60 mm75mm垫板厚度100 mm2.4压力中心计算 零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心。图5第三章 冲裁模具设计和设备选择3.1模具总体设计3.1.
16、1模具类型的选择根据零件的工艺分析所用的模具为冲孔落料复合模3.1.2定位方式的选择因为模具采用的是条料，控制条料的送进反方向的是定位销，无侧压装置。控制条料送进歩距的是挡料销，手动送料。3.1.3卸料，出件方式由零件的厚度4mm,采用弹性卸料，冲孔凸模上有推件板可以将零件打下。3.1.4导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架3.2凸.凹模，凸凹模的设计3.2.1凹模根据模具的结构，凹模的的外形尺寸根据冲裁材料的厚度t=4mm和冲裁件的最大外形尺寸b=151.36来确定凹模厚度 (k为板料厚度的影响系数) 凹模壁厚 所以，凹模的总长，为了保证凹模结构对称并有足够
17、的强度，将其长度增大到314mm。凹模的宽度。凹模的固定一般采用螺钉和销钉图63.2.2凸模 为标准圆形凸模，根据模具的结构采用台阶式整体凸模的长度为：L=h1+h2+h3+(15-20)mm=70mmh1.h2.h3分别为凸模固定板，卸料板的厚度；(15-20)mm为附加长度，包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度及凸模度固定板与卸料板间的安全距离。凸模固定部分与固定版制件采用基孔制过渡配合m6,凸模材料用CrWMn,硬度 58-62HRC图7凸模的强度和刚度校核凸模承载能力的校核，凸模最小断面承受的压力，必须小于凸模材料强度允许的压力，即=FP/Amin ，对于圆形凸模dmin4t/,式中凸
18、模最小断面的压应力，Mpa ；FP凸模纵向总压力，N；Amin 凸模最小截面积，；dmin凸模最小直径，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，Mpa；材料的许用压应力，Mpa；凸模失稳弯曲极限长度凸模不发生失稳弯曲的最大长度：Lmax 85/，式中凸模的冲裁力，；d凸模的直径，mm3.2.3凸凹模的设计由于采用复合模，所以凸凹模的选用很关键，由于采用倒装复合模，凸凹模装与下模孔内会积存废料所以最小壁厚要选大些，其尺寸为L=B=高度根据模具的结构取100mm，孔的尺寸为直臂刃口高度查表为15mm，材料为CrWMn,热处理硬度58-62HRC。图83.3定位零件 挡料销 根据模具的结构采用固定挡料
19、销装在凸模上选取直径，露出部分长度4mm,固定挡料销M819 , 导料销M820，材料45钢，数量2个。3.4导向零件导柱和导套；材料20钢，渗碳淬火处理，导柱导套分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用R7/h6和H7/V6过盈配合3.5卸料与推（顶）件装置3.5.1弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需卸料和顶件，所以模具采用弹性写卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下:1）考虑模具结构选用4个厚壁的筒形的聚氨酯弹性体。2）计算每个弹性体的预压力FF=F卸 /4=18510/4=4627.5N3)考虑到橡胶的工作压缩量较小，取预压缩率10，并由表查的单位压力Fq=1.1MP
20、a4）计算弹性体的截面积AA=F/Fq=4627/1.1=4206.36mm25) 选用直径为12mm卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径取12.5mm,则弹性体的外径D可按下式求得（D2-d2）/4=A则D=75mm6） 取橡胶块的高度0.5得37.5mm考虑模具结构取H=80mm3.5.2推件板取厚度为8mm,外形尺寸与零件的外形相同材料45钢，淬火硬度43-48HRC图93.6连接与固定零件3.6.1六角螺钉 M1290，M12106JB/T7650.5-2008，数量12个，材料45钢3.6.2圆柱销 GB/T120-2000 M10 ,材料为35钢，与上下模座，垫板，凹模，凸模固定
21、板的配合为H7/m6的过渡配合3.6.3卸料螺钉卸料螺钉的尺寸根据模具的结构选择图103.6.4模柄 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A60110的模柄。，它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。打杆直径为10mm由压力机的型号JH23100,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，所以根据GB2862.1-81得图所示:图113.6.5标准模架 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，LXB=313mmx252mm,模具采用中间导柱模架，根据以上计算结果，查得模
22、架规格为：上模座315mm315mm50mm，下模座315mm315mm60mm，导柱45mm260mm，导套45mm140mm60mm。3.7其它零部件设计3.7.1凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,根据核准选取板的规格为LXBXH=314X252X18;凸模与凸模固定板的配合为H7/m6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。3.7.2卸料板 卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关，取其值为15mm。 图123.7.3垫板 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在
23、与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取20mm,这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格为LXBXH=314X252X20。3.7.4推板 推板的厚度取8mm，材料为45钢，热处理硬度为43-48HRC。3.8有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出冲裁装配图如图22所示。模具闭合高度H模=287mm第四章压力机的校核(1).公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为J23-100它的压力为1000826,所以压力得以校核;(2).滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出
24、.这里只是材料的厚度t=4,卸料板的厚度H=15及凸模冲入凹模的最大深度13,即S1=4+15+13=42S=130,所以得以校核.(3).行程次数 行程次数为38min.因为生产批量为大批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.(4)工作台面的尺寸 根据下模座LXB=370X270,且每边留出60100,即L1XB1=470X370,而压力机的工作台面L2XB2=710X1080冲压件和废料从下模漏出, 漏料尺寸151.36X90,而压力机的孔尺寸为500X23,故符合要求,得以校核;(5) 滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为60,模柄孔深度为80,而所选的模柄夹持部分直径为60,长度
25、为70故符合要求,得以校核;(6).闭合高度 由压力机型号知Hmax=480 M=100 H1=100 Hmin=HmaxM=480-100=380(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由式(1-24):( HmaxH1)-5H( HminH1)+10,得(480100)-5262(380100)+10即375287280 ,所以所选压力机合适,即压力机得以校核公称压力：1000N滑块行程：130mm最大闭合高度：480 mm闭合高度调节量：100mm滑块中心线到床身距离：380mm工作台尺寸：710 mm1080mm工作台孔尺寸：500mm模柄孔尺寸：60 mm75mm垫板厚度1
26、00 mm第五章 弯曲模主要零部件设计5.1模具总体设计5.1.1模具类型的选择根据零件的工艺分析所用的模具为单工序弯曲模5.1.2定位方式的选择对于弯曲模可用定位销防止偏移，模具底部有顶杆起到定位作用。5.1.3卸料，出件方式弯曲过程后会有回弹，零件会在凹模内包紧，可用顶杆将其顶出。同时顶杆会起到定位作用。5.1.4导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用中间导柱模架5.2弯曲模尺寸工作尺寸计算5.2.1凸、凹模圆角半径1） 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，采用校正弯曲力，采用减少弯曲凸、凹模的间隙来减小回弹
27、。凸模的圆角半径与零件的弯曲半径相同，R=6mm。2）凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取凹模的圆角半径，有表查得，R=8mm5.2.2凹模深度U型弯曲件应尽可能使直边不分进入凹模型腔内，根据弯曲件的尺寸t=4mm,弯曲直边的长度为45mm，查表得凹模深度hd =30mm.材料取Cr12图135.2.3凸、凹模间隙3）凸、凹的单面间隙值Z/2=t(1+n)=4.2mm n为因数，其与弯曲件高度H和弯曲线长度有关。5.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差 由弯曲件的尺寸，取弯曲凸模，凹模的制造公差IT
28、8和IT9级，查表的U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差，零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。凹模按IT9级精度考虑，因此，凸、凹模的横向尺寸分别为：（按9级精度选取）名称:凸模材料：T8A热处理：HRC56-60图145.3定位零件在凹模上采用两个圆柱销起到定位作用，防止在弯曲过程中产生偏移，两个圆柱销选用标准件M8X10，材料45钢，热处理HRC43-48图155.4导向零件导柱GB/T2861.1-200832X160，导套GB/T2861.6-200832X90X38，材料20钢，热处理HRC
29、56-605.5连接于固定零件5.5.1六角螺钉 M870，M12106JB/T7650.5-2008，数量,8个，材料45钢5.5.2圆柱销 GB/T119-2000，M860，M842数量8个，与孔的配合为H7/m6的过渡配合图165.5.2模柄模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A60110的模柄。，它与上模座采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。材料Q235A,热处理HRC43-48图175.6标准模架根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用标准模架，200x170-205,级精度中间导柱模架。导柱与模板上的孔之间采用H7/r6配合。5.7弯曲模具装配图该弯曲
30、件产量较大，为了调整模具方便，上下模导向采用导柱、导套，毛坯由顶件板上的定位销定位，这样可以保证在弯曲过程中不偏移，顶板不但可以顶料，还尅起到压料作用，压料力是由弹簧通过顶杆来实现的，为了方便将制件卸下，上模上装有卸料杆。模具工作原理：将落好的毛坯放入凹模中，用定位销定位，模具工作时，上模在滑块的带动下向下移，此时顶板与凹模上表面平齐，上模继续向下移动，顶板也一起向下移动，直到移动到下限位置，这时毛坯在凸、凹模的共同作用下形成弯曲件。开模时，上模上移，顶板在弹簧作用下一起上移，直到与凹模的上表面平齐为止，此时，弯曲件与凹模包在一起，上模继续上移，利用卸料杆将制件顶下，工作过程完毕，H模=172
31、mm由上述各步计算所得的数据，对弯曲模具进行总体设计并画出装配图如图所示。图22 冲孔落料复合模1-下模座 2、4、11-螺钉 3-导柱 5-挡料销 6-导料板 7-导套 8、15、21-销钉 9-导正销 10-上模座 12-落料凸模 13-模柄 14-防转销 16-垫板 17-凸模固定板 18-冲孔凸模 19-卸料板 20-凹模参考文献新编实用冲压模具设计手册 曹立文 王冬 丁海娟 郭士清编冲压工艺与模具设计 钟敏斌主编 华北航天工业学院机械制图（第二版）主编 钱可强 高等教育出版社冲压模具设计和加工计算速查手册 薛啓翔 编著 化学工业出版社冷冲压模具设计 李慧敏 主编 孟冬菊 武小平 副主
32、编 化学工业出版社冲压工艺及模具设计 吴诗淳 主编 李淼泉 副主编 西北工业大学出版社冲压工艺与模具设计（第二版）成虹 主编 高等教育出版社冲裁模设计制造与维修 王新华 编著 机械工业出版社冲压工艺与模具设计 主编 陈永 机械工业出版社使用模具设计与制造手册 第2版 主编 许发樾 机械工业出版社致谢 毕业论文暂告收尾，这也意味着我在徐州工业职业技术学院的三年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这三年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。 这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励
33、是分不开的论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。在老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师张丽霞老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。感谢模具班的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的同学对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！ 孙立国 2010年11月15日
