ee冲压模具毕业设计论文(汽车备轮架加固板).doc

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1、冲压模具毕业设计论文(汽车备轮架加固板) 学校名称设计说明书设计题目学生姓名年级专业班 级指导老师及职称系 部中国北京提交日期2012年10月目 录摘要中国冲压模具现状冲压模具的发展重点与展望中国冲压模具发展趋势冲孔落料复合模设计com务23冲压件的工艺分析 24确定工艺方案 25冲裁工艺性分析及间隙的选择 26冲裁力卸料力顶件力的计算及压力机的确定和选择 27模架的选择 28凹凸模的设计 29模具的动作过程 第三章 弯曲模设计31 概述32 弯曲件工艺分析33 模具工作部分结构参数的设计34弯曲半径的选择35 压力机的选择3 6 凸模设计37 凹模的设计38 定位装置39 卸料装置和推件装置

2、310 模架的选择311 压弯零件材料及其热处理硬度312 弯曲模具装配图结 论参考文献致 谢第一章 绪论11 中国冲压模具现状根据考古发现早在2000多年前我国已有冲压模具被用于制造铜器证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先1953年长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具我国于20世纪60年代开始生产精冲模具在走过了漫长的发展道路之后目前我国已形成了300多亿元未包括港澳台的统计数字下同各类冲压模具的生产能力近年来我国冲压模具水平已有很大提高大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了精度达到12

3、m寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产表面粗糙度达到Ra15m的精冲模大尺寸300mm精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平 com 模具CADCAM技术状况 我国模具CADCAM技术的发展已有20多年历史由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CADCAM系统是我国第一个自行开发的模具CADCAM系统由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CADCAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CADCAM系统上海交通大学开发的冷冲模CADCAM系统也于同年完成20世纪90年代以来国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CADCAM技术国家科委863计划将

4、东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂由华中理工大学作为技术依托单位开发的汽车车身与覆盖件模具CADCAPPCAM集成系统于1996年初通过鉴定在此期间一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CADCAM软件系统并在模具设计制造中实际应用取得了显著效益1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产 模具CADCAM技术能显著缩短模具设计与制造周期降低生产成本提高产品质量已成为人们的共识在八五九五期间已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术数控加工的使用率也越来越高并陆续引进了相当数量的CADCAM系统如美国EDS的UG美国Parametric Technology公司的ProE

5、ngineer美国CV公司的CADS5英国DELCAM公司的DOCT5日本HZS公司的CRADE及space-E以色列公司的Cimatron还引进了AutoCADCATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CADCAM技术DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD多数企业已经向三维过渡总图生产逐步代替零件图生产且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域在冲压成型CAE软件方面除了引进的软件外华中科技大学吉林大学湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件并已在生产实践中

6、得到成功应用产生了良好的效益 快速原型 RP 与传统的快速经济模具相结合快速制造大型汽车覆盖件模具解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具模具精度低制件精度低样件制作难等问题实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造并且保证了制件的精度为汽车行业新车型的开发车身快速试制提供了覆盖件制作的保证它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功 围绕着汽车车身试制大型覆盖件模具的快速制造近年来也涌现出一些新的快速成型方法例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术它们都表现出了降低成本提高效率等优点com 模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下经过几十

7、年努力现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用 虽然如此我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面无论在设计还是加工工艺和能力方面都有较大差距轿车覆盖件模具具有设计和制造难度大质量和精度要求高的特点可代表覆盖件模具的水平虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平模具结构功能方面也接近国际水平在轿车模具国产化进程中前进了一大步但在制造质量精度制造周期等方面与国外相比还存在一定的差距 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具是我国

8、重点发展的精密模具品种有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具已基本达到国际水平但总体上和国外多工位级进模相比在制造精度使用寿命模具结构和功能上仍存在一定差距 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善高精度高效益加工设备的使用越来越广泛高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多NCDNC技术的应用越来越成熟可以进行倾角加工和超精加工这些都提高了模具型面加工精度提高了模具的质量缩短了模具的制造周期 模具表面强化技术也得到广泛应用工艺成熟无污染成本适中的离子渗氮技术越来越被认可碳化物被覆处理TD处理及许多镀涂层技术在冲压模具上的应用日益增多真空处理技术实型铸造技术刃口堆焊技

9、术等日趋成熟激光切割和激光焊接技术也得到了应用 12冲压模具的发展重点与展望 发展重点的选取应根据市场需求发展趋势和目前状况来确定可分为产品重点技术重点两个方面来研究com具产品发展重点 冲压模具共有7小类并有一些按其服务对象来称呼的一些种类目前急需发展的是汽车覆盖件模具多功能多工位级进模和精冲模这些模具现在产需矛盾大发展前景好 汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具尤其是外覆盖件模具高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模连续模今后将会有较快的发展多功能多工位级进模中发展重点是高精度高效率和大型高寿命的级进模精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模并不断提高co

10、m 冲压模具技术发展重点模具技术未来发展趋势主要是朝信息化高速化生产与高精度化发展因此从设计技术来说发展重点在于大力推广CADCAECAM技术的应用并持续提高效率特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术模具CADCAM技术应向宜人化集成化智能化和网络化方向发展并提高模具CADCAM系统专用化程度 为了提高CADCAECAM技术的应用水平建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要从加工技术来说发展重点在于高速加工和高精度加工高速加工目前主要是发展高速铣削高速研抛和高速电加工及快速制模技术高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra01m的各种精密加工提高模具标准化

11、程度搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一为了提高冲压模具的寿命模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点 对于模具数字化制造系统集成逆向工程快速原型模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案提供模具开发与工程服务全面提高企业水平和模具质量这更是冲压模具技术发展的重点13中国冲压模具发展趋势根据国内和国际模具市场的发展状况以及未来我国的模具行业做出调整后将呈现出十大发展趋势一是模具日趋大型化二是模具的精度将越来越高三是多功能复合模具将进一步发展四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展六是模具标准化和标准件的应用将日

12、渐广泛七是快速经济模具的前景十分广阔八是压铸模具的比例将不断提高九是塑料模具的比例将不断增大十是模具技术含量将不断提高中高档模具比例将不断增大这就是我国模具行业未来的发展趋势第二章 冲孔落料复合模设计com工艺是塑性加工的基本加工方法之一它主要用于加工板料零件所以有时也叫板料冲压冲压加工时板料在模具的作用下于其内部产生使之变形的内力当内力的作用达到一定程度时板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形从而获得一定的形状 尺寸和性能的零件冲压通常在冷态下进行因此也称为冷冲压板材冲压具有下列特点材料利用率高可加工薄壁形状复杂的零件冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性好能获得质量轻而强

13、度高钢性好的零件生产率高操作简单容易实现机械化和自动化因此冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工工艺用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点板材冲压常用的金属材料有低碳钢铜铝镁合金及高塑性的合金钢等冲压工艺在汽车电机仪器等各种民用轻工产品以及航空和兵工等的生产方面占据十分重要的地位现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的在我国的现代化建设进程中冲压生产占有重要的地位22设计任务 零件名称汽车备轮架加固板 材料08钢板 厚度4mm 生产批量大量生产 要求编制工艺方案 图2-1 汽车备轮架加固板零件图 图2-2 汽车备轮架加固板实体图23冲压件的工艺分析该零件为备轮架加固板材料较厚其主

14、要作用是增加汽车备轮架强度零件外形对称无尖角凹陷或其他形状突变系典型的板料冲压件零件外形尺寸无公差要求壁部圆角半径 相对圆角半径为125大于表相关资料所示的最小弯曲半径值因此可以弯曲成形的八个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上孔距有位置要求但孔径无公差配合 圆孔精度不高弯曲角为也无公差要求 通过工艺分析可以看出该零件为普通的厚板弯曲件尺寸精度要求不高主要是轮廓成形问题又属大量生产因此可以用冲压方法生产com1 计算毛坯尺寸该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算 2-1上式中 圆角半径板料厚度为中性层系数由表查得为直边尺寸由图2-3可知 2-2 2-3将这些数值代入得毛坯宽度方向的计算尺寸

15、2-4 考虑到弯曲时板料纤维的伸长经过试压修正实际毛坯尺寸取同理可计算出其他部位尺寸最后得出如图2-3所示的弯曲毛坯的形状和尺寸com 冲压工序性质和工艺方案的选择冲压该零件需要的基本工序和次数有a 落料b 冲孔6个c冲底部孔2个d冲孔e 冲2个腰圆孔f首次弯曲成形g二次弯曲成形根据以上这些工序可以作出下列各种组合方案方案一落料首次弯曲二次弯曲冲孔方案二冲孔落料首次弯曲二次弯曲方案三冲孔落料连续模首次弯曲二次弯曲方案四冲孔落料复合模首次弯曲二次弯曲对以上三种方案进行比较可以看出方案一全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行缺点是成形后冲孔模具结构复杂刃磨和修理比较困难上下料操作也不方便方案二单工序模先

16、冲孔再落料保证一定的精度但主要适用于生产量较小或单件生产生产率较低且多了一模具生产周期长方案三从生产效率模具结构和寿命方面考虑将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压有利于降低冲裁力和提高模具寿命同时模具结构比较简单操作也较方便但是连续模的结构复杂对制造精度的要求高制造成本高方案四落料和零件上的孔采用复合模组合冲压优点是节省了工序和设备而且有利于降低零件的生产成本可以提高生产效率通过以上的方案分析选用方案四比较合理com 确定排样方式和计算材料com1排样的意义冲裁件在条料带料或板料上的布置方法叫排样排样合理就能降低材料消耗大批量生产时材料的经济利用是一个重要问题特别对贵重的有色金属排样的合理与

17、否将影响到材料的经济利用模具结构与寿命生产率冲裁质量生产操作方便与安全等com2材料的利用率排样是否合理经济性是否好可用材料利用率来衡量利用率用下式来衡量 2-8M成-一个成品的重量kg H-一个零件的消耗定额kgM-冲压原料的重量kg n-原材料上排样所得零件的数量个确定条料的利用率6取板料的规格为36550014工件的有效面积S0 255500mm2条料的宽度B 365mm 搭边值a 4mma1 com3 确定排样方式图2-3的毛坯形状和尺寸较大为便于手工送料选用单排冲压有三种排样方式见图2-4abc由表查得沿送料进方向的搭边侧向搭边因此三种单排样方式产材料利用率分别为6464和70第三种

18、排样方式虽然材料利用率最高但是落料时需二次送料而且模具结构复杂为此本设计选用第二种排样方法 图2-3 冲压件展开图 a材料利用率64 b材料利用率64c材料利用率70图2-4 排样方式2 4 3 4 利用率的计算条料的宽度为450mm则条料上可冲压工件的个数为n1 33 取n 33假如条料的宽度为900mm则条料上可冲压的零件个数为n2 66 取n 66当条料的长为500mm时的利用率 070 070即条料的利用率为 70com性分析及间隙的选择冲裁件的工艺性分析是指冲裁件对冲裁的适应性即冲裁件的形状结构尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工艺要求冲裁件的工艺性是否合理对冲裁件的质量模具的寿命和生

19、产率有很大影响 com隙的选择冲裁间隙指凸凹模刃口间隙的距离冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数它直接影响冲裁件的质量模具寿命和力能的消耗应根据实际情况和需要合理的选用冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分根据冲裁件尺寸精度剪切质量模具寿命和力能消耗等主要因素将金属材料冲裁间隙分成三种类型3类小间隙类中等间隙类大间隙com隙对冲裁件的影响1间隙过小时由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下将产生二次剪切继而被挤入凹模这样制件端面中部留下撕裂面而两头出现光亮带在端面出现挤长的毛刺毛刺虽长单易去除只要中间撕裂不是很深仍可用2间隙过大时材料的弯曲与拉伸增大拉伸应力增大材料容易被撕裂使制件的光亮代减小圆

20、角与断裂都增大毛刺大而厚难去除所以随着间隙的增大制件的断裂面的倾斜度的增大毛刺增高com 间隙对尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公差尺寸的差值这个差值包含两个方面的偏差一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差一是模具本身的制造偏差其中凸凹模间隙是影响凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素当凸凹模的间隙较大时材料所受拉伸作用增大冲裁完后材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸冲孔孔径大于凸模直径此时穹弯的弹性恢复方向与其相反鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小在间隙较小时由于材料受凸凹模挤压力大故冲裁完后材料的弹性恢复使落料件尺寸增大冲孔孔径减小com 间隙对冲裁力的影响 随着间隙的增大材料所受的

21、拉力增大材料容易断裂分离因此冲裁力减小但是继续增大间隙时会因从凸凹模刃口处产生的裂纹不重合冲裁力减小由于间隙的增大使冲裁件的光亮面变小落料尺寸小于凹模尺寸冲孔尺寸大于凸模尺寸因而使卸料力推件力或顶件力也随之减小但是间隙继续增大时因为毛刺增大引起卸料力顶件力也迅速增大com 间隙对模具寿命的影响 冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损变形崩刃和凹模刃口涨裂四种 间隙增大时可使冲裁力卸料力等减小因而模具的磨损也减小但当间隙继续增大时卸料力增加又影响模具磨损一般间隙为10-15t时磨损最小模具寿命较高间隙小时落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大com 确

22、定合理间隙的理论依据由以上分析可见凸凹模对冲裁件质量冲裁力模具寿命等都有很大的影响因此在设计和制造模具时有一个合理的间隙值以保证冲裁件的断面质量好尺寸精度高所需冲裁力小模具寿命高生产中常选用一个适当的范围作为合理间隙这个范围的最小值称为最小合理间隙最大值称为最大合理间隙设计与制造新模具时采用最小合理间隙值 确定合理间隙的理论根据是以凸凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据可以计算得到合理间隙值计算公式如下Z 2t 1- tan 2-5由上式可看出间隙z与材料厚度t相对切入深度t及破裂角有关对硬而脆的材料 t有较小值时则合理间隙值较大对软而韧的材料t有较大值则合理间隙值较小板厚越大合理间隙越大由于理论

23、计算在生产中不便使用故目前广泛使用的是经验数据com隙的选择 表2-1冲裁模较大单面间隙材料 厚度08103509MnQ235B3Q235405065Mn最小值最大值最小值最大值最小值最大值最小值comcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcomcom1300190间隙的选择可以按照如下原则对于断面垂直度与尺寸公差要求较高的工件选择较小的合理间隙值这时冲裁力与模具寿命作为次要因素来考虑对于断面垂直度与尺寸公差要求的前提下应以降低冲裁力提高模具寿命为主采用较大的合理间隙值 部分冲裁件的单面间隙值见表2-1由表格可知此复合

24、模的最小单面间隙为 0082 mm最大单面间隙 011mm26 冲裁力卸料力顶件力的计算及压力机的确定com的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机设计模具和检验模具强度压力机的吨位必须大于冲裁力一般平刃口模具冲裁时冲裁力可按下式计算 2-6P 冲裁力N F 冲切断面积mm2L 冲裁周边长度mm t 材料厚度mm 材料抗剪强度Mpa K 安全系数一般取K13考虑到模具刃口的磨损凸凹模间隙的波动材料机械性能的变化材料厚度及偏差等因素刚08的抗剪强度为210-300Mpa取 260 Mpa4com裁力的方法在冲裁高强度材料或厚度大周边长的工件时所需的冲裁力较大如果超过现有压力机吨位就必须采取措

25、施降低冲裁力主要有斜刃模具冲裁阶梯模具冲裁和加热模具冲裁几种方法本次设计采用斜刃模具冲裁以降低冲裁力com裁力的计算1平刃口模具冲裁时落料力按下式计算 2-7 将加固板毛坯的周长厚度以及08钢材料的抗剪强度代入上式得为了降低落料力改用斜刃口模具落料力上式中为模具斜刃口部分长度考虑到落料时条料容易安置和定位模具的部分刃口可以设计成平口的因此表示刃口部分的长度如果模具刃口全部做成斜口的则如图3-16所示图中平刃口长度 斜刃口长度 取则 2 推件力 2-8设同时梗塞在凹模内的零件数查表系数代入上式得3选用冲压设备这一工序的落料力推件力因此工序所需的总压力 2 6 4 冲孔力的计算 1 冲压8个孔冲孔

26、力 F1 44600N 2 冲压底部圆孔冲孔力 3 腰圆孔冲孔力 4 选用冲压设备工序总的冲孔力 故可选用1000kN压力机com卸料力推件力的计算冲裁结束后由于弹性变形的恢复会使工件卡紧在凸模或凹模上必须施加外力将其取下卸料力将紧箍在凸模上的料卸下所需的力推件力和顶件力将卡在凹模中的工件推出或顶出所需的力表2-2 卸料力推件力及顶件力的因数冲裁材料K卸K推K顶紫铜黄铜002com009铝铝合金0025com007钢材 料厚 度mm01010505252565comcomcomcomcomcomcomcomcom 2-9 2-10 2-11K卸K顶K推 卸料因数推料因数顶件因数其值见表2-2P

27、 冲裁力 N n 卡在凹模孔内的工件数nht h为凹模刃口直高度t为工件材料厚度 落料 P卸落 K顶P 8842KN冲孔 P1 K顶P 446KN P2 NK推P 892KNP3 K顶P 519KN P总 700KN切口 P卸切 K顶P 0041048 042KN P推切 NK推P 20051048 1048KN则总冲压力为 P总 P落料P冲孔P切口 9557KN2 6 6冲压设备com1 压力机参数的选择冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行并与产品模具寿命生产效率产品成本等密切相关5 冲压类型与应用1开式压力机在中小型的冲裁件弯曲件或拉深件的冲压生产中主要选用开式压力机2闭

28、式压力机在大中和精度高的冲压生产中主要选用闭式压力机3液压机在小批量和大型拉深弯曲和成型件的生产中多选用液压机打算内液压机一般不适于冲裁工作4高速压力机用于大批量生产通常于连续模和自动送料装置配套使用5精压机用于精压和体积精压等工艺6精冲压力机用于精冲工艺采用专用精冲模具也可在普通压力机上实现精冲com2 冲压设备的选用原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质生产批量大小冲压件的形状尺寸及精度要求等因素来决定的冲压生产中常用的设备种类很多选用设备时主要应考虑下述因素1冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序是否符合安全生产和环保的要求2冲压设备的压力和功率是否满足应完成任务工序的要求3冲

29、压设备装模高度工作台尺寸行程等是否适合应完成工序所所使用的模具4冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等com3冲压设备的选用一般情况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和辅助工艺力总和的13倍对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力机的标称压力选择设备故压力机的标称压力应大于comkN 12424kN棕上所述选用闭式双柱压力机J31-160A技术参数如表2-3所示表2-3 J31-160A压力机的技术参数公称压力kN最大装模高度mm滑快行程mm行程次数次min-1最大闭和高度mm1XXXXXXXXXX2480连杆调节长度mm工作台尺寸mm滑块中心线至床身距离mm模柄孔尺寸mm电动

30、机功率kW左右mm前后mm直径深度1XXXXXXXXXX58414com4冲压机能量的校核此工序为冲裁冲裁所需的功AA05Pt 2-6 A-成形的过程的功NmP-成形工艺力和辅助工艺力之和Nt-冲裁料厚度mmA 0529857414 209N电机的功率N 289496kW所选的电动机的功率符合要求由压力机的技术参数可知压力机的封闭高度H 480mm Hmin 375mm模具的封闭高度 H-5 mm H Hmin10 mm275mm H 385mm由后面的模架选择可知模具的封闭高度过小可在压力机台面上加放垫板补偿27模架的选择由以上的计算在初步对凸凹模尺寸的确定以后可以对模架进行选取模架选取原则

31、可根据简明设计手册P418表152进行选取其基本原则是选择模架结构时要根据工件的受力变形特点坯件定位出件方式材料的送进方向导柱受力状态操作是否方便等方进行综合考虑选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑一般在长度上及宽度上都应比凸模大3040mm摩板厚度一般等于凹模厚度的115倍选择模架时还应注意到模架与压力机的安装关系比如模座的宽度应比压力机工作台孔的孔径没每边大4050mm冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度小于压力机的最小装模高度等通常中小型冲模常采用后侧式由以上原则对模架进行选取选择模架的型号如下 模 架 480380275385 上模座 58838090 GBT 28555 下

32、模座 588380100 GBT 28556 导 柱 64470 GBT 28611 导 套 9420066 GBT 28616 单位mm其结构如冲孔落料装配图 选择 模架周界L 480mm B 380mm 闭合高度275385mmI级精度的后侧导柱形模架com部分零件的设计与选择 1上下模板的选择由简明设计手册P426表1521其基本尺寸如表2-4表2-4 凹模周界HhL1SA1A2RlDH7LB基本偏差差差极限偏差250160452602501XXXXXXXXXX45005-00250-0025-0052501XXXXXXXXXX501XXXXXXXXXX32其外形尺寸见装配图2导柱的选择

33、由模架选择的结果可得见简明手册P448表1526导柱为C型其尺寸公差与外形如表2-5尺寸如表2-5表2-5基本尺寸极限偏差L640-0011470注 1 摘自GBT28613902 材料G Cr153 热处理硬度6266HRC3导套的选择导套与导柱形成间隙配合保证相对滑动顺畅通过模架已选定由简明手册P439表1521得图2-5注1摘自GBT28613902材料20钢3热处理渗碳深度0812mm硬度5862HRC4模柄的选择因为用导柱式冲模且为了便于安装因此选用压入式模柄见课本P93模柄的选择暂放在压力机后5固定板与垫板的选用 固定板的选用其基本原则是用凸模固定板将凸模固定在模座上其平面轮廓尺寸

34、除应保证凸模安装孔外还要考虑螺钉与销钉的设置形式有圆形与矩形两种一般取其厚度等于凹模厚度的6080固定板孔与凸模采用过度配合H7m6压装后端面要磨平以保证冲模的垂直度尺寸应与凹模相配合 根据以上原则选择L 320mm B 290mm H 40mm 见参考文献2 P94参考文献1 P475表1557图2-6注材料 45钢6垫板的选用与固定板相类似 见参考文献P94垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力以降低模座所承受的单位压力保护模座以免被凸模端面压陷冲裁凸模是否加垫板根据模座承压的大小进行判断凸模支承端面对模座的压力为 27 P冲裁力N F凸模支承端面积 如果凸模支承端面单位压力大于模座材料

35、的御用应力则需加经淬硬磨平的垫板反之则不加垫板厚度一般取412mm材料选用45钢T硬度按受力情况设计是自定模板许用应力如下经过计算11365Mpa因此选用垫板轮廓尺寸为 L 200 mm B 125 mm H 10 com 卸料装置的设计卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下有时也可以作压料板以防止材料变形并帮助送料导向和保护凸模等设计时应注意以下及方面1卸料力一般取520冲裁力2 卸料板应有足够刚度其厚度可按下式计算即 H 0810Hd式中 H卸料板厚度mm Hd凹板厚度mm3卸料要求耐磨材料一般选45钢淬火磨削4 卸料板安装尺寸计算中要考虑凸模有46mm的刃磨量 5 卸料板可根据工件之车圆形

36、com1 初步选用该模具的卸料弹性元件采用橡胶已知 P卸 3339KN又根据冲模结构该模具需安装四个橡胶P1 835KN 式28P1单个弹性元件承受压力由冲压模具简明手册P459选取尺寸其外形大小如图2-9 图2-7聚酰胺橡胶由以上计算可得 选取橡胶尺寸为 45125com2 卸料板选用弹性卸料板其厚度由简明手册P450表1527得 32mm其轮廓尺寸为320 26032 单位mmcom3 下推件顶件装置的设计与选用 对于落料件可在下模板设计安装一个由顶杆顶板顶块组成的下顶出机构由弹簧装置驱动落料后将工件顶出其尺寸可由参考文献4表412根据实际情况选定2 8 凹凸模com模凹模的刃口形式有直壁

37、刃口凹模 如图2-7ab 和锥形刃口凹模如图2-7cd直辟刃口凹模刃口强度较高刃口修磨后工作部分尺寸不变制造方便适用于冲裁形状复杂或公差等级要求较高的工件但是在刃口孔内易于聚集废料或工件增大了凹模的胀裂力推件力和孔壁的磨损磨损后刃口形成倒锥形状可能使冲成的工件从孔口反跳到凹模表面上造成操作困难a 型一般适用于非圆形工件b 型适于圆形工件需将工件或废料顶出的模具或复合冲裁模锥形刃口凹模刃口强度较低刃口尺寸在修磨后有所增大但一般对工件尺寸和凹模寿命影响不大工件或废料很容易从凹模孔内落下孔内不易积聚工件或废料孔壁所受的摩擦力及胀裂力小所以凹模的磨损及每次修磨量小锥形刃口凹模适用于形状简单公差等级要求

38、不高材料较薄的工件冲孔落料复合模凹模采用锥形刃口形式 图2-8 凹模的刃口形式 com轮廓尺寸的计算凹模的轮廓尺寸应保证有足够的强度和刚度目前还不能用理论公式计算来确定一般情况凹模的轮廓尺寸可按如下的经验公式确定7凹模厚度 H kb 2-11凹模壁厚 C12 H 轮廓为光滑的曲线时 C15H轮廓与凹模边缘平行时C 2H轮廓线具有较复杂的形式或具有尖角时 b冲裁件的最大外形尺寸mmk系数查表2-6根据表2-6k取0244凹模的厚度H 84mmbmm材料厚度mm05123 3 comcomcomcom83凹模强度的校核凹模强度的校核主要是检查其高度H凹模在冲裁力的作用下会产生弯曲如果凹模的高度不够

39、就会产生较大的弯曲变形甚至会断裂矩形凹模的校核公式Hmin 2-12P冲裁力N许用弯曲应力对于淬火硬度5862HRC的T8AT10AGr12MoV和GGr15 300500MPa淬火钢为未淬火钢的153倍 Hmin凹模的最小壁厚mm ab下模座的方形孔尺寸mm根据经验取a 640mmb 500mm则Hmin 76110mm取H 84mm综上所述凹模板选择64050084通过校核可知凸凹模的壁厚有足够的强度根据下卸料弹簧和下卸料板的厚度及模具结构可选取凹模的高度为84mm 其结构如图2-9所示 图2-9 落com模的设计 1 圆形孔凸模的长度计算L H1H2HH3 2-13H1卸料板的高度mmH

40、2凸模的高度mmH3凸模固定板的高度mmH附加长度 L 32140201 193 mm 2 凸模承载能力及失稳弯曲应力检验凸模承载能力检验压 压 2-14P冲裁力NF凸模最小端面积mm2 压 93 Mpa查模座的许用应力压 9811569MPa压 压符合要求复合模有导向装置不发生失稳的允许凸模的长度l 270 2-15l允许的凸模的最大长度mmP冲裁力Nd凸模最小截面的直径mm l 158 mm 3 凸模固定端面的应力计算根据计算式2-14计算凸模端面的应力 4 冲非圆形孔凸模的设计非原形孔的长度和圆形孔的长度取相同的值根据非圆形孔的设计不需要进行强度的检验通过校核可知凸模的壁厚有足够的强度根

41、据下卸料弹簧和下卸料板的厚度及模具结构 其结构如图2-10所示 图2-10 冲孔落料凸模29 模具的动作过程 该模具是冲孔落料复合模先冲孔然后落料这样就保证了冲孔是对称的 复合模的动作过程是首先模柄下行推动打板下移带动打杆下移冲孔上模继续下降推动凸模下移压缩橡胶当凹凸模接触时通过刃口切割材料使其落料上模回升时落料由卸料板推出零件由推杆推出为再次冲压作准备图2-9冲孔落料复合模第三章 弯曲模设计31 概述弯曲是使材料产生塑性变形形成有一定角度形状零件的冲压工序弯曲变形有很多种形式如压弯折弯滚弯拉弯绕弯等等工件弯曲过后会出现回弹现象回弹的角度可以估算并可采取措施消除回弹弯曲分自由弯曲和校正弯曲所谓

42、自由弯曲是指当弯曲终了时凸模毛坯和凹模三者吻合后凸模不再下压而校正弯曲是指在上述基础上凸模在往下压对弯曲件起校正作用从而使工件产生进一步的塑性变形此次弯曲是自由弯曲典型弯曲模结构1V 形件弯曲模2U 形件弯曲模3Z 形件弯曲模4四角形件弯曲模5圆筒形件弯曲模6对于圆筒直径 d 为 10 40mm 材料厚度大约1 mm 的圆筒形件可以采用摆动式凹模结构的弯曲模一次弯成com构设计应注意的问题 进行弯曲模的结构设计时应注意以下几点 1毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位当工件上有 孔而且 允许用其作为定位孔时应尽量利用工件上的孔定位若工件上无孔但允许在毛坯上冲制工艺孔时可以考虑在毛坯上设计出定

43、位工艺孔当工件上不允许有工艺孔时应考虑用定位板对毛坯外形定位同时应设置压料装置压紧毛坯以防止弯曲过程中毛坯的偏移 2当采用多道工序弯曲时各工序尽可能采用同一定位基准 3设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全迅速和方便 4弯曲凸 凹模的定位要准确结构要牢靠不允许有相对转动位移 5对于对称弯曲件弯曲模的凸模圆角半径和凹模圆角半径应保证两侧对称相等以免弯曲时毛坯发生滑动偏移 6弹性材料的准确回弹 值需要 通过试模对凸凹模进行修正确定因此模具结构设计要便于拆卸 7由于 U 形弯曲件校正力大时会贴附凸模所以在这种情况下弯曲 模需设计 卸料装置 8结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时使工件弯曲部分

44、在与模具相接触的工作部分间得到校9设计制造弯曲模具时可以先将凸模圆角半径做成最小允许尺寸以便试模后根据需要修整放大 10为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长变薄和划伤等现象弯曲模的凹模圆角半径应光滑凸 凹模间隙要适当不宜过小 11当弯曲过程中有较大的水平侧向力作用于模具上时应设计侧向力平32 弯曲件工艺分析 汽车备轮架加固板三维视图如图3-1所示 图3-1 零件三维图该工件由两次直角型弯组成即直角弯曲简单工艺但在工序的安排与组合上却直接决定该工件成型的正确性与可行性若考虑安排不当将导致弯曲工艺的错误可以初步判断一次弯曲很难成型应考虑采用两次弯曲结构下面就两种工序安排进行分析比较先进行壁部两侧的直

45、角弯曲然后进行四个小角的弯曲该方案工艺简单但首次弯曲后工件底部与小角部成90度无法设计模具的二次弯曲因此会造成零件无法成型首先进行四个小角部分的直角弯曲然后使用完全嵌入式凸模进行二次弯曲由以上分析可看出此次设计为U型件弯曲选择第二种方案可行便于大规模生产33 模具工作部分结构参数com 凸模圆角半径 当弯曲件的相对弯曲半径 r t 较小时取凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径 r 但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 r min 若弯曲件的 r t 小于最小相对弯曲半径则应取凸模圆角半径 r t rmin然后增加一道整形工序使整形模的凸模圆角半径 r t r 当弯曲件的相对弯曲半径 r t

46、 较大 r t 10 精度要求较高时必须考虑回弹的影响根据回弹值的大小对凸模圆角半径进行修正 com 凹模圆角半径 凹模入口处圆角半径 r a 的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小毛坯沿凹模圆角滑入时的阻力增大弯曲 力增加 并易使工件表面擦伤甚至出现压痕 在生产中通常根据材料的厚度选取凹模圆角半径 当 t 2 mm r a 3 6 t t 2 4 mm r a 2 3 t t 4 mm r a 2 t 对于 U形弯曲件凹模其底部圆角半径可依据弯曲变形区坯料变薄的特点取 r a 36 t 4t com3 弯曲凹模深度 凹模深度要适当若过小则弯曲件两端自由

47、部分太长工件回弹大不平直若深度过大则凹模增高多耗模具材料并需要较大的压力机工作行程图3-2对于 U 形弯曲件若直边高度不大或要求两边平直则凹模深度应大于工件的深度如果弯曲件直边较长而且对平直度要求不高凹模深度可以小于工件的高度见图 3c 凹模深h0 值查参考文献2 P137表 412表3-1是弯曲 U 形件凹模 的 h 0 值 mm 板料厚度 t 1 12 23 34 45 56 67 78 810 h 0 3 4 5 6 8 10 15 20 25 表3-1表3-2是弯曲U形件的凹模深度 mm 弯曲件边长 l 板 料 厚 度 t 1 1 2 24 46 610 50 15 20 25 30

48、35 5075 20 25 30 35 40 75100 25 30 35 40 40 100150 30 35 40 50 50 表3-2因此选择 h0 40mm4凹模深度h要适当若凹模深度h过小则工件两端的自由部分太多弯曲件回弹大不平直影响零件质量 若凹模深度过大会使凹模高度增大增加了模具钢的用量且需要压力机有较大的工作行程 弯曲模的凹模和凸模尺寸要选择适当尽量减少回弹平直保证质量减少模具钢用量降低成本降低压力机行程增加效率5弯曲凸 凹模的间隙 V 形件弯曲 时 凸 凹模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的但在模具设计中必须考虑到模具闭合时使模具工作部分与工件能紧密贴合以保证弯曲质量 对于 U 形件弯曲必须合理确定凸 凹模之间的间隙间隙过大则回弹大工件的形状和尺寸误差增大间隙过小会加大弯曲力使工件厚度减薄增加摩擦擦伤工件并降低模具寿命 U 形件凸凹模的单面间隙 值一般 可按式32计算弯曲黑