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温控器架冷冲模设计


温控器架 冷冲 模设计

绪论
模 具 工 业 是 国 民 经 济 的 基 础 工 业 ,是 工 业 生 产 的 重 要 工 艺 装 备 .先 进 国 家 的 模 具 工 业 已 摆 脱 从 属 地 位 ,发 展 为 独 立 的 行 业 .日 本 工 业 界 认 为 : “ 模 具 工 业 是 其 它 工 业 的 先 行 工 业 ,是 创 造 富 裕 社 会 的 动 力 ” .美 国 工 业 界 认 为 :“ 模 具 工 业 是 美 国 工 业 的 基 石 ” .在 德 国 模 具 被 冠 以 “ 金 属 加 工 业 中 的帝王”之称. 冲 压 是 一 种 先 进 的 少 无 切 削 加 工 方 法 ,具 有 节 能 省 材 ,效 率 高 ,产 品 质 量 好 ,重 量 轻 ,加 工 成 本 低 等 一 系 列 优 点 , 在 汽 车 ,航 空 航 天 ,仪 器 仪 表 ,家 电 , 电 子 , 通 讯 ,军 工 ,日 用 品 等 产 品 的 生 产 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 .据 统 计 ,薄 板 成 型 后 ,制 造 了 相 当 于 原 材 料 的 12 倍 的 附 加 值 ,在 国 民 经 济 生 产 总 值 中 ,与 其 相 关 的 产 品 占 四 分 之 一 ,在 现 代 汽 车 工 业 中 ,冲 压 件 的 产 值 占 总 产 值 的 59%.随 着 我 国 经 济 的 迅 速 发 展 , 采 用 模 具 的 生 产 技 术 得 到 愈 来 愈 广 泛 的 应 用。 在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械 制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制 造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模 具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在新 飞电器有限公司、在洛阳中国一拖、中信重型矿山机械厂的生产实习,我 对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富和加深了 对各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是有 了全新的理解。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下,我们对 于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆 装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料,通过这些实践,我们熟 练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关 手册和书籍,更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步 具备了设计工作者应有的素质。设计中,将充分利用和查阅各种资料,并 与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中, 将有一定的困难,但有指导老师杨爱民的悉心指导和自己的努力,相信会 完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限,而且缺乏经验,设计中难 免有不妥之处,肯请各位老师指正。
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设计者:纪会川

第 一 部 分 复 合模 的 设 计 第 1 章 制 件 的 工艺 性 分 析
制件名称:温控器架 生产批量:大批量 材 料 : 08 号 钢 工 作 简 图 见 图 1-1

图 1-1

制件图

1.1 制 件 的 总 体 分 析
该 制 件 为 温 控 器 架 。所 用 材 料 等 级 很 高 为 A 级 。08 号 钢 。制 件 形 较 为 复杂。但需要多道工序才能完成。制件形状为不规则 V 形,从制件图上可 以看出,必须先通过落料和冲工艺孔,然后再进行弯曲,需要两套模具, 很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸,所以在此先主要对弯曲工艺进 行分析。包括弯曲件的精度、圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、 弯曲的直边高度、其他工艺性等。 制 件 的 材 料 为 优 质 08 号 钢 。具 有 足 够 的 塑 性 ,屈 强 比 小 ,回 弹 小 ,有
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利于弯曲成形和工具质量的提高 。 1.1.1 弯 曲 的 直 边 高 度 零件符合工一般弯曲件为了避免稳定性不好,要求直立部分高度 H>2.5t,很 显 然 此 艺 性 要 求 1.1.2 孔 边 距 为防止孔弯曲时发生变形,应使孔位于变形区之外。即: L≥ 2t. 所以,此 零件完全符合要求。

1.1.3 最 小 弯 曲 半 径 根 据 所 用 材 料 , 查 手 册 可 知 最 小 弯 曲 半 径 为? 0.4t.? ? 2≥0.8 弯曲件符合要求. 所用该

1. 2 制 件 的 外 形 分 析
1.2.1 冲 裁 件 的 外 形 转 角 : 冲 裁 件 的 外 形 无 尖 锐 角 ,均 圆 弧 过 渡( 半 圆 及 2 个 R0~3) ,查 表 2.7.1 [1]而 知 此 圆 角 过 度 有 利 于 模 具 加 工 , 会 引 起 热 处 理 开 裂 和 冲 裁 时 尖 角 处 不 的崩刃和过快磨损的现象。 1.2.2 冲 裁 件 的 孔 边 距 与 孔 间 距 : 为 避 免 工 件 变 形 和 保 证 模 具 强 度 ,孔 边 距 和 孔 间 距 不 能 过 小 ,其 最 小 许 可 值 当 取 : C≥ (1~ 1.5) t 根 据 已 知 工 件 的 尺 寸 可 得 : C1=3.25 C2=22.5 t=2 所以工件的尺寸符合上述要求。 冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小,否则凸模易折断或压 弯 ,查 表 2.7.3 而 知 工 件 上 孔 的 直 径 当 大 于 或 等 于 0.35 倍 的 料 厚 ,即 d≥ 0.35t, 由 任 务 书 零 件 图 易 于 看 出 工 件 尺 寸 符 合 要 求 。

1.3 冲 裁 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度
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冲 裁 件 上 的 未 注 公 差 等 级 定 为 IT14 级 , 查 表 确 定 工 件 尺 寸 如 下 :

图 1-2 零 件 展 开 简 图

冲 裁 件 的 断 面 粗 糙 度 值 与 材 料 塑 性 、厚 度 ,冲 裁 间 隙 ,刃 口 锐 钝 及 冲 模 结 构 相 关 , 工 件 厚 度 为 1mm。

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第 2 章 工 艺 方 案的 确 定
该零件包括:冲孔、落料和弯曲三个基本工序,可有以下三种工艺方 案供选择: 方案一、先落料后冲孔再弯曲,采用单工序模生产。 方 案 二 、落 料 -冲 孔 复 合 冲 压 再 弯 曲 ,采 用 一 副 复 合 模 和 一 副 弯 曲 模 生 产。 方 案 三 、 冲 孔 -落 料 -弯 曲 连 续 冲 压 , 采 用 级 级 进 模 生 产 。 对各种方案的分析: 方案一、模具结构简单,但需要三道工序,三副模具,生产效率低, 难以满足该零件的年产量要求。 方 案 二 、只 需 二 副 模 具 ,冲 压 件 的 几 何 形 位 精 度 和 尺 寸 精 度 容 易 保 证 , 且生产率也高,尽管模具结构较模具一复杂,但由于零件的几何形状 简单对称,模具制造并不困难, 方案三、只需要一副模具,生产率也很高,但零件的冲压精度稍差, 模具制造困难,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造安装较复合模 复杂。 通过以上三种方案的分析比较,并根据设计要求确定该工件的冲压生 产采用方案二为佳,并选择正装复合模。

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第3章
3.1 冲 裁 的 工 艺 计 算
3.1.1 制 件 尺 寸 的 确 定

主 要 工艺 参 数 计 算

从制件图上可以看出,必须先通过落料冲工艺孔,然后再进行弯曲, 需要两套模具,很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸,所以在此主要 对 弯 曲 工 艺 进 行 分 析 。 该 制 件 为 冲 孔 落 料 弯 曲 件 , 圆 角 半 径 R=2, 材 料 的 料 厚 为 t=2,R> 0.5t。这 种 弯 曲 件 由 于 变 形 不 严 重 ,所 以 按 中 性 层 展 开 的 原理,弯曲前制件的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。 根据弯曲制件图可知: L =L?1?+L?2? =30+40 =70

式 中 : L? — — — — 坯 料 展 开 总 长 度
所 以 , 该 制 件 在 经 过 冲 孔 落 料 之 后 和 未 弯 曲 前 的 外 形 尺 寸 为 : 70mm× 70mm

3.2 排 样 的 设 计 与 计 算
根 据 工 件 的 形 状 选 择 有 废 料 排 样 ,且 为 直 排 的 形 式 ,虽 然 材 料 的 利 用 率低于少废料和无废料排样,但工件的精度高,且易于保证工件外形的的 圆角。 3.2.1 确 定 搭 边 与 搭 肩 值 搭 边 和 搭 肩 值 一 般 是 由 经 验 确 定 的 查 表 而 取 最 小 搭 边 值 为 a1=2.5 ㎜ 最 小 搭 肩 值 为 a2=2.2 ㎜

分 析 制 件 形 状 可 知 ,由 于 孔 较 多 ,从 前 方 送 进 。这 样 冲 孔 凸 模 的 冲 压
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力比较均匀,制件形状精度容易保证。 3.2.2 计 算 送 料 步 距 和 条 料 的 宽 度 按 如 上 排 样 方 式 ,并 根 据 工 件 的 尺 寸 确 定 送 料 步 距 为 搭 肩 值 与 工 件 宽 度 之 和 。 即 : L=a2+70=72.2 ㎜ 查 表 而 知 条 料 宽 度 单 向 偏 差 值 为 0.20, 由 公 式 计 算 如 下 : B?0?0.?2?=(D?max? +2a?1?)?0?0.?20? =70+( 2×2.5)? 0?0.?20? =75?0?0.?20? 所 以 确 定 条 料 的 宽 度 B 为 : 75?0?0.?20? ㎜ -

导料板间距离 A=B+C =45+5( 无 侧 压 装 置 ) =50
3.2.3 计 算 材 料 的 利 用 率 : 一 个 步 距 内 的 材 料 的 利 用 率 μ =A/BS×100% =( 3176.4-758.31) /3743.562×100% =67% 所以在不考虑料头、料尾和边余料等材料消耗的情况下材料的利用率为 67%, 在 考 虑 以 上 因 素 计 算 一 张 板 料 总 的 利 用 率 时 则 需 要 根 据 证 章 板 的 长 而 宽尺寸而定,在此省略不述。

3.3 冲 压 力 的 计 算 并 初 步 选 取 压 力 机 的 吨 位
3.3.1 冲 裁 力 的 计 算 冲 裁 力 的 大 小 随 凸 模 进 入 材 料 的 深 度( 凸 模 行 程 )而 变 化 ,本 模 具 采 用普通平刃口模具冲裁,其冲裁力 F 按下式计算: F=KLtΓ b
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由 查 表 而 知 工 件 材 料 的 抗 剪 强 度 极 限 值 Γ b 为 300N/㎜ ? K 值 取 1.3 材料厚度 t 为 2 ㎜ =485.31 ㎜ 所 以 冲 裁 力 F=378.5KN 3.3.2 卸料力、推件力及顶件了力的计算: 卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞 在凹模内的料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹 模内顶出所需的力。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料 装置或顶件装置传递的,所以在选择设备公称压力或设计冲裁的时候 应分别予以考虑,影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能、 厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状 和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算: 查 表 2.6.1 而 卸 料 力 、 推 件 力 和 顶 件 力 系 数 分 别 为 : Kx = 0.04 Kt = 0.55 Kd = 0.06 n =h / t 则 : 卸 料 力 : Fx = Kx * F = 0.04 * 378.5 =15.14 推 件 力 : Ft = n Kt F Ft =624.5 顶 件 力 : Fd = Kd F = 0.06 * 378.5 =22.71 h:凹 模 洞 口 的 直 刃 壁 高 度 取 h=6( 表 2.9.4 ) 冲 裁 周 边 长 度 L=270.22+59.66+69.08+86.35

3.4 压 力 机 的 公 称 压 力 的 确 定 :
压 力 机 的 公 称 压 力 必 须 大 于 或 等 于 各 种 冲 压 工 艺 力 的 总 和 Fz, 于 本 由 模具采用的是弹性卸料装置和上出料方式: 所 以 : Fz = F + Fx + Fd =416.35 查 手 册 选 择 压 力 机 的 公 称 压 力 为 : 630KN。 滑 块 固 定 行 100mm (最 大 闭 合 高 度 )250 mm 闭 合 高 度 调 节 量 80mm (标 准 型 )工 作 台 尺 寸 (左 右 ×前 后 )570×860mm
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固 定 台 和 可 倾 400mm

(标 准 型 )工 作 台 孔 尺 寸 (左 右 ×前 后 ) 310×450mm (标 准 型 )工 作 台 孔 尺 寸 (直 径 ) 400mm (标 准 型 )立 柱 间 距 离 (不 小 于 ) 420mm 模 柄 孔 尺 寸 (直 径 ×深 度 ) Ф 50×70mm

3.5 压 力 中 心 的 确 定 及 相 关 计 算 :
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常 工作,应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑 块会承受偏心载荷,导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损,还会 使合理间隙得不到保证, 而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。 从 而本模具所冲裁的制件形状较对称,分析工件外形尺寸易知其压力中心在 弯曲线附近。

3.6 工 作 部 分 的 尺 寸 计 算
3.6.1 计 算 凸 凹 模 工 作 部 分 的 尺 寸 ( 冲 孔 ) 并 确 定 其 公 差 : 该 零 件 在 弯 曲 前 属 于 无 特 殊 要 求 的 一 般 冲 孔 落 料 件 ,外 形 尺 寸 由 落 料 获得,而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。

查 表 2.3.3 而 知 : Z min = 0.246 Z max = 0.360 Z max – Z min = 0.114 因 为 模 具 的 精 度 等 级 为? IT14?级 取? X?=?0.5? 设 凸 、凹 模 分 别 按? IT9、IT10?级 精 度 制 造 ,分 别 计 算? D t 、D a? 如下:
3.6..1.1 冲 ?5 小 孔 :
0 d?T? =(d?min? + χ △ )? d -

=(5+0.5×0.30)?0?0.?020? =5. 15?0?0.?020? +? d?A? =( d?T? + Zmin) 0?d + =(5.15+0.246)?0 0?.?020? + =5.40?0 0?.?020?

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校 核 : |δ T|+|δ A|≤ Zmax-Zmin 0. 020+0.020≤ 0.11 3.6.1.2 冲 ?3.5 小 孔 :
0 d?T? =(d?min? + χ △ )? d -

满足公差间隙条件

=(3.5+0.5×0.15)?0?0.?020? =4.25?0?0.?020? +? d? A? =( d?T? + Zmin) 0?d

=( 4.25+0.246)?
+ = 4.50?0 0?.?025?

+0?025? .? 0

校 核 : |δ T|+|δ A|≤ Zmax-Zmin 0.020+0.025≤ 0.114 满足公差间隙条件

3.6.1.3?5 小 孔 的 孔 距 尺 寸 : Ld1=L1±1/8Δ =55±0.125 ×2×0.15=55±0.0375 Ld2=L2±1/8Δ =55±0.125 ×2× 0.15=55±0.0375 3.6.2 落 料 计 算 : 落料时采用凸模与凹模配做法。以落料凹模为基准件。此制件属于 A
+ 类 尺 寸 。 A? j? =(A?min? + χ △ )?0?▲/?4?

+? B?A? =( D max-χ △ ) 0?d + =( 62-0.5×0.87)? 0 0?.?035?

=

+ 61.56?0 0?.?035?

0 B?T? =( B?A? - Zmin)?  d -

=( 61.56-0.246)? 0?0.?025? =61.31?0?0.?025? 校 核 : |δ T|+| δ A| ≤ 校 核 : |δ T|+| δ A|≤ Zmax-Zmin
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0.06 ≤

0.114

满足公差间隙条件

+? C?A? =( D max-χ △ ) 0?d + = ( 40-0.5×0.62)? 0 0?.?035? + =39.69?0 0?.?035? 0 C?T? =( C? A? - Zmin)?  d -

=( 39.69-0.246)?0?0.?025? =39.44?0?0.?025? 校 核 :|δ T|+|δ A|≤ Zmax-Zmin 件
+? A?A? =( D max-χ △ ) 0?d + =( 20-0.5×0.52)? 0 0?.?025? + =19.74?0 0?.?025? 0 A?T? =( A?A? - Zmin)?  d -

0.06≤ 0.114

满足公差间隙条

=(19.74-0.246)?0?0.?020? =19.49?0?0.?020? 校 核 : |δ T|+|δ A|≤ Zmax-Zmin 0.06≤ 0.114 满足公差间隙条件

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第 4 章 模具 总体 设计

4.1

模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用正装复合冲压,所以模具类型为正装复合

模。

4.2

定位方式的选择
在 本 模 具 中 采 用 的 是 条 料 ,所 以 选 用 导 料 销 和 挡 料 销 来 实 现 对 冲 裁 条

料的定位。

4.3 导 向 方 式 的 选 择
为 了 提 高 模 具 寿 命 和 工 件 质 量 ,方 便 安 装 调 整 ,该 模 具 采 用 中 间 导 柱 的导向方式。

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第 5 章 模具 主要 零部 件 的设 计
5.1 工 作 零 件 的 结 构 设 计
5.1.1 凹 模 的 设 计 在 本 模 具 中 采 用 螺 钉 和 销 钉 将 凹 模 直 接 固 定 在 支 撑 件 上 ,凹 模 刃 口 为 直 壁 式 ,凹 模 采 用 销 钉 和 螺 钉 固 定 时 要 保 证 螺 钉 (或 沉 孔 )间 、 螺 孔 与 销 孔 间 及 螺 孔 与 凹 模 刃 壁 间 的 距 离 不 能 太 近 ,否 则 会 影 响 模 具 的 寿 命 。 壁 厚 40 查 表 2.9.4 确 定 凹 模 厚 度 为 20 ㎜ 。 凹模厚度 k=0.25) 凹模壁厚 取凹模厚度 凹模宽度 C=( 1.5~ 2) H=15 mm~ 20 mm H=10 mm ,凹模壁厚 C=20 mm H=kb=0.25 × 39.69=9.92 mm 取 10 mm ( 查 表 2.9.5 得

B=b+2c=39.69+40=79.69 mm 取 标 准 值 B= 80 mm

凹模长度

L 取 160mm( 送 料 方 向 )

确 定 凹 模 尺 寸 为 80 mm×120 mm ×20 mm 5.1.2 冲孔凸模的设计:

在 本 模 具 中 凸 模 用 来 成 型 四 个 ?5.5 的 小 孔 和 一 个 ?22 和 一 个 ?19 的 孔,由于直径的不同现选择三种不同的冲头。 5.1.2.1 设 计 ?5 和 ?3.5 小 孔 的 冲 头 。 直径相差不大可以设计为相同尺寸
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L =h?1?+h?2? +t+h
=20+20+2+28 =70mm 凸模长度的校核计算: F=1.3×Т ×t×L=378.5KN 经校核计算凸模的强度足够. 5.1.3 落 料 凸 模 (凸 凹 模 ) 结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式。其总长 L 为: L=h?1?+h?2? +t+h =20+15+31+14 =80mm 长度的校核计算 L≤ 416? J?/?F? F=1.3×Т ×t×L=378.5KN

经校核计算凸模的强度足够.

5.2 定 位 零 件 的 设 计 :

在 本 模 具 中 采 用 的 是 条 料 ,所 以 选 用 导 料 销 和 挡 料 销 来 实 现 对 冲 裁 条 料的定位。导料销一般设两个,并位于条料的同一侧。从左向右送料时, 导料销装在右侧,从前先后送料时导料销装在左侧。导料销在本模具中直 接 安装在凹模板上。在装配图中很容易看到。 挡料销同样起定位的作用,用它挡住搭边或冲件轮廓,以限定条料 的送进距离。在本模具中试用固定挡料销,其结构简单、制造容易,在中 销模具中广泛应用作定距;但其存在着缺点:销孔距离凹模刃壁较近,削 弱了凹模的强度。所以在本模具中选用钩型挡料销。这种挡料销销孔距离 凹模刃壁较远不会削弱凹模的强度。但为了防止钩头在使用的过程中发生 转动,需考虑防转。
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5.3 导 向 装 置 的 设 计 :
导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动,对于生产批量较大, 零件的要求较高,寿命要求较长的模具,一般都需要采用导向装置,本模 具中应用导柱导套装置来完成导向.

5.4 打 料 装 置 的 设 计 :
在本模具中采用打杆推动连接推杆来完成打料动作,打杆穿过模 柄凸露在模具的外面,当完成一次冲裁时压力机滑块回程,打杆与压 力机的打料横杆相碰,打杆推动连接推杆将卡在凸凹模的凹模孔内的 圆形废料打下,当注意的是: 第一:需要保证打杆在模柄内的顺利滑动,须间隙配合。 第二:需要保证连接推杆在凸凹模内的顺利滑动,须间隙配合。

5.5 顶 件 装 置 的 设 计 :
顶件装置一般是弹性的,在本模具中是由顶杆、顶件块和装在下 模座下面的弹顶器组成,这种结构的顶件力容易调节,工作可靠。 5.5.1 顶 件 块 的 设 计 : 本 模 具 采 用 顶 件 块 将 制 件 从 卡 在 凹 模 内 小 凸 模 上 刮 下 ,顶 件 块 在 冲 裁 的过程中实在凹模中运动的零件,对它有如下的要求:模具处于闭合状态 时其背后有一定的空间,以备修磨和调整的需要;模具处于开启状态时, 必须顺利复位,工作面高出凹模平面,以便继续冲裁;它与凹模和凸模的 配合应保证顺利滑动,不发生干涉。为此顶件块与凹模为间隙配合,其外 形 尺 寸 一 般 按 公 差 与 配 合 国 家 标 准 h8 制 造 。 件 块 与 凸 模 的 配 合 一 般 呈 较 顶 松的间隙配合。 5.5.2 顶 杆 的 设 计 : 在本模具中选用四个顶杆与弹顶器上的托板相配合,四个顶杆均匀分 布,传送的橡皮的推件力较为平稳,在此需要注意的是:顶杆、的直径不
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能 太 小 ,以 免 在 克 服 橡 皮 弹 力 时 发 生 挠 曲 。还 有 顶 杆 与 下 模 上 的 孔 相 配 合 , 必需保证其在孔内顺利的滑动,所以顶件块与凹模为间隙配合,其外形尺 寸 一 般 按 公 差 与 配 合 国 家 标 准 h8 制 造 。 5.5.3 橡 皮 的 设 计 : 橡胶允许承受的负荷较大,且产生的弹性较为平稳,安装调整灵活方 便 , 是 冲 裁 模 具 中 常 用 的 弹 性 元 件 。 卸 料 橡 胶 的 设 计 计 算 H 安装 =H 自由 -H 预 。 ( 计 算 参 照 表 8.2.4) 计 算 结 果 为 : H 安装 =31mm

5.6

连接装置的设计

5.6.1 模 柄 的 设 计 : 本 模 具 属 于 中 型 模 具 ,采 用 模 柄 将 上 模 固 定 在 压 力 机 的 滑 块 上 。 模 柄 是 作 为 上 模 与 压 力 机 滑 块 连 接 的 零 件 。 它 的 基 本 要 求 是 :一 要 与 压 力 机 滑 对 块 上 的 模 柄 孔 正 确 配 合 ,安 装 可 靠 ; 二 要 与 上 模 正 确 而 可 靠 的 连 接 。 在 本 模 具 中 选 用 旋 入 式 模 柄 ,通 过 螺 纹 与 上 模 座 连 接 并 加 螺 丝 防 止 转 动 。这 种 模 柄 可 较 好 的 保 证 轴 线 与 上 模 座 轴 线 垂 直 ,适 用 与 各 种 中 、小 型 模 具。 模 柄 材 料 通 常 采 用 Q235 或 Q275 钢 ,在 此 选 用 Q235 钢 .其 支 撑 面 应 垂 直 于 模 柄 的 轴 线 (垂 直 度 不 应 超 过 0.02:100)。 模柄在本模具选用标准尺寸,并根据前文压力机的参数确定模柄的直

径和长度。现制草图如下并标明其具体尺寸:

5.7 固 定 板 的 设 计 :
将 凸 模 或 凹 模 按 一 定 相 对 的 位 置 压 入 固 定 后 ,作 为 一 个 整 体 安 装 在 上 模座或下模座上。在本模具中只有凸凹模需要由固定板来固定。 固 定 板 的 厚 度 一 般 取 凹 模 厚 度 的 0.6~ 0.8 倍 ,其 平 面 尺 寸 可 与 凹 模 、 卸 料 板 外 形 尺 寸 相 同 ,需 考 虑 紧 固 螺 钉 及 销 钉 的 位 置 。 定 板 的 凸 凹 模 安 装 固 孔 与 凸 凹 模 采 用 过 渡 配 合 H7/m6、H7/n6,压 装 后 将 凸 凹 模 端 面 和 固 定 板 一 起 磨 平 。 现 选 用 标 准 凸 凹 模 固 定 板 尺 寸 为 : 80mm×120mm×20mm
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5.7.1 垫 板 的 设 计 : 垫 板 的 作 用 是 直 接 承 受 凸 模 的 压 力 ,以 降 低 模 座 承 受 的 单 位 压 力,防止模座被局部压陷,影响凸模的正常工作。垫板的外形尺寸 和 模 板 相 同 , 厚 度 取 15mm 5.7.2 螺 钉 与 销 钉 的 设 计 : 螺 钉 和 销 钉 都 是 标 准 件 ,设 计 模 具 是 按 标 准 选 用 即 可 ,螺 钉 用 于 固 定 模 具 零 件 ,一 般 选 用 内 六 角 螺 钉 ;销 钉 起 定 位 作 用 ,常 用 圆 柱 销 钉 ,螺 钉 、 销 钉 规 格 根 据 冲 压 力 的 大 小 、 凹 模 厚 度 等 确 定 。 所 以 螺 钉 的 规 格 选 用 M5 5.7.3 卸 料 板 的 设 计 : 卸 料 板 的 边 界 尺 寸 和 固 定 板 相 同 , 厚 度 为 12mm.

5.8 模 架 及 组 成 零 件 的 确 定 :

5.8.1 模 架 的 选 用 : 本 模 具 选 用 由 上 模 座 , 下 模 座 , 导 柱 ,导 套 组 成 导 柱 模 模 架 及 其 零 件 已 经 标 准 化 , 此 选 用 中 间 导 柱 模 架 .冲 压 时 可 以 防 止 由 于 偏 心 力 矩 而 引 起 的 在 模具歪斜。 5.8.2 模 座 的 确 定 : 本 模 中 具 选 用 标 准 模 架 , 因 在 前 述 中 确 定 了 凹 模 尺 寸 为 80 ㎜ ×120 ㎜ ×20 ㎜ , 根 据 标 准 确 定 下 模 座 尺 寸 为 : 250 ㎜ ×180 ㎜ ×45 ㎜ . 上 模 座 尺 寸 为 : 250 ㎜ ×180 ㎜ ×40 ㎜ .导 柱 d/mm×L/mm 分 别 为 ?28×150, ?32×150; 导 套 d/mm×L/mm×Dmm 分 别 为 ?28×100×38, ?32×100×38

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第 6 章 模具 工作 原理 :
条料送进时采用固定挡料销进行定位,而有导料销保证送料沿正 确的方向送进。当条料送到指定位置时,上模在压力机的作用下进行 冲压。当冲压完成时,上模上行回程,卡在凸凹模上的废料由弹性卸 料板卸下,当模具上的打料杆碰到压力机上的打料横梁时,打料横梁 给模具打料杆一个作用力,在此作用力的作用下,将制件推出来。然 后,再开始下一个行程。

移去上模

图 6-1 模 具 总 装 图

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第 7 章 模具的装配
总装时,首先应根据主要零件的相互依赖关系,以及装配方便和 易于保证装配精度要求来确定装配基准件,例如复合模一般以凸凹模 作为装配基准件,级进模以凹模作为装配基准件;其次,应确定装配 顺序,根据各个零件与装配基准件的依赖关系和远近程度确定装配顺 序。装配结束后,要进行试冲,通过试冲发现问题,并及时调整和修 理直至模具冲出合格零件为止。

7.1 装 配 前 的 准 备
7.1.1 通读设计图样,了解正装式复合模的结构特点。 点 是 :同 时 保 证 落 料 和 冲 孔 用 凸 凹 模 间 隙 的 均

本模具的装配工艺要

匀;打料机构工作可靠,能及时推出工件。 7.1.2 查对各零件已完成装配前的加工工序,并经检验合格。

7.1.3 确 定 装 配 方 法 和 装 配 顺 序 。 经查对认定模具零件已加工完成,可采用直接装配方法。 结合模具结构特点,对凸凹模、凸模先进行分组装配,再进行总装配。选 用以凸凹模为基准件,先装配上模,再装配下模及辅助零件。

7.2 装 配 模 柄
将模柄压入上模座后,钻、铰销孔,打入止转销。

7.3 装 配 凸 凹 模
按照压入法操作要求,将凸凹模压入固定板中,检查凸凹模相对 固定板基准面的垂直度,并刃入凸模,用工艺定位器法检查配合间隙 的均匀性。待凸凹模全部压入,认定间隙分布均匀后,磨平固定板支 撑面和凸凹模刃口面。
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7.4 装 配 凸 模
将 凸 模 压 入 固 定 板 中 ,按 压 入 法 装 配 要 领 ,检 查 其 相 对 固 定 板 基 准 面的垂直度,认定合格后,磨平固定板支撑面和刃口面。

7.5 装 配 下 模
将组装好的凸模—固定板和下垫板,按照设计要求位置,安装在 下模座上,紧固螺钉,钻、铰销孔,装入圆柱销。

7.6 装 配 上 模
将组装好的凸凹模—固定板和上垫板,安装在上模座上,紧上螺钉, 用工艺定位器法控制上下模的配合间隙,使其均匀。认定均匀后,在上模 相应部位钻、铰销孔,打入圆销。

7.7 安 装 凹 模
将凹模安装在下模相应部位,凹模和凸凹模间隙,用垫片法或直 接安装法控制其均匀性。

7.8 试 切
用纸试冲,观察冲切纸边的状况,经调整并认定均匀后, 钻、铰另 一组销孔,打入圆销。

7.9 装 配 其 他 零 件 并 试 模
上 模 安 装 顶 杆 ,顶 件 块 ,检 查 打 料 机 构 工 作 的 可 靠 性 。顶 件 块 在 最 低 位 置 时 ,应 突 出 凸 凹 模 刃 口 0.2-0.5mm.安 装 卸 料 板 和 弹 簧 ,安 装 后 的 卸 料 板 下 平 面 比 凸 凹 模 刃 口 面 低 0.2-0.5mm.在 设 计 指 定 的 压 力 机 上 ,装 配 好 的 模具进行试冲。 装配后应保证间隙均匀,落料凹模刃口面应高出冲孔凸模工作端面 2mm.

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第 二 部分 第1章

弯 曲模 设计

零 件结 构工 艺 性分 析

此 零 件 为 两 个 简 单 的 90°的 V 形 件 , 弯 曲 圆 角 半 径 r 为 2mm 和 3mm, 其 材 料 选 择 08 钢 ,板 厚 为 1mm。其 工 艺 性 主 要 包 括 弯 曲 件 的 精 度 、圆 角 半 径 、 板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等。

1. 1 弯 曲 的 直 边 高 度
一 般 弯 曲 件 为 了 避 免 稳 定 性 不 好 , 要 求 直 立 部 分 高 度 H>2.5t,很 显 然 此零件符合工艺性要求

1.2 孔 边 距
为防止孔弯曲时发生变形,应使孔位于变形区之外。即: L≥ 2t 所以,此 零件完全符合要求。

1.3 最 小 弯 曲 半 径
根 据 所 用 材 料 , 手 册 可 知 最 小 弯 曲 半 径 为 0.4t. 查 弯曲件符合要求. 2≥ 0.8 所以该

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第2章
2.1 弯 曲 力 的 计 算
自 由 弯 曲 需 要 的 力? F 自由 =10.14KN 校正弯曲时弯曲力的计算: F?Z? =qA =40×60.2 =96.32 KN F? =

主 要工 艺参 数计 算
0?.?7?KBt? 2?s? b r? + t?

经计算得:

顶件力的计算 F?D?=( 0.3~ 0.8) F z?自? =3.042~ 8.112 =8KN

2.2 压 力 机 的 压 力 确 定
F≥ ( 1.2~ 1.3) F 自由 + F?D? ≥ ( 1.2~ 1.3) 10.14+8) ( ≥ 23.582 KN

2.3 回 弹 量 的 计 算 :
因 为 此 工 件 的 圆 角 半 径 R〈 ( 5~ 8) t, 工 件 的 弯 曲 半 径 一 般 变 化 不 大 , 所 以 只 考 虑 角 度 回 弹 。 查 表 取 回 弹 角 为 2?0 。

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第 3章

弯 曲 模工 作部 分设 计

3.1

凸、凹模间隙的计算
单 面 间 隙 为 Z/2 Z/2=( 1+n) t =(1+0.05) ×2 =2.1mm ( 查 表 得 n=0.05)

3.2 凸 、 凹 模 工 作 部 分 尺 寸 :
3.2.1 凸 、 凹 模 宽 度 尺 寸 计 算 :
+? L? A? =(L?max? -0.75) 0?▲dk

=(60.2-0.75×0.62)
+ =59.74?0 0?.?074?

+? dk ▲ 0?

L?T? =( L? A? -Z)?

  0 - de   0 - de

=(59.74-2.1)? =57.64?0?0.?03? -

L? A? ≤ 59.74 即 , 凹 模 的 宽 度 应 该 不 大 于 展 开 长 度 的 0.8 倍 59.74≤ 82 ×0.8 所以之间符合要求。

3.2.2 凸 、 凹 模 的 圆 角 半 径 以 及 凹 模 的 深 度 一 般 情 况 下 , 凸 模 的 圆 角 半 径 r? p? ≤ r.所 以 , 取 r? p? =2mm。 查 表 可 知 : 凹 模 的 圆 角 半 径 r?d? =10mm. 凹 模 的 深 度 L=20 mm V 形凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径 r 底 为: r 底 =( 0.6~ 0.8) r? p? + t) ( =( 0.6~ 0.8) ×4
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取 r 底 =3 mm

第 4 章 模具 总体 设计
4.1 模 具 类 型 的 选 择
由冲压工艺性可知,采用单工序冲压,模具类型为单工序模。

4.2 定 位 方 式 的 选 择
为 保 证 坯 料 在 弯 曲 模 内 准 确 定 位 ,也 为 在 弯 曲 过 程 中 坯 料 的 偏 移 ,提 高定位精度,采用定位板和定位销。

4.3 卸 料 出 件 方 式 的 选 择
此 工 件 为 等 于 90?°?的 V 形 件 ,成 形 后 留 在 凹 模 上 ,随 凸 模 上 行 底 部 受 压 的弹簧弹性恢复推动顶杆而顶出制件。

4.4 导 向 方 式
模 具 属 于 单 工 序 冲 模 ,结 构 简 单 ,导 向 精 度 通 过 凸 、凹 模 就 可 以 保 证 , 所以采用无导向装置。 综上可设计此模具主要由,模柄,上模板,凸模,V 形凹模,下模板 等 组 成 。 初 步 计 算 模 具 闭 合 高 度? H?模 = 155mm? 凹 模 座 的 外 轮 廓 尺 寸 约 计 为?100 mm?? 160? mm? 根 据 上 述 公 称 压 力 的 计 算 , 选 用 公 称 压 力 是 40KN 的 压 力 机 就 行 了 。 但 该 工 件 凸 、 凹 模 长 度 较 大 , 为 了 满 足 闭 合 高 度 的 要 求 选 择 100KN 的 J23-100A 压 力 机 。

4.5 连 接 与 固 定 零 件
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第5章
该零件所需的弯曲力 模具闭合高度 模具外廓尺寸 公 称 压 力? 最 大 装 模 高 度? 行 程?
180? mm?

设备 的选 定

23.582 KN

H=205 mm 200 mm×300 mm
100? KN? 220? mm?

此 时?100? 开 式 可 倾 压 力 机 , 主 要 力 学 性 能 为 : KN?

台面尺寸

380 mm×260 mm

根据模具闭合高度,弯曲力,外廓尺寸等数据选定此设备是合适的。

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第 6 章 模具 主要 零部 件 的设 计
6.1 凸 模 部 分
弯曲模没有固定的结构形式,此工件结构简单,精度要求不高,所以 可以设计比较简单一些,根据制件形状可以将凸模设计为整体式凸模。 L?T? =57.64 mm r? p? =2mm 制 件 宽 度 为 40mm. 。 取 凸 模 高 度 为 : L=h?1?+h?2? +t+h =20+30+2+30 =82 mm 所 以 确 定 凸 模 尺 寸 为 57.64 mm×60 mm×82 mm 画草图如下:

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0 54-0.03

28

?10

图 6-1 凸 模 草 图

6.2 凹 模 部 分
工 件 弯 曲 角 度 为 90? 0? ±1?0? 。考 虑 的 回 弹 因 素 。即 回 弹 角 为 2?0?。取 凹 模 底 部 圆 角 为 88? 0? 。 凹 模 的 圆 角 半 径 r?d? =10mm. 凹 模 的 深 度 L=20 mm V 形凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径 r 底 为: r 底 =3 mm 查 表 得 V 形 端 底 部 到 凹 模 的 底 部 的 距 离 h=22 mm H= h+30( V 形 件 高 度 ) =52 mm( 取 60) 凹模宽度 B=b+2c=82+70=152 mm 取 标 准 值 B=160 mm 凹模壁厚 ,所 以 确 定 取 凹 模 厚 度 C=35 mm

确 定 凹 模 尺 寸 为 160 mm×110 mm ×60 mm 根 据 凹 模 尺 寸 选 定 上 、 下 模 座 尺 寸 分 别 为 300 mm×200 mm×40 mm 和 300 mm×200 mm×50 mm。 画草图如下:

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10

图 6-2

凹模 草图

6.3 机 械 加 工 工 艺 过 程

凸 模 加 工 工 艺过 程 卡
机械加工工 艺过程卡片 产品型号 凸 模 零(部)件 图号 零(部)件 名称 凸模 共( 1)第 ( 1) 页

产品名称

C? r?

毛 坯 种 类

圆 棒 料

毛坯 外型 尺寸 Φ 7mm?

材 料 牌 号?

每个毛坯可 制 件 数? 4?

每台 件 数? 4?

W M? n?

备注

工 序 号

工 名称



工序内容

车间

工 设 段 备



艺 备



工时 准 终 单 件

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05?

下料

锯 割 下 料 Φ 7? ㎜ ×80 ㎜

下 料 车 间 锻 造 车 间

锯 床? 空 气 锤?

0.5?

10?



锻 成 Φ?7? ㎜ × 75 ㎜

2?

15?

热 理



退火

热 处 理 车间

热 处 理 炉?

10?

20?

车削

车外圆Φ6 达尺 寸 , 留 3mm 高 台 阶 ;车 退 刀 槽 1× 1; 车 外 圆 Φ 5.5, 留 磨 量 0.5 ㎜ ; 右 车 端 面 ,留 磨 量 0.2 ㎜ 掉头车左端, 磨 留 量 0.2 ㎜

模 具 车 间

车 床?

5?

30?

热 理



淬 火 并 回 火 达 54~58HRC 以轴为中心, 外 磨

热 处 理 车 间? 模 具 车 间? 2? 12?

35?



圆,达要求

40?



研磨, 图样要求 达

模 具 车 间? 2? 更 处 数 该 文 件 号

更 标 记 改 记数 文 件 号 签字 日期 标记

设 计 日 期 审核 日期

标准 化日 期

会签 日期

第 29 页 共 33 页?

第7章

模 具总 装配 图

由以上设计,可得到如下图所示的模具总装图。

第 30 页 共 33 页

1

2

3 10

9

4

8

5

7

6

3 00

图 7-1 模 具 总 装 图

模具工作过程: 坯料由定位板固定在凹模面上,压力机滑块带着上模下行,凸模下表 面 先 接 触 毛 坯 料 , 使 它 弯 曲 成 两 直 边 成 90? 0? ±1?0? 的 V 形 制 件 , 当 工 件 底 部接触到顶杆,使底部弹簧受压。凸模回升时,依靠弹簧的弹性恢复使顶 杆复位,工件被顶出。

致谢
毕业设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的, 它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习,也是一 次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。 通过这次毕业设计使我在温习学过的知识的同时又学习了许多新知 识 ..特 别 是 原 来 所 学 的 一 些 专 业 基 础 课 : 如 机 械 制 图 、 模 具 材 料 、 公 差 配
第 31 页 共 33 页

20 0

合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解,使我进一步的 了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设 计过程中要考虑的问题,如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费 材料,保证工件的经济性,加工工艺的合理性。 在学校中,我们主要学的是理论性的知识,而实践性很欠缺,而毕业 设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业 知识系统的连贯起来,使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的 知识;这不但提高了我们解决问题的能力,开阔了我们的视野,在一定程 度上弥补我们实践经验的不足,为以后的工作打下坚实的基础。 通过对温控器架冷冲模的设计,我对冲裁模、弯曲模有了更为深刻的 认识,特别是这种冲孔落料模具的设计。弯曲模的主要零件的加工一般比 较复杂,多采用线切割进行加工,弯曲回弹的影响因素多,不容易从纯理 论的角度精确的计算出来,多需要在试模后再进行调整。在模具的设计过 程 中 也 遇 到 了 一 些 难 以 处 理 的 问 题 ,虽 然 设 计 中 对 它 们 做 出 了 解 决 ,但 还 是感觉这些方案中还是不能尽如人意,如压力计算时的公式的选用、凸凹 模间隙的计算、卸件机构选用、工作零件距离的调整,都可以进行进一步 的完善,使生产效率提高。 历经近三个月的毕业设计即将结束,敬请各位老师对我的设计过 程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资 料,请教各位老师有关模具方面的问题,并且和同学的探讨,模具设计在 实际中可能遇到的具体问题,使我在这短暂的时间里,对模具的认识有了 一个质的飞跃。 经过近三个月的努力,我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯 划上一个圆满的句号,为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中 得到了老师以及许多同学的帮助,我受益匪浅。在此,再次感谢各位老师 特别是我的指导老师杨爱民在这一段时间给予无私的帮助和指导,并向他 们致于深深的敬意,对关心和指导过我各位老师表示衷心的感谢!

参 考 文 献
【 1】 刘 建 超 、 张 宝 忠 主 编 、 【 2】 王 孝 培 、 【 3】 李 硕 本 、 主编 主编 冲压模具设计与制造, 冲压手册, 冲压工艺学,
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高教社出版 机械工业出版社 机械工业出版社

【 4】 丁 松 聚 、 【 5】 杨 占 尧 、 【 6】 吴 伯 杰 、 【 7】 夏 巨 谌 、 【 9】 翟 德 梅 、 【 10】 王 孝 培 、

主编 主编 主编 李志刚主编 主编 主编

冷冲模设计, 冲压模具图册 冲压工艺与模具 中国模具设计大典 冲压模具设计与制造 模具制造技术 冲压手册

机械工业出版社 高教社出版社 机械工业出版社 机械工业出版社 机械工业出版社 化工工业出版社 机械工业出版社

【 8】 王 秀 凤 万 良 辉 主 编 、

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