左支架冲压模具设计说明书.pdf

设计任务书左支架是应用在电子、电器产品上的零件，其材料为冷轧钢板（相当于牌号Q195-Q215A）,料厚为1 m m,大批量生产。冲压工艺性分析图1左支架该制件形状不对称，结构复杂，本体结构为L形，侧边有一个Z形臂，前端有两个L 形臂，所有结构宽度均大于2 mm。因此无悬臂和窄槽，且无尖锐角。制件上“3 孔与边缘的最小距离b i=ll-7=4 mm,大于1.5 倍的料厚；孔与孔之间的最小距离员=7 硒，大于2 倍料厚，满足冲裁结构工艺性要求。经上述分析，该制件包含L 形、Z 形和U 形三种弯曲结构，其最小弯曲直边长度 h=3mm 2 t o中3 孔距离弯曲变形区的最小距离s=7 mm t+r,因此可以先冲孔后弯曲，弯曲时孔不会发生变形。从图1 可以看出，该制件尺寸精度要求较高，为 I T 1 0 级，同时要求表面平整无毛刺。材料Q1 9 5-2 1 5 A,具有高的塑性、韧性和焊接性能，良好的压力加工性能，但强度低，适合冲压成形。二、弯曲工艺参数计算1 .弯曲次数分析该制件包含L 形、Z 形和U形三种弯曲结构，其中U 形和Z 形均无弯曲圆角半径，弯曲需增加整形。L 形弯曲时，圆角半径r 为 0.5 mm,大于Q1 9 5-2 1 5 A材料弯曲时允许的最小弯曲圆角半径（；/0.lt=0.1 mm）,因此可以一次弯曲成形。2 .弯曲件展开尺寸计算该制件弯曲分析如图2所示。包含L形、Z形和U形三种弯曲结构，其中U形和Z形均无弯曲圆角半径，L形弯曲的圆角半径r=0.5=0.5 t。经上述分析，毛坯展开尺寸按下面的方法分别计算。图2弯曲件毛坯展开尺寸分析图(1)U形，Z形弯曲展开尺寸计算根据图3,无圆角半径弯曲件的展开长度计算公式为:L=,L.+knt查教材P 99页表格3-1 2得，U形和Z形弯曲弯角系数k=0.4 50Lu 3=1 1+2 x(3-1)+0.4 5 x 1 x 2 =1 5.9L z =7 +(1 6 -8.5)+2 x 0.4 5 x 1 =1 5.4图3无圆角半径弯曲件的展开长度图4 L形弯曲件展开尺寸计算(2)L形弯曲展开尺寸计算根据图4,L形弯曲件的展开长度计算公式为：L =L +1 2 +(r +kt 卜采用无顶板弯曲，查教材P 9 7页表格3-9得，L形弯曲弯角系数k=0.3 8 oL =L +L?+(r +kt)a=(1 6.2-0.5-D +(8.3-l-0.5)+(0.5+0.38 x l)x 1=1 4.7+6.8+1.38 1 6 2 2.8 8经上述分析计算，零件的各个弯曲部分展开后，形状和尺寸如图4所示。三、冲压工艺方案制订1.冲压工艺方案初定该零件包括落料、冲孔、弯曲三道工序，可以采用以下三种工艺方案:1）采用单一工序的冲压方法：即先落料，再以外形定位冲孔，然后依次进行L 形弯曲、U形弯曲、Z 形弯曲，如图6 所示。叼L=叼 叼 a）落外形 b）冲孔 c）L形弯曲 d）U形弯曲 e）Z形弯曲图6单一*工序2）采用复合工序与单工序组合的冲压方法：即冲孔、落外形复合、L形 和 U形弯曲复合，最后进行Z 形弯曲，如图3 所示。a）落外形与冲孔复合 b）L形和U形弯曲复合 c）Z形弯曲单工序图3复合工序与单工序组合方式3）采用级进工序的冲压方法：即在同一副超具的不同工位上先后连续完成冲孔-切废-Z 形弯曲-U 形弯曲-L 形弯曲-切断，如图4 所示。1 2 3 4 5 6 7 8 9图4级进工序2.冲压工艺方案分析1）第一种方案的优点是模具设计、制造简单、周期短，模具结构简单，成本均低。但因采 用5副模具分别进行落料和冲孔，定位产生累积误差大，且其冲压生产率低，不能满足零件大批量生产的需求。2）第二种方案的优点是冲压的生产效率较高，且制件的平整度较高，仍然需要3副模具,定位误差较大。但模具结构较第一种方案复杂，因此设计制造周期较长，模具成本较高。3）第三种方案的优点是冲压生产过程易于实现机械化和自动化，生产效率较高。但模具结构较第一种方案复杂，因此设计制造周期较长，模具成本较高。综合以上分析，以满足制件质量和生产纲领为主要因素，第一种和第二种方案显然不能满足要求。因此，采用第三种级进方案，其工序安排依次为：1-冲导正销孔和0 3圆孔；2,3,4-切废；5-冲6 3圆孔、切废和Z形弯曲；6-U形弯曲：7-L形弯曲；8-切废；9-切断。四、排样设计经分析该制件可采用直排和对排的排样形式。1.排样方法选择对于上述排样方案，从条料的刚性、模具尺寸及冲裁刃口结构的复杂性考虑，采用竖排直排的排样方法，可以减少步距，提高条料刚性，减小模具尺寸。2.搭边值确定左支架料厚为1 m m,由表2-10可查得，工件间搭边值ai=1.2mm,沿边搭边值a=1.5mm,多工序连续冲压时，切断宽度尺寸C=1.5t=1.8mm,查表取Cmin=2.0mm。考虑到级进模切废和切断凸模的强度，搭边值适当放大。零件有多处弯曲，模具板上的让位孔较多，且 L 形弯曲时单边受力，为保证送料强度，中间增加一条连接料后续切断。经上述考虑，最终设计的排样图5 所示。其工序安排为：1-冲导正销孔和6 3圆孔；2,3,4-切废；5-冲 3圆孔、切废和Z 形弯曲；6-U 形弯曲；7-L 形弯曲；8-切废；9-切断3.材料利用率计算根据图5 所设计的排样图，送料步距A=2 2.6 m m,条料宽度B=49 M n,一个送料步距内材料的面积S0=A x B=2 2.6 x 49=1 1 0 7.4m m 气 经 A u t o C A D 软件测量制件的面积S=47 3.5 48 4m m)因此，材料利用率 0=(4 7 3.5 4 8 4 4-1 1 0 7.4)x l 0 0%=4 2.7 6%五、冲压模结构类型确定1 .定位方式的确定2 .卸料及出件形式的确定典型案例卸料与出件形式确定图示级进模I采用弹性卸料板卸料方式，冲裁废料由刃口内顺着冲裁方向落下，条料由浮料销抬升;六、模具工作部分尺寸计算典型案例的刃口尺寸计算此处只计算：冲62.5导正销孔和。3圆孔部分冲裁刃口尺寸左支架对冲裁断面质量要求较高，一般位山类断而，查表2 18可得冲裁间隙Z=(14%18%)t,即 Z=0.140.18mm)根据制件冲压工艺性分析得，所有尺寸均按照【T10级。由附录K,查得：A”和A为0.04m m,查表2-19得，磨损系数x=0.7。U模具制造偏差按IT7级选取。由表2-20查得：&%、63P为-0.0 2 m m,5划为+0.02mm。形支板冲裁刃口尺寸计算|4|+居|=卜。02|+|+0.02|=0.04 Zmax-Zmin=0.18-0.14=0.04经上述计算得知，满足凸模与凹模互换加工的条件：7。因此，冲孔凸模与凹模|5p|+|Znux-Zmul刃口尺寸可按下式计算：冲孔凸模：d,=(d+.叫冲孔凹模：d d.+zmrd 次=(2.5+0.7x0.04匕 a=2.528j102 d25d=(2.528+0.14)廿02=2.66琳0 2d 3 P =(3.O5+O.7XO.O4)OO2=3.O7&O2 d3 d=(3.0 7 8+0.1 4)=3.2 1 00 2弯曲工作部分尺寸计算L形弯曲内半径r=0.5 m m,Z形和U形弯曲均为无圆角半径弯曲，须增加校正弯曲成形。制件料厚G i m m。1 .回弹补偿量计算：Z形和U形弯曲无需计算回弹，L形弯曲r 0.5的弯曲回弹，r/t =0.5/1 -0.5,查附录M及有关冲压手册初步确定其回弹弯曲角为1。3 0。2 .弯曲凸模圆角半径：L形弯曲：r a 5 P=0.5 m m；Z形和U形弯曲：rP=r-.i n=0.1 m m3 .弯曲凹模圆角半径：r1p(3 6)l=3 6 m m,取5 m m.4 .弯曲凹模深度：L形弯曲：向上弯曲成形，制件弯曲边长L E 6.2 T =1 5.2 m m,查表3-2 0,凹模深度为l x.=1 5 m m；z形弯曲：向下弯曲，凹模深度为制件弯曲尺寸，U形弯曲：向上弯曲，查表3-1 8得，模深度m=3 m m5 .弯曲凸、凹模间隙：L形弯曲：制件得弯曲宽度与高度之比B/H=U/1 5.2 2,U形弯曲：制件得弯曲宽度与高度之比B/H=3.4/2 2,查表3-2 2可得，弯曲凸、凹模间隙系数,x=0.1,查附录E得工件材料厚度得正偏差=().0 7 m m,则凸、凹模单边间隙z为：z=t+A+x t=l+0.0 7+0.1 x l=1.1 7 m m6 .弯曲凸、凹模工作部分尺寸与公差经分析制件精度等级为I T 1 O级，由附录K查得：&u=0.0 7,取模具精度等级为I T 7级，由附录K查得：6m=0.0 1 8、凸模尺寸为：4 P=(1 1+0.5 x 0.0 7%”=1 1.03%凹模尺寸为：几=(|,0 3 5+2 x l.l 2)T =1 3.2 7对(注：U形弯曲取双边间隙)七、冲压力的计算表2-2 4案例复合冲裁工序冲压力计算冲裁工序冲裁力卸料力推料力顶料力总冲裁力冲由 附 录B可 查 得Q195-215A钢的屈服强度。$=195MPa利用Auto CAD软件测的该制件冲孔轮廓长度为18.8496mm,落料轮廓长度为144.5724mm。F“Kit I.3x18.8496x1 xl954778NF*=KLt T=1.3x144.5724x1x195*3664933830NF=KLt T=1.3x163.422x1x195*11428N由表2-17查得K x=0.0250.060取 K=0.05F i=0.05x366491832N由表2 T 7查得K 11=0.050F(=0由表2-17查得K 14=0.06F；=0.06x36649-2199NF.=41428+1832+1195+2199=46654NF=5x0.05x4778S1195NFifi=0弯曲工序自由弯曲力校正弯曲力顶件力弯曲成形总冲压力L形弯曲 位 附 录B得Q 195-215A的 抗 拉 强 度。=315390MPa,取 350MPa。0.1 KHr a.0.7x1.3x11 x l2 x35OF.-a-2336Nr+/0.5+1F a=F*+Fd=2336+1890+204M430NZ形弯曲杏表3-25得，q=30MPa,投影面积A=7x矢63mm2,弯曲力为：Fj=qa=30 x63=1890NU形弯曲查表军25得，q=30MPa,投影面积A=2x3.4xl=6.8mm2,弯曲力为；Fj=qa=30 x6.8=204N八、冲压设备的选用表2-2 4典型案例冲压设备的选用案例冲压力压力机所需公称压力压力机型号压力机参数左支架冲裁FI6 6 5 4 NF=1.1x46654+1.3x4430=57078N=57KN杳附录N 选用公称压力为63KN的开式压力机。滑块行程/mm50工作台孔尺寸/mm左右150行程次数/次-min 1160前后70封闭高度调节量/mm40克径110最大封闭高度/mm固定台或可倾式 170立柱间距离7mm150活动台位置最低达到公称压力时滑块距下死点距离/mm最高活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm弯曲F a=R+F产4430N滑块中心到床身距离/mm110模柄孔尺寸（克径/mmx深度/mm）30 x50工作台尺寸/mm左右315工作台板厚度/mm40前后200 倾 斜 角（可倾式工作台压力机）30九、模具压力中心的计算1.冲裁复合工序（冲孔与落料复合）:VA取图中所示位置为坐标原点（0,0）。编 号 1-8、12和 13表示冲裁力，编 号 9-12表示弯曲力.利用Auto C A D 软件，测得冲裁部分边界周长依次为：Li=7.8540mm,L2=9.4248mm,L3=9.4248mm,L4=56.5416mm,L5=40.7416mm,Le=59.9807mm,L7=30.9124mm,l-8=67.9993mm,Li2=58Q431mm,Li3=33.2mm。利用冲裁力计算公式，求得冲裁力依次为：Fi=级进模的模具压力中心的坐标值为()十、级进模总体结构设计1 .凹模结构设计：根据查表得：系 数 k=0.35凹模厚度：H=kb=0.35X40=14mm,考虑到模具强度和弯曲的模内让位孔的高度，取H=30mm凹壁壁厚：C=（1.5-2）H=（1.5-2）x30=4560m m,取 C=50mm凹模的外形尺寸：L=2C+9xA=2x50+9x22.6=303.4mmB=2C+b=2x50+40=140mm考虑到后续模具的加工制造，最终确定凹模的周界尺寸为：300mmx150mmx30mm。2.其它模板参数及标准件选用1）凸模固定板结构设计凸模固定板长和宽的尺寸一般与凹模相同，凸模固定板的厚度按下式计算：H 凸 固=（0.6-0.8）H 凹=（0.60.8）X30=1824mm考虑到凸模的后续安装和凸模固定板的强度，取凸模固定板的厚度为30mrm2）卸料板结构设计排样设计时，L 形 和 U 形弯曲得弯曲方向设计为向上弯曲，考虑到多次弯曲的让位和卸料板的强度，将卸料板设计为卸料背板和卸料板两个部分，二者的长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，卸料背板的厚度设计为14m m,卸料板的厚度考虑到弯曲和后续工位的避让，设计为30mm。3）垫板结构设计垫板的长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度一般设计为1012m m,考虑到其外形和强度要求，取 18mm。3.凸模结构设计：1）冲孔凸模结构设计弹性卸料时，冲孔凸模长度按下式计算：L=h aisi+h“姆？j板+h 即 料 板+h ij+hz+t=30+14+30+8+l+l=84mm 3 孔设计为直杆式，由于冲孔工作部分直径3mm太小，查 标 准（JB/T 5825-2008）选用直径8 5,长度90mm得标准凸模，然后加工至其长度为84mm,工作部分直径中3,同时在工作部分增加凸模保护套，防止冲孔折断。2）其他凸模结构设计其他凸模的长度参考冲孔凸模长度与产品的成型要求配作。2.模具材质及热处理：凸模、凹模与凸凹模材料为CM2MoV,热处理5 8 6 0HRC,其他模板材料均为4 5钢。