模具毕业设计96某冷凝器侧板冲压模具说明书1.docx
《模具毕业设计96某冷凝器侧板冲压模具说明书1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具毕业设计96某冷凝器侧板冲压模具说明书1.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
模具毕业设计96某冷凝器侧板冲压模具说明书1
编号：
毕业设计说明书
题目：
某冷凝器侧板的冲压模具
设计及制造工艺分析
学院：
机电工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
学生姓名：
学号：
指导教师：
职称：
副教授
题目类型：
理论研究实验研究√工程设计工程技术研究软件开发
2014年3月1日
摘要
本次设计的任务是某冷凝器侧板冲压模具设计及制造工艺分析，根据冲压件的结构特点及技术要求，围绕如何提高生产率、降低生产成本、简化模具结构，对工件进行工艺分析，并提出了各种可能的冲压工艺方案，最终确定采用一套由落料、冲孔复合和弯曲、翻边复合组成的冲压工艺方案。
在工艺分析的基础上，计算工艺参数，详细设计了落料冲孔、弯曲翻边两套复合模具结构。
在设计过程中，计算出了零件展开尺寸，并对模具的排样做出了合理的布置，使材料得到充分利用。
通过计算各种冲裁力，对压力机进行合理吨位的选择，并确定了模具压力中心。
再根据确定的工艺方案，进行模具的校核，最终，设计模具制造与装配工艺。
采用此工艺方案和模具结构，提高了冷凝器侧板的生产效率和产品质量。
关键词：
冷凝器侧板；工艺分析；模具设计；落料冲孔复合模；弯曲翻边复合模
Abstract
ThetaskofthisdesignisdesignofStampingdieandmanufacturingprocessanalysisforCondensersideplatestampingdiedesign.accordingtothestructureofstampingpartsandtechnicalrequirements,focusingonhowtoimproveworkefficiencyandreducetheproductioncostandsimplifythediestructure,Processanalysiswascarriedoutontheworkpieces,andputsforwardthestampingprocessschemeforallpossible,andultimatelydeterminethestampingprocessprogramwithasetofblanking,punchingcompositeandbending,flangingcomposite.
Onthebasisoftechnologyanalysisandcalculationparameters,andthedetaileddesignforblankingpunching,bending,flangingtwosetsofcompounddiestructure.Intheprocessofdesign,calculateddevelopeddimensionofparts,andthelayoutofthemoldmadereasonabledecorateformakefulluseofthematerial.Bycalculatingthevariousblankingforceonthetonnagepressesareasonablechoice,andtodeterminethecenterofpressureofthemold.Accordingtodeterminetheprocessingplan,moldcheck,intheend,thedesignofmoldmanufacturingandassemblyprocess.
Withthisprocessprogramanddiestructure,improvedproductionefficiencyandproductqualitycondensersideplate.
Keywords：
condensersideplate;processanalysis;diedesign;blankingpunchingcompositedie;bendingflangingcompositedie;
引言1
1毕业设计（论文）的要求与数据2
2零件的冲压工艺分析2
2.1制件总体方案分析2
2.2零件的力学性能分析2
2.3零件的精度和粗糙度3
2.4最小相对弯曲半径3
2.5最小弯曲边高度3
2.6最小圆角半径4
2.7冲裁件的最小孔直径4
2.8冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的最小距离4
2.9最大翻边高度4
3工艺方案的确定5
3.1冲压该零件所需要的基本工序5
3.2方案比较与确定5
4落料冲孔复合模设计6
4.1主要工艺参数计算6
4.1.1工件展开尺寸计算6
4.1.2排样设计与计算7
4.1.3冲裁力、卸料力、和推件力的计算8
4.1.4模具压力中心9
4.2压力机的选用11
4.2.1冲裁设备的选择11
4.2.2冲压设备规格的确定11
4.3模具刃口尺寸计算12
4.3.1刃口尺寸计算12
4.4模具设计13
4.4.1卸料装置13
4.4.2推件装置13
4.4.3凸凹模设计14
4.4.4凸模15
4.4.5凹模17
4.4.6模架的选择17
4.4.7模柄18
4.4.8固定件与定位元件19
4.4.9弹性元件20
4.4.10其他零件21
4.5模架闭合高度及压力机有关参数的校核22
4.5.1公称压力22
4.5.2滑块行程22
4.5.3闭合高度22
4.5.4压力机工作台面的尺寸23
4.6落料冲孔复合模总装图设计23
4.6.1落料冲孔复合模工作过程23
4.7主要零件加工工艺的编制24
4.8落料冲孔复合模的安装与调试28
4.8.1模具装配顺序28
4.8.2模具的调试28
5翻边弯曲复合模29
5.1模具工作部分尺寸计算29
5.1.1弯曲工作部分计算29
5.1.2翻边刃口尺寸29
5.1.3弯曲时模具的圆角半径与凹模深度30
5.1.4弯曲回弹量30
5.2冲压力的计算和设备的选择30
5.2.1翻边力的计算30
5.2.2弯曲力的计算30
5.2.3选择冲压设备31
5.3模具设计32
5.3.1翻边凸模32
5.3.2凸凹模32
5.3.3凹模33
5.3.4凸模33
5.3.5凹模固定板34
5.3.6卸料装置34
5.3.7顶出装置34
5.3.8模柄35
5.3.9模架36
5.3.10固定于定位元件36
5.3.11其他零件36
5.4模具闭合高度和压力机有关参数的校核37
5.4.1公称压力37
5.4.2滑块行程37
5.4.3闭合高度37
5.4.4压力机工作台面的尺寸38
5.5弯曲翻边复合模总装图设计38
5.5.1弯曲翻边复合模的工作过程39
5.6主要零件加工工艺的编制39
5.7弯曲翻边复合模的安装与调整42
5.7.1模具的调整42
6总结45
谢辞46
参考文献47
∙引言
在现代社会中，科技的进步促使工业生产行业发展得突飞猛进，许许多多的新鲜血液注入，实现了很多新型工艺、新型设备、新型技术以及新型材料在工业生产行业中的应用。
从而使得冲压这项技术的不断改进与创新，模具设计及制造的水平实现快速的提升。
冲压加工应具有的三要素是：
冲压设备、冲压模具以及冲压材料。
而冲模是将金属或非金属材料单个加工及批量加工成型所需要冲件的专门的工具。
只有合理的设计冲模、选择合适的冲压设备，并将它们安装调试准确，才能冲压出合格的制件。
而冲压技术广泛运用于板料的加工中冲压成型中，在现代汽车、电器、航空等行业中，广泛应用到钣金件。
而冲模在冲压工艺中非常重要，如果用不符合要求的冲模对工件进行加工，就会使得冲压件的质量不能达到设计要求，且进行批量冲压生产时效率极其低。
可见，冲模在冲压加工中占有举足轻重的地位。
在现代工业中，更多的是要求产品生产成本更加经济，生产周期越短越好，只有这样，才能在工业技术飞速发展的今天立于不败之地。
当今工业生产的先进设计技术和新工艺的发展运用在模具的设计和制造中，让人们更能体会到模具在现代工业中的实用价值。
如今工业生产中，人们运用计算机技术和制造技术有机结合，实现了模具设计、制造加工一体化，与运用传统制造相比较，产品生产周期大大缩短了，产品质量有了很显著的提高，生产的成本与降低了很多，为工厂带来了更大的竞争优势和更高的经济效益。
而我国的模具制造技术相对于发达国家而言，还存在着非常大的差距，根本无法满足国内市场对模具的需求，许多高精密等高档模具还需要从国外进口。
我国的制造业技术正在迅猛发展，且模具制造在冲压加工行业在机械制造中扮演着越来越重要的角色，在市场环境高速发展的趋势下，不久的将来，我国将由模具大国向模具强国渐渐转变。
作为机械制造行业的后辈，学习模具相关的知识就显得尤为重要。
本次设计是空调中常应用到的冷凝器侧板的冲压模设计，所以设计的任务主要是模具类型的选择和工作部分的制造，借此设计以巩固之前所学的模具知识。
在满足工艺要求的基础上，尽可能使设计的模具结构简单，操作安全，还需要考虑模具的制造周期以及经济性是否符合现代工业的要求。
这样不仅能设计和制造出先进的模具，也能充分地利用现代科技为工业的发展提供技术支持。
∙毕业设计（论文）的要求与数据
本设计是冷凝器侧板的冲压模具及工艺设计分析，某凝器侧板主要尺寸如图1-1。
要求所设计模具结构可能简单，以降低成本，提供加工效率。
图1-1冷凝器侧板结构尺寸
冲压技术要求：
∙材料：
08F
∙材料厚度：
0.6mm
∙生产批量：
200万
∙精度：
IT13.
∙零件的冲压工艺分析
∙制件总体方案分析
在如图1-1所示冷凝器侧板零件图，其材料厚度t为0.6mm，由08F薄板冲压而成。
零件内外形结构比较复杂，精度要求为IT13，内孔精度要求为IT11~IT12，生产批量为200万次，4个Φ10的内孔翻边高度一致，是一个包括落料、冲孔、翻边、弯曲（双向）等多种工序的复杂零件，零件材料较薄，且工件左右和前后两端不对称，整体尺寸不太大，产量较大，故要求所设计模具结构更加合理、经济、可靠，使得冲压件的生产应具备较低的成本和较高的生产效率[]。
∙零件的力学性能分析
该零件的加工材料为08F，为优质碳素钢；经查资料，可知其机械性能如表2-1。
由此知该材料塑性较好，对拉深、冲孔、弯曲等工艺都比较合适。
零件厚度t=0.6mm，对于该零件的尺寸来说，成型比较容易。
表2-1冲压材料的力学性能[]
材料
材料状态
力学性能
抗剪强度/Mpa
抗弯强度/Mpa
伸长率/%
屈服强度/Mpa
08F
已退火
220-310
280-390
32
180
∙零件的精度和粗糙度
冲裁件的外形轮廓所能达到的经济精度一般要低于IT11级，而内孔所能达到的经济精度要低于IT10级。
将以上公差精度与图1中工件所标注的尺寸公差和工件要求的精度（IT13级）比较，可认为该工件的精度要求能够在冲压加工工艺中得到保证[]。
∙最小相对弯曲半径
板料弯曲时外层受拉，当拉伸应力超过材料的强度极限时，板料外层将出现弯曲裂纹，而对于同一材质的板料而言，能否出现裂纹取决于的大小[3]。
查表得08F材料的最小弯曲半径为：
故不会发生弯裂。
∙最小弯曲边高度
进行直角弯曲时，如果弯曲的直立部分过小，将会生产出形状不规则或稳定性不好的零件[3]。
为了避免这种情况，应该使直立部分的高度H＞2.5t，才不需要在弯曲部位加工槽。
即弯曲最小直边高度=1.5mm；
而该工件的直边高度为
符合要求。
∙最小圆角半径
冲裁件的内、外形转角出要尽量避免尖角，而以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理和冲压时的开裂，减少冲裁时的崩刃和过快磨损。
冲裁件的圆角半径一般要大于或等于板厚的一半，即
而零件上的外形圆角半径，符合落料冲裁时的加工工艺要求。
∙冲裁件的最小孔直径
冲孔尺寸如果太小的话，会造成凸模强度不能满足冲裁要求。
冲孔的孔径与孔的形状、材料的力学性能、材料厚度和模具结构等有关[3]。
08F材料的抗弯强度=210—310Mpa，t=0.6mm，经查表得圆形孔最小孔径：
小于冲压件中的最小圆孔（2.8），故符合冲裁工艺要求。
∙冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的最小距离
冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的最小距离如果过小，会使冲压件的质量得不到保证，会使孔与孔之间的材料发生扭曲，或使边缘材料变形。
复合冲裁时，因模壁过薄而容易破损，一般情况下，当冲孔边缘与冲孔外形边缘不平行时其值不应小于板料厚t，平行时其值不小于[3]。
由图1-1零件可知：
由以上计算可知需要，各个孔的加工能够满足工艺性要求。
综上分析可得，工件满足加工工艺要求，可采取先落料、冲孔，后弯曲、翻边成形。
∙最大翻边高度
翻边时孔不破裂所能达到的最小m值，称为极限值表示[3]。
翻边系数越小，材料能产生的变形程度就越大。
工艺上，实际的翻边系数一定要大于或等于材料所允许的极限翻边系数，不然进行内翻边冲压时，孔会发生破裂而影响冲压件的质量。
图2-1孔的翻边
（1）由图2-1图2-1孔的翻边，需要在平板毛坯上先预冲孔，预冲孔的孔径为：
其中H=3.6mm
r=1.1mm
t=0.6mm
所以相对直径：
根据冲压材料厚度不同，不同孔口状态的低碳钢的极限翻边系数不同，生活中需要根据实际情况选用，08F材料的极限翻边系数[3]。
（2）校核最大翻边高度
其中：
D=10.6mm；
零件可以一次翻边h=3mm的高度，而不需要再进行二次翻边。
∙工艺方案的确定
∙冲压该零件所需要的基本工序
∙落料；②预冲4个5.2mm孔；③冲底部一个2.8mm孔，④翻边；⑤首次弯曲成形；⑥二次弯曲成形
∙方案比较与确定
（1）方案1：
采用单工序模。
分析：
该工件的加工需要落料、冲孔、翻边、弯曲（双向弯曲）4套单工序模进行冲压。
其主要的特点是模具结构简单，加工制造容易，安装调试很方便。
但需要通过制造4套单工序模，模具制造成本增高，经过4个工序对工件进行加工，工件质量不容易保证，而且生产效率低，不适应工件大批量生产的需要。
（2）方案2：
采用两套复合模。
先采用落料—冲孔复合模冲裁展开件（冲孔包括预冲4个5.2mm孔和冲裁一个2.8mm的孔，再用弯曲翻孔复合模对工件进行冲压成型（弯曲包括双向弯曲）。
分析：
复合模加工的最明显的特点是生产效率高，冲裁出的制件的精度高，冲模的轮廓尺寸较小，所以广泛适用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
但模具结构相对较复杂。
使用两套复合模加工也可保证工件制造精度要求，且分两套模具加工，工件外形相对简单，复合模的结构相对变得简单。
且生产效率相对也较高。
（3）方案3：
采用级进模加工。
即使用一套模具加工成型。
分析：
采用一套级进模对零件进行加工，减少了模具和冲压设备的数量，工件精度相对较高，操作方便且便于实现生产的自动化，故生产效率高，能够满足大批量生产的要求。
对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，在使用复合模冲制不容易时，可采用级进模逐步冲裁加工。
但其主要的缺点是模具结构尺寸大，对冲压设备的要求较高，制造成本很高，安装工艺复杂，故需要的技术要求高，模具制造周期长。
方案比较：
结合工件外形尺寸、生产批量和精度要求，工件外形尺寸大，生产批量属大批量生产。
使用5套单工序模冲压时，零件的质量得不到保证。
使用级进模加工，虽然生产率高，但级进模模轮廓尺寸大，且制造加工工艺复杂，模具生产成本高，制造周期长。
而对于复合模言，冲裁的边缘小孔时，模具强度方面可以保证，且复合模生产率高，也有利于实现生产的自动化，分两套模具进行加工，模具制造相对级进模更简单，加工零件精度要求可以得到保证。
综上所述，此次工件采用方案2进行加工。
∙落料冲孔复合模设计
∙主要工艺参数计算
∙工件展开尺寸计算
如图1-1所示的弯曲件是由直边和圆弧组成，根据工件变形前后中性层长度不变的原则，来确定弯曲件毛坯的展开尺寸。
毛坯展开长度L
其中为直边长度和；
为圆弧长度和；
；
r=1.1mm；
t=0.6mm；
故
同理可得，由，查资料得，层位移系数=0.33[3]；
零件展开如图4-1所示。
图4-1冷凝器侧板展开图
∙排样设计与计算
（1）排样方式
排样是指在条料（或板料）上合理的布置工件，并设计合理的搭边值，使条料在模具上冲裁加工时，保证有足够的余量，以补偿条料在送进过程发生的偏移量。
合理的排样是不仅能够提高材料的利用率，更重要的是为了保证冲裁工件的质量，条料不被拉入模具型腔内而使模具造成不正常磨损，从而使模具的使用寿命得到保证。
综上所述，由于毛坯的形状和尺寸较大，且形状类似于长方形，为了保证工件的精度要求，这里使用直排有废料排样的布置，排样图如图4-2所示。
图4-2排样图
（2）确定搭边值
排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘的余料称为搭边值[3]。
设置排样的最小搭边值是为了补偿送料误差，在保证工件冲裁质量的同时，最大限度的利用材料。
如果设置的搭边值过小，送料过程产生偏差，就有可能冲裁出废品率极高的工件。
搭边值一般是由经验确定的，冲裁时的最小搭边值：
a=1.8mm，a1=2mm[3]。
（3）材料的利用率
此次冲裁选用无侧压装置送料，则可有以下计算：
①送料进距
②条料宽度
式中b——条料的宽度尺寸；
——条料宽度的裁剪单向（负向）公差，与条料宽度和板料厚度密切相关关，=0.4mm[2]；
③材料的利用率
式中：
A——冲裁面积（包括内形结构冲裁废料），由CAXA算出A=3858.94mm；
n——一个进距内冲裁件的数目[3]。
∙冲裁力、卸料力、和推件力的计算
（1）冲裁力的计算
冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抵抗力，计算冲裁力的目的是为了合理选择压力机（选择多少吨位的冲压设备）和设计模具（如选择弹性元件等）[3]。
此次设计的模具落料采用平刃冲裁，计算如下所示：
①落料力
式中：
F落——落料力，N;
——冲裁件落料的总周长，mm；用CAXA计算得L=307mm；
t——材料厚度，mm；
——材料抗剪强度，；参照表1中的值，这里取=280；
K——系数，考虑到模具刃口的磨损、凸模与凹模的间隙不均、材料性能的波动和材料厚度偏差等因素而增加的安全系数，常数K=1.3[3]。
②冲孔力
式中：
F孔——落料力，N；
——冲裁件冲孔的周长，mm；
故
③卸料力
式中：
——卸料力，N；
——卸料力系数，查资料得=0.04~0.05，这里取=0.045[3]；
④推件力
式中：
——推料力，N；
——推件力系数，查资料得=0.055[3]；
n——同时卡在凹模洞口的件数，，h为凹模刃口直壁高，mm[3]；这里取凹模刃口直壁高h=6mm，则。
⑤总冲压力P
因为模具采用弹性卸料装置和下出料的复合模冲裁，故可得：
∙模具压力中心
冲压力合力的作用点称为压力中心。
计算压力中心的目的是为了在设计模具时，将压力机滑块中心与模柄轴线重合，从而使模具能够正常进行冲压加工。
如果冲压过程中压力中心有较大的偏移，则会使模具工作部分受力不均匀，刃口容易磨损从而不能保证冲裁件的质量，模具的使用寿命也将大大减少。
用解析法求模具的压力中心坐标，在工件上建立XOY坐标如图4-3所示。
根据合力对某一轴之力矩等于各分力对同一轴力矩之和的力学原理，求出压力中心坐标。
式中：
，，…，——各线段压力中心距离X轴坐标；
，，…，——各线段压力中心距离Y轴坐标；
——各线段长度。
图4-3压力中心
各线段长度尺寸及压力中心坐标如表4-1所示。
表4-1各线段尺寸及压力中心坐标
i
1
108.9
0
67.39
9
6.939
11.396
6.47
2
4.712
1.091
123.749
10
8.396
7.198
9.94
3
25.896
15.948
124.84
11
4.712
1.091
11.03
4
4.712
30.805
123.749
12
16.368
22.396
31.44
5
118.839
31.896
62.419
13
16.368
22.396
56.84
6
4.712
30.805
1.091
14
16.368
22.396
82.24
7
14.5
21.646
0
15
16.368
22.396
107.64
8
4.712
12.487
1.091
16
8.796
5
16.74
经计算得到下列数据：
将上面求得的数据代入公式，便能计算出压力中心坐标（，）；
故（，）=（17.12，63.06）。
∙压力机的选用
∙冲裁设备的选择
结合冲裁件的生产批量（200次）、工艺方法与性质及冲裁件的尺寸、形状与精度等要求，此次选择冲裁设备类型为开式压力机。
∙冲压设备规格的确定
冲压设备类型选定后，进一步根据冲裁件的尺寸、所设计的模具尺寸以及冲裁力来确定设备的规格，即
（1）所选压力机的的公称压力一定不能小于冲裁时所需的冲裁压力，即F压力机F总。
同时还要一定的力量储备，选择的设备吨位一般为1.3F总，即1.3F总=123.75KN；
（2）压力机的行程大小适当；
（3）所选压力机的闭合高度和应与冲模的闭合高度与相适应，即满足[3]；
（4）压力机工作台面的尺寸必须大于下模座的外形尺寸，还有留有模具安装固定的余地。
综合以上选择原则，查资料可选择开式双柱可倾压力机J23-25，其主要技术参数如下[]：
公称压力：
250KN
滑块行程：
65mm
滑块行程次数：
55次/min
最大闭合高度：
270mm
封闭高度调节量：
55mm
工作台尺寸（前后×左右）：
370mm×560mm
工作台孔径孔尺寸（前后×左右×直径）：
200mm×290mm×260mm
模柄孔尺寸（直径×深度）：
最大倾斜角度：
30°
垫板厚度：
50mm
∙模具刃口尺寸计算
对于复合模而言，冲裁件的尺寸精度主要取决于凸、凹模以及凸凹模的刃口尺寸及公差，模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。
∙刃口尺寸计算
凸模和凹模刃口尺寸计算方法有分开加工计算和配作加工计算两种方法。
因为本次加工的冷凝器侧板展开件外形较复杂，故采用配作加工的方法，这样可以降低基准件的加工精度要求，冲裁间隙是依靠配作来保证，而无需满足加工偏差和间隙的关系式，更大大降低模具的加工成本。
如图4-1所示的工件展开图中未标注公差的尺寸精度按
升级会员 