柳州五菱1010PSB散热器侧板冲压模设计(机械CAD图纸).doc

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摘要

冲压是利用安装在压力机上的模具对板材施加压力或拉力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需冲压件的一种压力加工方法。
我的毕业设计课题——柳州五菱1010PSB散热器侧板冲压模设计，通过本次的设计，主要熟悉了落料和冲孔的模具设计。
这里我说明一下工作原理：先是上模部分下行，先接触并且靠在下模部分的是装在上模部分的推件板，它对板料实行压料的作用，紧接着就是上模继续下行,所有冲孔凸模，落料凹模，下模部分凸凹模接触板料，完成冲孔落料动作，此时工件卡在上模部分的凹模中，当上模部分上行时，推件板在弹性橡胶的作用下，把工件从凹模中弹出，这样落料动作也完成。废料在顶件板的作用下被顶出,此时一个完整的冲裁和落料动作完成。

关键词：冲压 ； 落料； 冲孔；

Abstract

Stamping is the installation of the mold in the press pressure or tension on the plate, so as to produce plastic deformation or separation, thus obtaining the required a pressure processing method of stamping parts.
My graduation project -- Liuzhou Wuling 1010PSB radiator plate stamping die design, through the design, familiar with the blanking and punching die design.
Here I explain the working principle: first is the upper die part down, first contactand on the lower mold part is arranged on the panel on the part of mold, itimplements the function of material pressing plate, followed by the upper die to continue downward, all punching die, blanking die, die some punch contactsheet, complete punching blanking action, at the card on the concave die diepart of the die, as part of the uplink, the pushing plate under the action of theelastic rubber, the workpiece is ejected from the die blanking, such action also completed. Waste is the top in the top board, then a complete punching andblanking finish.

Key words : stamping； blanking； punching；

目 录

一．前言 ………………………………………………………… ( 1 )
二．工艺设计 ……………………………………………………… ( 3 )
2.1 零件的工艺分析 …………………………………………… ( 3 )
2.2 确定工艺方案 ……………………………………………… ( 3 )
2.2.1计算毛坯尺寸 …………………………………………… ( 3 )
2.2.2 排样方式 ………………………………………………… ( 5 )
2.2.3 冲压工序性质和工序次数的选择 ……………………… ( 5 )
2.2.4 工序组合及其方案比较 ……………………………… ( 5 )
三．模具设计 ……………………………………………………… ( 6 )
3.1各工序的模具结构形式的确定 …………………………… ( 6 )
3.2本道工序的冲压力的计算 ………………………………… ( 8 )
3.2.1落料力 …………………………………………………… ( 8 )
3.2.2 冲孔力 …………………………………………………… ( 8 )
3.3模具工作部分尺寸计算 …………………………………… ( 9 )
3.3.1冲裁部分 ………………………………………………… ( 9 )
3.3.2 冲孔部分 ……………………………………………… ( 10 )
3.4模具其它零件的选用 …………………………………… ( 12 )
3.4.1 弹压卸料板(推件板) ………………………………… ( 12 )
3.4.2 卸料装置的选择 ……………………………………… ( 13 )
3.4.3 模架的选择 …………………………………………… ( 13 )
3.4.4 凹模及冲孔凸模的尺寸 ……………………………… ( 13 )
3.4.5 卸料螺栓,内六角螺栓,圆柱销的选择 ……………… ( 13 )
3.5模具的闭合高度 ………………………………………… ( 14 )
3.6模具压力中心的确定 …………………………………… ( 14 )
3.7冲压设备的选用 ………………………………………… ( 14 )
3.8绘制模具总图 …………………………………………… ( 14 )
四．模具安装与调试 ……………………………………………… ( 15 )
五．模具装配合理性检查 ………………………………………… ( 15 )
六.模具试冲时的调整 …………………………………………… ( 15 )
七．设计总结 …………………………………………………… ( 16 )
八．参考文献 …………………………………………………… ( 17 )
九. 致谢 ………………………………………………………… ( 18 )

前言
冲压是利用安装在压力机上的模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成型，有时对板材施加剪切力而使得板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。
冲压工艺在机电产品的制造中获得广泛的应用，而冲模是推行冲压工艺必不可少的设备，冲压加工所要研究的就是冲压工艺和冲模两个方面的问题。我所研究的课题——柳州五菱1010PSB散热器侧板冲压模设计，就是通过对这个冲模的设计来对这两个问题深入研究。
为了把设计搞好，我在网上查阅了很多相关资料，了解到了水箱应具备的性能，生产水箱的工艺过程和其技术条件等等。下面我就简要的把它们介绍一下。
作为一个散热器它应该具备一定的散热性能，耐扭性能，耐热性能，和耐高温性能。而生产一个散热器就要经过生产很多零件的工序，以柳州五菱1010PSB散热器为例，它就经过了生产以下这些零件的过程：水室的冲压，上下侧板的，左右侧板的，管带夹板，软管，拉杆座，横梁，搭板，架板，主片，风扇，支架，水管等多道零件的冲压工序，直至最后装配的过程。
对一些生产设备我也做了相应的了解,它所采用的有JA21-160型压力机,YA32-63型压力机，JC23-63型压力机，Q113*1300剪板机等，关于我的设计主要会用到JA21-160型压力机，下面会有所介绍，这里我就不多讲了。

通过以上这些了解和对图书馆资料的学习为设计准备了第一手资料，加上指导老师的悉心指导和同学们的帮助使我的设计得以完成。

二.工艺设计
2.1零件的工艺分析
该零件为柳州五菱1010PSB散热器的左侧板，材料为Q235-A.F-1.0-B钢，材料较薄为1mm。很适合板材的冲裁，零件外型只有两侧对称，而且无尖角，凹陷等其他突出形状，并且孔多，适应于板料冲压。该零件的外型尺寸无公差要求，内型尺寸只有各孔有公差要求，但是精度也要求不高，孔距也有精度要求，其他的尺寸都无精度要求。弯曲角为90°也无公差要求。中间凸台的精度要求也低，它的一个最主要的作用就是起增加强度的作用。两侧两小包都比较小，且两小包的圆心距比较小，其主要起稳固，增加强度的作用。中间两孔均可起定位作用，所以它们应尽可能早的冲出来。此零件两端和两侧均需要弯曲，因此最好在同一道工序中完成。
通过以上的工艺分析可以看出该零件为普通的板料冲压件，尺寸精度不高，主要问题是冲孔，轮廓的成型。又经过我的了解该零件属于中批量生产，因此可以用冲压的方法生产。
2.2 确定工艺方案
2.2.1冲压件形状及尺寸
本设计课题冲压件形状及尺寸如下图所示：

图2
冲压件尺寸：宽度×长度 = 227mm×346mm
坯料搭边宽度的确定：由厚度t=1mm 查表得:
a=1.5mm, a1=1.8mm
所以：条料宽度：B=346+2×2=350mm
送进步距：A=D+a
式中：D——平行于送料方向工件的宽度 (mm)
a——冲件间的搭边值 (mm)
A=D+a=227+1.5=228.5mm
2.2.2 排样方式
如图所示：

图3
2.2.3 冲压工序性质和工序次数的选择
冲压该零件，需要的基本工序和次数有：
(a) 落料，冲孔
(b) 弯曲成型
(c) 切断
(d) 弯曲
(e) 冲侧面孔
(f) 冲缺
2.2.4 工序组合及其方案比较
根据该零件的尺寸和形状工艺性能和以上这些工序，可以做出以下各种方案组合.
方案一：
(a)落料，冲所有孔
(b)弯曲成型
(c)切断
(d)弯曲
(e)冲缺
方案二：
(a)落料，冲部分孔
(b)弯曲成型
(c)切断
(d)弯曲
(e)冲侧面孔
(f)冲缺
下面就对这两个方案进行比较：
方案一：从生产效率来看它更高，它将所有孔一起冲掉，这样就减少了一道工序，同时它把冲工艺孔和其他孔放在一起，这就减少孔间距的公差，提高了孔间距的精度，特别是孔与制品件外形同心度容易保证,同时操作比较简单。但是它较方案二在第一道工序的结构和装备都要复杂一些，制造困难,而且先冲侧面孔在弯曲成形工序后会产生变形，将会加大误差。
方案二：只是较方案一多了一道冲侧面孔工序，与方案一比较，它的模具结构和装配虽然简单，成本底,但是生产效率没方案一高，且增加一套模具。
三．模具设计
3.1各工序的模具结构形式的确定
通过以上的工艺方案的分析和比较我们就可以确定所选用模具的种类，根据我所选用的方案二，我们可以知道要生产这个零件各道工序模具结构类型。从中挑取了三道工序，即第一道工序冲部分孔，落料，第二道弯曲成形，第六道冲侧面孔。我这里只给出第一道工序的模具结构。
其结构形式见以下装配图:

图4
因为零件的外型尺寸的精度要求不高而且大，所以这里所选用的
导向装置为上下模的两根导柱导向装置，它的具体结构如模具的上下模座示。见总装图纸。
第一道工序既要冲出工件外形轮廓，又要冲孔，所以完成这道工序的模具属于复合模。
对于这套模具，它在工作时，根据该厂的设备和生产条件采用手工操作的形式。冲中间的四个工艺孔，由于它的凸模装在下模部分；又要把废料落在下面，所以在它装在上模的部分的凹模中装上弹性体来做卸料装置。
这套模具的整个动作过程是这样实现的：先是上模部分下行，最先接触并且靠在下模部分的是装在上模部分的推件板，它对板料实行压料的作用，紧接着就是上模继续下行,所有冲孔凸模，落料凹模，下模部分凸凹模接触板料，完成冲孔落料动作，此时工件卡在上模部分的凹模中，当上模部分上行时，推件板在弹性橡胶的作用下，把工件从凹模中弹出，这样落料动作也完成。废料在顶件板的作用下被顶出,此时一个完整的冲裁和落料动作完成。
3.2 本道工序冲压力的计算
以下计算第一道工序的冲压力。
3.2.1落料力:
工件的冲裁力和落料力按公式F=KLtτ计算，该工件毛坯的周边L计算得出为1287.6mm。以及该工件的厚度t=1mm,抗剪强度τ=350MPa,K通常取值1.3，代入公式得：
落料力：
F落=1.3Ltτ=1.3×1287.6×1×350=585.858KN
卸料力：
F卸1=K卸 F落=0.045×585.858=26.3636KN
顶件力：
F顶=K顶F落=0.06×585.858=35.15148KN
3.2.2 冲孔力:
冲2- ø6孔，冲4- ø9孔，冲3个腰形孔所需的力也可按上式计算，
其工件内轮廓周长为：L=2×π×6+4×π×9+3×π×10+3×4×2=268.92mm。故：
F冲=1.3Ltτ=1.3×268.92×1×350=122.3586KN
F推=nk推F冲=(h/t)×k1×F冲=（10/1）×0.055×122.3586=67.29723KN
F卸2=K卸F冲=0.045×122.3586=5.506137KN
现在计算它的总的冲压力：
F总=（F落+F卸1+F顶）+（F冲+F推+F卸2）

=585.858+26.36361+35.15148+122.3586+67.2923+5.506137
=842.53KN
所以按照压力的大小来选用的话，选择160T压力机。
3.3 模具工作部分尺寸的计算
3.3.1冲裁部分：
对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故凸模和凹模采用配合加工的方法。其基本的做法是，先按制件的尺寸和公差加工凸，凹模的一件（落料时加工凹模，冲孔时加工凸模），再以此为基准在按最小合理间隙配做另一件。因此只在基准件上标注尺寸和制造公差，配做的另一件只需标注基本尺寸。同时注明配做所留间隙即可。
当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸减小，因此属于B类尺寸。计算这类尺寸,先把工件图尺寸化为B0-⊿,再按冲孔凸模公式进行计算.
Bd=(B+X⊿)0-δｄ
当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸增大，因此属于A类尺寸。计算这类尺寸,先把工件图尺寸化为A0+⊿,再按落料凹模公式进行计算.
Aｄ=(A-X⊿)0+δｄ
查表得，因数x为：
非圆形件:
当0.21<△<0.41时，x=0.75
当△>=0.42时，x=0.5
圆形件:
△<0.20 x=0.75
△>=0.20 x=0.5
零件图中未注公差的毛胚的尺寸可按照IT14级精度计算，也可查表得出其极限偏差。
各尺段的公差如下表所示：
尺寸（㎜） 公差（µm）
≤3 250
>3～6 300
>6～10 360
>10～18 430
>18～30 520
>30～50 620
>50～80 740
>80～120 870
>120～180 1000
>180～250 1150
>250～315 1300
计算A类尺寸时: Aj=(A-x△)0+s,s=△/4
则有:
183凹=182.430+0.29 4.5凹=4.270+0.08 R37.5凹=37.190+0.16
39凹=38.690+0.16 R25凹=24.740+0.13 9凹=8.730+0.09
12凹=11.780+0.11 6凹=5.770+0.08 19凹=18.740+0.13
15凹=14.780+0.11 R2凹=1.870+0.06 R6凹=5.850+0.08
6凹=5.770+0.08 20凹=19.740+0.13
计算为B类尺寸时: AJ=（A+x△）0+s,s=△/4
则有:
R8凹=8.270-0.09 R30凹=30.260-0.13
3.3.2 冲孔部分：
根据材料Q235-A.F-1.0-B，其厚度t=1mm
查表2-10可得：δp=0.020mm, δd=0.020mm
查表2-5可得: Zmax=0.12mm, Zmin=0.08mm
校核： δp+δd<=Zmax-Zmin
0.02+0.02=0.04=0.12-0.08=0.04
未注公差的毛坯的尺寸按照IT14级精度计算，故x=0.5(磨损因素)
查表2-11得:
圆形件: △>=0.20 x取0.5
△<0.20 x取0.75
对于2个ø60+0.30孔:
dp=(d+x△)0-0.02=6.150-0.02 mm
dd=(d+x△+Zmin) 0+0.02=6.230+0.02 mm
同理可得：
4个ø90+0.10孔：
dp=9.080-0.02 mm, dd=9.160+0.02 mm
3个腰形孔孔：
d1=10.150-0.02 mm, d2=13.50-0.02 mm
上面几个凸模尺寸可见下图，它们的依次顺序为6mm,9mm,10mm的凸模。它们的凹模尺寸分别在它们各自对应的复合模上。见下图：

图5
对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故采用配合加工的方法来制造，这里先加工凹模，凸模的尺寸按照凹模的尺寸来做。由于该零件的外形尺寸没标公差，该零件的外形尺寸的精度要求低，它的凹模尺寸根据工件的展开尺寸的外形尺寸来做。它的落料凹模采取的是组合凹模的形式，经过查手册可得它的具体尺寸可见其零件图。见下图：

图6
凸凹模可配做，根据手册查得保证双边间隙值0.08～0.12mm。
如下图所示：

图7
3.4模具其它零件的选用
3.4.1 弹压卸料板(推件板):
弹压卸料板开孔的大小可参见手册，即卸料孔的每侧保持间隙c=0.1t～0.2t，可查手册。我这里取t的0.1倍，即为c=0.1,由于工件的厚度为1mm。所以卸料板的厚度根据手册可得h’=18mm,它上面开孔的位置可见它的零件图。示意图如下图所示：

图8
3.4.2 卸料装置的选择:
根据以上算出的卸料力,推件力,经查手册得,上模卸料装置为聚胺脂弹性体,(GB2867.9-81),80A规格32×20×32 mm,个数为8个.下压料橡皮也采用聚胺脂弹性体(GB2867.9-81),80A规格32×20×55 mm,
个数为8个.
3.4.3 模架的选择:
模架中的零件可按国标选择,导柱选择GB2861.2-81,导套选择GB2861.6-81,模柄选择GB2862.1-81,选压入式模柄A70×125 mm 。上、下模座的厚度取1～1.5倍凹模厚度。
3.4.4 凹模及冲孔凸模尺寸:
根据冲裁力F来选择凹模的厚度尺寸取45mm,（圆整）冲孔凸模2-ø6孔,4-ø 9孔,3个腰形孔高度为70mm,采用的是固定板固定,固定部分 25 mm,修模量部分为6 mm,采用的是冲孔和落料一起进行.凸凹模的厚度取35 mm.具体尺寸见其零件图.
3.4.5内六角螺栓, 卸料螺栓,圆柱销选择:
按照手册提供的国标进行选择,装在弹压卸料板上的卸料螺栓根据GB2867.5-81选择M10×65 mm的8个,下压料板上的卸料螺栓也按照GB2867.5-81选择M10×80 mm的8个,各圆柱销及其孔都按照GB119-76选择.其具体的尺寸都可参照它们各自相对应的零件图和装配图.
以上各零件的具体材料经查手册可得,它们各自材料和热处理情况在
各自的零件图的技术要求将详细给出,这里不一一列举.
3.5 模具的闭合高度
模具的闭合高度为上模座到下模座之间的所有零件厚度的总和,即上模座,冲头固定板,垫板.卸料橡皮等零件的厚度总和,所有的相加最后得出模具最小闭合高度为260mm，最大闭合高度为300mm。
3.6 冲压设备的选用
在上面冲裁力计算过程中得到结果为F总=842.53KN
所以按照压力的大小来选用的话,可选100T压力机，也可选160T压力机，但根据实际情况，该厂提供JA21-160型压力机.
下面我们就来参考一下冲压设备情况, JA21-160型压力机的主要参数入下:
1.公称压力1600KN
2.到达公称压力时滑块到下死点距离为12mm
3.滑块行程160mm
4.滑块的中心到机身距离380mm
5.工作台尺寸710×1120mm（左右，前后）
6.封闭变速，调节上限，行程下限450mm
7.模柄孔尺寸ø70×80 mm
8.工作台板厚度130mm
从以上数据可以看出该压力机不但力的吨位够用，而且闭合高度，工作的大小都适合于在该道工序中配合所设计模具的使用。所以设备选JA21-160型。
3.7模具压力中心的确定
从该工件来看由于工件在两侧都是对称的，所以该道工序中模具的压力中心一定在该工件所对称的对称线上，在两端看来虽然不是对称，但由于该工件的尺寸比较大，而且又因为厚度很薄，可以忽略它带来的影响，所以可以把模具中心位置放在压力机的滑块中心。
3.8绘制模具零件图及总图
列出模具零件的明细表和标准件清单，绘制模具的零件图，提出各项技术要求。
具体情况都在另做绘制处理。可参见它们的各自零件图及装配图。
以上就是LZW1010PSB-JS1301F型散热器左侧板的工艺设计和第一道工序的模具设计。
四．模具安装与调试
模具安装和调试是否正确，直接影响质量和模具的使用寿命。调试时，用专门的调整工负责模具安装和调试，调试的冲件经首检合格后交操作工正式生产。
在安装调试前应做如下准备工作：
1.熟悉所要调试的零件冲压工艺规程和个工序的要求；
2.检查所要安装的模具尺寸参数与工艺确定的设备规格参数能否满足工艺要求；
3.检查待调试模具的状况是否满足工艺要求。
五．模具装配合理性检查
1.具间隙大小和间隙的均匀程度
2.凸、凹模工作表面的粗糙度：凸模细于1.6um，凹模工作面和凹模圆角处应细于0.8um，圆角过渡光滑无棱。
六．模具试冲时的调整
1.冲压件尺寸精度形状误差和符合冲压件产品设计要求。
2.冲压件表面质量应达到冲压工艺本身的表面质量要求。
3.毛坯和工序间定位可靠，取件方便，卸料通畅。

设计总结

古人云 ：“工欲善其事，必先利其器”。这是我国历史上劳动人民在生产斗
争和生活中对工具使用重要性所作的结论。在现代化大生产中，工具的作用更是至关重要。
正如我设计的冲压复合模，设计制造模具并不是我们的最终目的，模具的设
计制造也只是我们的一种手段，一种工具而已。我们的最终目的通过使用工具，能完全实现产品生产的自动化，从而大幅度地提高生产效率，满足人们的生活需要，加速国民经济的飞速发展，所以我们要很好地学会设计和使用工具。
在此期间将自己的任务进行了样件分析，零件绘图，查表，找资料，设计原理的可行性分析，各项计算，模型的分析与演算，最后定稿。当然，这期间也得到了班级同学的帮助，特别是指导老师曾老师的耐心指导。在此，特向关心及帮助过我的老师和同学表示衷心的感谢。
通过这次设计增强了我分析和解决问题的能力，进一步提高了对生产工艺设
计，工艺流程，设备性能，冲压模设计的理性认识，对我今后的工作大有裨益。
由于实践经验不足，水平有限，我们在许多方面还不足之处甚至错误，有待
于进一步的改进，恳请各位老师提出宝贵的意见。

参考文献

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2. 王孝培.冲压手册.北京：机械工业出版社，1990
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8. 彭建声.冷冲压技术问答（上册）.北京：机械工业出版社，1995
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10. 万战胜.冲压工艺及模具设计.北京：中国铁道出版社，1995
11. 许发樾.模具标准应用手册.北京：机械工业出版社，1994
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15. 张鼎承.冲压机械化与自动化.北京：机械工业出版社，1982
16. 王孝培.冲压设计资料.北京：机械工业出版社，1995
17. 于永泗，齐民.机械工程材料.大连：大连理工大学出版社，2003.5

致谢

在本次毕业设计过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，老师从选题指导、论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议，老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。特别是老师平易近人，不厌其烦耐心地指导我们让我很感动。这篇毕业设计是在老师的精心指导和大力支持下才完成的。
感谢所有授我以业的老师，没有这些年知识的积淀，我没有这么大的动力和信心完成这篇毕业设计。感恩之余，诚恳地请各位老师对我的论文多加批评指正，使我及时完善论文的不足之处。
　　谨以此致谢最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。

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