20xx0404019_韩前华_计算机主板支架的冲压工艺及模具设计

20xx0404019_韩前华_计算机主板支架的冲压工艺及模具设计内容摘要：

卸料板，顶件板和推件板 在模具中是很常见且必不可少的零件，在模具中卸料零济南大学毕业设计 14 件的作用就是把废料或者零件顶出 [3]，其中卸料板有固定卸料板和弹性卸料板 两种。 因为弹性卸料板受弹簧和橡皮等零件的限制，卸料力较小，主要用于板厚小于 以下薄件的卸料工件，这套模具设计的是倒装式落料冲孔复合模 具，且加工零件的厚度为 1mm， 所以这套模具中 选用 的卸料零件是弹性卸料板。 对于中小件卸料一般取5～ 10mm[2],考虑 模具 的总体结构之后， 选择卸料板 厚度 为 14mm。 卸料弹簧的设计 （ 1）预选弹簧 根据公式 ， F预 = XFn （ ） 其中 FX — 总卸料力 n — 弹簧 个数 F预 — 弹簧 所承受的负荷 已知总卸料力 FX =，设弹簧个数为 6 个 ,则每个弹簧装于模具后的预压力 F预  XFn  =（ N） 取凸、凹模的刃模 量为 5mm,则弹簧工作时和凸、凹模刃模后的压缩量为39。 h + h ( 1 + 5 = 7 m mt ）。 根据弹簧预压力和需要压缩量，可预选弹簧是 D=42mm，钢丝直径 d=6mm，节距 t=,最大压力 F=1700N，每圈许可压缩量 f=4mm。 （ 2） 弹簧压力和总压缩量的校核 取弹簧的自由长度 0L =60mm,那么弹簧许可的总压缩量可以按下面的公式计算得到 0L 60 411. 5hft    。 根据螺旋弹簧压缩时 的线性关系知 [2]， 压缩量 为 的最大压力 F=1180N ； 则 预 压 力 为 时 的 预 压 量0 20. 86 928. 37 12. 391700h mm。 因 此 ， 螺 旋 弹 簧 所 需 的 最 大 压 缩 量  39。 0 1 2 .3 9 7 1 9 .3 9h h h h     mm，小于所选弹簧许可的压缩量 ,所以预选济南大学毕业设计 15 的螺旋弹簧可以满足要求，能保证模具的正常工作。 导向零件的设计 模具 导向有导板、导柱和导套等几种方式，这里选用的导向零件是最长见的导柱导套，导柱导套都是圆柱形，加工方便，容易装配，是应用最广泛的导向装置，导柱导 套 根据模座选择标准件，选择导套为 A 型，导柱也为 A 型。 根据冲压工序性质、冲压件精度以及模具寿命等要求，导柱导套的精度配合为 76Hh。 导柱导套 一般 为间隙配合，要求配合表面 坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，所以选用 材料为 20 号钢， 并且 表面经过渗碳淬火处理，硬度为 HRC58～ 62，渗碳层深度 ～。 固定零件的设计 模具固定零件有固定板、上下模板、垫板、模柄、螺钉和销钉等。 然而有好多的固定零件已经标准化，这里只对该复合模具设计的一些固定零件进行说明。 （ 1） 凸模固 定板 凸凹模具固定板主要用于小型凸模、凹模等工作零件的固定。 所设计的 凸模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上是一致的，厚度 一般 取（ ～ ） H凹 [3]，此模具中凸模固定板取 20mm,且材料为 45 号钢。 （ 2） 垫板 为了避免 过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑，影响模具正常工作 ，所以冲压模具中一般都会垫板，它的主要作用就是是承受凸模压力或凹模压力 [3]。 垫板厚度一般取 3～ 10mm，在此模具中垫板的厚度选取为 6mm，材料选取为 45 号钢。 （ 3） 上下模座的设计 此 落料冲孔模座选用后侧导柱模座。 根据落料凹模的基本尺寸选定个上模座的基本尺寸为 315 200 50mm，下模座的基本尺寸为 315 200 65mm，上面所提的导柱导套的选取就是根据上下模座的基本尺寸选取的。 （ 4） 模柄 根据压力机以及模具结构选用 的模柄 是凸缘模柄。 其中，为了是零件能顺利顶出，在此模具中设置了打杆，所以选用的模柄是 B 型，且其基本尺寸为 32 79。 固定 方式仍然采用螺钉固定 ， 当然它 可以按模具标准选用。 模具闭合高度的确定 模具在最后工作位置时，上下模 板之间的距离 称为模具的闭合高度 [2]， 因此在设计模具时， 为使模具正常工作，模具闭合高度必须与压力机闭合高度相适应，应介于济南大学毕业设计 16 压力机最大和最小高度之间，一般可按如下关系确定，即 (Hmax － 5) H闭  (Hmin +10) （ 37） 根据模具图上各零件外形尺寸的确定，可以 得出此模具闭模高度为 248mm。 因为maxH =270mm, minH =215mm,所以 maxH － 5=265mm≥ 248mm≥ minH +10=225mm。 故此模具闭合高度 符合要求。 落料冲孔模具总图 该模具主要由弹性卸料装置、落料凹模、冲孔凸模、凸凹模、垫板、固定板、刚性卸料装置以及螺钉等组成。 具体结构见图。 图 落料冲孔 二维 模具 结构总图 济南大学毕业设计 17 图 落料冲孔三维模具结构总图 济南大学毕业设计 18 4 首次弯曲成形模具设计 此工序采用简单模结构，采用简单模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，操作也比较方便。 弯曲件工艺计算 弯曲力计算和设备选择 拟定板料弯曲加工工艺和选择 冲压 设备的重要依据之一 是弯曲力的大小 ，所以 在设计弯曲模具时 必须 先 进行 弯曲力的 计算 [3]。 都知道 板料 与其他的材料相似，在 弯曲时，开始是弹性弯曲，其后是变形区内外层纤维首先进入塑性状态， 然后 逐渐向板的中心扩展进行自由弯曲。 （ 1） 自由弯曲力的计算 通过分析看出，自由弯曲力数值 和许多因素有关，但主要 与毛坯尺寸、板料机械性能、凹模支点间距 因素有关，除此之外还和 弯曲形式与模具结构等因素有关。 此模具对零件进行的是弯曲角度为 90176。 的 U 形弯曲。 所以该零件的最大自由弯曲力按下面的公式计算： =bbtF rt 自 () 式中 F自 — 最大自由弯曲力， F自 为 N； b — 材料抗拉强度，  b 为 MPa ； k — 安全系数，一般取 k =； b — 弯曲件宽度， b 为 mm。 将弯曲件宽度 b =148mm， r=1mm， b = 350MPa， 代入公式得到该零件的最大自由弯曲力 F自 =23569(N） （ 2） 矫正弯曲力计算 板料经 过 自由弯曲阶段后， 板料 与凸、凹模表面全面接触，随着凸模 的下行 ，弯曲力 越来越大，从而产生校正弯曲力，对板料弯曲进行校正 有助于 减少回跳， 从而 提高弯曲质量。 矫正弯曲力可按下式近似计算 济南大学毕业设计 19 =A p校F （ ） 式中 校F — 校正弯曲力， 校F 为 N； A — 弯曲件校正部分的投影面积， A 为 2mm ； p — 单位校正力，查表 [15]得 p =40MPa。 将弯曲件校正部分的投影面积 A=13423+1305+10430=6852( 2mm )， P=40MPa,代入上式可以得出 校F =274080（ N）。 ① 顶件力和压料力 对于设有顶件装置和压料装置的弯曲模具，其顶件力和弯曲力可以近似取自由弯曲力的 30％～ 80％ [4]。 所以 ，  F = ~ F压 自 （ ） 若取系数为 ，则 F压 =（ N） （ 3） 选择 压力 设备 通过分析 弯曲工艺可知， 板料 弯曲时 ， 校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大的多。 而对于有弹性顶件装置的模具来说，应该按照下式来 选择冲压设备。   F 1 .1~1 .2 +FF压 顶自 （ ） 所以所选压力机的压力只要大于或等于 就可以，但从实际考虑选择 压力机时应大于或等于  ~ F总 ， 故此 模具中 选择 的压力机为 JC2310，其主要参数为： 公称压力： 100KN 滑块行程： 45mm 最大闭合高度： 180mm 闭合高度调节量： 35mm 工作台尺寸： 240mm370mm 济南大学毕业设计 20 模柄孔尺寸： Ф30X55 最小弯曲半径的确定 弯曲半径较小时，在弯曲变形区内，板料的厚度有变薄现象，如果弯曲半径太小，板料的外表面将超过材料的最大许可变形程度从而发生裂纹。 因此，为了防止外层纤维 拉 裂和保证弯曲质 量，相对弯曲半径 rt 应有一定的限制 [4]。 所以，弯曲半径应尽可能的大些，根据零件材料查表可以知道最小相对弯曲半径为 ，根据已知条件 t=1mm，所以该零件的最小弯曲半径为。 弯曲回弹的计算 弯曲与任何一种塑性变形一样，在外力作用下毛坯产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。 当卸载以后，总变形中的弹性变形 有 部位恢复， 从而 引起工件 的 回弹。 自由弯曲的回弹的计算通常用于 rt ﹥ 10 的情况下，而在小半径 rt ＜ 5 自由弯曲时，由于变形程度大，回弹后仅弯曲中心角发生了变化，而弯曲圆角半径的变化是很小的， 所以可 不予考虑 [4]。 对于 U形件的弯曲，回弹角还与凸模和凹模的间隙成正比，回弹。