冰箱下底板模具设计与制造
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第 1 页 共 42 页 冰箱下底板模具设计与制造 1.冰箱下底板设计说明书 工件名称：冰箱下底板 工件简图：如图1.1所示 生产批量：中批量 材料：Q235 料厚度：0.35mm
图1.1 冰箱下底板简图 第 2 页 共 42 页
1.1冲压工艺分析 此工件有落料、冲孔和弯曲三个工序。材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有9个Φ3.5mm的孔，4个Φ10mm的孔，4个Φ2.9mm的孔和1个Φ18mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为6.55mm。工件的弯曲为Z形弯曲，弯曲最小半径t=0.1t=0.035mm，取r=1.4mm，即工件的弯曲半径r=1.4mm，由于这里不能上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:贰二壹伍八玖壹壹五一这对于正火状态的Φ235钢板是可以弯曲成形的。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级。尺寸精度较低，普通的冲裁和弯曲完全能满足要求。
1.2工艺方案的确定 首先计算弯曲件的孔边距，从而近一步确定工艺方案。 弯曲有孔的工序件时，如果孔位于弯曲变形区内，则弯曲时孔要发生变形，为此必须使孔处于变形区之外。一般孔边至弯曲半径R中心的距离按材料厚度确定： 当t﹤2mm时，L≥t;t≥2mm时，L≥2t. 第 3 页 共 42 页
图1.2 弯曲件孔边距 对于该工件，t=0.35mm﹤2mm,通过计算确定L﹥0.35mm,所以孔位于弯曲变形区之外，可以先冲孔再弯如果孔边至弯曲半径r中心的距离过小不能满足上述条件，则孔位于弯曲变形区之内。 曲，因此确定该工件的工序为先冲孔再弯曲 该工件包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。 采用单工序模生产。 方案二：先落料冲孔，在弯曲 采用落料冲孔复合模和弯曲模生产。 方案三：先冲孔—落料，在弯曲 采用冲孔落料级进模和弯曲模生产。 方案一模具的结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而且生产效率低难以满足中批量生产要求。方案二需要二副模具，对于落料冲孔复合模，工件的精度及生产效率都较高，而且工件最小壁厚6.55mm，远大于凸凹模允许最小壁厚1.4mm，模具满足强度要求。方案三也需要二副模，该工件本身就较大。若采用级进模生产，模具的体积太大，成本高，而且材料很薄，采用下出料，落料件会发生弯曲变形，进而影响弯曲工序的进行。 通过对上述方案的分析比较，该工件的生产采用方案二为佳。 确定了工件的工艺方案，下面分别对落料冲孔复合模和弯曲模进行设计。 第 4 页 共 42 页
2.落料冲孔复合模设计 2.1工件工艺分析 该工件只有落料和冲孔两个工序，材料Φ235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构相对简单，有9个Φ3.5mm的孔，4个Φ10mm的孔，4个Φ2.9mm的孔，和1个Φ18mm的孔,孔与孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚 第 5 页 共 42 页
6.55mm工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度低，普通冲裁完全满足要求。
图2.1 冲裁工件简图 2.2冲压工艺方案为落料冲孔复合模。 2.3主要设计计算 2.3.1弯曲件坯料尺寸计算 2.3.1.1弯曲中性层位置的确定 第 6 页 共 42 页
根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。中性层位置以曲率半径表示，通常用下面经验公式确定： =r+xt=1.4+0.42×0.35=1.547 式中：r—弯件的内弯曲半径 t—材料的厚度 x—中性层位移系数，取x=0.42 2.3.1.2弯曲件坯料尺寸的计算
图2.2 r＞0.5t弯曲 中性层确定后，利用下述公式初步计算坯料长度，还需反复试弯曲不断修正，才能最后确定坯料的形状及尺寸。 该工件圆角半径r＞0.5t，其弯曲件变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即
Lz=l1+l2+l3+2180 式中：Lz——坯料展开总长度 ——弯曲中心角 计算得
L=（40-0.35-1.4）+（40-0.35×2-1.4）+（78-0.35-1.4）+547.11809014.32 第 7 页 共 42 页
=645.86mm 所以弯曲件展开尺寸为：645.86mm×316mm
2.3.2排样方式的确定及其计算 该工件的形状是规格的矩形，应该采用直排的方式，如图2.3所示 搭边值取2.2mm 和3.5mm，通过计算，条料的宽度为650.86mm，这里宽度取652mm,步距为318.2mm。
图2.3工件排样图 2.3.3冲压力计算
该模具采用复合模，拟定选择弹性卸料，顶件装置，冲压力的相关计算如下： ○1落料力： F落 =KLTb
式中：F--- 冲裁力 L----冲裁周边长度 T----材料的厚度 b----材料抗剪强度，取抗剪强度为300MPa 第 8 页 共 42 页
K-----系数，一般取1.3 F 落=1.3×0.35×300×1923.72=262587.78N ○2冲孔力： F冲=KLTb=1.3×0.35×300×317.45=43331.93N 冲裁力： F=F落+F冲=305919.71N ○3弹性卸料力： F卸=KXF=0.05×F=15295.99N 式中：F--- 冲裁力 FX----卸料力系数，取0.05查表2.6.1[1] ○4顶件力： F顶=KDF=0.08×F=24473.58N 式中：F--- 冲裁力 FD----顶件力系数，取0.08查表2.6.1[1] ○5冲压工艺力总和FZ F=F+F卸+F顶=345689.28N 根据计算结果和结合模具的实际尺寸，冲压设备拟选J21-400A。
2.3.4压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时，先画出凸凹模型口图，如图2.3所示。在图中将XOY坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何形状分解成L1～L9，共9组基本线段，用分析法求得模具的压力中心C点的坐标（8.46 0）有关计算如下表： 第 9 页 共 42 页
图2.4凹模型口图 表1压力中心数据 基本要素长度 L/mm 各基本要素压力中心的坐标值 X Y L1=32.97mm -312.93 0 L2=62.8mm -252.93 0 L3=21.98mm -236.93 0
L4=21.98mm 151.07 0 L5=62.8mm 197.07 0 L6=18.212mm 256.93 0
L7=78.5mm 284.93 0 基本要素长度 L/mm 各基本要素压力中心的坐标值
X Y 第 10 页 共 42 页
L8=18.212mm 314.93 0 L9=1923.72mm 0 0 合计2241.174mm 8.46 0 由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点O。若选用J21-400A冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。
2.3.5工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸凹模，凸凹模固定板，落料凹模以及卸料板，和冲孔凸模固定板，由于该工件材料很薄，Zmax和Zmin的差值很小，因此工作零件刃口尺寸计算就按配作加工的方法来计算，具体计算如下： 该工件属于落料冲孔件，落料时选凹模为设计基准件，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模刃口实际尺寸按间隙配作。冲孔时选凸模刃口为设计基准件，只需计算冲孔凸模尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模刃口实际尺寸按间隙配作。查表2-10得落料冲裁刃口双面间隙Zmax=0.05mm,Zmin=0.02mm,工件的公差等级为IT14级，磨损系数X=0.5。模具按IT8级制造。
2.3.5.1落料凹模刃口尺寸 由公差表查得，凹模的公差尺寸为645.860-2 ，3160-1.35 。凹模磨损后尺寸会增大属于第一类尺寸，计算公式如下： Aj=（Amax-x）+A0 第 11 页 共 42 页
A1=（Amax-x）+A0 =(645.86-0.5×2) 0+0.125 =644.860
+0.125
A2=（Amax-x）+A0 =(316-0.5×1.35)+0.890 =315.33+0.890 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是644.86mm，315.33mm,不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与凹模配制，保证最小双面间隙值Zmin=0.02mm。
2.3.5.2冲孔凸模刃口尺寸计算 由公差表查得，凸模的公差尺寸Φ25.009.2，Φ36.0010，Φ43.0018，Φ30.005.3 凸模磨损后尺寸会减小属于第二类尺寸，计算公式如下： Bj=（Bmin+x）+b0 Bj=（Bmin+x））+b0=(2.9+0.5×0.25)-0.0180=3.03-0.0180mm Bj=（Bmin+x）+b0 =(10+0.5×0.36)-0.0270=10.18-0.0270mm Bj=（Bmin+x）+b0=(18+0.5×0.43)-0.0330=18.22-0.0330mm Bj=（Bmin+x）+b0=(3.5+0.5×0.30)-0.0180=3.65-0.0180mm 冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是3.03mm，10.18mm，18.22mm，3.65mm,不必标注公差，但要在技术条件中注明：凹模实际刃口尺寸与冲孔凸模配制，保证最小双面间隙值Zmin=0.02mm。
2.3.5.3孔心距 凸模和凹模磨损后基本尺寸不变化，不必考虑磨损的影响。 由公差表查得，各孔心距的公差尺寸分别是232±1.15，220±1.15，58±0.74， 296±1.30。其孔中心距 Ld可按下式确定：
Ld=L±81 式中：Ld L——工件孔心距的公称尺寸：
