L形直角连接板的冲压模具设计-级进模含NX三维及12张CAD图
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摘要机械产品的连接板大部分是冲压制品,产品性能的提高要求高素质的冲压模具、冲压性能、成型工艺和冲压制品的设计。冷冲裁模,约占冲压成型总数的60%,主要用于金属制品的成型,它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。冲压成型的广泛应用,正是本设计的根本出发点。 本论文来源于生产实际,主要任务是完成连接板的冲压模具设计和制造仿真。通过多种方案对比,本设计采用连续模结构,模具中设置了冲孔、倒角、落料等工位。设计中通过对连接板的材料、形状、尺寸及其精度的要求进行冲压工艺分析,结合工艺可行性分析,将零件展开,设计了排样图;根据工艺计算结果,对模具主要零部件,如凸、凹模和凸模固定板等进行详细设计,并设计了连接板的连续模。在设计中对模具的总体结构进行设计,包括上下模座、导柱导套、垫板、固定板、导料板、卸料板、卸料板弹钉等的设计与选用。利用Auto CAD2004软件制作了此连续模模具的装配图和零件图。 关键词:连续模;冲孔;折弯AabstractMost of mechanical product casings are stampings. The raise of product performance depends on the high-quality design of stamping mold, stamping performance, molding process and stampings. Cold-punching mould, which is about 60% of the punch forming, is mainly used in the metalwork molding and is a very important process unit of stampings production. The widespread use of punch forming is the fundamental starting point of the design of this paper.This paper rooted in real situation of production, whose main assignment was finishing the stamping die design and manufacturing simulation Through the comparison of multiple proposals, this paper adopted the progressive die system and installed pierce, flexure and blank in the mould. This paper analyzed stamping process according to the requests of the materials, shape, size and precision of the casing, analyzed feasibility of process, unfolded the spares and designed layout. According to the process counting result, this paper had detail design on the main parts of mould, such as, male mould, cavity die and cavity-retainer plate, and designed progressive die of casing. In this paper, gross structures of mould also was designed, including the design and selection of upper and lower clamping plate, guiding post, guiding bush, punch pad, retainer plate, guide plate, stripper plate, and stripper plate puller. It applied Auto CAD2004 to make installation diameter and part drawing of progressive die mould, and applied Master CAM 9.0 to design the manufacturing simulation of digital control processing of cavity die.Key wards: progressive die; pierce; bending 目 录前 言- 1 -第一章 绪 论- 2 -1.1 选题的意义与目的- 2 -1.2 文献综述- 2 -1.3 研究现状- 3 -1.4 设计思路与创新思路- 5 -第二章 连接板的冲压工艺分析62.1 零件的材料分析72.2 零件工艺分析72.4 排样图设计82.5 本章小结10第三章 连接板连续模的工艺计算113.1 压力的计算113.1.1 冲裁力的计算113.2 压力中心计算123.3 各主要零件尺寸的计算133.3.1 凹模厚度133.3.2 凸模固定板的选用与厚度143.3.3 垫板的选用与厚度153.3.4 卸料零件的计算153.3.5 计算凸、凹模工作部分尺寸163.4 冲裁间隙173.5 本章小结17第四章 连接板连续模的总体结构设计以及连续模的零部件设计与选用184.1 模具主要零部件的设计184.1.1 冲裁凸、凹模的设计184.1.2 卸料板的设计204.1.3 限位装置的设计204.1.5 其他零部件的设计204.2 模架的设计204.4 模具的总体结构设计214.5 本章小结22参考文献23总 结24致 谢25前 言毕业设计是大学四年的综合性实践环节,目的是通过课题的设计研究,培养综合运用各门课程知识的能力,培养独立分析问题和解决问题的能力。本设计应密切与生产实际相结合,应与培养职业能力相结合,应体现大学本科的特点。在指导教师周密安排和精心指导下,这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。第一,充分调研,确定应用型毕业设计课题。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提,我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术,达到综合运用的目的,既能够解决企业急需解决的生产技术问题,又能够培养学生的职业岗位能力,难度不是很大,符合我们本科生的专业理论知识水平和实际设计能力,工作量恰当,能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做,虽然难度不是很大,但要使设计图纸能真接用于生产,去造出零件,装配成机器,并能满足使用要求,也是不容易的。第二,反复论证,确定产品设计方案。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间,并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证,指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论,使我们对课题设计方案心中有数。第三,虚心求教,仔细认真地进行毕业设计。在设计中能主动请教指导老师,培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力,培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯,才能做好设计工作,减少工作失误,避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性,积极思考,大胆创新。第四,完善设计,准备毕业设计答辩。完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求,全面检查设计技术资料,按照指导教师的批改,认真修改图纸错误,认真修改设计说明书.应该说,在指导教师的认真指导下,我基本完成了这套连续模的设计工作.第一章 绪 论1.1 选题的意义与目的现代工业的迅猛发展使冲压技术得到越来越广泛的应用,随之而来的是对冲压模具的设计与制造的要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要工业装备,其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产效率以及经济效益等影响很大。冲压设计是一项技术性很强的工作,它既是冲压生产准备工作的基础,也是组织正式生产的依据。冲压设计水平标志着冲压生产水平的先进性、合理性以及生产成本的经济性,在很大程度上反映了生产技术水平。因此,研究冲压模具的设计,提高冲压模具的各项技术指标,有着十分重要的意义。该课题的研究,涉及到冲压成形工艺的分析、冲压工艺方案的设计以及冲压模具结构的设计等内容,目的是通过对连接板连续模设计,将所学的有关冲压模具设计、工程制图、机械设计基础、工程材料、机械制造技术等多门的知识与本次设计相结合,掌握一定的设计方法、理论和技术,培养自己的设计思维和提高自己的综合设计能力;熟练掌握相关的二维绘图软件,掌握冲压成形工艺和冲压模具设计的专业知识,以及熟悉冲压模具设计的标准和规范,最终设计出一套合理的技术性和经济高的冲压模具。1.2 文献综述目前,汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中,60%80%的零件都要依靠模具成型,并且随着近年来这些行业的迅速发展,对模具的要求越来越高,结构要求也越来越复杂。1采用冲压模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点,其生产的制件所具备的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的,它已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展的方向。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。模具生产技术的高低,已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。2随着工业产品质量的不断提高,模具产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新换代速度快的变化特点,模具行业将向高效、精密、长寿命、大型化和多功能方向发展。为适应市场变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。2 同时为了适应模具产品高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步,满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求,以实现我国模具工业的跨越式发展。3现在,模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术,模具的激光快速成型技术,模具的精密成形技术,模具的超精密加工技术,模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术,模具的CIMS技术,已在开发的模具DNM技术以及数控技术等,几乎覆盖了所有现代制造技术。现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。4由于冲压生产的高效率以及冲压产品良好的综合力学性能,在现代工业产品中越来越多的冲压件取代机械加工零件已是大势所趋。要想很好地满足日趋增长的冲压产品的需要,必须有高效批量的冲模生产方式和手段与之相适应,这就需要冲模工业打破传统的生产制造模式,其关键是大力提倡和发展冲模标准化。5 有关统计资料表明:采用模具标准件可使企业的模具加工工时节约25%45%,能缩短模具生产周期30%40%。随着工业产品多品种、小批量、个性化、快周期生产的发展,为了提高市场经济中的快速应变能力和竞争能力,在模具生产周期显得愈来愈重要的今天,模具标准化的意义更为重大。6由此可见,在设计冲压模具的过程中,选用冲压模具标准件不但能有效提高模具质量,而且能降低模具生产成本及大大缩短模具生产周期。模具是制造业的基本工艺设备,模具设计的、制造的效率对产品的开发效率有决定性影响。由于模具是典型的技术密集型产品,为了表达清楚设计意图,设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。目前,CAD/CAE的发展,为广大模具设计人员提供了方便。特别是近几年来,模具CAD/CAE技术发展很快,应用范围日益扩大,并取得了可观的经济效益。因此在模具设计的过程中,利用先进的CAD/CAE技术进行模具设计省事、省力,而且最为重要的是保证了成型后制品的准确性,减少了试模的次数,缩短了模具的设计及生产的周期。7 在冲压模具设计制造中引入绿色制造技术是冲模设计制造的发展必然也将大大地加快模具行业前进的步伐,实现高质量、少污染、短周期和低成本的目标。81.3 研究现状经过十多年的发展,我国的模具生产无论在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展。现在,中国可以说是世界模具生产大国之一,但还远远不是生产强国。中国模具生产总量虽然已位居世界第三,但模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。其差距主要表现在以下六方面:1)、国内自配率不足80%,其中中低档模具供过于求,中高档模具自配率不足60%,其主要缺口集中在于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具,特别是中高档轿车的覆盖件模具。2)、国内模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占45%左右,其余为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。3)、模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低很多,而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上;工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。例如,CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低。4)、开发能力弱,经济效益欠佳。中国模具企业技术人员比例较低,水平也较低,科研开发及技术攻关方面投入太少,在市场中常处于被动地位。5)、模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上,国内模具标准件使用覆盖率只有45%左右。6)、与国际先进水平相比,国内模具企业的管理落后更甚于技术。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式粗放经营管理模式,真正实现现代化企业管理的还不多。9我国要缩小与先进工业国家的差距,必须加快技术进步,提高CAD/CAE/CAM的应用程度,增加数控加工设备的比重,用信息技术进一步提高模具的设计制造水平。同时,要学习和借鉴国外的先进管理经验,进一步深化企业改革,增强参与国际竞争的意识,加强国际经济技术合作与交流,在提高模具国产化程度的同时,进一步扩大出口,走向世界。以下是未来冲压模具制造技术发展趋势:1)、全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,它能显著缩短模具设计与制造周期,降低生产成本,提高产品质量。通过普及CAD/CAM/CAE技术,以及提高CAD/CAE/CAM的应用程度,从而利用信息技术来带动和提升模具工业的发展。2)、高速铣削加工高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量,而且还可加工高硬度模块,及具有温升低、热变形小等优点。目前,它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展,成为第三代制模技术。3)、模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。4)、电火花铣削加工电火花铣削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工,因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。5)、提高模具标准化程度和模具标准件的使用率模具标准件的应用将日渐广泛,模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低模具制造成本。6)、发展优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术。7)、模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋势。8)、模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。101.4 设计思路与创新思路本次的研究课题是连接板连续模设计,从查阅大量的冲压模具文献资料和设计资料入手,熟悉整个冲压模具的设计流程。首先对零件的结构进行设计,按照国家的相关标准设计连接板的尺寸大小、精度以及选用制造支架的材料。然后对冲压件进行冲压工艺分析,工件的结构简单,是比较薄的一类小型零件,其设计精度也较低,故采用普通冲裁模即可实现加工。了解单工序模、连续模和复合模各自的加工特点,拟定设计方案,通过比较选择最佳的设计方案。因为工件是批量生产,而且只有落料、冲孔、弯曲三道工序,结合连续模生产效率高、工件精度高,适于中批量生产等特点,故决定选用导柱式冲孔-切边-折弯连续冲裁模来完成连接板的冲压加工。确定好设计方案后,接着展开对支架冲压模的工艺计算以及各零部件的设计。最后进行支架冲压模具的总装配图以及零件图的绘制和制造仿真。为了使本套连续冲裁模的成本降低、提高设计效率,根据设计的要求,采用一些冲压模具标准件,如模架等。此外,本套连续冲裁模是采用自动送料装置,而不需要人工送料,这样可以大大提高生产效率,降低成本,充分体现冲压生产自动化的优越性。此外,模具模型的建立和冲裁零部件的制造仿真演示等,可以为本次设计提供了检验依据和参考模型,实现了模具的设计从概念到模型的跨越。本次毕业设计课题是连接板连续模设计及制造仿真,它能使我们能综合运用各种基本理论知识,并结合生产实习中学到的实践知识,培养独立分析、解决各种问题的能力。并要求我们能充分运用冷冲模设计和大部分专业课的知识,并结合生产实践中学到的实践知识,独立地分析和解决工艺问题。这次设计目的能使我们初步具备设计加工一个中等复杂程度零件的冷冲压模具的能力,拟定设计方案,完成结构设计,也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会,为以后走上工作岗位从事好工作打下良好的基础。 25第二章 连接板的冲压工艺分析2.1 零件的材料分析 零件名称:连接板零件的材料:优质碳素结构钢20#零件厚度:1.5mm此种钢塑性和韧性均较高,在冷状态下容易模压成形。可用变曲、镦粗、热冲、冷冲或拉拔等方法制成各种零件。一般用于制造拉杆、卡头、垫片、垫圈 、铆钉等零件具体如图2.1所示:图2.12.2 零件工艺分析 此工件形状不算复杂,要求精度一般。整个工件整体上有两处倒角。零件尺寸公差无特殊要求,按IT14级选取。冲压该零件需要的基本工序有冲孔和倒角。因此可以考虑以下三种方案:方案一:冲孔和折弯连续冲压,采用连续模生产。方案二:先落料,再冲孔、再折弯,采用单工序模生产。方案三:在一个工位上完成所有工序,采用复合模生产。方案二模具结构简单,但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求。而且制造三套模具,其成本将会增加很多。此外,这样精度也不一定能满足孔中心与边缘距离的尺寸公差。由于零件结构简单,为提高生产效率和经济性,应采用复合冲裁或连续冲裁方式。方案三冲裁件质量高,但模具结构复杂,制造成本高,周期长,且生产效率低,不宜采用自动送料冲裁。方案一连续模由多个工位组成,各工位按顺序关联完成不同的加工,在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后,由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动,这样在一副模具上就可以完成多个工序,一般有落料,冲孔,弯曲,切边,拉伸等等。 通过上述对比分析,采用方案一冲孔落料弯曲级进模,比较适合该零件。2.4 排样图设计连接板属于批量生产,采用导柱导向的级进模。由于此冲裁件精度不高,断面质量要求也不高,为了提高模具寿命,应采用大间隙冲裁。冲压材料使用优质碳素结构钢20#,料厚为1.5mm,比较薄,由于采用大间隙冲裁,卸料力不大,应采用弹压卸料装置。查表2-2和表2-3,可分别得到相应的搭边值a=3.25mm,宽度偏差=0.5mm。条料宽度= =mm =mm表2.2 弹性卸料搭边与侧搭边材料厚度t圆形或类似圆形制件矩形或类似矩形制件长度50矩形或类似矩形制件长度50aaa0.51.00.81.01.01.21.52.51.82.61.01.51.01.31.21.51.82.82.23.21.52.01.21.51.51.82.03.02.43.4注:本表摘自冲压工艺与模具设计P26 表2-11表2.3 普通剪床用条料宽度偏差条料宽度B材料厚度t1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.1注:本表摘自冲压工艺与模具设计P33 表2-13采用自动送料器,自动送料装置送料和收料架,其送料精度可达0.05mm。根据一个步距内的材料利用率的计算公式2-35(冲压模具简明设计手册P25): (2.2)式中 A1个步距内制件的实际面积; B板料(条料)宽度; S步距。通过分析单工件形状(如图2.2所示)和工件形状,设计了排样: 图2.3第1工位:冲孔,切边;第2工位:切边;第3工位:切边;第4工位:折弯;第5工位:空步第6工位:切断、落料;2.5 本章小结本章主要对零件的材料、工艺等方面做出了比较详细的分析。对零件的展开尺寸进行了计算,还确定了具体的加工方案、排样方式以及具体的加工工序等等。这是本设计最基础的部分。第三章 连接板连续模的工艺计算3.1 压力的计算3.1.1 冲裁力的计算各冲裁区只是冲裁线的长度不同,查表7-4(冲压工艺与模具设计P272),可得材料剪切强度极限t =400Mpa,板料的厚度t=1.5mm,用上式可分别计算出部分的冲裁线长度和冲裁力:外形周边长度:冲孔周长:则总长度为:根据公式2-22、2-24、2-25、2-26(冲压工艺与模具设计P22)可分别计算:1. 冲裁力: (3.1)2. 卸料力: (3.2)3. 推件力: (3.3) 4. 顶件力: (3.4)注:式中 L冲裁件周长(mm) t材料厚度(mm) -抗剪强度(M) K系数(一般取K=1.3) 、-卸料力、推件力、顶件力系数可由表3.1查得。表3.1 卸料力、推件力、顶件力系数材料钢材料厚度/mm0.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0450.05注:本表摘自冲压工艺与模具设计P22 表2-10以上两项冲压力的总合为:=342.7kN +15.4kN +37.7kN+20.6kN=416.4kN3.2 压力中心计算压力中心的坐标定在第1工位的中心。从排样图可以看出, 图中图形以x轴的每个中心孔为原点对称, 所以y方向压力中心坐标为零。用公式计算: = (3.6)= 0mm = (3.7)= 15mm计算x方向的压力中心。计算结果为: X = 0mm, Y=15mm3.3 各主要零件尺寸的计算3.3.1 凹模厚度根据凹模厚度的计算公式:(15mm) (3.8)可以计算出所需的凹模的厚度,其中=70mm,查表3.2,得=0.5,故:= 0.560mm =30mm(1336K50501001002000.30.40.20.30.150.20.350.50.220.350.120.220.450.60.300.450.220.3注:本表摘自冲压工艺与模具设计P47 表2-19根据公式:C=(1.52) (3.9)= 4560mm,综合考虑取C=25mm。根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸:长度宽度为:320mm200mm。如图3.1所示:图3.13.3.2 凸模固定板的选用与厚度根据凸模固定板的厚度公式: =0.8 (3.10)= 0.835mm = 28mm,这里取25mm.因为本模具的卸料板不起导向作用,因此固定板与圆凸模的配合可以采用过盈配合(H7/s6),与非圆凸模的配合可以采用过渡配合(H7/m6)。查相关文献,可知凸模固定板经常采用Q235或45号钢,本模具将采用45号钢来制造。凸模固定板如图3.2所示:图3.23.3.3 垫板的选用与厚度由于要加工的地方较多,上模板的大部分都被挖空,因此必须采用垫板,而且垫板承受较大凸模压力时,垫板的厚度也必须相应的增加。综合各种因素,可分别选用凸模垫板厚度H=20mm,凹模垫板厚度H=20mm。 3.3.4 卸料零件的计算该模具采用弹性卸料装置。上面已经求得卸料力:=15.4kN卸料装置初定8根弹簧,则每根弹簧分担的卸料力为:根据预压力和模具结构尺寸,由冲压模具标准件选用与设计指南P150表6-3中可选序号2329的弹簧,其= 1920N 1400N。检验是否满足:其中= 0.5mm+1mm= 1.5mm,= 10%20%,由冲压模具标准件选用与设计指南P150及负荷行程曲线,可得下列表3.3有关数据:表3.3 弹簧相关参数弹簧序号=-=+ +(=5)234031.18.9511.524503713814.5256347.215.8915.5268061.218.81117.52710078.221.812.51928125100.324.71420.529150122.527.515.522其中表示弹簧自由高度; 表示弹簧受F冲裁力时的高度,以上单位都是mm。故选取24号弹簧,外径D=25mm,钢丝直径d=4mm,自由状态下高度= 70mm。弹簧的装配高度=-=67mm。3.3.5 计算凸、凹模工作部分尺寸(1) 冲A区凸模、凹模工件孔尺寸:长60 mm,宽4 mm。由表2-12(冷冲压模具设计指导P16)查得:尺寸为60 mm和尺寸为4 mm时 下偏差为=0.02 mm。查表2-13(冷冲压模具设计指导P16),X=0.5。根据表2-14(冷冲压模具设计指导P17),= (B+X)。根据表2-16(冷冲压模具设计指导P18),尺寸为60mm和尺寸为4 mm时的公差分别为=0.06mm,=0.055mm。 则 = (60+0.50.06)mm= 60.03mm = (4+0.50.055)mm= 4.028mm= 60.03+0.1 mm=60.13mm 凹= 4.028+0.1mm= 4.128mm(2) 冲圆孔凸模,凹模工件孔尺寸: 5.0mm。由表2-12查得:以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13,X=0.5。根据表2-16,尺寸为5.0mm时的公差都为=0.048mm。根据表2-14公式= (5+0.50.048)mm= 5.024mm= 5.024+0.1 mm= 5.124mm 3.4 冲裁间隙 冲裁间隙值的选取对工件质量,冲裁力的大小,模具的寿命都有显著影响。冲裁间隙较大时会出现废料穿过板料而随凸模上升的现象, 也会使脆性材料从凹模孔中高速穿出, 以至工件报废, 甚至危及操作者的安全。由表2-10(冲模具设计应用实例P34)选择间隙。凹模工作部分尺寸均按凸模研配, 保证两侧共有0.025mm0.045mm的均匀间隙。导柱与导套的配合间隙为0.006mm0.012mm。圆凸模与凸模固定板的配合间隙为0.015mm0.030mm。3.5 本章小结本章节主要介绍各方面的计算,包括各种力的计算和各个工作零部件的尺寸的计算。为下面的零部件的选用提供了数据上的依据。第四章 连接板连续模的总体结构设计以及连续模的零部件设计与选用4.1 模具主要零部件的设计 模具为6工位级进模,步距为54mm,模具长420mm,模具结构如装配图所示,采用4导柱滑动导向钢板模架。上模部分由上模座、垫板、凸模固定板,卸料板和各个凸模组成,下模部分由下模座、凹模基体以及凹模垫板和导料板组成。4.1.1 冲裁凸、凹模的设计凹模设计为整体结构,冲裁型孔均采用线切割机床加工。除圆形凸模外,各异型凸模设计成直通式外形,主要采用线切割加工。查阅相关文献,可知凹模常用的材料有Cr12、9Mn2V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV等,硬度为HRC6064。本模具采用的是Cr12。凹模的形式有圆形和矩形两种。而级进模用的最多的是矩形凹模。如图4.1所示是凹模洞口的几种结构形式:图4.1b、c、d、e、f型在落料、冲孔、级进模中都被广泛应用。随着科学技术的发展,20世纪70年代初期,线切割开始用于模具加工,因而b型凹模被广泛应用于落料模、冲孔模和级进模中,线切割后用酸腐蚀下面落料孔,也有加工好落料再线切割的,而c、d、e、f型应用很少。本模具采用的是b型。(本段摘自冲压工艺与模具设计P47)由于冲裁凸模中具有较多的细小凸模,防止细小凸模损坏,设计时要认真计算它的强度,并选择合适的安装方法。 细小凸模的损坏形式主要是受压失穏而折断,在材料力学中属于“压杆稳定”的问题。凸模分为带导向装置和无导向装置两种。凸模损坏不是其压应力达到破坏值被压碎, 而是产生弯曲变形而折断,显然, (1)比 (2)更容易折断。 防止凸模失稳破坏,主要应计算出图中所示失稳段长度L的值,当L小于一定的数值时,就不会发生失稳折断.用式2-24(冷模设计应用实例P44)计算D、E、F、G、H、J各区凸模允许的自由长度。各区冲裁力前面已计算出FD= FE= 539.7N、FF= FG= 373N、FH= FJ= 2119.5N。计算凸模的惯性矩。截面最小的惯性矩是对x轴的惯性矩,前两个视图都是按组合截面的方法计算惯性距。其值用下式计算。尺寸=4.45mm,= 0.475mm,=2.4mm,=0.475,=10.4mm,=0.74mm,则: 代入式(2-24)即: 则D、E、F、G、H、J各区允许的自由长度分别为:10.297mm、9.096mm、15.446mm。 凹模孔都用线切割加工,必须要打穿丝孔, 直径小于1mm的穿丝孔很难加工, 因而, 在窄孔的侧面, 打3mm的穿丝空, 在线切割加工时, 切割出各个的异形孔, 然后在镶上钢板, 钢板的一侧就是冲裁的刃口。4.1.2 卸料板的设计 卸料板要有足够的运动精度,为此在卸料板和固定板之间要设辅助导向机构,本模具利用卸料螺钉来导向。螺钉和固定板的配合间隙应当更小, 一般为凸模与卸料板配合间隙的1/2。各种间隙的关系见表7-9(冲模设计应用实例P254), 从表中可以看出, 间隙Z2值都很小, 在冲裁间隙值等于或小于0.05mm时, 模具中的辅助导向机构必须设计成滚珠过盈的导向机构方能有导向效果。钢球保持圈属于标准件。本模具选用的卸料螺钉的直径为10mm, 在固定板与卸料板之间共设置4套。4.1.3 限位装置的设计 级进模结构较复杂,凸模较多,在存放,搬运,试模过程中,若凸模过多地进入凹模,容易损伤模具,为此在级进模中应安装限位装置。如装配图所示, 限位装置由限位柱、限位垫块、限位套组成, 在冲床上安装模具时把限位垫装上, 此时模具处于闭合状态。在床上固定好模具,取下限位垫块,模具就工作,对安装模具十分方便。从冲床上拆下模具前, 将限位套放在限位柱上, 模具处于开启状态, 便于搬运和存放。4.1.5 其他零部件的设计根据凹模板与凸模板的尺寸标准,可以确定其他尚未确定的零部件的尺寸,列于表4.1,如下:表4.1 模具其他零部件相关参数序号名称长宽厚(mm)材料数量1凸模垫板32020020T8A12凸模固定板3202002545钢13凹模垫板32020020T8A14.2 模架的设计 多工位级进模选择模架精度,主要根据模具的冲裁间隙、配合精度和模具复杂程度。模具冲裁间隙小于0.05mm时,采用过盈导向模架。本模具采用上述模架。所以 上模座: 420mm 300mm 40mm 材质为HT200 下模座: 420mm 300mm 40mm 材质为HT2004.3 冲床选用4.3.1 冲压设备的选择依据1.所选压力机的公称压力必须大于总冲压力,即2.压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度,因此对于冲裁,弯曲等模具,其行程不于过大,以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模,压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上,以保证毛坯的放进和成行零件的取出。3.所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足:冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。4压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸,并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时,对工作台的受里条件也是不利的。4.3.2 压力机的选择根据总冲压力=416.4KN,可选用J23-30压力机,但还必须同时考虑模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等因素,并结合现有设备,最终选用J23-30开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下:公称压力: 600KN滑块行程: 80mm行程次数: 100次分最大闭合高度: 250mm封闭高度调节量: 100mm工作台尺寸(前后左右): 650mm 420mm模柄孔尺寸(直径深度):4.4 模具的总体结构设计有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案,便可以对模具进行总体设计,如图装配图4.2所示。 图4.2 从结构图初算出闭合高度: =(40+20+25+5+25+1.5+35+20+40) mm= 211.5mm根据料带的外形尺寸,确定凹模板的外形尺寸为:320mm200mm。以下是本模具的具体动作过程:料带沿着导料板送进,上模下行时,冲引导孔凸模首先进入引导孔凹模,先冲引导孔,同时沿条料边缘切下一块长度等于送料进距的料边,以便下一次冲裁时定位。冲完引导孔,上模上行,弹性卸料板将紧箍于凸模上的条料卸掉,然后条料送进一个步距。接着重复上一动作。到冲完最后一个外形,条料继续送进,把成件推到卸件斜板上,出件成功。4.5 本章小结本章节主要介绍了本模具的总体结构设计以及其零部件设计与选用,包括对模架和压力机的选择。此外,还对本模具的具体动作过程做了简单的介绍。这是本设计的重点部分。参考文献1吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,2006.5.2郑展.冲压工艺与模具设计.北京:机械工业出版社,2008.2.3郝滨海.冲压模具简设计手册.北京:化学工业出版社,2005.1.4高军,李熹平,修大鹏.冲压模具标准件选用与设计指南.北京:化学工业出版社,2007.7.5周玲.冲模设计实例详解.北京:化学工业出版社,2007.1.6模具设计与制造技术教育丛书编委会.模具结构设计.北京:机械工业出版社,2003.10.7姜伯军.级进冲模设计与模具结构实例.北京:机械工业出版社,2007.10.8王睿.Mastercam9实用教程.北京:人民邮电出版社,2003.2.9邓奕,苏先辉,肖调生.北京:清华大学出版社,2004.3.10顾迎新,张海渠.冲压工实际操作手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,2007.1.11陈炎嗣.多工位级进模设计与制造.北京:机械工业出版社,2006.9.12洪慎章.实用冲压工艺及模具设计.北京:机械工业出版社,2008.1.13刘华刚.冲压模具设计与制造.北京:化学工业出版社,2005.12.14冲模设计手册编写组.冲模设计手册模具手册之四.北京:机械工业出版社,1988.7.总 结在自己努力和老师的悉心指导下,我终于成功地完成了毕业设计的任务,本设计的题目是惠普电脑连接板连续模设计与制造仿真。主要任务是针对连接板设计一套相应的连续模具。设计中主要进行了加工方案的选择,制件排样图的确定,接着进行相关的计算,以及对模具各个零部件的选用,到最终确定整个模具的总体结构并利用Auto CAD2004软件制作了此连续模模具的装配图和零件图。通过这次毕业设计,我对冲压模具的设计过程有了一定了解,学到了很多课堂上学不到的东西。毕业设计不仅是对前面所学知识的检验,更能使自己能力提高。本人的主要收获和体会如下:第一 .学到了模具设计的方法。模具设计过程是创造性劳动的过程,设计应按科学程序进行,一般包括课题调研、拟定设计方案,总体设计,零部件设计、技术资料整理、改进设计等过程,一个产品须经过多次改进,才能完善和成熟。第二提高了综合应用各门知识的能力。以前课程设计接触的知识面比较窄。这次毕业设计是设计一台完整的机器。要把机器和每个零件设计出来,需要更多制造工艺方面的知识。第三巩固了计算机绘图能力。以前用CAD绘图,仅仅是知道主要指令的操作,通过这次绘制大量的图样,更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法,用简便快速方法画出完整正确的零件以及装配图样。第四提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做毕业设计的前期准备工作,资料是否全面、可靠,关系到整个毕业设计的进程。查阅手册是设计过程中随时要做的事情。只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。第五明确了设计必须与生产实际相结合,产品才有生命力。因此在设计过程中,要虚心听取老师和工程技术人员的意见,不断完善设计。第六培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假,在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上,每一个错误都会造成经济损失,因此,在设计过程中必须要有高度的责任心,要有严肃认真的工作态度。总之,对我们准毕业生来说,毕业设计,将对于我们今后在社会上从事相关工作有着非常大的帮助。致 谢本毕业论文(设计)是在我的指导教师老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染并激励着我。从题目的选择到最终完成,老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。此外,在本次设计中,同学们也给以我莫大的帮助。敬爱的老师以及亲爱的同学们,谢谢你们,没有你们的热情帮助和耐心指导,我的毕业设计不可能会完成的这么顺利。在这次设计中,我真的收获良多。谢谢!
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