支撑筒零件冲压模具设计【带CAD图纸和说明书】
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目 录摘 要6第1章 工艺分析与确定81.1冲裁工序的组合81.2冲裁组合方式91.3.冲裁顺序的安排91.4支撑筒冲裁连续模具及工艺设计101.5排样101.5.1材料的利用率101.5.2 条料的宽度12第2章 工艺计算142.1 毛坯尺寸计算142.2拉深次数的确定142.3 孔翻边14152.4 冲裁力的计算152.5 压力机的公称压力172.6 压力中心的确定182.7模具刃口尺寸计算及原则原则19 2.7.1 模具刃口尺寸及其制造公差原则:192.7.2 模具刃口尺寸计算192.7.3 模具的形状,尺寸设计计算212.8 冲裁模间隙22第3章 卸料与推件零件以及其他定位零件的设计243.1定位板和定位钉243.2送料方向的控制243.3 挡料销243.4 卸料装置24第4章 标准模架和导向零件274.1模架形式274.2模架选用的规格27第5章 连接与固定零件29第6章 模具设计中要注意的部分306.1 模具的闭合高度,冲模与压力机的关系306.2 经济性原则316.3 安全性原则31第7章 模具总装图的绘制32第8章 模具安装要求34第九章 冲模行业发展概述35总 结38致 谢39参 考 文 献40摘 要 针对精度要求较高,产品结构形状复杂以及生产批量大的特点,通过分析比较,优化模具结构设计,此多工位复合模,凸模装在上模上,凹模装在下模,采用对角双导柱模架导向,并采用旋入式模柄。为了保证操作的安全,设置了安全挡板。多工位冲压工艺的优点是占地少,效率高、质量好等。关键词: 模具结构设计 多工位 复合模 导向装置 弹性卸料 模架 模柄Abstract Specifically for accuracy demands comparatively highly, the product mix form is complicated as well as big characteristics of production lot, optimize mould physical design by analysing comparison,this multistation compound model, the protruding model puts upper model into, the die holds my model with, adopt the opposite angle pair of guide pin model to put up guiding, and adopt a whorl to enter the dyadic model handle. For the safety that guarantee handles,have set up safe baffle plate. That the multistation stamps the handicraft merit is that the Zhan field is few , efficiency is high , mass is easy to wait. Keywords: Mould physical design multistation compound model guiding device 第1章 工艺分析与确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。1.1冲裁工序的组合 冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 复合冲裁是在压机一次行程中,在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序;级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序,排列成一定的顺序,在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上,分别完成工件所要求的工序。除最初几次冲程外,以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高,获得的制件精度等级高。 1.2冲裁组合方式 生产批量一般来说,小批量与试制采用单工序冲裁, 中批和 大批量生产采用复合冲裁或级进 冲裁。 工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高,因为它避免了多次冲压的定位误差,并且在冲裁过程中可以进行压料,工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合 冲裁低, 在级进 冲裁中采用 导正销结构 ,可提高冲裁件精度。 对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时,考虑到单工序上料不方便和生产率低,常采用复合 冲裁或级进 冲裁。对于尺寸中等的工件,由于制造 多副单工序 模的费用比复合模昂贵,也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时,不宜采用复合冲裁和单工序冲裁,宜采用级进冲裁。 所以级 进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件 (参见图2.6.10),且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大, 但级进 冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制,冲裁工件尺寸不宜太大。模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件,采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易,成本较低。 操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难,工作安全性较差。级进冲裁较安全。 1.3.冲裁顺序的安排多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排(1) 先落料冲孔使毛坯与条料分离,冲孔得到后续工序所需要的预制孔。同时对工件进行定位。后继各冲裁工序的定位基准要一致,以避免定位误差和尺寸链换算。 (2) 冲裁完开始拉深.(3) 拉深完进行翻边时为减少孔的变形或被拉裂,采用锥面进行翻边。综合上述分析,对于一个工件,可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较,选取在满足工件质量与生产率的要求下,模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。 1.4支撑筒冲裁连续模具及工艺设计1. 制定冲压件的工艺过程,工件如图所示,大批量生产 1) 分析零件的冲压工艺性2) 材料 .08F-ZF . 2.拟订冲压件的工艺方案.1)计算毛胚尺寸: S= d2/4=3165.32mm2 D=127mm2)工艺方案的确定方案一:冲孔落料、 拉深、翻边。方案二: 落料. 冲孔. 拉深. 翻脚. 经比较采用方案一.因其产生的效率高。工件定位准确,拉深和翻边质量高,自动性好.工件的精度易保证.所以选用方案一。1.5排样1.5.1材料的利用率 在冲压零件的成本中,材料费用约占 60%以上,因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。不合理的排样会浪费材料,衡量排样经济性的指标是材料的利用率。 可用下式计算 : /0F/ 式中材料利用率; 工件的实际面积; F0所用材料面积,包括工件面积与废料面积; A 送料进距 (相邻两个制件对应点的距离); B条料宽度。 从上式可看出 ,若能减少废料面积,则材料利用率高。废料可分为工艺废料与结构废料两种(图1.5.1)。搭边和余料属工艺废料,这是与排样形式及冲压方式有关的废料;结构废料由工件的形状特点决定,一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案,减少工艺废料,才能提高材料利用率。图 1.5.1排样图 1-结构废料; 2-工艺废料排样合理与否不但影响材料的经济利用,还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此,排样时应考虑如下原则: 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下,还可适当改变制件形状)。 排样方法使应操作方便,劳动强度小且安全。 模具结构简单、寿命高。 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 1.5.2 条料的宽度搭边值的确定: 1影响搭边值的因素(1) 材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些;软材料、脆材料的搭边值要大一些。(2)材料厚度 材料越厚,搭边值也越大。 (3)冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值取大些。(4)送料及挡料方式 用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些;用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。(5)卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 有侧压装置时的条料宽度 如图1.5.2所示,有侧压装置时的模具,能使条料始终沿着基准导料板送料,因此条料宽度可按下列公式计算:B=(D+2a+)0- (mm)式中:B-条料宽度的基本尺寸;D-条料宽度方向上零件轮廓的最大尺寸;a-则面搭边(mm),查表2.5.2-条料下料剪切公差(mm),查表2.5.3、表2.5.4图1.5.2第2章 工艺计算2.1 毛坯尺寸计算圆筒直壁部分的表面积A1=d(h+)=6420.4 mm圆角球台部分的表面积A2=(2rd0+8r2)/4=1087.2 mm底部表面积A3=d02/4=5175.9 mm求毛坯尺寸,设毛坯的直径为D,根据毛坯表面积等于工件表面积的原则:D2= A1 +A2+ A3 =12679.45 mm 所以 D=127 mm2.2拉深次数的确定(1)拉深次数的确定:判断能否一次拉成判断零件能否一次拉出,仅需比较实际所需的总拉深系数m总和第一次允许的拉深系数m1的大小即可若m总m1说明工件可一次拉成,若m总m1说明需要多次拉深才能成形零件t/D100=0.945 由表4.2.3中查出各次的拉深系数:m1=0.55 , m2=0.75 , 总的拉深系数:m总d/D=0.66 m总大于m1,故1次拉深能完成2.3 孔翻边在模具的作用下,将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法。1)翻边模工作部分的设计翻边凹模圆角半径可取该值等于零件的圆角半径 ;翻边凸模圆角半径应尽量取大些,以便有利于翻边变形。圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸凸、凹模单边间隙/2(0.750.85) 圆孔翻边2)平板坯料翻边的工艺计算预冲孔直径dd= D-2(H-0.43r-0.72t)=21.77 (mm) 当翻边系数m大于极限翻边系数mmin时.可采用一次翻边成形. 翻边系数 m =d/D=21.77/43.8=0.50 预制孔的相对直径为: d0/t=18 mm mmin=0.48 mm 所以可一次翻成2.4 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模 ,其冲裁力 P一般可按下式计算: FPKptL 式中 材料抗剪强度 ; L冲裁周边总长(mm); t材料厚度(mm);在实际生产中常采用经验 公式计算: 卸料力 FF 推料力 F1n1F 顶件力 FF 图 2.1工艺力示意图 式中 P冲裁力(N); K卸料力系数,其值为0.020.06(薄料取大值, 厚料取小值); K推料力系数,其值为0.030.07(薄料取大值, 厚料取小值); K2 顶件力系数,其值为0.040.08(薄料取大值, 厚料取小值);n梗塞在凹模内的制件或废料数量(nh/t); h直刃口部分的高(mm);t材料厚度(mm)。卸料力和 顶件力还是 设计卸料装置和弹顶装置中弹性元件的依据。 1) 落料冲裁力FP1=KPtL1=143560 N2)冲孔冲裁力FP2=KPtL2=24642.72 N3)拉深时的力: Fp3=d1t =682038 N4)翻边力:Fp4=1.1t(D-db)=27355.68 N即:总的冲裁力为:FP=FP1+ FP2 FP3 FP4=877.6 KN2.5 压力机的公称压力 冲裁时,压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 采用弹压卸料装置和下出件的模具时: FP总 FFF 采用弹压卸料装置和上出件的模具时: FP总 FF2 采用刚性卸料装置和下出件模具时: FP总FF 在生产中,当压力机的吨位不足时,可采用凸模的阶梯布置(各凸模工作端面不在一个平面);斜刃冲裁(冲孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加热冲裁等措施以降低冲裁力。初选压力机的型号为J23100型开式双柱可倾式压力机,其主要参数为:公称压力F = 1000 KN 滑块行程 130 mm 滑块行程次数 38(次/min) 最大闭模高度380mm 闭模高度调节量 100mm模柄孔尺寸 直径60mm 深度80 mm 2.6 压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作,应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨间产生过大的磨损,模具导向零件加速磨损,降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心,可按下述原则来确定: 1.对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2.工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的 压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是:各分力对某坐标轴的力矩之代数和 等于诸力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的 座标 位置 O0(x0,y),即为所求模具的压力中心 计算公式为: (见下页)因冲裁力与冲裁周边长度成正比, 所以式中的各冲裁力 P、Pn,可分别用各冲裁周边长度 L、Ln代替,即: 2.7模具刃口尺寸计算及原则原则 2.7.1 模具刃口尺寸及其制造公差原则: 1落料件尺寸由凹模尺寸决定, 冲孔时孔的 尺寸由 凸 模尺寸决定。 故设计落料模时 ,以 凹模为基准 ,间隙取在 凸模上 ;设计 冲孔模时 ,以 凸模为 基准,间隙取在凹模上。 2考虑到冲裁中 凸 、凹模的磨损,设计 落料模时 ,凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸;设计冲孔 模时,凸模基本 尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样,在 凸 、凹模磨损到一定程度的情况下,仍能冲出合格制件。 凸 、凹模间隙则取最小合理间隙值。 3确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高( 即制造公差过小 ),会使模具制造困难,增加成本,延长生产周期;如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大 ),则生产出来的制件可能不合格,会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差, 则对于 非 圆形件按国家标准 “非配合尺寸的公差数值”IT14级处理,冲模则可按IT11级制造;对于圆形件,一般可按IT7 级制造 模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差,落料件上偏差为零,下偏差为负;冲孔件上偏差为正,下偏差为零。2.7.2 模具刃口尺寸计算由于模具加工方法不同, 凸模与 凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同,刃口尺寸的计算方法可分为二种情况。 (1)凸模与凹模分开加工 采用这种方法,是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差(凸模p、凹模d),它适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙2cmax,必须满足下列条件: pdcmax2cmin 或取p0.4(2cmax2cmin) d0.6(2cmax2cmin) 1落料: 设工件的尺寸为D,根据计算原则,落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸,使凹模基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸,再减小 凸 模尺寸以保证最小合理间隙值 2cmin。各部分分配位置见图2.3.1(a)。其计算公式如下: Dd(maxx)0+d Dp (d2cmin)-P0(maxx2cmin)0-p 2.冲孔: 设冲孔尺寸为d0根据以上原则,冲孔时以 凸模设计 为基准,首先确定凸模刃口尺寸,使 凸模基本 尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸,再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙 2cmin。各部分分配位置见图212b), 凸模制造偏差取负 偏差,凹模取正偏差。其计算公式如下: 在同一工步中冲出制件两个以上孔时, 凹模型孔中心距 Ld按下式确定 : Ld ( Lmin0.5)0.125 式中d落料凹模基本尺寸(mm); p落料 凸模基本 尺寸(mm); Dmax落料件最大极限尺寸(mm); dd冲孔凹模基本尺寸(mm); dp冲孔 凸模基本 尺寸(mm); dmin 冲孔件孔的 最小极限尺寸(mm); Ld同 一工步 中凹模孔距基本尺寸(mm); Lmin制件孔距最小极限尺寸(mm); 制件公差 (mm); 2cmin 凸 、凹模最小初始双面间隙(mm); p 凸模下 偏差,可按IT6选用(mm); d凹模上偏差,可按IT7选用(mm); x系数,是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸,与工件制造精度有关 ,可查表 2.3.1或按下列关系取值: 当制件公差为 IT10以上,取x 当制件公差为 IT11 ,取x075 当制件公差为 IT14者,取x05。 (2) 凸模和凹模配合加工 第一类: 凸模或 凹模磨损会增大的尺寸; 第二类: 凸模或 凹模磨损后会减小的尺寸; 第三类: 凸模或 凹模磨损后基本不变的尺寸。2.7.3 模具的形状,尺寸设计计算1落料: Dd(maxx)0+d= 127.030+0.004 Dp (d2cmin)-P0(maxx2cmin)0-p = 126.904-0.0040 校核: 0.004+0.004 =0.0080.066满足间隙公差要求2. 冲孔dp=(d+x)-P=21.90-0.013. 拉深凸模的直径为 外径45.160+0.025 内径19.840-0.021 2.8 冲裁模间隙冲裁 凸 模和凹模间的间隙,对冲裁件断面质量有极其重要的影响。此外,冲裁 间隙还影响着模具寿命、卸料力、 推件力 、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此,冲裁间隙是冲裁工艺与冲裁 模设计 中的一个非常重要的工艺参数。凸 、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此,设计模具时一定要选择一个合理的间隙,以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求、所需冲裁力小、模具寿命高。但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个 适当的范围作为合理间隙,只要间隙在这个范围内,就可冲出良好的制件,这个范围的最小值称为最小合理间隙 cmin,最大值称为最大合理间隙cmax。考虑到模具在使用过程 中的磨损使间隙增大, 故设计 与制造新模具时要采用最小合理间隙值 cmin。确定合理间隙的方法有理论确定法与经验确定法。 ( 一 )理论确定法 理论确定法的主要依据是保证上下裂纹会合,以便获得良好的断面。图 2.6所示为冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态。图 2.6冲裁过程中产生裂纹的瞬时状态 根据图中三角形 ABC的关系可求得间隙值c为:c =( t - h0 ) tan = t (1-h0/t) tan 式中, h 凸 模切入深度;最大剪应力方向与垂线方向的夹角。从上式看出,间隙 c与材料厚度t、相对切入深度h0t以及裂纹方向有关。而h与又与材料性质有关,材料愈硬, h0t愈小。因此影响间隙值的主要因素是材料性质 和厚度。材料愈硬愈厚,所需合理间隙值越大。表 2.2.2为常用冲压材料的ht与的近似值。由于理论计算方法在生产中使用不方便,故目前间隙值的确定广泛使用的是经验公式与图表(二)经验确定法 根据近年来的研究与使用经验,在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度、断面垂直度要求 高的制件应选用较小间隙值,对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的制件,应以降低冲裁力、提高模具寿命为主,可采用较大间隙值。其值可按下列经验公式和实用间隙表选用: 软材料:t 1 mm, c= 3% 4% tt = 1 3mm, c = (5% 8%)t t = 3 5mm ,c =(8% 10%)t 硬材料 : t 1mm,c = ( 4% 5% )t t = 1 3mm, c = ( 6% 8% )t = 3 8mm, c = ( 8% 13%) 。采用压边拉深其单边间隙计算公式: 由表4.6.2得增大间隙饿系数值。冲裁模间隙 2Cmin=0.126 2Cmax=0.180由 C=(0.060.08)t 得 C=(0.060.08)*1.2=0.0720.096取C=0.08第3章 卸料与推件零件以及其他定位零件的设计3.1定位板和定位钉定位板和定位钉是作为单个毛坯的定位装置,以保证前后工序相对位置精度或对工件内孔与外轮廓的位置精度的要求。3.2送料方向的控制条料的送料方向是条料靠着一侧的导料板,沿着设计的送料方向导向送进。标准的导料板结构见国标 (GB286581)。而采用导料销时,要选用两个。导料销的结构与挡料销相同。为了保证送料精度,使条料紧靠一侧的导料板送进,可采用侧压装置。为常用的几种结构。弹簧压板式侧压力均匀,它安装在进料口,常用于侧刃定距的级进模。簧片式和弹簧压块式使用时,一般设置 23个。3.3 挡料销国标中常见的挡料销有三种形式。固定挡料销活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上,用来控制条料的进距。特点是结构简单,制造方便。由于安装在凹模上,安装孔可造成凹模强度的削弱。常用的有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常用于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位3.4 卸料装置设计卸料零件的目的,是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉,保证下次冲压正常进行。1.卸料装置形式:刚性卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀(1). 刚性卸料刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大,单边间隙取 (0.20.5)t。固定卸料板特点:卸料力大,卸料可靠,适用板料较厚(大于0.5mm)、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件。固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应小于冲裁间隙,按H7/h6配合,。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。常用固定卸料板。a)是与导料板为一体的整体式卸料板; b)是与导料板分开的组合式卸料板,在冲裁模中应用最广泛; c)是用于窄长零件的冲孔或切口。卸件的悬臂式卸料板; d)是在冲底孔时用来卸空心件或弯曲件的拱形卸料板(2). 弹性卸料弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件(弹簧或橡皮)和卸料螺钉组成。常用于冲裁厚度小于1.5mm的板料,由于有压料作用,冲裁件平整。根据此模具的压料力和卸料力,此模具用弹性卸料装置。因为此模具的需要的卸料力不大。(3)、卸料螺钉:选圆柱头卸料螺钉如图3.1.5所示图3.1.5卸料螺钉沉孔深度应有足够的活动量。否则,当凸模经过多次刃磨后,卸料螺钉帽头在冲头到达最低位置时会高出上模座的上平面,从而损坏模具或设备。2 推件装置推件和顶件的目的,是将制件从凹模中推出来 (凹模在上模)或顶出(凹模在下模)。推件力是由压力机的模梁作用,通过一些传力元件将推件力传递到推件板上将制件(或废料)推出凹模。推板的形状和推杆的布置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。或对工件内孔与外轮廓的位置精度的要求。 第4章 标准模架和导向零件GBT285117(90)GBT285214(90)列出了各种不同结构和不同导向形式的标准模架,是由国家技术监督局批准并发布实施的标准,常用的导柱导套式模架,是由上、下模座 和导向零件组成。模架是整副模具的骨架,模具的全部零件都固定在它的上面,并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置,由导柱、导套的导向来实现。 4.1模架形式按导柱在模架上的固定位置不同,导柱模架的基本型式有四种。a) 对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模 (X轴为横向,Y轴为纵向)。b)为后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比较方便。因导柱安装在后侧,工作时,偏心距会造成导柱导套单边磨损,并且不能使用浮动模柄结构c)为中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上,导向平稳、准确。但只能一个方向送料。d)为四导柱模架,具有滑动平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件,以及大量生产用的自动冲压模架。4.2模架选用的规格 模架选用的规格,根据凹模周界尺寸从标准手册中选取。一般在长度上及宽度上都应比凹模大30-40mm。模板厚度一般等于凹模厚度的-1.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系。此模具在设计时模架是配作出来的,它的形状如下图所示。模架的类型:导柱模模架:上模座、下模座、导柱、导套导板模模架:弹压导板、下模座、导柱、导套(1).导柱模模架导向结构形式:滑动导向模架:级,级滚动导向模架: 0级,0级 (2). 导板模模架特点:作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。凸模与固定板是间隙配合,因而凸模在固定板中有一定的浮动量。模座必须十分重视上、下模座的强度和刚度。 在选用和设计时应注意如下几点: (1)尽量选用标准模架,而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。圆形模座的直径:比凹模板直径大3070mm;矩形模座的长度应比凹模板长度大4070mm;宽度可以略大或等于凹模板的宽度;厚度为凹模板厚度的1.01.5倍。 (2)所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应,并进行必要的校核。 (3)模座材料:HT200、HT250、Q235、Q255、ZG35、ZG45等。(4)模座的上、下表面的平行度公差一般为4级。(5)上、下模座的导套、导柱安装孔中心距精度在0.02mm以下;安装滑动式导柱和导套时,其轴线与模座的上、下平面垂直度公差为4级。(6)模座的上、下表面粗糙度为Ra3.2 0.8 按导柱导套导向方式的不同,模架又分为滑动导向模架和滚动导向模架。滑动导向的导柱导套的安装尺寸示意图。此时模具状态为闭合状态,H为模具的闭合高度。导柱导套的配合精度,根据冲裁模的精度、模具寿命、间隙大小来选用。当冲裁的板料较薄,而模具精度、寿命都有较高要求时,选 H6/h5配合的I级精度模架,板厚较大时可选用级精度的模架 (H7/h6配合)。对于冲薄料的无间隙冲模,高速精密级进模、精冲模、硬质合金冲模等要求导向精高的模具,还可选择滚动导向的导向结构。第5章 连接与固定零件模具的固定零件有模柄、固定板、垫板、销钉、螺钉等。这些零件都可以从标准中查得。1.模柄是连接上模与压力机的零件,常用于 1000K以下的压力机的模具安装。模柄的结构型式比较多,常用的几种。 2.固定板 凸模,凹模固定板主要用于小型凸模,凹模或凸凹模等工作零件的固定。固定板的外形与凹模的轮廓尺寸基本一致,厚度取(0.6-0.8)H凹,材料可选用Q235或45钢。作用:固定小型的凸模和凹模安装:与凸模过渡配合H7/m6、H7/n6,压装后磨平材料:一般Q235、45钢3垫板 垫板的作用是承受凸模或凹模的压力,防止过大的冲压力在模座上压出凹坑,影响模具着正常工作。垫板的厚度根据压力大小确定,一般取5-12mm,外形尺寸与固定板相同,材料为45钢,热处理后硬度为43-48HRC。是否需要用垫板,可按公式效核, 若凸模头部端面上的单位压力p大于模座材料的许用压应力时,就需要加垫板;反之则不需要加垫板。此模具要用到垫板。垫板的厚度为5mm。第6章 模具设计中要注意的部分6.1 模具的闭合高度,冲模与压力机的关系模具的闭合高度,冲模与压力机的关系模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。模具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压力机装模高度是指滑块在下止点位置时,滑块底平面与压力机工作台上的垫板上平面之间的高度。由于压力机的连杆长度可以调节,所以压力机的装模高度是可以调节的。当连杆调节至最短时为压力机的最大装模高度;当连杆调至最长时为压力机的最小装模高度。模具的闭合高度应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间,否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为:+-若模具的闭合高度,则该压力机不能用,若,则可以再加垫板。模具的其他外形结构尺寸也必须与压力机相适应。如模具外形轮廓平面尺寸与压力机的滑块底面尺寸与工作台面尺寸,模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸,才能使模具正确地安装和正常使用。6.2 经济性原则 在保证质量的前提下,应尽可能降低成本,提高经济效益。所以对于中批大量的冲裁件,应尽量采用高效率的多工序模,而在试制与小批量生产时应尽可能采用单工序模与各种形式的简易模具。6.3 安全性原则工人操作是否方便、安全也是在确定工艺方案时要考虑的一个十分重要的问题。例如,对于一些形状复杂的需要进行多道工序冲压的小型冲裁件,如果用单工序模进行冲裁,需要用手钳放置毛坯,多次进出危险区域,很不安全。因此,对于这类冲裁件,有时即使批量不大,也采用比较安全的连续模进行冲压。第7章 模具总装图的绘制1. 各模板装配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱边; 2. 模具装配后卸料板高出凸模1mm; 3. 模具装配后顶件板高出凹模2mm,模具闭合后凸模进入凹模1.2mm; 4. 模具装配后保证凸模与凹模之间的冲裁间隙为0.072mm且均匀; 5. 模具安装在J23-16压力机上,该压力机的主要参数为:公称压力160KN,最大封闭高度 220mm,封闭高度调节量45mm,工作台尺寸(左右前后)450mm 300mm,模柄孔尺寸:40603. 模具需涂防锈漆。总装图如下 第8章 模具安装要求1.清理模具平面及定位孔,模具安装面上的污物和毛刺。2.对于中小型模具的安装,一般用整体安装法,先在机器下面垫两根导柱上垫好木版,模具从侧面进入机架间,定模入定位孔,并放正,慢速闭和模板,压紧模具,然后用压板压紧定模,并初步固定动模,然后慢速开闭模具,找正动模,应保证开闭模具时平稳、灵活,无卡住现象,然后固定动模。3.模具压紧应平稳可靠,用四块压板压紧,压板不得倾斜,并应对角压紧,压板尽量靠近模脚,注意防止动定模压板相碰。4.调节锁模机构,保证有足够开模距离和锁模力,使模具闭合适当。 5.慢速开启模板直至模板后退为止,调节顶出装置,保证顶出距离,注意顶板不得直接与模体相碰,应留有510mm左右间隙,开闭模具观察顶出机构运动情况,动作是否平稳、灵活、协调。 6.模具装好开空车运转,观察模具各部分运行是否正常。 第九章 冲模行业发展概述近十多年来,随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识,冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展,其特征是与高新技术结合,在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合,推动了先进冲压成形技术的形成和发展。本文着重结合汽车工业的发展需求,讨论冲压技术的现状和发展趋势。一.压技术发展的特征冲压技术的真正发展,始于汽车的工业化生产。20世纪初,美国福特汽车的工业化生产大大推动了冲术的研究和发展。研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开,关键问题是破裂、起皱与回弹,涉及可成形性预估、成形方法的创新,以及成形过程的分析与控制。但在20世纪的大部分时间里,对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论,能求解的问题十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学,远不能满足汽车工业的需求。60年代是冲压技术发展的重要时期,各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限图(FLD)的提出,推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展,成为冲压技术发展史上的一个里程碑。由于80年代有限元方法及CAD技术的先期发展,使90年代以数值模拟仿真为中心的和计算机应用技术在冲压领域得以迅速发展并走向实用化,成为材料变形行为研究和工艺过程设计的有力工具。汽车冲压技术真正进入了分析阶段,传统的板成形技术开始从经验走向科学化。 二. 冲压工艺的种类 冲压主要是按工艺分类,可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁,其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大,要求冲压材料厚度精确、均匀;表面光洁,无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等;屈服强度均匀,无 明显方向性;均匀延伸率高;屈强比低;加工硬化性低。 在实际生产中,常用与冲压过程近似的工艺性试验,如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能,以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间,这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产),以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。 冲压设备除了厚板用水压机成形外,一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心,配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置,并利用计算机程序控制,可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下,在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序,常常发生人身、设备和质量事故。因此,冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 发展遇阻冲压成形业寻求突破: 据统计,2003年我国生产汽车冲压件约240万吨/8亿件,摩托车冲压件约28万吨/19亿件,拖拉机、农用车冲压件约96万吨/7.1亿件,家用空调和冰箱冲压件100万吨/12.8亿件。业内专家预计,随着冲压成形行业最大用户市场-汽车行业今后继续迅猛发展,中国冲压行业已迎来了一个快速发展机遇期,但能否抓住机遇获得新的更快的发展,专家指出,前进的道路上尚有许多阻力和障碍需要克服与突破。 三、先进成形技术的发展 冲压技术的发展与材料和结构密切相关。预计未来10-15年,环境要求和日益严格的环保法律,将促使汽车材料和结构发生很大变化。为了减少城市CO2的排放量,汽车力求轻量化,其最突出的发展方向是提高所用材料的比强度和比刚度及发展高效的轻量化结构。现代车身结构中,高强度钢约占25%。目前在继续开发超高强度钢的同时,结合发展新的“高效结构”和制造技术,争取使车身重量减少20%以上。但更引人关注的努力方向是扩大铝、镁等低密度合金材料在汽车上的应用。 欧美正在研究开发未来型的铝车身家用小汽车,可使重量减轻40-50%,耗油仅为现行小汽车平均值的三分之一。目前的主要问题是开发低成本铝合金,发展新结构和高效制造方法,以及改进回收技术。一旦成本问题解决了,铝合金可能成为汽车的主要结构材料。 自1991年以来,镁的产量每5年增加1倍,是很有前途的未来材料,预计2003年后镁的应用将有明显上升,包括大的车身外部零件。推广速度慢。技术开发费用投入少,导致企业对先进技术的掌握应用慢,开发创新能力不足,中小企业在这方面的差距更甚。目前,国内企业大部分仍采用传统冲压技术,对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。 突破点:走产、学、研联合之路 我国与欧、美、日等相比,存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体,科研难以做大,成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目,以高校和科研单位为技术支持,企业为应用基地,形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体,形成既能开发创新,又能迅速产业化的良性循环。 随着新材料和新结构的扩大应用,迫切需要发展相应的低成本冲压成形技术。当前的研究重点: (1)铝合金覆盖件等车身零件的冲压技术。国外已有实用的工艺及模具设计数据资料。 (2)多种厚度激光拼焊板坯的冲压技术。 (3)挤压管坯的内高压成形技术。 (4)复合板的成形技术等。 对于飞机工业来说,钛合金、铝锂合金复杂形状零件及铝合金特殊结构件的成形技术是当前的研究重点。 以液体直接或间接作为半模或传感应介质的各种液压成形技术,属于半模成形或软模成形,有很多优点(已有近60年历史),是飞机钣金零件的主要制造方法。近十多年来在高压源及高压密封问题解决后,得以迅速发展,在汽车工业中获得重要应用。液压成形包括液压橡皮囊成形、充液拉深成形和内高压胀管成形。液压橡皮成形已从航空工业的传统应用扩大到汽车的复杂内外板件的成形,在100-140Mpa的压力下,成形质量很好,适用于试制和小批量生产。新兴的内高压成形技术已经实用化、工业化,生产发动机的支架、排气管、凸轮轴及框架件等,达到了很好的效率和效益预计液压成形、拼焊毛坯冲压成形及激光焊接装配将是未来汽车轻量化的三项关键技术。此外粘介质压力成形、磁脉冲成形,以及各种无模成形技术的研究也有很大进展,显现出越来越多的工艺柔性。四、冲压成形技术的发展趋势 进入90年代以来,高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的形成和发展。 (1) 21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展,发展的方向将更加突出“精、省、净”的需求。 (2)冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展,并与数字化制造系统好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形,从而真正进入实用阶段。 (3)注重产品制造全过程,最大程度地实现多目标全局综合优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。 (4)对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便从产品初步设计甚至构思时起,就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度,作出快速分析评估。 (5)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性,以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势,加强企业对市场变化的快速响应能力。 (6)重视复合化成形技术的发展。以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展,也正在从制造单个零件向直接制造结构整体的方向发展。 加入WTO以后,中国的汽车工业、航空航天工业等支柱产业必将有大的发展。我国的冲压行业既充满发展的机遇,又面临进一步以高新技术改造传统技术的严峻挑战。国民经济和国防建设事业将向冲压成形技术的发展提出更多更新更高的要求。须加强力量的联合,加强技术的综合与集成,加快传统技术从经验向科学化转化的进程。加速人才培养,提升技术创新能力,提高冲压技术队伍的整体素质和生产企业的竞争力。总 结经过近3个月的冲压模毕业设计,使我对冲压技术有了更深一步的认识,这对即将踏上工作岗位的我们来说是个不小的帮助。 通过这一两年的专业学习,我们对模具的设计与制造有了理论上的认知与了解,但毕尽是课本上的东西,对于从未接触过模具的我们来说还是有点陌生。而现在我们在经过这次设计后对整个结构、作用、特点有了系统的自我认识与学习,就加深了它在我们脑海中的影象,再加上通过以前的实习,我们已经知道怎样加工和生产模具,这对设计有了很大的帮助,我们不会再凭空想象,而是积累经验,作的也游刃有余。这次设计主要综合了冲裁工艺及模具设计、弯曲工艺及模具设计为一体的级进模的设计,将学过的知识有机的联系在了一起,使我改正了错误的观点,加深了正确设计冲压工艺和冲压模具结构设计的基本方法,对多个工序又有了新的认识,完善了我对冲压的理解。 这次设计还要感谢多位老师的帮助,非常感谢对我的耐心指导,在您的指导下我学到了更多知识,改正了许多错误,使我熟悉了冲压设计的全过程,在冲压设计中我知道了那些是应该特别注意的,确保了设计的顺利完成。在此,祝愿各位老师身体健康、工作顺利!致 谢你自己随便写写感谢老师之类的话!参 考 文 献1 模具设计与制造简明手册 冯炳袭 韩秦荣 殷振海 蒋文森编 上海科学技术出版社;2 冲压设计资料 王孝培主编 机械工业出版社; 3 冲压工艺与模具设计 成虹主编 高等教育出版社;4 画法几何及机械制图 曾宗桢主编 兰州大学出版社;5 公差配合与测量技术 薛彦成主编 机械工业出版社;6 机械工程材料 许德珠主编 高等教育出版社;7 实用模具技术手册 陈锡栋主编 机械工业出版社。37
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