防转垫的冲压模具设计与成型工艺-落料冲孔复合模含9张CAD图
防转垫的冲压模具设计与成型工艺-落料冲孔复合模含9张CAD图,防转垫,冲压,模具设计,成型,工艺,冲孔,复合,cad
XXXXXXX设计中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称防转垫冲压成形工艺与模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:所在专业意见: 负责人: 年 月 日 防转冲压成形工艺与模具设计摘 要本设计题目为防转垫冲压成形工艺与模具设计,体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向,有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计,进一步加强了设计者冲压模具设计的基础知识,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了齿轮螺栓垫片冲压模具设计时要注意的要点,通过对制件进行工艺分析,可确定制件的成形加工用一套复合模即可。从控制制件尺寸精度出发,对齿轮螺栓垫片冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算,以确定各工作零件的尺寸,从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述,并应用CAD进行各重要零件的设计。关键词:复合模;工艺分析;加工工艺。The Rotation preventionpad pad stamps forming handicraftand design for dieAbstractThe topic of this design is the Rotation preventionpad stamps forming handicraft and design for die.The requirement,content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designers foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the gear bolt filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter gear bolt filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.Key words: compound die;process analysis;processing of die parts. 设 计(XX)任 务 书1本毕业设计(论文)课题来源及应达到的目的:本设计题目为防转垫冲压成形工艺与模具设计,通过设计,应对冲压工艺生产较为熟悉,能熟练使用相关设计手册,独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制。并且能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):(1)了解目前国内外冲压模具的发展现状;(2)分析齿轮螺栓垫片的成形工艺并确定其工艺方案;(3)模具主要设计计算;(4)绘制模具总装图,并绘制零件图;(5)得出设计结论。 设计题目:齿轮螺栓垫片冲压成形工艺与模具设计材料:08Al钢 厚度:1.5mm生产批量:大批量所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称0014凸凹模工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格1下料锯床钢尺2锻造(553853 mm)锻床锻锤钢尺3热处理(退火,保证硬度58-62HRC)加热炉4钳工划线去毛刺台虎钳虎钳划针、样冲游标卡尺5粗铣外轮廓数控铣床铣刀游标卡尺6钳工钻孔钻床钻头7热处理(淬火、回火)电热炉火钳8磨外轮廓磨床砂轮千分尺9 精铣内轮廓 铣床磁盘8平底铣刀游标卡尺10研磨内外轮廓达到要求11检验编制 校对 审核 批准 XXXXXXXX设计说明书XX设计题目:防转垫冲压成形工艺与模具设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 20XX年 4月30日 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-04落料凹模工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料02锻造达尺寸16212227mm蒸汽锤直尺03粗铣六面达尺寸160.1120.125.1mm立式铣床虎钳30面铣刀, 游标卡尺04磨六表面平面磨床磁力夹具、精密平口钳砂轮游标卡尺,刀口尺05钳工划线去毛刺钻螺纹孔立式钻床虎钳钻头、铰刀、丝锥高度尺、游标卡尺06热处理(淬火、回火)保证硬度58-62HRC热处理炉硬度仪,游标卡尺07磨削上下面(保证高度为25mm)平面磨床磁力夹具、精密平口钳砂轮游标卡尺,刀口尺08 精铣加工YASDA专用夹具16,10平铣刀千分表,游标卡尺09钳工研磨各型孔达尺寸要求游标卡尺10检验游标卡尺 编制 校对 审核 批准 目 录1 绪 论12冲裁件工艺性分析及方案的确定42.2 冲裁工艺方案的确定52.3主要设计计算52.3.1 排样方式的确定52.3.2确定搭边与搭肩值53计算冲压力和初选压力机83.1冲裁工序总力的计算83.2初选压力机103.3 确定压力中心113.4模具工作零部件凸凹模刃口尺寸的计算124 模具结构形式的选择与确定164.1 模具类型的选择164.2定位方式的选择164.3导向方式的选择164.4 卸料方式164.5 送料方式165 主要零部件的结构设计175.1 落料凸模、凹模、凸凹的设计175.1.1落料凹模的结构设计175.1.2冲孔10凸模的设计195.1.3落料凸模(凸凹模)结构的设计205.2定位装置的设计与标准化225.3卸料装置的设计及标准化245.4退件装置的设计与标准化255.4.1刚性推件装置的设计与标准化255.4.2退件块的设计255.4.3连接推杆的选用255.4.4推板的设计265.5.5打料杆的设计265.5支撑固定零件的设计与标准化265.51模架的选用275.6垫板的设计275.7紧固零件的设计与标准化276 模具总装图287 冲压设备的校核308 模具的装配和调试318.1 凸模、凹模预配318.2 凸模装配318.3 装配下模3184 装配上模318.5 冲压模具具的试冲与调整328.5.1 调整凸凹模进入凹模与凸模进入凸凹模的深度328.5.2调整冲裁间隙328.5.3试模328.5.4模具在试模过程中出现的问题及调整方法33总 结35致 谢37参 考 文 献38 XXXXXXX设计评语学生姓名: 班级: 学号: 题 目: 防转垫的冲压工艺及模具设计 综合成绩: 指导者评语: 1.XX同学完成毕业设计任务过程中能正确查找设计资料,并能把所学的知识灵活运用。 2.XX同学设计图纸标注比较规范,设计图纸比较合理。 3.XX同学工作量达到要求,建议成绩评定为及格,可以提交答辩。 指导者(签字): 年 月 日 设计评语评阅者评语: 1.XX同学的毕业设计工作量达到要求。 2.XX同学的模具动作正确,能按照规范性要求书写设计说明书。 3XX同学学习态度认真,建议成绩评定为及格,可以提交答辩。 评阅者(签字): 年 月 日答辩委员会(小组)评语: 答辩委员会(小组)负责人(签字): 年 月 日 防转冲压成形工艺与模具设计摘 要本设计题目为防转垫冲压成形工艺与模具设计,体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向,有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计,进一步加强了设计者冲压模具设计的基础知识,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了齿轮螺栓垫片冲压模具设计时要注意的要点,通过对制件进行工艺分析,可确定制件的成形加工用一套复合模即可。从控制制件尺寸精度出发,对齿轮螺栓垫片冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算,以确定各工作零件的尺寸,从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述,并应用CAD进行各重要零件的设计。关键词:复合模;工艺分析;加工工艺。The Rotation preventionpad pad stamps forming handicraftand design for dieAbstractThe topic of this design is the Rotation preventionpad stamps forming handicraft and design for die.The requirement,content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designers foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the gear bolt filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter gear bolt filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.Key words: compound die;process analysis;processing of die parts.目 录1 绪 论12冲裁件工艺性分析及方案的确定42.2 冲裁工艺方案的确定52.3主要设计计算52.3.1 排样方式的确定52.3.2确定搭边与搭肩值53计算冲压力和初选压力机83.1冲裁工序总力的计算83.2初选压力机103.3 确定压力中心113.4模具工作零部件凸凹模刃口尺寸的计算124 模具结构形式的选择与确定164.1 模具类型的选择164.2定位方式的选择164.3导向方式的选择164.4 卸料方式164.5 送料方式165 主要零部件的结构设计175.1 落料凸模、凹模、凸凹的设计175.1.1落料凹模的结构设计175.1.2冲孔10凸模的设计195.1.3落料凸模(凸凹模)结构的设计205.2定位装置的设计与标准化225.3卸料装置的设计及标准化245.4退件装置的设计与标准化255.4.1刚性推件装置的设计与标准化255.4.2退件块的设计255.4.3连接推杆的选用255.4.4推板的设计265.5.5打料杆的设计265.5支撑固定零件的设计与标准化265.51模架的选用275.6垫板的设计275.7紧固零件的设计与标准化276 模具总装图287 冲压设备的校核308 模具的装配和调试318.1 凸模、凹模预配318.2 凸模装配318.3 装配下模3184 装配上模318.5 冲压模具具的试冲与调整328.5.1 调整凸凹模进入凹模与凸模进入凸凹模的深度328.5.2调整冲裁间隙328.5.3试模328.5.4模具在试模过程中出现的问题及调整方法33总 结35致 谢37参 考 文 献381 绪 论目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。大学三年的学习即将结束,毕业设计是在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习其中最后一个实践环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在学校的近三年学习中,已完成了模具专业教学计划中所要求的理论课程。在毕业前夕,通过毕业设计的实践环节,进行已学知识的全面总结和应用,提高综合能力的培训及扩大模具领域的新知识。毕业设计其目的在于巩固所学知识,熟悉有关资料,树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养实际工作能力。通过设计,使我在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、零件结构设计、编写技术文件和阅读技术文献等方面受到一次综合训练。毕业设计要达到的具体要求是:1.系统总结,巩固过去所学的基础知识和专业课知识。2. 运用所学知识解决模具技术领域内的实际工程问题,以此进行综合知识的训练。3.通过某项具体工程设计和实验研究,达到多种综合能力的培养,掌握设计和科研的基本过程和基本方法。4.提高和运用与工程技术有关的人文科学,价值工程和技术经济的综合知识。改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来,随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展,模具制造业也相应进入了高速发展的时期。据中国模具工业协会统计,1995年我国模具工业总产值约为145亿,而2003年已达450亿左右,年均增长14%。另据统计,我国(不含台湾、香港、澳门地区)现有模具生产厂点已超过20000家,从业人员有60万人,模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见,我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求,特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇,无疑也面临着更大的挑战。我做的是冷冲压模具设计,冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得需要零件(俗称冲压件或冲件)的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工,所以称为冷冲压。冷冲压与其他加工方法相比,具有独到的特点,所以在工业生产中,尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冷冲压加工产品零部件,如汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防以及日用品等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重相当大。不少过去有铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,现在已经被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工制造,大大提高了生产效率,降低了成本。可以说如果在生产中不广泛采用冲压工艺,许多工业部门的产品要提高生产率,提高质量,降低成本,进行产品的更新换代是难以实现的。在大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习,我对于模具特别是冲压模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是有了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下,同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体,明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍,设计中,充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽了最大努力做毕业设计。在设计的过程中,虽然有一定的困难,但在指导老师的细心指导、同学间的讨论和自己的努力下,自信会完满的完成毕业设计任务。由于我的水平有限,而且缺乏经验,设计中难免会出现疏漏和不妥之处,敬请各位老师指正。2冲裁件工艺性分析及方案的确定工件名称:防转垫生产批量:大批量材料:08A厚度:1.5mm图2.1 零件图2.1 零件的冲裁工艺性分析该零件为防转垫,材料为08AL,即8AL是优质碳素结构钢的一种,一般用作冷冲压薄板钢中的Al脱氧镇静钢冷轧板,其命名规则类同碳素结构钢,其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍,即“08”表示钢中平均碳质量分数为0.08%,“Al”表示铝脱氧冶炼镇静。与普通冷轧薄钢板相比,具有更好的综合力学性能和成形性能。广泛用于各种车辆中形状复杂的深冲压零件。如汽车、拖拉机的车身、驾驶室、发动机外壳等不承受载荷的各种冲压零件。该零件形状简单、对称,是由圆弧和直线组成的。冲裁件外形所能达到的经济精度为IT11IT14级,孔中心与边缘距离所能达到的公差为0.05,mm。将以上精度与零件精度要求相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证,其他尺寸、生产批量等情况,也均符合冲裁工艺要求,故采用冲压方式进行加工。2.2 冲裁工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。采用方案一,生产率低,工件的累计误差大,操作不方便,由于该工件为大批量生产,方案二和方案三更具有优越性。该零件内形孔与外缘之间的最小距离为7.5mm,大于此零件要求的最小壁厚4.0mm,可以采用冲孔落料复合模或冲孔落料级进模。复合模模具的形位精度和尺寸精度容易保证,且生产率高,尽管模具结构比较复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具的制造并不困难。级进模虽生产率也高,但零件的冲裁精度稍差,欲保证冲压件的形位精度,需要在模具上设置导正销导正。故模具制造安装较复合模复杂,模具制造成本会大大增加,且模具制造周期较长。通过对上述三种方案的分析比较,该零件的冲压生产采用方案二的复合模比较理想。2.3主要设计计算2.3.1 排样方式的确定设计复合模时,首先要设计条料排样图。该零件具有椭圆形特点,采用直排排样方法,不但方便送料,而且零件形状精度容易保证,虽然材料的利用率低于少废料和无废料排样,但工件的精度高,且易于保证工件外形的圆角。2.3.2确定搭边与搭肩值搭边和搭间距一般是由经验确定的,查表3.2.1取得搭边值为=1.5mm,=1.8mm。则:条料宽度B=(30+37+1.82)=70mm排样步距S=(37+1.5)=38.5mm一般冲裁金属材料的搭边值表3.2.1(mm)材料厚度手工送料自动送料圆形或圆角r2t矩形边长L50矩形边长50或圆角r2t11aa111.51.521.532121.52.523.52.53222.5232.543.5332.53.535443443546554材料的利用率的计算根据一般市场供应情况,原材料选用1000mm2000mm1.5mm的08AL钢板,每块可以剪成702000的14条,材料剪裁利用率可达98%。冲压件毛胚的面积: =2184.665 一个步距的材料利用率:图2.2 排样图3计算冲压力和初选压力机3.1冲裁工序总力的计算 该模具采用复合模,拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算如下:由冲压工艺与模具设计中冲裁力公式得:F=公式中 F冲裁力()K系数L冲裁件剪切周边长度(mm)t冲裁件材料厚度(mm)被冲材料的抗剪强度()上式中安全系数K是考虑到实际生产,模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损,板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取K=1.3。式中抗剪强度与材料种类和坯料的原始状态有关,查表得08Al的抗剪强度Tc为:Tc=275390 。工件厚度为:t=1.5从保证生产考虑,取Tc=390 。则落料力 F落= =1.3(302+18.523.14)1.5390 =133984.89(); 即:F落=133.98() 冲孔力= =1.3(210+122)1.5390 =38633.4();即:=38.63()注:冲孔力为10+01的孔长扁孔同时冲裁时的力的总和计算。 冲孔时的推件力 =取直壁形式刃口的凹模刃口形式,由表3-1查得,h=6mm,则n=h/t=6mm/1.5=4个,查表3-2得,K推=0.05表3-1直壁式凹模刃口尺寸参数表主要参数材料厚度t/mm刃口高度h/mm0.540.51512.562.568610表3-2卸料力、推件力、顶件力系数表:材料料厚刚0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铝合金0.0250.080.030.07纯铜、黄铜0.020.060.030.09则=40.0538.63KN=7.73KN落料时的卸料力 =查表3.1-2取=0.04则=0.04133.98KN=5.36KN总冲压力为 =+F冲+F推+ =133.98KN+38.63KN+7.73KN+5.36KN =185.7KN为保证冲裁压力足够,一般冲裁时压力机吨位应为比理论计算压力大30%左右,即=1.3F总=1.3185.7KN=241.41KN3.2初选压力机压力机的公称压力必须大于或等于工序总力。查手册初选开式可倾压力机参数初选压力机型号J23-25,其具体参数见表3-3。表3-3 J23-25压力机主要参数公称压力滑块行程滑块行程次数最大封闭高度封闭高度调节量立柱间距工作台尺寸模柄孔尺寸工作台孔尺寸动力电机功率250KN7055次/min270552403505504060150mm2.2Kw3.3 确定压力中心 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作,应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受偏心载荷,导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损,还会使合理间隙得不到保证,从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。首先确定落料的压力中心,由于该冲压件外形为沿两中心线对称,落料压力中心在外形轮廓中心(=33.=18.5);其次确定冲孔压力中心,该冲压件虽然两个孔呈对称分布,但两个孔的尺寸不等,需对冲孔压力中心进行计算才能确定其准确压力中心位置(,)。由公式:= = 得=37.65mm由于两孔均沿X轴方向对称,则=18.5mm即冲孔压力中心为(37.65,18.5)计算模具的压力中心()=35; =18.5;建立坐标系,具体压力中心如图3.1所示图3.13.4模具工作零部件凸凹模刃口尺寸的计算模具刃口的尺寸是影响冲裁件精度的主要因素,同时也是保证模具合理冲裁间隙的前提。本工序中,防转垫的材料为08Al,由零件图知道,该零件的尺寸精度要求一般,应以保证产品要求精度的前提下,尽量降低冲裁力、提高模具寿命为主来取合理的凸凹模具间隙。查表3-4较大间隙的冲裁模具初始双边间隙,双面间隙取:=0.132,=0.240;取Z=0.2.零件图上未注尺寸的基本公差,属于自由基本尺寸,按照IT14级公差执行。查表3-4较大间隙的冲裁模具初始双边间隙(部分)材料厚度t/mm08,10,35,09Mn2,Q23540,4516Mn65Mn0.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0921.50.1320.2400.1700.2400.1700.2402.00.2460.3600.2600.3800.2600.3803.00.4600.6400.4800.6600.4800.660零件图上未注尺寸的基本公差按照IT14级公差执行,加上零件注有的公差,得到冲压件产品图如图3.4.1所示图3.2(制件图)冲制10凸、凹模刃口的计算。由于制件结构简单,精度要求不高,多以采用凸凹模分开加工的方法加工凸、凹模。其凸、凹刃口尺寸计算如下:查表3.4-2的凸、凹模制造公差:; 校核:-;而+=0.02+0.025=0.045mm满足:-+的条件查表3.4-2的,IT14级时磨损系数x=0.75查表3.4-2 磨损系数x材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.36120.200.210.410.42240.240.250.490.500.240.2440.30.310.590.601336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.200.150.120.180.150.22即:凹模厚度H=ks=0.3(18.52+30)=20.1mm;(式中s为冲裁件最大外形尺寸)凹模壁厚C=1.5H=1.520.1=30.15mm凹模外形尺寸的确定:凹模外形长度L=67+230.15=127.3mm;凹模外形宽度B=37+230.15=97.3mm凹模整体尺寸标准化,取为150mm120mm25mm。凹模具体结构如图5.11图5.1(落料凹模)5.1.2冲孔10凸模的设计为了增加凸模强度和刚度,凸模非工作部分直径应制成逐渐增大的多级形式,且它的外形尺寸较大,所以选用B型圆凸模。凸模固定板厚度取20mm,凸模长度根据结构上的需要来确定=(20+20.1)=40.1mm (取45mm) 由于此凸模直径较小,且长度较长,刚度和强度可能不足,故需要校核,凸模为优质炭素工具钢(淬火)其工作部分直径=10mm,冲裁板料的抗剪强度,凸模材料的许用压应力1)强度校核=10mm即 2)抗纵向弯曲力校核对于圆形凸模(有导向装置)用公式 式中允许的凸模最大自由长度,mmF 冲孔力,N凸模最小截面的直径,mm =55.25mmL=45mm =55.25mm故强度满足,设计合理,具体结构如图5.2与图5.3所示图5.2图5.3(圆凸模)5.1.3落料凸模(凸凹模)结构的设计结合工件外形并考虑加工,外形凸模用线切割机床加工成直通式凸模,用凸凹模固定板固定,反面用两个M6的螺钉拉紧在垫板上,凸模按下式计算:L=h1+h2+h3+h其中: h1为固定板厚度(20 mm),h2为卸料板厚度(15mm),h3为材料厚度(1.5 mm)。 h为附加长度,主要考虑凸模进入凹模的深度(1mm)及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离(15mm20mm)等因素。所以:L=20+15+1.5-1+15=50.5mm(取51mm)校核凸凹模的强度:根据经验公式凸凹模最小壁厚只需满足C(1.52)t即可,而材料料厚为1.5mm,得凸凹模的最小壁厚为3mm,而实际最小壁厚为7.5mm,故满足最小壁厚要求。凸凹模外形名义尺寸为67mm37mm,外形尺寸足够大,抗纵向弯曲力和端面压力足够,故无需校核。具体结构如图5.4所示:图5.4(凸凹模)5.2定位装置的设计与标准化a挡料销及导料销的设计与标准化为便于加工、装配及维护结合模具整体结构的设计,挡料销与导料销宜选为尺寸同样,且在模具开启状态下应高出卸料板35mm,以便于工人作业时方便准确定位。定位销大致分为固定式、可换式和浮动式三种,考虑到落料凹模强度,如在凹模上加工挡料销及导料销让位孔,则凹模强度会有所削弱,以致降低模具寿命。故在这里选用浮动式定位销。本模具冲裁材料为1.5mm厚的08Al,平行于送料方向落料尺寸37mm,垂直于送料方向的落料尺寸为67mm,卸料板厚度为1.5mm。导料由装在同一侧的两个定位销来保证,送料步距由一个定位销来控制。综合考虑选取6X20 HB 852-1990型定位销,尺寸的选取见B型活动挡料销尺寸表(5-2),具体结构如图5.5图5.5B型活动挡料销尺寸表(5-2)直径d1(mm)直径d2(mm)L(mm)L1(mm)基本尺寸极限偏差4-0.03-0.0663.510181220685.510181220152518288-0.04-0.0810712241527183023351012815271830233512-0.05-0.09141028403547b挡料销与导料销固定形式的确定由模具整体结构设计,挡料销及导料销都应与卸料板滑配,通过挡料销和导料销自带凸缘由弹簧压紧于卸料板反面。开模时,在弹簧的作用下挡料销和导料销处于上限位置并高出卸料板5mm;工作时,在落料凹模的压力作用下,挡料销和导料销压缩弹簧下移直到落料凹模压紧板料或卸料板(模具空工作情况)。具体结构如图5.6所示图5.65.3卸料装置的设计及标准化卸料装置的目的是将卡在凸模外,凹模内的工件或废料卸掉,保证下次冲裁的顺利进行,一般有弹性卸料装置、刚性卸料装置、废料切刀三种形式。模具的卸料装置不仅要有良好的稳定性、刚性,而且还要有较好的工艺性。本模具采用倒装结构,选用弹性卸料形式。初选4根弹簧,每根弹簧的预压力为根据预压力和模具结构尺寸HB4575-1992的矩形压簧,具体弹簧号的选取要求其最大工作负荷1.34KN。本模具的冲孔和落料工序都是冲裁,卸料板的工作行程不大,适用矩形弹簧,结合实际条件选择,由工艺排样结合模具结构的特性,四组弹簧在模具上呈分布均匀,从安全和卸料可靠性考虑,弹簧弹力值应取大一些,这样对模具没多大影响仅是增加一些压力机的负荷。这里选用HB4575-1992.4号矩形压簧,其最大工作负荷3.16KNF0=1.34KN,所选弹簧具体参数如图5.7所示 图5.75.4退件装置的设计与标准化5.4.1刚性推件装置的设计与标准化本套模具的落料名义尺寸为67mmX37mm,料厚为1.5mm,故推出卡在落料凹模里的工件所需推件装置推件力比较大,且为了推件平稳可靠,应采用退件块配合打杆、推杆等刚性推件装置。5.4.2退件块的设计本推件块的端面外形应跟落料凹模的刃口形状一致,整体外形应设计成台阶式以便与凹模配合完成推件,而在冲裁时不致于把推件块推出滑到模外。推件块在自由状态下应高出凹模面0.20.5mm,以保证制件顺利推出凹模外。推件块和凹模的配合:由于外形件的相对尺寸一般,外形形状相对简单,所以推件内形与凹模为间隙配合H8/f8,推件外形与凹模及退件块内形孔与冲孔凸模为非配合关系,属内导向。5.4.3连接推杆的选用为了使推件装置推出平稳采用4根推杆。每根推杆所承受的力为: 由手册查取适合本装置的推杆规格为:645mm JB/T7650.35.4.4推板的设计由推出结构需要,推板适宜选用圆形即手册的B型(JB/T7650.4)。5.5.5打料杆的设计推板选用硬料并与上模座配合滑动,故此打杆无需选用硬料带肩打杆,单靠推板与上模座的配合保证平稳推件,打料杆仅起到传递力的作用,所以这里选用圆柱式打料杆。具体如下:推件系统如图5.8所示图5.8(打料杆)材料Q235钢 无需热处理 规格:10110mm JB/T7650.1-19945.5支撑固定零件的设计与标准化由凹模周界L150mm,B=120mm,及卸料板的外形尺寸,材料选为HT200,0I级精度的后侧导柱模架。技术要求按JB/T80701995的规定。5.51模架的选用上模座标记:16012535 GB/T2855.5下模座标记:16012540 GB/T2855.6模柄标记:4078 GB/T2862.381导柱标记:25160 GB/T2861.1导套标记:256038 GB/T2861.65.6垫板的设计在本模具采用的弹性卸料装置中,上模座中设有推板等零件的装置和让位空间,会使的其厚度变薄,影响其抗压强度,所以应设一块垫板。而下模座由于凸凹受到很大的冲击力作用,长时间工作会对下模座平整度有所影响,进而会影响到整个模具的冲裁精度,所以在下模座上也设计一垫板。其规格根据凹模外形尺寸选取150mm120mm12mm。5.7紧固零件的设计与标准化本模具采用螺钉固定,销钉定位。其具体数据如下:内六角圆柱头螺钉标记:GB/T70.1-2000 M860 M1020 M875销钉标记:GB/T119.1-2000 880 8706 模具总装图通过以上设计,可得到如图6.1所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模座、上垫板、凸模固定板、凸模(2个)及落料凹模等组成。退件方式采用刚性卸料,以打料杆、推杆、推板及推件块组成退件系统进行刚性打料。下模部分由下模座、下垫板、凸凹模固定板、凸凹模、卸料板及导料销和挡料销等组成。卸料方式采用弹性卸料,以弹簧为弹性元件,冲孔废料由下垫板及下模座预设的漏料孔中漏出。因为该模具为冲孔落料复合模,条料送进过程中无需非常精确定位,送进时稍有误差,只是会造成料边不均匀,对产品质量不存在任何影响,故采用两个浮动导料销导向,一个浮动挡料销定位,操作时完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动,用挡料销顶住落料孔同时条料的一边紧贴两导料销,并向前推紧。图6.1(总装图)1下模座 2.内六方螺钉 3.圆柱销钉 4.凸凹模固定板 5.圆柱压簧 6.卸料板 7.浮动挡料销 8.落料凹模 9.退件块 10.内六方螺钉 11.圆柱销钉 12.上模座 13.圆凸模 14.内六方螺钉 15.凸缘模柄 16.打料杆 17.推板 18.内六方螺钉 19.推杆20.扁凸模 21.上垫板 22.导套 23. 凸模固定板 24.导柱 25.凸凹模 26.内六方螺钉 27.矩形压簧 28. 内六方螺钉 29.下垫板7 冲压设备的校核通过前面的设计可只,上模座厚度为35mm,上垫板厚度H上垫板为12mm,凸模固定板厚度H凸模固定板为20mm,凹模厚度H凹模为25mm,凸凹模长度为H凸凹模为51mm,装配时卸料板高于凸凹h1为1mm,下垫板厚度H下垫板为12,mm,下模座厚度为40mm,凸模冲裁后进入凹模的深度为1mm,材料料厚t为1.5mm。该模具的闭合高度:H=H上模座+H上垫板+H凸模固定板+H凹模+H凸凹模+H下垫板+H下模座+h1-h2+t 模具闭合高度196.5mm,根据前面初选的压力机,选择J23-25型压力机,其工作台尺寸为350550mm,最大闭合高度为270mm,封闭高度调节量55mm.最终经过校核,选择J23-25型压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下:公称压力:250KN滑块行程:70mm最大闭合高度:270mm 封闭高度调节量:55mm工作台尺寸(前后左右):350550mm模柄孔尺寸:4060mm 8 模具的装配和调试根据复合模的装配要点,选凸凹模作为装配基准件,先装下模,再装上模,并调整间隙,试冲,返修。8.1 凸模、凹模预配装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形状,是否符合图纸要求,尺寸精度,形状;将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀,刃口表面粗糙度应不大于Ra1.6m,不合适者应重新修磨或更换。8.2 凸模装配以凸凹模孔定位将凸模压入凸模固定板的形孔中,将凸模的上凸缘压入到凸模固定板中,上面用垫板压紧。8.3 装配下模(1)在下模座上划中心线,按中心预装下垫板,凸凹模;(2) 在下模座,垫板上,用已加工好的凸凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔,攻丝;(3) 将卸料板按照凸凹模刃口的位置套在凸凹模上,将弹簧放进螺钉上并将螺钉拧上,但不要拧紧,仔细对准卸料板与凸凹模的配合,调节弹簧的预压量使卸料板高出凸凹模上端约1mm。(4) 紧固螺钉,并将螺钉预留一定的活动空间84 装配上模(1) 在已装好的下模上放等高垫铁,再在凸凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凹模与固定板组合装入凸凹模;(2) 预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔,销孔位置并钻铰螺孔,销孔:(3) 用螺钉将固定板组合,上垫板连接在一起,但不要拧紧;(4) 复查凸凹模和凹模与凸模之间的间隙,并调整合适后,紧固螺钉:(5) 安装挡料销,导料销:(6) 切纸检查,合适后打入销钉。8.5 冲压模具具的试冲与调整8.5.1 调整凸凹模进入凹模与凸模进入凸凹模的深度模具的上下模安装到压力机上,要调整模具闭合高度大小适应设计要求,冲裁模凸凹模间隙合适时,为能冲下合格零件,凸模进入凹模的深度要适当。冲孔,落料等冲裁模具,将凸模调整进入凹模刃口的深度为其被冲料厚的2/3或略深一些就可以了。8.5.2调整冲裁间隙冲裁间隙在冲裁模设计与制造中是一个很重要的技术参数,其大小和调整的均匀性,不仅会影响到冲件的质量(尺寸精度,毛刺大小和断面的光亮带),模具的使用寿命和模具使用经济性等许多问题。冲裁间隙的调整是指冲模装配时凸、凹模之间间隙如何做到均匀一致,本模具采用切纸法来检验。8.5.3试模(1) 验证所用的设备是否正确,它包括冲压力是否足够和模具是否不用任何修改就能顺利地装到设备上使用;(2) 验证该模具所生产的冲件在形状,尺寸精度,毛刺等质量方面是否符合设计要求;(3) 验证该模具在卸料、定位、顶出件、排废料、送出料和安全生产方面是否正常可靠,能否进行生产性使用;(4) 验证冲压工艺流程是否合理;(5) 为冲模投入正常生产作准备。8.5.4模具在试模过程中出现的问题及调整方法(1)送料不通畅或卡死产生原因:凹模与卸料板之间的间隙过大,使搭边翻扭;侧刃与侧刃挡块不密合,形成方毛刺,使条料卡死。调整方法:减小凹模与卸料板之间的间隙;修整侧刃挡块消除间隙。(2)卸不下料来产生原因:卸料装置该动作没有动作,卸料螺钉与螺钉孔配合太紧,或卸料螺钉有卡死现象;卸料弹力不够;卸料孔不通畅,废料卡在排料孔内;凹模有倒锥度。调整方法:重新装配和修整扩大螺钉孔,做到没有卡死现象;更换弹性元件,保证弹力足够;加大排料孔,并检查凹模的排料孔与下模座上相应的排料孔位置是否对正;修整凹模。(3)制件有毛刺产生原因:刃口不锋利,或刃口硬度不够高;凸、凹模配合间隙过大或过小,间隙不均匀。调整方法:刃口硬度不够应重新更换淬火硬度够的凸模或凹模;合理的调整凸、凹模间隙及刃磨工作部分的刃口,保持刃口锋利,间隙均匀。(4)制件的形状和尺寸不正确产生原因是凸模与凹模的形状尺寸不正确。调整方法是修整凸模或凹模的形状和尺寸不正确的部分,再调整冲模的合理间隙。(5)凹模被涨裂产生原因是凹模孔口有倒锥现象,上口大,下孔小;或者是冲裁间隙过小,凹模本身设计强度不够。调整方法是修整凹模孔,合其消除倒锥现象,更换强度足够的凹模。(6)凸模折断产生原因:冲裁时产生的侧向力未抵消;卸料板倾斜;凸、凹模位置变化。调整方法:采用反侧压块来抵消侧向力;修整卸料板或使凸模加导向装置;调整凸、凹模相应位置。41总 结本毕业设计是我进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的,它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习,也是一次理论联系实践的训练。它可以说又是一次对专业知识的学习的深入和系统掌握。通过这次毕业设计使我从新系统的复习了所学专业知识,同时也巩固了先前学到的知识,同时感触最深刻的是:所学知识只有在应用中才能更深刻理解和长时间记忆。对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课:如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解,使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题,如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料,保证工件的经济性、加工工艺的合理性。在设计的过程中通过冲压模具设计手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等对所要设计的问题进行查询,通过更多的途径去了解我要做的设计,使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。通过这次设计,我更加深入地学习了冷冲压技术工作设计的内容。冷冲压技术工作设计的内容包括冷冲压工艺设计、模具设计及冲模制造三方面内容,尽管三者的工作内容不同,但三者之间存在着相互渗透、相互补充、相互依存的关系。冷冲压工艺设计是针对给定的产品图样,根据其生产批量的大小、冲压设备的类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件,从对产品零件图的冲压工艺性分析入手经过必要的工艺计算,制定出合理的工艺方案,最后编写冲压工艺卡的一个综合分析、计算、设计过程。冲压工艺方案的确定包括工序性质、数量的确定,工序顺序的安排,工序组合方式及工序定位方式的确定等内容。冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程,在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排出诸问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后,设计计算并构思出与冲压设备想适应的模具总体结构,然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图的整个设计绘图过程。历经近三个月的毕业设计即将结束,在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料,请教指导老师有关模具方面的问题,并且和同学的探讨模具设计在实际中可能遇到的具体问题,使我在这短暂的时间里,对模具的认识有了一个质的飞跃。从陌生到开始接触,从了解到熟悉,这是每个人认识事物所必经的一般过程,我对模具的认识过程亦是如此。经过近三个月的努力,我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号,为将来走上工作岗位奠定坚实的基础。致 谢首先感谢指导师老师仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。指导老师渊博的知识,诚恳的为人,使我受益匪浅,在毕业设计的过程中,特别是遇到困难时,他给了我鼓励和帮助,在这里我向他表示真诚的感谢!感谢母校河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩!感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境,使我学到了许多新的知识,掌握了一定的操作技能。感谢各位老师在三年之中的教导和在做设计的过程中对我的帮助。使我在大学三年里不但学到了更多知识,而且学到了怎么做人、怎么做事。我非常庆幸在三年的的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学,并感激师友的教诲和帮助。毕业之后,我一定会努力工作的,不辜负各位老师对我们的深切期望,在这里向你们道一声:老师你们辛苦了!最后深深地祝愿祝各位老师,身体健康、万事如意!参 考 文 献1 刘建超,张宝忠主编.冲压模具设计与制造M.北京:高等出版社,2004.62 王秀凤、万良辉主编.冷冲压模具设计与制造M.北京:北京航空航天出版社,2005.43 中国机械工程学会,中国模具设计大典编委员会.中国模具设计大典M3.南昌:江西科学出版社,2003.14 任嘉卉主编.公差与配合手册M. 北京:机械出版社,2000.45 冯炳光主编.模具设计与制造简明手册M.上海:上海科学技术出版社,1998.56 中国标准出版社,全国弹簧标准化技术委员会编.中国机械工业标准汇编弹簧卷M.北京:中国标准出版社,1999.67 薛启翔编著. 冲压模具与制造M北京:化学工业出版社,2004.38 冷冲模设计及制造/中国机械教育工业协会组编M.北京:机械工业出版社,2001.99冲压工艺与模具设计/原红玲主编M.北京:机械工业出版社,2008.8
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