石英表铁芯的模具设计【冲孔落料级进模】【说明书+CAD】
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河南机电高等专科学校学生毕业设计(论文)中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称石英表铁芯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 河南机电高等专科学校毕业设计(论文)任务书系 部: 专 业: 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目: 石英表铁芯的模具设计起 迄 日 期: 2006年 4 月15 日 5 月 14 日 指 导 教 师: 发任务书日期: 2006 年 3 月 12 日任务书填写要求1毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在专业的负责人审查、系主管领导签字后生效。此任务书应在毕业设计(论文)开始前一周内填好并发给学生;2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,不得随便涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴;3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计(论文)完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写;4任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码,学生的“学号”要写全号,请规范化填写;5任务书内“主要参考文献”的填写,应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写,不能有随意性;6有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题来源及应达到的目的: 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、石英表铁芯的冲压工艺并确定工艺方案3、石英表铁芯的冲压模设计4、绘制模具总装图和零件图5、模具安装与调整6、得出设计结论所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日插图清单1. 图 1-1:工件图-32. 图 3-1:排样图-53. 图 3-2:坐标系下凹模形口-94. 图 4-1:组合式凸模-125. 图 4-2:冲孔凸模-136. 图 4-3:固定挡料销-147. 图 4-4:卸料板-158. 图 6-1:模架简图-189. 图 6-2:模柄-19表格清单表 3-1:材料利用率的计算表 - 6 表 3-2:冲压力的计算表 - 7 表 3-3:压力中心计算数值表 - 9 表 3-4:凸凹模刃口尺寸计算表 - 10 表 6-1:模柄标准尺寸表 - 18 表 7-1:压力机型号表 - 20表 8-1:模具装配表 - 21表 9-1:机械加工工艺过程卡 - 22表 9-2:模具典型零件机械加工工序卡 - 24河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目:加工石英表铁芯的模具设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2006年 5 月 4 日 河南机电高等专科学校毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 学 号: 专 业: 模 具 设 计 与 制 造 设计(论文)题目: 石英表铁芯的模具设计 指导教师: 2006年5月9日毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告在进行毕业设计之前,必须收集、查阅有关文献资料,有关设计课题研究方面的资料、文献在设计中是非常重要的。只有对课题研究的内容有了充分的了解,在设计过程中有的放矢地去完成设计工作。在设计之前首先应该对国内外的模具发展现状和发展趋势有所了解,以便在设计过程中能够正确、合理地设计出比较好的模具。下面就先分析一下国内外的模具发展现状与发展趋势以及我国的模具发展现状。1.随着工业产品质量的不断提高,冲压产品的生产正呈现出多品种、小批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快等变化特点,冲压模具也正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场的变化,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在由手工设计、依靠工人的经验和常规的机械加工技术向计算机辅助设计(CAD)、数控加工中心进行切削加工、数控线切割、数控电火花等为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术方面转变。模具的发展现状及发展趋势如下详述:1).CAD/CAM技术的应用:CAD/CAM是一项高科技、高效益的系统工种,是模具设计与制造行业的有效辅助工具;通过它能够对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。现在已经广泛地应用与模具的设计与制造加工的过程中,并还在不断地发展和创新。2).模具标准件:模具的标准化对缩短模具制造周期、提高质量、降低成本起很大的作用。我国的模具标准化程度在30%以下,而国外先进国家达到70%80%左右。这样,不仅有利于国内的模具制造的发展,也有利于模具的国际化发展。3).模具的制造精度:国外的制造水平能够是制造公差达到0.0030.005 mm,表面的粗糙度达到Ra 0.0002 mm以下;我国的制造水平可以使制造公差达到0.010.02 mm,模具表面的粗糙度达到Ra0.00160.0008 mm。由此可见,如今模具技术的发展水平还是很高的,但同时也可以看出我国在这方面的技术与先进国家还有很大的差距。4).模具的使用寿命:国外的冲压模具的使用寿命,(合金钢制模)5001000万次,(硬质合金制模)2亿次;我国的冲压模具的使用寿命分别为:100400万次,60001亿次。模具的使用寿命的加长就意味着模具的制造成本降低,从而提高了生产效益。5).模具的加工制造设备:国外已经广泛地使用了数控加工中心,线切割,电火花化学腐蚀等先进的设备,大大地缩短了模具的制造周期。2.我国的模具业的发展现状:进入21世纪,随着科学技术的发展,我国的工业化程度也有了很大地提高,特别是在模具行业有了很大地发展。如:在模具设计与制造上,不但自己可以制造一些大型,精密,复杂,高效,长寿命的模具,并且能够出口到国外,打开国外的市场。但是,目前我国的冲压技术与工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺,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国家尚有相当大的差距,导致我国的模具在寿命,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。因此这就需要我们努力去研究,推动我国模具业的发展。3.在收集、查阅有关资料的时候,不仅使我对模具业的发展现状及发展趋势、模具的设计与制造技术等有了更多,更全面地了解;而且收集到了许多有关本课题的研究,与本课题相关、相似的东西,查找各种有关模具设计与制造方面的经验公式,和经验数据;通过查阅资料和文献能够将课堂上所学习到的理论知识,与实际生产当中的实例相结合去更好地成设计任务;并且使我在课程设计上有了更多的设计思路,也有了更多的考虑空间,同时也使我在设计的过程中能够从多方面地去考虑问题模具设计的合理性及对设计好的模具在工作过程中可能会出现的问题及解决办法。1.先通过收集和查阅各种文献资料和与同学老师的交流、指导,对目前国内外的模具(冲压模具)的发展状况和发展趋势进行深入的了解,预计用时间三天;2.拿到工件的结构简图,对工件进行结构形状、尺寸精度、加工工艺性等方面作出详细地分析,并查阅相关资料看是否符合常规零件结构设计,预计用时两天;3.经过对工件的结构工艺性分析,拟订可行的冲压工艺方案,并经过分析,研究、比较,选择一种最为合理的冲压工艺作为生产应用,估计用时间两天;4.进行主要的设计计算,利用各种经验公式或者经验数据对冲压力(冲裁力、卸料力、总冲压工艺力),压力中心的位置,工作零部件的刃口尺寸的设计计算以及弹性卸料元件弹簧的设计,预计需用时间三天;5.根据工件的结构、材料、生产批量来进行模具的总体设计,包括模具的类型,定位方式,卸料方式,导向方式等方面的设计;在设计中,应该综合考虑模具的安装,维修,生产效率等,预计用时间两天;6.对模具的主要零部件进行设计,主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和导柱导套等零件,根据工作需要的强度来设计尺寸,包括各零件的图纸,预计需用时间四天;7.模具的总装图和工作原理(有装配简图)需要用时间三天;8.模具主要零部件的加工工艺过程(凸模、凹模、定位板、卸料板)分析与设计,预计用时间两天;9.模具的装配与调试,预计用时两天;二. 课题设计要达到的目的:模具专业的学生要求综合知识和实践能力较强,它既是学生大学三年所学的机械制图、工程材料、公差配合与技术测量、冲压成型工艺与设备等技术基础课、专业课的综合应用,又需要学生了解大量的实践经验。本设计题目为石英表铁芯,对做毕业设计的毕业生有一定的设计意义,它包括了冲孔、落料的设计要求、内容及方向。通过对该零件模具的设计,进一步加强了我的冲压模设计的基础,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验参考文献1. 许发樾主编. 实用模具设计与制造. 机械工业出版社,2002.2. 中国机械工程学会、中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典. 江西科学技术出版社,1998.3. 模具设计与制造技术教育丛书编委会编.模具制造工艺与设备.机械工业出版社,1996.4. 林慧国、火树鹏、马绍弥主编. 模具材料应用手册. 机械工业出版社,2004.5. 冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编,丁战生审. 模具设计与制造简明手册(第二版).上海科学技术出版社,2003.6. 模具制造手册编写组编写. 模具制造手册(第二版). 机械工业出版社,2002.7. 郝滨海编. 冲压模具简明设计手册. 化学工业出版社,2000.8. 杨占尧编. 冲压模具图册. 高等教育出版社,2002.9. 刘建超、张宝忠编. 冲压模具设计与制造. 高等教育出版社,2002.10. 陈锡栋、周小玉主编. 实用模具技术手册. 机械工业出版社,1998.11. E.Paul De Garmo, JT. Black and Ronald.A.Kohser.Materials and Processes in Manufacturing.1997 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题的研究思路(包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段(途径)及进度安排等):(1)查阅相关资料,撰写开题报告-5天;(2)进行各种工艺计算-1周;(3)根据计算结果,绘制装配图,并绘制非标准件零件图-1周(4)撰写毕业说明书,编制加工工艺卡。-5天 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语: 2对本课题的研究思路、深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日毕业设计(论文)成绩毕业设计成绩指导老师认定成绩小组答辩成绩答辩成绩指导老师签字答辩委员会签字答辩委员会主任签字 毕业设计/论文说明书目录 绪 论 - 1第一章 零件的工艺性分析 - 31.1 工件的结构工艺性分析 - 31.2 工件的尺寸精度和表面粗糙度的确定 - 3第二章 冲压方案的拟订 - 42.1 加工方案的确定 - 42.2 零件材料的分析 - 4第三章 设计的主要计算 - 53.1排样 - 53.2冲压力的计算 - 73.3确定压力中心 - 83.4凸,凹模刃口尺寸计算 - 103.5卸料装置的设计 - 11第四章 主要零部件设计-124.1 工作零件的结构设计 - 124.1.1 落料凸模设计 - 124.1.2 孔凸模设计 - 124.1.3 凹模设计 - 134.2 定位零件的设计 - 134.3 导料销的设计 - 144.4 卸料部件的设计 - 144.4.1 卸料板的设计 - 144.4.2卸料螺钉选用 - 15第五章 模具总体设计 - 165.1 模具类型的选择 - 165.2 定位方式的选择 - 165.3 卸料,出件方式的选择 - 165.4 导向方式的选择 - 16第六章 模架及其它零部件设计 -176.1 模架的设计 -176.2 圆柱销设计 - 186.3 模柄的设计 - 186.4 模具总装图 - 19第七章 冲压设备的选定 - 20第八章 模具的装配 - 21第九章 模具典型零件机械加工工序卡 - 22设计总结 - 25致谢- 26参考文献- 27摘 要本设计的题目是加工石英表铁芯的级进模具,通过对方案的选择排样的计算,冲压力的计算和压力中心确定的计算以及凸凹模刃口的计算等使本副模具基本符合冲压要求,由于石英表铁芯的面积较小,材料较薄并且Cr12硬度很高,中间横梁的连接处宽度只有0.8mm,所以加工难度大设计困难。0.8mm的凸模不容易加工出来,所以采取级进模具加工(本副模具为2个工位)先冲孔,再用组合凸模经过两次送进完整的落料实现零件的成形,只有这样才避免冲孔后直接落料0.8mm宽的横梁的麻烦。级进模具的精度要求很高导向要求十分精确,在设计本副模具时遇到很大的阻力经过对各方案的选择和排除最终才选择此方案。通过近三周的拼搏,本副级进模具设计终于完成。根据标准模架的选择,制作凸凹模材料的选择以及导向和送进精度的确定本模具所加工出的石英表铁芯满足要求,符合市场的需要。由于设计者的能力所限,设计中的不足之处还有好多例如:材料利用率方面仅21%,会对经济效益有影响,但材料利用率的大小由工件形状和排样决定,石英表铁芯两边大且不对称,中间很窄所以排样后材料利用率较低。还有多工位级进模具益采用四角导柱模架实用模具技术手册,本模具的冲裁力不大精度基本能保证的前提下选择了中间导柱模架。相信不久本模具投入市场一定能带来很好的效益服务大众,服务社会。关键词:模具设计与制造,CAD软件,工艺分析。Mold design of the processing quartz form iron coreSummaryTopic that design originally to process quartz form grade , iron of core enter mould , rank the calculation of kind through the choice to the scheme, it makes this pair of moulds accord with the request of pressing basically to press calculation , calculation which the pressure centre confirm and calculation of the protruding concave mould blade of strength ,etc., because the area of the quartz form iron core is relatively small, the material is very more high in hardness than thin and Cr12, there is only 0.8mm in the width of junction of the middle crossbeam , so process the degree of difficulty and design the difficulty greatly. The protruding mould of 0.8mm is not easy to process out, so adopt grade enter the mould and process (this pair of moulds are for 3 pieces of engineering location ) and wash holes first , and then send to intact blanking and realize the taking shape of the part twice by making the protruding mould up, only in this way avoid washing the trouble of the direct blanking 0.8mm wide crossbeam after holes. Grade enter precision of mould expect very much and lead demanding to be very accurate, the obstruction that it is very great to meet while designing this pair of moulds is through and gets rid of and chooses this scheme to the choice of every scheme finally. Through the striving of nearly three weeks, this each enters mold design to finish at last. According to the choice of the standard mould shelf, choice , direction and quartz form iron core processed of a mould of sureness sent to the precision of making protruding concave mould material meet the demands, meet markets needs. The because designer one it restrict with ability, have much weak point in design for example: The material utilization ratio is only 21%, will influence economic benefits, but the size of the material utilization ratio and arranges one kind of decisions by the form of the work piece, the quartz form iron core both sides are large and asymmetric, the material utilization ratio is relatively low after the middle is very narrow to arranges kind. There is many workers location grade that enters benefit of the mould and adopts four mao and leads the post mould shelf - practical mould technical manual , the blanking strength of this mould leads the post mould shelf the middle not quite choosing under the prerequisite that the precision can be guaranteed basically. Can unquestionably bring very good benefit and serve the general public to invest the market while believing a mould soon, serve the society. Keyword:Mold design and making,CAD software,craft analysis.石英表铁芯的模具设计绪 论随着科学的发展,社会的进步人们的日常生活水平不断的提高,对物质的需求也越来越丰富:小到日常生活中的钢铁,塑料制品;大到工业生产中的汽车,飞机,及火箭的制造等以及军事工业的发展都与模具有着不解之缘,模具的广泛应用推动了人们生活水平的提高,推动了企业的不断发展,因此对冲压模具,塑料模具的设计要求也越来越高,难度也越来越大。模具设计与制造技术在国民经济中的地位是很重要的。世界上一些发达国家(美国,德国等)模具工业的发展十分迅速。据有关资料介绍某些国家的模具总产值已经朝国了机床的总产值,其发展速度已超过了机床,汽车,电子等工业。模具工业在这些国家已摆脱从属地位而发展成独立的行业成为国民经济的基础之一。模具技术特别是制造精密,复杂,大型,长寿命模具的技术已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。为了适应工业对模具的要求,在模具生产中采用了许多工艺和先进的加工设备。不仅改善了模具的加工质量,也提高了模具的制造机械化,自动化的程度。电子计算机的应用给模具设计和制造开辟了新的前景。近年来中国模具工业也有较大的发展,每年能生产上百万套模具。多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步的扩大,特别是模具的计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)和Pro/E的开发与应用加速了其发展例如:快速成型制造技术(RPM:Rapin Prototype/Part Manufacturing)直接由保存在计算机中的几何模型自动而迅速的将实物制造出来;当依靠实际制品设计注塑模时,可以采用反求工程(CRE:ReverseEngineering)技术,是由三坐标测量仪获得制品表面测量点的数据借助CAD/CAM可以使设计摆脱手工绘图和繁重的计算。为适应市场需求国外,国内都推出一系列商品化的三维模具软件,如:日本的Solidin,Min/HICASS,Stenfan,CASTAS;英国的Solstar;法国的Simulor;瑞典的NOVACAST;德国的MAGMA及美国的Procast。国内有清华大学研制的FTsower;华中科技大学推出三维模拟软件华铸CAE还有上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲压模具和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件经过多年努力我国在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步,在提高模具质量和缩短模具设计周期等方面作出了突出贡献。虽然我国模具工业这些年发展较快,模具的制造水平也在不断提高,但和发达国家相比仍存在很大的差距主要表现在:模具品种少,精度低,寿命短,生产周期长等方面。由于发展落后造成供不应求的情况,还不能满足国民经济发展的需要。基于此国家已经采取了许多措施发展模具工业,争取弥补上述之不足,并且还要掌握精密,复杂,大型长寿命模具技术使模具标准实现大批量生产。未来冲压模具的发展趋势首先要更加关注其产品结构的战略性调整,使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。其次,积极推进中西部地区模具产业的发展,努力缩小发达地区和不发达地区的差距。第三,要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新,转换经营机制,大力发展混合所有制经济,明确产权和完善法人治理结构。第四,用信息技术带动和提升模具工业的制造水平,是推动模具工业技术的关键环节。我国模具材料的发展首先:冷作工具钢方面开发出一批性能优良的新钢种,如 6Cr4W3Mo2VNb(65Nb),7Cr7Mo2V2Si(LD)等这些钢具有较高的强韧性,耐磨性以及良好的综合工艺性能可用于冷冲模,冷挤压模,冷镦模切边模等冷作模具;其次:在热作模具钢方面开发出了3Cr3Mo3W2V(HM1),3Cr3Mo3VNb(HM3)钢等。这些钢具有高的热稳定性,高温强度,耐磨性及抗疲劳性常用于制造热挤压模,热锻模,热冲压模,热镦模,压铸模等最后在塑料模具钢方面相继开发出Y55CrNiMnMoV(SM1)Y20CrNi3AlMnMo(SM2)钢等。这些钢具有适当的强韧性,热处理工艺简单,变形小,易于切削加工,常用于注塑模,挤塑模,压塑模等模具的生产。我相信通过广大模具设计与研究者的不懈努力,模具工业的发展会更加辉煌,我国也会成为模具生产强国,我们用智慧加努力等待那一天的到来。第一章 零件工艺性分析1.1 冲压件的结构工艺性本次设计为加工石英表铁芯的冲裁模具,从零件图的形状看左右两端两边结构不太相不同,位置对称,由于冲裁件为小型零件所以两端的不同对排样影响不是很大。从所给工件的外形看,此工件都是圆角过渡,周边圆角未标注尺寸,可以近似认为与1.0的圆孔相当,因此圆角半径均符合冲裁件最小圆角半径的要求。本工件的最小宽度为0.8,大于冲裁件的最小宽度尺寸。此工件中有1.0的圆孔和1.05的两个孔,右端椭圆孔,此两个孔符合冲孔的最小尺寸要求。两孔间距为11.72,大于4的最小间距值,所以也符合要求。1.2 冲压件的尺寸精度和表面粗糙度从零件图上标注的尺寸精度看,孔的尺寸精度为一般精度,所以满足冲压要求。而表面精度,在零件图中没有给出,所以在冲压过程中只要加工的工件表面没有明显伤痕周边没有毛刺即可。图 1-1 零件图第二章 拟订冲裁件的工艺方案2.1 加工方案的确定:首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。该零件有两个孔(一个圆孔,一个椭圆孔),需要冲孔,整个工件需要落料。其中冲孔决定了孔的大小尺寸及公差,而落料则决定了零件的总体形状和尺寸,因此采用先冲孔,后落料的加工顺序。方案一:先落料,后冲孔。采用单工序模具生产方案二:落料冲孔复合冲压。采用复合模具生产方案三:冲孔落料级进冲压。采用级进模具生产方案一:采用单工序模生产模具结构简单,但需要两道工序,两套模具,生产成本高效率低,难以满足大批量生产的要求选择此方案不合理。方案二:采用复合模具只需一副模具即可完成零件的加工,工件的精度以及生产效率高,由于工件的最小壁厚接近凸凹模最小许用壁厚3.2,左右两端连接处的矩形宽度为0.8 ,因此模具强度较差,制造难度大。由于两端的孔尺寸较小,冲压后工件可能会留在冲孔凸模上影响冲压速度,降低了劳动生产率提高了生产成本对企业发展不利,并且给操作带来麻烦。方案三:采用级进模生产同样也是只需一副模具可以完成对工件的加工生产效率高,操作方便,工件精度也可满足要求,但与方案二相比多了一个工位,为确保工件的质量方案三较方案二好综上所述:三种方案中应选择方案三级进模具来完成对该工件的加工生产。2.2. 材料的分析:经查资料知道Cr12为一种不锈钢材料,为高碳高铬模具钢,这类模具钢具有高强度,耐磨,易淬透,稳定性高,抗压强度高及微变形等优点常用于冲击力大,寿命高的模具热处理后硬度为6064HRC。以上优点说明Cr12适合做石英表铁芯的材料。材料的成本不是很高,能提高产品的经济价值。第三章 主要的设计计算3.1 排样方式的确定极其计算设计级进模具,首先要设计条料排样图。排样的合理性直接与经济挂钩,影响成品的价格,废料多则造价高不利于企业的发展,所以合理的排样方式在级进模具的生产中占很大的分量,排样有以下四点原则:第一, 提高材料的利用率;第二, 便于工人操作减轻工人劳动强度;第三, 尽量使模具结构简单,提高模具寿命;第四, 排样要考虑冲裁件质量,不能只考虑材料利用率不顾冲裁件质量。排样的意义在于:保证最低的材料消耗和最高劳动生产率情况下得到合格零件。本次设计的石英表铁芯结构简单,虽然左右两侧不对称但冲裁件的尺寸较小又是大批量生产为保证降低材料的消耗提高劳动生产率和保证工件质量的前提下采用直排的方式较为最佳。因为工件厚度为0.6mm 工件周围圆角半径在r=1.0mm 所以r2t 查表的工件间最小搭边值为=1.5mm 侧面最小搭边值为a=1.8mm 排样图如下图: 图 3-1 排样图在此排样图中,搭边值查表可得=1.8, =1.5.现在进行材料利用率的计算利用公式:=%式中:A一个步距内冲裁件的实际面积; B条料宽度; s 步距A=7.4492+3.234+2.856=17.135338为计算方便取A为17.14B=11.72+1.35+1.02+21.8=17.69s=4.722mm材料利用率=100%=20.51%材料利用率约为21% 设计如下表格:表 3-1 材料利用率计算表项目分类项目公 式结 果备 注 排样冲裁件面积AA=7.4492+3.234+2.856=17.13533817.135338查表得最小搭边值=1.8, =1.5,采用无侧压的装置,导料板 与条料之间的最小间隙条料宽度BB=11.72+1.35+1.02+21.8=17.6917.69步距SS=4.2784.278一个步距的材料利用率=100%=21% 查板料标准:因为计算得:条料的宽度为17.69,步距为4.278,一个步距的材料利用率为21 应选1200600的钢板, =67.8 所以可以剪为67份条料,条料尺寸为(60017.690.6)。 排样设计后的检查可以归纳为以下几点:第一:材料的利用率,检查是否为最佳利用率方案;第二:模具结构的适应性,模具结构型式确定后检查排样是否适应其要求;第三:有没有必要的空位,应该尽量减少空位;第四:工件尺寸精度能否保证;由于条料送进、定位精度和模具精度都会影响制件关联尺寸的偏差,考虑工件平整度和垂直度时还应增加必要的工序来保证;第五:考虑载体强度是否可靠。经过验证此排样符合要求。3.2 冲压力计算采用级进模具拟选弹性卸料.下出件方式,冲压力的相关计算见下表:表 3-2 冲压力计算表冲压力冲裁力=卸料力=查表得推件力=冲压工艺总力=由总的冲裁力可初选压力机为J233.15型。3.3 确定压力中心:冲裁模具的压力中心就是冲裁力的合力作用点。冲压时模具的压力中心一定要与冲床滑块重合,否则滑块就会受到偏心载荷的作用使模具歪斜,间隙不均匀,从而导致冲床滑块与导轨以及模具不正常的磨损;降低了冲床和模具的使用寿命因此要保证模具的压力中心与冲床滑块重合。模具压力中心的确定依据下列公式各段中心y轴的距离:各段中心到x轴的距离分别为计算公式:;计算模具的压力中心时要先画出凹模的形口图如下所示: 图 3-2 坐标系下凹模型口建立如图所示的坐标系(注:左右两端不对称),在不影响不影响工件质量的情况下,将冲裁件轮廓按几何图形分解成共23段基本线段,用解析法求该模具的压力中心,计算过程如下表所示:表 3-3 压力中心计算数值表各段基本长度基本长度在坐标系内的投影值-6.894.59-6.373.86-5.953.87-5.214.5905.315.374.96 5.374.31 6.194.06 5.983.69 7.916.21 7.983.25 7.965.59 5.981.25 5.782.02 01.25 -5.281.36 -5.631.45 -6.091.02 -8.280.33 -9.192.53 -7.633.01-5.64-4.99 -6.23-5.02合 计-19.8758.50mm由计算公式得出压力中心在坐标系中的坐标为(0.06,2.31)其中尺寸仅供参考,该工件冲裁力不大,模具中心就设置在坐标原点0,由于冲床选为J233.15最大闭合高度130mm 点仍在模柄的投影面积范围内,满足要求。3.4 模具工作零件刃口尺寸的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。结合本模具特点,工作零件的形状较为复杂,且尺寸较小,故可采用成型电极腐蚀方法加工凸凹模,卸料板,这种加工方法加工的冲模配合间隙均匀,刃口耐磨,且各半形孔的形位精度高。大大提高了模具的质量,也给模具的装配工作带来了方便。本模具的形状复杂,本应该采用配置法加工,但因次模具生产加工零件的批量大,在生产过程中凸凹模需要经常更换,故采用分别制造法加工,保证各自基本尺寸,使模具的制造公差控制在间隙的变化范围内。在以后的生产过程中方便使用。具体的计算数值见下表所示。表 3-4 凸凹模尺寸计算表尺寸分类尺寸转换计算公式结果备注冲孔查手册得冲裁双面间隙模具按照级制造,校核满足磨损系数(级以上)(级以下)落料孔心距11.720.013注:以上尺寸仅供参考3.5、料装置设计本模具工作所需要的卸料力不大,因此采用弹压卸料装置,卸料板与卸料螺。由于本模具的工作所需的卸料力不大,所以采用弹簧做为弹性卸料元件,此模具所冲制件的尺寸较小,模具的总体尺寸也较小,考虑弹簧的安装空间,初选弹簧数为2,每个弹簧的预压力:弹簧是模具中广泛应用的弹性元件,主要用于卸料推件和压边等工作查实用模具技术手册:选圆钢丝旋压缩弹簧,弹簧中径14mm工作极限负荷41.3单圈弹簧工作极限负荷下变形量;自由高度25;节距最大导杆直径;最小导套直径。选取时依据以下公式:其中:为弹簧预压力;卸料力或者推件力;为弹簧根数。其中:为弹簧最大压缩量 为弹簧需要的总压缩量 为弹簧预压缩量 为卸料板或推件快或者压边圈的工作行程 为模具的修磨量或者调整量一般取所选弹簧的长度符合模具结构空间。第四章 主要零部件设计4.1 工作零件的结构设计4.1.1落料凸模设计因为落料凸模结构比较复杂,因此需要作成整体式凸模,其下端工作部分可用电极腐蚀法加工,上端部分可加工成矩形,便于装配,具体结构如下所示:图 4-1 整体式凸模与凸模固定板装配时采用。 4.1.2冲孔凸模设计冲的孔的凸模时,此孔为圆形,且所冲工件的料厚小于1,冲孔面积小于属于细长凸模,容易弯曲失稳而折断,所以采用带护套的凸模,起结构如下: 图 4-2 冲孔凸模具对于冲椭圆空(长轴为1.05短轴1.0)的孔时,也需要采用护套的凸模结构,其工作部分用磨削加工的方法加工而成。4.1.3凹模设计凹模结构较小,所以采用整体式结构,每个冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据压力中心计算的数据,将压力中心与模柄中心重合。其计算结果与图如下:凹模厚度: 凹模壁厚: 取凹模标准厚度:凹模壁厚:凹模宽度: 凹模长度:4.2定位零件的设计当料第一次送进时,采用初始挡料销定位,落料定位采用两个固定挡料销,其结构如下所示:为A型 图 4-3 固定挡料销4.3 导料销的设计本套模具用弹性卸料,所以选用导料销来进行送进板料的侧定位。其结构与挡料销相同。4.4卸料部件的设计 卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除冲压开始前压紧带料,防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均匀而引起带料窜动,并保证冲压结束后及时的卸料外更重要的是卸料板将各工位上的凸模(特别是细小凸模)在受侧向作用力时,起到精确导向和有效保护的作用。卸料装置主要由卸料板,弹性元件,卸料螺钉和辅助导向零件所组成5,6。4.4.1卸料板的设计两工位级进模的弹压卸料板,由于型孔多,形状复杂,为保证型孔尺寸精度,位置精度和配合间隙,多采用分段拼装结构固定在一块刚度较大的基体上。要具体情况具体分析。卸料板具有将废料从凸模或凸凹模上推下来保护小凸模的作用,卸料板的形状与凹模口形状相同,周界尺寸也与凹模相同,厚度初选为,卸料板与凹模单边间隙值为。其结构如下:图 4-4 卸料板4.4.2卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉,选用圆柱头卸料螺钉,公称直径为,选用标准的即可。卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模端面,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。第五章 模具总体设计5.1 模具类型的选择由冲压的工艺分析可以知道,此工件采用级进模生产,所以模具的类型为级进模具。5.2 定位方式的选择因为该模具采用级进模具生产,故需要条料送进,控制条料的送进方向采用导料销,控制条料的送进步距采用挡料销定距,初始挡料销及终挡料销,在第一次送进时的冲压位置只要略大于工件的宽度加上工件的搭边值即可,可由操作工目测来定。5.3 卸料,出件方式的选择此工件的料厚为0.6,比较薄,卸料力也比较小,可采用弹性卸料,又因为模具结构为级进模,所以采用下出件方式比较合理并且能提高生产率。5.4 导向方式的选择为保证工件质量选择中间导柱模架,因为中间导柱模架滑动平稳导向精确适用于薄料模具(工件厚度0.6属于薄件)的级进模具7。第六章 模架及其它零部件设计6.1 模架的选择模架按材料可以分为:铸铁模架和钢板模架;按导向方式可以分为滑动导向和滚动导向两类。级进模模架要求刚性好,精度高,因此通常将上模座加厚510mm(与GB/T2851285290标准模架相比)。为了满足刚性和导向精度的要求,级进模常采用四导柱模架,本次设计由于精度能保证就选择了两导柱模架。8根据凹模周界尺寸选择规格如下:(单位mm)最大闭合高度130mm最小闭合高度110mm上模座(GB2835.1181) 8025mm下模座(GB2855.1281) 8030mm导柱(GB2861.181) 20100mm ; 22100mm导套(GB2861.681) 206523mm ; 226523mm垫板厚度 6mm固定板厚度 12mm卸料板厚度 10mm凹模厚度 15mm模具闭合高度:H=+=mm其中: 此模架为:中间导柱模架其滑动平稳导向精确适用于纵向送料的薄料模具(复合模,工步少的级进模)。其模架简图如下图:图 6-1 模架简图6.2 圆柱销设计圆柱销采用标准件,圆柱销的标准结构有 A:和B:的两种类型,本次设计中选择A:型符合冲压要求。6.3 模柄的设计由于冲压力小所选择的模具压力公称压力小,所以模柄应该选择应用广泛的压入式模柄A型,其优点是拆卸方便,造型简单等。凸模的标准尺寸如下表:(实用模具技术手册)表 6-1 模柄尺寸表D1Hhh1baD29mm68mm 20mm 4mm2mm 0.5mm图 6-2 模柄6.4 模具总装图通过以上计算和设计,可总结为:模具上模部分主要由上模座、垫板、凸模、凸模固定板以及卸料板组成。卸料方式:弹簧为元件的弹性卸料,下模部分由下模座、凹模、导料销组成。工件和废料由下模坐槽中漏出。 条料第一次送进时由初始挡料销定位,当第一次冲裁完毕后再弹簧作用下将初始挡料销顶出,继续送进由固定挡料销精确定位,冲裁一次,条料向前移一个步距。(总装图见装配图)。第七章 冲压设备的选定通过校核,有两种型号的开式可倾压力机可供选择 主要参数对比如下:表 7-1 压力机型号表单位J233.15J2363公称压力KN31.563 滑块行程mm2535 滑块行程次数min200170 最大闭合高度mm120150 闭合高度调节量mm2535 滑块中心线到床身距离mm90110 立柱距离mm120150 工作台尺寸前mm160200 工作台尺寸后mm250310 工作台孔尺寸前后mm90110 工作台孔尺寸左右mm120160 工作台孔直径mm100140 垫板厚度mm3030 滑块底面尺寸前后左右mm90100 床身最大可倾角度4545前面计算得到冲压力为27382.563N以及装模高度的确定相比之下选择J233.15较好第八章 模具的装配多工位级进模装配的关键是凸模固定板,凹模固定板和卸料镶块固定板上的型孔尺寸和位置精度的协调,同时保证多个凸模,凹模或镶块的间隙和位置符合要求。多工位级进模装配一般采取局部分装,总装组合的方法,即首先化整为零,先装固定导向装置然后总装,先装下模部分后装上模部分,最后调整模具间隙和进距精度。所以根据级进模具装配特点,选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。具体装配见表:表 8-1 模具装配表序号工序工艺说明1凸凹模预配(1) 装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模行孔,是否符合图纸要求尺寸精度、形状。(2) 将各凸模分别与相应的凹模相配,检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。2凸模装配以凸模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并拧紧牢固3装配下模(1) 在下模座中心划线,按中心预装凹模、导料板;(2) 在下模座、导料板上用已经加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔攻螺纹;(3) 将下模、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉4装配上模(1) 在已经装好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凸模和固定板组合装入凹模;(2) 预装上模座,划出凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻螺孔、销孔;(3) 用螺钉将固定板、 垫板、上模座连在一起,不要上紧;(4) 将卸料板装在已经装入固定板的凸模上,装上弹簧卸料螺钉,并调节弹簧的预压力使卸料板高出凸模下端约1mm;(5) 复查凸、凹模间隙并调整合适,上紧螺钉;(6) 安装导正销等;(7) 切纸检查,合适后打入销钉5试冲与调整装机试冲,并根据试冲结果作相应调整第九章 机械加工工艺过程卡表9-1 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号06产品名称冲孔凸模零(部)件名称共(2 )页第(1 )页材料牌号 Cr12MoV毛坯种类锻件毛坯外型尺寸4435每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1备料钳工下料钳工车间锯条2热处理退火锻造车间3锻造锻成圆柱(1.535,5)余量0.5锻造车间空气锤4热处理调质5车外圆2.0,车工车间车床专用车床6铣端面355mm车工车间车床专用铣夹具7热处理淬火,回火使之达到需要硬度8磨外圆1.5mm,mm专用磨夹具9钳工精修全面达到设计要求10检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号机械加工工序卡片产品型号零(部)件图号06产品名称冲孔凸模零(部)件名称冲孔凸模共( 1 )页第( 1 )页车间工序号工序名称材料牌号车工Cr12MoV毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻件443511设备名称设备型号设备编号同时加工件数C0618专用1夹具编号夹具名称切削液三抓卡盘煤油工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速rmin1切削速度mmin1进给量mmr1切削深度mm进给次数 工步工时机动辅助5粗车外圆车床300 rmin10.06 mmin11 mm/min1.5 mm16精车外圆车床600 rmin10.045 mmin10.6 mm/min1 mm1 设 计(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2006.5.13表9-2模具典型零件机械加工工序卡设计总结三年的模具学习生涯即将结束,毕业设计是每个毕业生必备的课题,从中使我们学会了把模具设计的知识贯穿起来,灵活运用,是我们对所学习的知识概括化的总结,在前人的基础上有所创新,在指导老师的指导下将自己的创新思维运用到设计当中。通过设计也使你感觉到从大学一年级的基础课到大学三年级的专业课联系的很紧密,其中力的校核,压力中心的计算等都与基础课有很大的关系,毕业设计同样起到一个温故而知新的作用。此次毕业设计从工艺分析入手,到工艺方案的确定、主要设计的计算、模具的总体设计、 主要零部件的设计、模具的总装、冲压设备的选定、到模具的装配和零件加工工艺卡的制作直到设计结束。设计工作师严密的是不容马虎的,因为设计者的设计直接关系到企业的效益,作为一个设计者对待科学的态度在毕业设计中也充分体现了出来。毕业设计是我走向社会,走向设计岗位的实战演习,一份付出一份收获,在以后的艰难道路上我一定会树立起坚定的信心,以坚强的斗志乐观的心态来面对工作,面对生活。致 谢本次设计的到了我的指导老师原红岭老师的细心指导,也给了我们很多的鼓励在此表示十分的感谢,同时翟德梅老师、杨占尧老师、杜伟老师,程芳老师、苏光老师、于智宏老师等在这次设计中给我们的帮助与指导表示深深的感谢,真心的道一声老师们辛苦了。希望各位老师在以后的工作、生活中开心、愉快,由于设计还不成熟,所以恳请导师不吝赐教,提出宝贵的改进意见。参考文献1. 许发樾主编. 实用模具设计与制造. 机械工业出版社,2002.2. 中国机械工程学会、中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典. 江西科学技术出版社,1998.3. 模具设计与制造技术教育丛书编委会编.模具制造工艺与设备.机械工业出版社,1996.4. 林慧国、火树鹏、马绍弥主编. 模具材料应用手册. 机械工业出版社,2004.5. 冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编,丁战生审. 模具设计与制造简明手册(第二版).上海科学技术出版社,2003.6. 模具制造手册编写组编写. 模具制造手册(第二版). 机械工业出版社,2002.7. 郝滨海编. 冲压模具简明设计手册. 化学工业出版社,2000.8. 杨占尧编. 冲压模具图册. 高等教育出版社,2002.9. 刘建超、张宝忠编. 冲压模具设计与制造. 高等教育出版社,2002.10. 陈锡栋、周小玉主编. 实用模具技术手册. 机械工业出版社,1998.11. E.Paul De Garmo, JT. Black and Ronald.A.Kohser.Materials and Processes in Manufacturing.199728
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