支架冷冲压工艺及模具设计【弯曲件支架】【冲孔落料复合模】【弯曲模】【2套】
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任务书 毕业论文(设计)题目: 支架冷冲压工艺及模具设计 题目类型: 毕业论文(设计)时间: 自 2013 年 12月20日开始至 2014 年 5月 10日止1.毕业论文(设计)内容要求:本设计要求按所提供制件,设计一套支架零件冷冲压成型模具(附制件图纸)。要求学生独立完成对零件工艺分析,确定冲压工艺方案,编制冲压工艺,进行冲模结构设计与工艺计算,完成一整套模具设计。本设计目的在于培养学生综合应用本专业所学课程的理论和实际生产知识,培养学生从事冷冲压模具设计与制造的初步能力,使之掌握模具设计的方法和步骤,掌握冷冲模设计的基本技能,初步具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。本设计要求在学院统一规定的时间内完成以下设计内容:文献综述一份;绘制冲压制件图一张;绘制冷冲压模具装配图一套;绘制模具所有工作零件图;编写设计计算说明书一份。材料: A3、料厚2mm、大批量生产1题目类型:(1)理论研究(2)实验研究(3)工程设计(4)工程技术研究(5)软件开发2.主要参考资料1 濮良贵.机械设计(第八版)M.北京:高等教育出版社,2006.2 成大仙.机械设计手册(第5版)M.北京:化学工业出版社,2007.3 陈于萍.互换性与测量技术基础M.北京:机械工业出版社,2008.4 牟林.冲压工艺与模具设计M.北京:北京大学出版社,2006.5 林承全.冲压模课程设计指导M(第2版).北京:化学工业出版社,2010.6 王孝培.冲压手册M.北京:机械工业出版社,1998.3.毕业论文(设计)进度安排阶段阶 段 内 容起止时间一熟悉设计任务,查阅与收集资料,撰写开题报告,完成制件图绘制。2013.12.202013.12.27二完成开题工作,进一步收集资料,撰写详细的提纲,完成冲压工艺方案初稿。2013.12.282014.01.15三确定工艺方案,完成工艺计算。2014.01.162014.02.20四完成冲压模具装配图及零件图绘制,完成设计说明书的编写。2014.02.212014.04.10五修改设计计算说明书,修改图纸,完成所有材料(图纸打印和说明书等)的初稿并上交指导教师。2014.04.102014.04.20六指导教师指导学生集中修改论文(设计),4月28日以前定稿。2014.04.202014.04.28七指导教师和评阅教师分别完成本科毕业论文(设计)的评阅与评分。2014.04.292014.05.05八毕业论文(设计)的答辩以及答辩以后必要的修改工作。2014.05.052014.05.20指导教师(签章):_ _ 日期:_2013年12月20日系(教研室)主任(签章) :_ 日期:_二级学院院长(签章) :_ 日期:_注:任务书由指导教师本人填写,经教研室主任(学术小组组长)审核后下发给学生。文献综述一、冲压的概念及其优点(1)冲压的概念冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力,使其产生分离或变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。它是一种压力加工方法,是机械制造中的先进加工方法之一。冲压模具是一个特殊的,一次性的一类精密工具,通过切割与塑形的方式使金属成为一个理想的形状或外形。大多数模具构造有几个基本组成部分,包括模板,防磨装置,模套,导向销,轴衬,垫块,垫板,螺钉,销钉,和螺栓。模具还需要冲孔模板,压力和冲压成型板,以及可用来保护它们-转子,肩螺栓,衔铁,保持架;和气体,线圈,或聚氨酯弹簧的工具。(2)冲压的优点冷冲压和线切割相比较,具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单容易实现机械化和自动化等一系列有点,特别适合于大批量生产。冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法,用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点,是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术,在制造业中具有很强的竞争力,被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后,已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头,以模具为中心,结合现代先进技术的应用,在产品的巨大市场需求刺激和推动下,冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。现代冲压模具生产是一种大规模继续作业的制造方式,由于高新技术的参与和介入,冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业,体现安全、高效、节材等优点,已经是冲压模具生产的发展方向。日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的,例如不锈钢饭缸,它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可以看出,冷冲压是一种在常温(冷态)下利用冲模在压床上对各种金属(或非金属)板料施加压力使其分离或者变形而得到一定形状零件的金属压力加工方法。近几十年来,冲压技术有了飞速的发展,它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上,如:旋压成形、软模具成形、高能率成形等,更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。二、课题国内外现状近年来,我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模,大尺寸(300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1. 模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及,现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。 模具CAD/CAM技术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,已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间,已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术,数控加工的使用率也越来越高,并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG,美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer,美国CV公司的CADS5,英国DELCAM公司的DOCT5,日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron,还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD,多数企业已经向三维过渡,总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。 2. 模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下,经过几十年努力,现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平,包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此,我国的冲压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。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面,无论在设计还是加工工艺和能力方面,都有较大差距。轿车覆盖件模具,具有设计和制造难度大,质量和精度要求高的特点,可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平,模具结构功能方面也接近国际水平,在轿车模具国产化进程中前进了一大步,但在制造质量、精度、制造周期等方面,与国外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具,已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比,在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上,仍存在一定差距。 3. 专业化程度及分布状况 我国模具行业专业化程度还比较低,模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%,我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在,技术要求高、投入大的模具,其专业化程度较高,例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高,所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布,而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力,江苏有较强的精密冲模的能力,而模具的用户大都不在本地。 三、课题研究主要成果冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法,用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点,是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术,在制造业中具有很强的竞争力,被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后,已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头,以模具为中心,结合现代先进技术的应用,在产品的巨大市场需求刺激和推动下,冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 进几十年来,冲压技术有了飞速的发展,它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上,如:旋压成形、软模具成形、高能率成形等,更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃1。 现代冲压模具生产是一种大规模继续作业的制造方式,由于高新技术的参与和介入,冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造(图1-1)。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业,体现安全、高效、节材等优点,已经是冲压模具生产的发展方向。四、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。随着微机软件的发展和进步,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(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”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这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(像数控铣一样),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。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)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就显得十分必要。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(TiN、TiC等)、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均有较大的影响,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。五、主要参考文献 1 李硕本等编著.冲压工艺理论与新技术M.北京:机械工业出版社,2002.112 肖景荣、姜奎华等编著冲压工艺学机械工业出版社,19993 李大鑫,张秀锦.模具技术现状与发展趋势综述J.模具制造,2005 4 李德群,肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的发展概况及趋势J.模具工业,2005(7)5 杜继涛,甘屹.支架精密多工位级进模设计J.模具工业,2005(9)6 姜奎华主编.冲压工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,1998.57 薛啓翔等编著.冲压模具设计制造难点与窍门M.北京:机械工业出版社,2003.78 模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例M.北京:机械工业出版社,1999.69 郑家贤遍著.冲压工艺与模具设计实用技术M.北京:机械工业出版社,2005.110 冲模设计手册编写组编著.冲模设计手册M.北京:机械工业出版社,1999.611 窦智.级进模设计中的要点及生产中的故障排除J.冲模技术,2005(3)12 王孝培主编.冲压手册(修订本)M.北京:机械工业出版社,1990 13 Yazheng Liu, Jinghong Sun, et al. Experiment investigation of deep-drawing sheet texture evolution. Journal of Materials processing Technology,140(2003) 14 周岁华.汽车冲压材料的合理选择J.汽车工艺与材料,2005(12)15 刘占军,张凌云.弹力支座多工位级进模设计J.模具工业,2006(3)16 Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria. Journal of engineering materials and technology,2004(7) 17 谢建.侧刃在级进模中的合理使用J.模具工业,2005(7)18 田福祥.引出脚弯曲挤扁切断自动送料级进模设计J.冲模技术,2005(5)19 田福祥.自动送料压扁切断弯曲级进模J.模具工业,2005(2)20 丁鹏,王林红.多工位传递式级进模设计J.冲模技术,2005(6)21 冯开平,左宗义主编. 画法几何与机械制图M.广州:华南理工大学出版,2001.922 李天佑主编.冲模图册M.北京:机械工业出版社, 1994七、指导教师意见指导教师签字: 年 月 日八、系级教学单位审核意见: 审查结果: 通过 完善后通过 未通过负责人签字: 年 月 日XXXX大学设 计(论 文)说 明 书题 目 支架冲压工艺与模具设计 学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 前 言由于模具技术的迅速发展,模具设计与制造已成为机械行业中一个大的分枝。从事模具行业工作的专业人才也越来越多,模具也倾向标准化,系列化,模具的诸多零件已经具有互换性,模具的设计周期越来越短,因此模具已经成为提高产品的竞争能力的重要手段。模具已成为各种产品不可缺少的工艺设备。本次毕业设计内容是:弯曲件支架冲压工艺及模具设计。毕业设计的目的不仅是对大学所学知识的一个巩固和总结,而且是大学期间重要的实践环节,它能综合培养查资料的能力、画图能力、独立分析能力、向老师、同学学习的能力。毕业设计作为对所学专业知识的一次综合检测,为以后参加工作也将奠定坚实基础。本次重点设计的是一副冲孔落料复合模,一副弯曲模。这次设计是在老师认真、耐心的指导下进行的,是在对模具的经济性、模具的寿命、生产周期及生产成本等因素进行了全面的仔细的分析下而进行设计的。因我个人经验和水平有限,因此很难避免在设计的过程中存在不合理之处,望各位老师多多批评指正。本论文是在老师的精心指导和严格要求下完成的。老师那严谨求实的治学态度,渊博的知识为我们树立了榜样,在此向她表示衷心的感谢!在论文的设计和写作过程中,得到同学的大力支持和协助,在此一并感谢!我相信:在老师的耐心指导和同学们的大力支持下,我一定能顺利完成本次设计。目 录前 言21.绪论41.1.冲压的概念、特点及应用41.2.冲压的基本工序及模具42 .零件的工艺性分析.62.1.零件的工艺性分析62.2.冲裁件的精度与粗糙度62.3.冲裁件的材料72.4.确定工艺方案.73.冲压模具总体结构设计83.1.模具类型83.2.操作与定位方式83.3.卸料与出件方式83.4.模架类型及精度84.冲压模具工艺与设计计算94.1.展开尺寸的计算94.2.排样设计与计算104.3.设计冲压力与压力中心,初选压力机.114.3.1.冲裁力114.3.2.弯曲力124.3.3.压力机的选择124.3.4.压力中心134.3.4.计算凸凹模刃口尺寸及公差145.模具的总张图与零件图165.1.模具结构165.2.冲压模具的零件图185.2.1.落料凹模设计185.2.2.落料凸模设计195.2.3.弯曲凹模设计205.2.4.选择坚固件及定位零件215.2.5.设计和选用卸料与出件零件215.2.6.选择模架及其它模具零件215.3.压力机的校核225.3.1.公称压力225.3.2.工作台面的尺寸226. 模具的总装配23设计小结24致 谢25参考文献261.绪论1.1.冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工,且主要采用板料来加工成所需零件,所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一,隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形,且模具 制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品。所以,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益。1.2.冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同,因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离工序和成形工序两大类;分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等;按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模,都可看成是由上模和下模两部分组成,上模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的固定部分。工作时,坯料在下模面上通过定位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性变形,从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。冲压件图如下图所示:冲压技术要求:1. 材料:Q2352. 材料厚度:2.0mm3. 生产批量:中批量4. 未注公差:按IT13确定.2 .零件的工艺性分析.2.1.零件的工艺性分析该零件材料为冷轧板,Q235,结构简单,形状复杂,产品宽度B=281.2t(t为材料厚度) ,冲孔时有尺寸为10毫米的圆孔,根据冲压模具设计手册知冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小.冲孔的最小尺寸取决于材料性能,凸模的强度和模具结构等.根据表3-3可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9X2.0=1.8mm(1.52)t所以由冲件图可知,C1=61X2.0=2, 由以上可知孔与孔之间距离C1满足工艺性要求。由以上分析可得,冲件的尺寸很小,如图21所示。在模具结构上需要多考虑,确定后,我们才能继续做下一步的设计。2.2.冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT13级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,由工件图尺寸可查得落料公差,冲孔公差分别为0.40,0.08.而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.5,0.15,孔中心距公差 0.15而冲件孔中心距最高精度公差为0.25,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.3.冲裁件的材料由材料方面的资料得,材料名称:冷轧板牌号:Q235 抗拉强度440-470MPa,抗剪强度310-380MPa,屈服点240Q235钢特性及适用范围:有极为良好的塑性和较高的强度,可切削加工性能好,易焊接。为普通钢材中应用最为广泛的一个品种。2.4.确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔,弯曲三个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,模具强度也能保证;用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,但模具加工成本高,维修不方便,通过以上比较,选择复合模的冲裁工艺方案,即落料冲孔复合模,弯曲模。两幅。3.冲压模具总体结构设计3.1.模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用复合冲压冲裁模,工序为落料冲孔,弯曲。3.2.操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较小,厚度较小,保证孔的精度及较好的定位,宜采用导料板导向,定位销导正。3.3.卸料与出件方式考虑零件尺寸较小,厚度较薄,采用弹压卸料方式,为了便于操作,提高生产率,冲件采用打料的方法从凹模中脱出,废料直接从凸凹模洞口推下的下出件方式。3.4.模架类型及精度由于零件材料较厚,尺寸较小,冲裁间隙较大,采用复合模加工,可以选择后侧两导柱的标准模架,考虑零件精度要求不是很高,冲裁间隙较小,因此采用级模架精度。4.冲压模具工艺与设计计算4.1.展开尺寸的计算展开尺寸应根据中性层在板料弯曲前后长度保持不变的特性来计算,可将其作为确定弯曲件毛坯长度的依据。板料在塑性弯曲时,中性层的曲率半径的位置同弯曲变形程度有关。当其变形程度较小时,应变中性层与弯曲毛坯断面中心的轨迹相重合。但当变形程度较大时,应变形区内应力应变为立体状态,中性层发生了转移。相对弯曲半径愈小,中性层内移量愈大,且不时圆弧状,而是抛物线状,同时板料变薄也愈显著,本设计中直接采用中性层的计算方法,即48+43+48+3.144=151.56,这里取151,实际尺寸要根据实际弯曲模具来调节。展开图如下:由展开图可以看出,产品四周无R角,这样落料模具在热处理之后,由于应力集中,模具容易开裂,所以根据模具加工工艺,应增加R角,根据产品材料厚度,R角设为R1,具体如下图:4.2.排样设计与计算该冲裁件材料厚度较厚,尺寸小,排样图如下:图4-1搭边值要合理确定,值过大,材料利用率低;值过小,搭边的强度与刚度不够,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲裁件毛刺,有时甚至单边拉入模具间隙,造成冲裁力不均,损坏模具刃口。因此,搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度,一般可取等于材料的厚度。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定,根据所给材料厚度=2.0mm,确定搭边工作间a1为2.0mm, a为2.5mm。因此计算,条料的宽度为B=(Dmax+2a)=151+22.5=156mm进距为:s=28+2.0=30mm由零件图在CAD用计算机算得一个零件的面积为4014.45mm一个进距内的坯料面积:BXS=156X30=4380mm,因此材料利用率为:=(A/BS)X100%=(4014.45/4380)X100%=91.65%4.3.设计冲压力与压力中心,初选压力机.4.3.1.冲裁力 根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=357.7mm,又因为=340Mpa,t=2.0mm,取K=1.3,则根据计算公式,F=KLt=1.3X357.7X2.0X340=316.21KN,冲孔力的大小:F=KLt=1.3X3.14 X 10X2.0X340 X 2=55.52KN,总的力为316.21+55.52=371.73。卸料力:,取Kx=0.06,则Fx=KxF=0.06X371.73=22.30KN推件力:根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h3mm,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=4mm,4.3.2.弯曲力预弯力和弯曲力的计算,弯曲力和产品宽度和弯曲R角有关,所以这里计算预弯力和弯曲力时只需要计算一个,另一个的力和这个一样。此工件弯双边U形时力的计算,选计算公式为 P=20.7(kbttb)/(r+t) =20.7(1.32822470)/(3+2.0) =19160.96N=19.16KNP材料在冲压行程结束时的自由弯曲力b弯曲件的宽度 t弯曲件厚度r弯曲件内弯角半径k安全系数 b材料的强度极限 b查表=440470,取470 校正弯曲力的计算: P2=Gf =305328 =44520N =44.52KNP弯曲校正力G单位校正力,查表为20-30 F被校正部分在凹模上的投影面积顶料力: P3=kF (查冷冲压工艺与模具设计得:k卸=0.0250.08)P3=19.160.08=1.53 冲压力大小为F=P1+P2+P3=19.16+44.52+1.53=65.214.3.3.压力机的选择由式3-23应选取的压力机公称压力为:P0(1.11.3)F=(1.11.3)X(371.73+22.30)=512.239KN因此可选压力机型号为J23-63.型号为J2363压力机的基本参数如:(表一)公称压力/KN630垫板尺寸/mm滑块行程/mm120厚度80滑块行程次数/(次/min)100模柄孔尺寸/mm直径50深度80最小封闭高度/mm140滑块底面积尺寸/mm封闭高度调节量100滑块中心线至床身距离/mm床身最大可倾角30工作台尺寸/mm前后420左右6304.3.4.压力中心根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心,(以落料冲孔模为例)F1冲孔力 F1= Ltb ,得F1=27.76KNF2冲孔力 F2= Ltb ,得F2=27.76KNF3落料力 F3= Ltb ,得F3=316.21KNY1F1到X轴的力臂 Y1=0X1F1到Y轴的力臂 X1=11.5Y2F2到X轴的力臂 Y2=0X2F2到Y轴的力臂 X2=-11.5Y3F3到X轴的力臂 Y3=0X3F3到Y轴的力臂 X3=0根据合力距定理:YG = (Y1F1+ Y2F2+ Y3F3)/(F1+ F2+ F3)XG = (X1F1+ X2F2+ X3F3)/(F1+ F2+ F3)XGF冲压力到X轴的力臂;XG=0YGF冲压力到Y轴的力臂;YG=0所以由以上可以算得压力中心为G(0,0)4.3.4.计算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料较厚,模具间隙较大,模具的间隙由配作保证,工艺比较简单,并且还可以放大基准件的制造公差,(一般可取冲件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工为宜.由落料尺寸得,凹模会变小,所以得以凹模为基准,配作凸模.由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以以凸模为基准,配作凹模.由材料厚度可得Zmin=0.04mm, Zmax=0.06mm.由落料,凹模磨损后变大,磨损系数X1=0.50,X2=0.20所以:Ad1=(A1max-x)=(151-0.50X0.04) =150.98Ad2=(A2max-x)=(28-0.50X0.05) =27.98Ad3=(A3max-x)=(1-0.50X0.05) =0.98由于Ad1,为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模,所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作,保证单边面间隙值为0.060.10mm.落料凸模尺寸:Ah1=(Ad1-2Z)+ =151-2X0.08=150.84+0.02; Ah2=(Aj2-2Z)+ =28-2X0.08=27.84+0.02; Ah3=(Aj3-Z)+ =1-0.08=0.92+0.02; 由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:b=10,磨损系数X1=X20.5,故bp6不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取bp6=2bp5.所以:bp1=(b1min+X11)=(10+0.5X0.04)=10.02弯曲模具,在选择间隙时可以直接查表,所以查表可知间隙为(1-1.2t),t为材料厚度。凸、凹模工作部分尺寸的确定,主要考虑模具的磨损和拉伸件的回弹。尺寸公差在最后一道工序考虑。1)、制件标注外形尺寸凹模尺寸为 L d=(Lmax 0.75)凸模尺寸为 L p=(Ld0.75Z)(2)、制件标注内尺寸凸模尺寸为L p=(Lmin +0.4) 凹模尺寸为L d=(Lp+0.4+Z) 具体计算如下,制件标注外形尺寸,按此公式计算弯曲凹模尺寸为L d=(Lmax0.75)=53凸模尺寸为L p=(Ld0.75Z)=49凸、凹模工作表面粗造度要求:凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8;圆角处的表面粗造度一般要求0.4;凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。5.模具的总张图与零件图5.1.模具结构根据前面的设计与分析,我们可以得出如下落料冲孔复合模具的总装图如图5-1所示:图5-1 落料冲孔复合模总装图1.下模板;2.卸料螺钉;3.内六角螺钉;4.圆柱销;5.树脂;6.凸凹模;7.卸料板;8.定位销;9.凹模;10.冲头固定板;11.上垫板1;12.上垫板2;13.上模板;14.卸料螺钉;15.打料板;16.模柄;17.打料杆;18.防转销;19.冲孔冲头;20.退料板;21.内六角螺钉;22.圆柱销;弯曲模结构图:图5-2 弯曲模总装图1.下模板;2.内六角螺钉;3.圆柱销;4.卸料螺钉;5.弹簧;6.下垫板;7.凹模芯;8.定位销;9.凹模;10.凸模;11.打料杆;12.凸模固定板;13.上垫板;14.上模板;15.模柄;16.内六角螺钉;17.圆柱销;5.2.冲压模具的零件图5.2.1.落料凹模设计凹模轮廓尺寸的确定,凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以:L=l+2C=151+2X42.5=236 B=113整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算:H=K1K2=28mm, K1取1,K2根据资料取2.5.由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=240X120X28,查有关国家标准,因此我选LXB为标准尺寸,得LXBXH=240X120X30.凹模材料的选用:材料选用Cr12MoV,孔与孔的校核:校核最小A值为5.84,以上都能达到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具体见零件图5-21.或后面所附的零件图.设计中,因为压力中心与凹模板的几何中心相差不太,由压力机根据模柄孔尺寸为40,压力中心仍在模柄投影面积,可设他们在同轴线上。图5-2 凹模5.2.2.落料凸模设计落料凸模刃口部分为异形,又在它里面开孔,装配导正销,为便于凸模和固定板的加工,可通这设计成铆接方式与固定板固定.冲孔凸模采用阶梯结构,设计成铆接方式.凸模的尺寸根据导料板尺寸、卸料板尺寸和安装固定要求尺寸h,取h1520,因为这里的凹模刃口尺寸为3 mm,在范围之内取18mm所以凸模的尺寸为L=18+15+13+2=48mm.凸模材料:参照冲压模具设计与制造选用Cr12MoV.具体零件图如后面所附零件图为准, 5.2.3.弯曲凹模设计凹模轮廓尺寸的确定,从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以:L=l+2C=53+2X42.5=138 B=120由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=140X120X45,查有关国家标准,因此我选LXB为标准尺寸。5.2.4.选择坚固件及定位零件螺钉规格的选用: 由凹模板的厚度可选用M10,在根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M10X80,这里要4个,卸料板的螺钉选用GB 70-85 M8X50,这里要4个。销钉规格的选用:销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119-86 10X90, 选取材料为45钢.根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件.5.2.5.设计和选用卸料与出件零件卸料以卸料板卸料,出件是以凸模往下冲即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.51倍,所以卸料板的LXBXH=240X120X/0.5X30=240X120X15,卸料板在此仅起卸料作用,凸模与卸料板间的双边间隙一般取0.050.1mm,这里取0.1mm,材料为45#.由以上根据凸模和凹模可设计出卸料板。5.2.6.选择模架及其它模具零件选择模架:根据GB/T 2851.5-90,由凹模周界240X120,及安装要求,选取凹模周界:LXB=240X120,闭合高度:H=180210,上模座:310X200X35,下模座:310X200X45,导柱:32X170,导套:45X70.模柄: 由压力机的型号J23-63.可查得模柄孔的直径为40,深度为70,由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小510mm,由于采用弹压卸料,上模座回程时受力较大,因此选用旋入式模柄较合理。5.3.压力机的校核5.3.1.公称压力根据公称压力的选取压力机型号为J23-63,它的压力为630503.7,所以压力不需要校核;5.3.2.工作台面的尺寸根据下模座LXB=310X200,且每边留出60100,即L1XB1=510X400,而压力机的工作台面L2XB2=630X420,冲压件和废料从下模漏出,而压力机的孔尺寸为120,故符合要求。6. 模具的总装配模具的质量取决于模具零件质量和装配质量。装配质量又与零件质量有关,也与装配工艺有关。装配工艺视模具结构以及零件加工工艺而有所不同,拼合结构的比整体结构的装配工艺复杂;级进模和复合模的装配比单工序模要求高。关于本次设计的模具装配,大致有以下几个要点:1、 装配时先要选择基准件,原则上按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定。可作装配时基准件的有:导向板、固定板、凹模和凸模。2、 装配次序是按照基准件装有关零件:以导向板作基准件进行装配时,通过导向板将凸模装入固定板,再装入上模座,然后再装凹模和下模座。 当模具零件装入上、下模座时,先装作为基准的零件,在装妥检查无误后,钻铰销钉孔,打入销钉。后装的在装妥无误后要在试冲达到要求后再钻铰销钉孔及打入销钉。3、 控制凸模、凹模的间隙装配时必须控制间隙均匀。4、 冲模试冲冲模在装配并检查间隙符合要求后,可进行切纸试冲,检查切下处是否都是光边或毛边。如不一致时说明间隙不够均匀,需要校正后再切纸,直到合乎要求为止。然后将在装配时未固定销钉的上模座或下模座用销钉固定,进行试冲,如不符合要求时再进行调整间隙,重新钻铰销钉孔。设计小结此次设计是在学完冲压工艺与模具设计,模具制造工艺和大部分专业课并进行了生产实习的基础上进行的,这次设计使我能够综合运用冲压工艺与模具设计中的基本理论,结合生产中所学的新知识、独立分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度的冷冲压模具的能力。通过分析,拟定设计方案,完成模具结构设计等一系列复杂工作,最终完成此次的设计任务。通过这次设计使我初步具备了设计一个中等复杂程度的冲压模具的工艺规程和掌握运用模具设计的基本原理和方法,同时也学会了熟练运用有关参考资料,图表等基本技能,增强了自我的读图和绘图能力,从而使我在能力方面又提高了一个台阶,为今后从事的工作打下了良好的基础。这次设计给了我一次全面展示自我的机会。让我再次比较独立地设计模具,进一步拓宽了我的知识面,同时也给了我一个温习以前所学知识的机会,使我进一步巩固了机械设计、机械制图、冲压模具及工艺等毕业的基础知识。本文阐述了模具的特点和发展趋势,分析零件的工艺性,确定工艺方案,阐述了模具结构,提高计算能力、绘图能力,熟悉了规范和标准。本次设计主要是对止动垫圈的冲裁模结构进行设计分析、计算、说明。通过这次设计,我掌握了模具设计的设计步骤,以及一些设计要点,也学到了许多绘图技巧,对CAD、Pro/E的运用更加熟练,同时对机械行业的前景有了新的了解。致 谢 对三年来辛勤教导我的老师和学校致以最崇高的敬意! 对本次毕业设计指导我和给予我最多的老师表示我最衷心的感谢!毕业设计开始以来,有幸多次聆听老师的教诲。老师以他宽广的知识、高瞻远瞩的学识、在实际生产中所积累的经验。拓宽了我的视野和思维,更为重要的是老师以他对事业孜孜不倦的追求和待人接物谦逊的态度和豁达的胸襟,时刻都在潜移默化地影响着我,这将使我终生受益。参考文献1朱光力主编. 模具设计与制造实训.第1版. 北京:高等教育出版社. 2002. 1341562温松明主编. 互换性与测量技术基础. 第2版. 长沙:湖南大学出版社. 1998. 453冯炳尧 韩泰荣 殷振海 蒋文森编. 模具设计与制造简明手册. 第1版.上海:上海科学技术出版社. 1985. 1 804刘朝儒 彭福荫 高政一主编. 机械制图. 第3版. 北京:高等教育出版社.20015张代东主编. 机械工程材料应用基础. 第1版.北京:机械工业出版社.2001.851036王卫卫主编. 材料成型设备. 第1版.北京:机械工业出版.2004. 47487傅建军主编. 模具制造工艺. 第1版.北京:机械工业出版社.2005. 24258王新华 袁联富主编.冲模结构图册. 第1版. 北京:机械工业出版社. 2003. 9史铁梁模具设计指导M北京:机械工业出版社,2003:1-80.10孙凤勤模具制造工艺与设备M北京:机械工业出版社,1999:1-136.11张代东机械工程材料应用基础M北京:机械工业出版社,2001:24-68.12徐学林互换性与测量技术基础M湖南:湖南大学出版社,2001:24-68.13桂林电器科学研究所主编弓形件成形弯曲模设计J模具工业,2004,(3):23-25.
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