芯轴托架冲压模具设计(4套)【全套含CAD图纸】
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本科毕业设计(论文)中期检查表指导教师: 职称: 教授 所在院(系):机械学院 教研室(系、研究所): 机械制造 题 目芯轴托架模具设计学生姓名 专业班级 学号 一、进度情况说明按照毕业设计总体安排,进度完成情况如下:第一至第四周,我认真进行了毕业实习并完成了实习报告;第五至第六周,我完成英文文献的翻译工作,查阅毕业设计相关资料并完成了开题报告;第七至第八周,对芯轴托架进行工艺性分析,确定其冲压工艺方案,初步确定模具设计总体方案。第九至第十周,继续查阅模具设计的相关资料并进行初步计算,基本确定模具结构设计总体方案。待完成的任务:在接下来的时间里,我会继续学习研究相关资料,对前期的工作做进一步的深入,逐步落实模具各部分零件的设计,完成零件图和总装图,在老师的指导下逐步完善毕业设计,并撰写毕业设计论文,争取顺利答辩。二、阶段性成果:1.查阅了冲压模具设计的书籍及文献资料,对冲压模具设计的方法、步骤有了基本的了解,学习研究了冲压模具的主要组成零部件的设计方法;2.结合参考资料,并对工件的工艺性分析后,确定了芯轴托架的冲压工艺方案;3.完成了模具结构总体方案设计,运用AutoCAD绘制了模具总体结构草图,初步掌握了科学研究的基本方法;4.对整体设计有了宏观的把握,为后续的设计打下良好基础;5.锻炼了自己独立分析问题、解决问题的能力,为自己以后的学习和工作做好准备。三、存在主要问题及解决方法在前期的设计过程中存在很多问题:1.由于本科阶段没有学过模具设计相关的课程,查阅的文献资料有限,本人能力亦有限,难免会遇到问题不知道如何下手;2.在具体的设计计算中会遇到很多专业性的问题,由于本科阶段没有接触或者学习的时候不够认真,加上设计经验不足,所以会有一定的难度。3.使用绘图软件不够熟练,运用计算机绘图的时候会有些许困难。解决问题的方法:1.认真学习研究模具设计的相关资料,通过图书馆、网络等各种途径开拓思路,尽自己的最大努力解决问题,并及时向老师请教;2.学习CAD绘图和WORD的相关知识,努力做好模具总装图和零件图的绘制以及毕业设计论文的撰写。四、指导教师对学生在毕业设计(论文)中的纪律及毕业设计(论文)任务的完成进展等方面的评语 指导教师: (签名) 年 月 日本科毕业设计(论文)开题报告题目名称芯轴托架模具设计学生姓名专业班级 学号 一、选题的目的和意义现在,模具生产技术水平的高低,已经成为衡量一个国家制造业水平高低的低的重要重要标志之一,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的能力。在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国的冲压模具无论在数量上,还是在质量、技术和能力方面都已有很大的发展,但与国民经济需求和世界先进水平相比,差距仍然很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口,特别是中高档轿车的覆盖件模具,目前仍主要依靠进口。一些低档的简单冲模,已趋供过于求,竞争异常激烈。我所学的专业是机械制造及自动化,并且自己对模具设计也很感兴趣,为了更好的把所学的知识与实际联系起来,并更好的适应将来的工作,所以毕业设计选择了芯轴托架模具设计。希望通过本次设计接受工程师必须的综合训练,提高实际工作能力。如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力;制订设计或试验方案的能力;设计、计算和绘图能力;总结提高撰写论文的能力。希望本次毕业设计,能使我们把先修的基础和专业基础课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合地加以应用,通过毕业设计之后能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册;熟悉有关的国家标准和部颁标准,为以后成为优秀的工程技术人员打下良好的基础。二、国内外研究综述一冲压模具市场现状根据中国模具工业协会发布的统计资料,根据中国模具工业协会的统计数据,2009年中国模具进出口总额为38.07亿美元,比上年下降3.03%。其中进口总额为19.64亿美元,同比减少2%;出口总额为18.43亿美元,同比减少4.11%。从上述价格可看出,中国出口模具的技术含量和附加值比上年又有了上升,与进口模具相比,技术和价格差距也在不断缩小,充分体现出了2009年中国模具产业的技术进步。 从进出口模具价格方面分析,2009年出口冲压模具平均每吨价8894.5美元,比上年上升13.5%;出口塑料橡胶模具平均每套价963美元,比上年上升15.6%。如果与进口价相比较,则冲压模具平均每吨进出口之比为1.8:1;塑料橡胶模具平均每套进出口之比为2.5:1。与上年相比,差距明显缩小。 按进口货源地分,进口模具主要来自日本、韩国、德国,其次是中国台湾、美国、加拿大、意大利、新加坡、丹麦和法国;按出口目的地分,中国出口模具的市场主要是香港、美国和日本,其次是德国、印度、中国台湾、法国、巴西、韩国和越南;按出口货源地分,出口模具主要来自广东、浙江和江苏。 二冲压模具水平状况1.模具CAD/CAE/CAM水平现状 21世纪开始的CAD/CAM技术已经普及,近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和高校开展模具研究与开发。经过努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得显著进步,在提高模具质量和缩短模具设计制造周期方面作出了贡献。例如,华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件都具有自主知识产权,并已在生产实践中得到应用,产生良好效益。2.我国模具设计与制造现状我国现在每年还要从境外进口20多亿美元的模具,这些大都是国内尚不能生产的高中档模具。国内中高档模具的自配率只占50%左右;大型、精密、复杂、长寿命等技术含量较高的模具只占到模具总量的30%左右。我国模具商品化率还只有50%多(发达国家达70%以上);模具标准件使用覆盖率也较低,只有50%左右;模具生产专业化水平还较低。这些都说明我国的模具工业还不够强大,我国还不是模具强国。近些年来,中国模具的设计和制造水平有了很大提高,CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。现在,中国已能生产精度达到2微米的多工位级进模,寿命可达3亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在2000次/分的高速冲床上使用,精度可达1微米。在大型塑料模具方面,中国已能生产43英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视的塑壳模具、10公斤大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。在精密塑料模具方面,中国已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达5微米的7800腔塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面,国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。在汽车覆盖件模具方面,国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。但是,我国模具的制造从总体上看,产品还只是以中低档为主,中高档模具很多还要依赖进口;企业虽然重视推广应用新技术,但这些新技术应用的水平还不够高。我国模具产品水平与发达国家还有相当的差距。三冲压模具的发展趋势1、冲压模具产品发展重点。冲压模具共有7小类,并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具,多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大,发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具,尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能 、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模,并不断提高其精度。2、冲压模技术发展重点。 (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)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;有完整的夹具、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。CNC雕刻机在国内的发展上从最近的一两年才有较大的发展,相关加工厂和使用单位时刻以敏锐的眼光盯着厂家的动向,这也是身为雕铣机主机生产厂一点也不敢松懈的真正原因所在。在国外很早就有雕铣机的名词(CNC engraving and milling machine),严格地讲雕是铣的一部分,是购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是经常要问自己的问题。另外,还有目前盛行的高速切削机床(HSC MACHINE)。三个机型主要区别是:数控铣和加工中心用于完成较大铣削量的工件的加工设备;数控雕铣机用于完成较小铣削量,或软金属的加工设备;高速切削机床用于完成中等铣削量,并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备。 模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说,发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用,并持续提高效率,特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAE技术应向集成化、智能化和网络化方向发展,并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平,建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说,发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Pa0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度,搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。为了提高冲压模具的寿命,模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案,提供模具开发与工程服务,全面提高企业水平和模具质量,这更是冲压模具技术发展的重点。三、毕业设计所用的方法1 在学校图书馆查阅相关资料。2 在工厂的实践毕业实习。3 通过老师和工程师的指导。4 通过浏览因特网上的相关资料。5 通过对相关资料和数据的理论计算和分析四、毕业设计(论文)进度说明一、进行毕业实习,收集资料 第14周二、查找文献、完成实习报告、开题报告 第56周三、心轴托架模具的初步设计 第78周四、心轴托架模具的详细设计 第910周 五、毕业设计的完善 第1115周六、毕业答辩 第1617周四、主要参考文献与资料获得情况【1】孔庆华 刘传绍 主编. 极限配合与测量技术基础. 同济大学出版社,2002【2】刘鸿文 主编. 材料力学. 高等教育出版社,2004【3】顾崇衔 主编. 机械制造工艺学. 陕西科学技术出版社,1999【4】薛啟翔 主编. 冲压模具设计和加工计算速查手册. 机械工业出版社,2008【5】许发樾 主编. 实用模具设计与制造手册. 机械工业出版社,2005【6】卢秉恒 主编. 机械制造技术基础. 机械工业出版社,2008【7】濮良贵 纪名刚 主编. 机械设计. 高等教育出版社,2006【8】孙恒 陈作模 主编. 机械原理. 高等教育出版社,2006五、指导教师审批意见 指导教师: (签名)年 月 日毕业设计(论文)任务书专业班级 学生姓名 一、题目 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日三、主要任务与要求 指导教师 职称 学院领导 签字(盖章)年 月 日毕业设计(论文)评阅人评语题目 评 阅 人 职称 工作单位 年 月 日毕业设计(论文)评定书题目 指导教师 职称 年 月 日毕业设计(论文)答辩许可证答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料:1、设计(论文)说明 共 页2、图纸 共 张3、指导教师意见 共 页4、评阅人意见 共 页经审查, 专业 班 同学所提交的毕业设计(论文),符合学校本科生毕业设计(论文)的相关规定,达到毕业设计(论文)任务书的要求,根据学校教学管理的有关规定,同意参加毕业设计(论文)答辩。 指导教师 签字(盖章)年 月 日根据审查,准予参加答辩。答辩委员会主席(组长) 签字(盖章)年 月 日毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议 院(系) 专业 班 同学的毕业设计(论文)于 年 月 日进行了答辩。根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计(论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。一、毕业设计(论文)的总评语二、毕业设计(论文)的总评成绩: 三、答辩组组长签名:答辩组成员签名:答辩委员会主席: 签字(盖章) 年 月 日 摘 要:本设计为芯轴托架冲压模具设计,根据零件的形状、尺寸、精度、材料等条件,首先对芯轴托架的工艺性进行了分析,并通过综合对比确定了冲压工艺方案及模具结构方案,然后通过工艺设计计算确定排样方案、计算冲压力和压力中心、初选压力机,重点对落料冲孔复合模的各组成零部件的结构、尺寸等进行设计计算,而模架则采用标准模架,再进行孔加工即可。本设计还对弯曲模及最终冲孔模的整体方案作以说明,所设计的模具结构简单、操作方便、定位基准一致、能满足产品的质量要求。最终完成四套模具之总装图、落料冲孔复合模之各零件图以及本篇论文之撰写。关键词:模具设计、凸模、凹模、凸凹模。Abstract:This design is called the die design of the bracket of shaftAccording to the shape,size,precision and material of the bracket of shaft,the forming technologies are analyzedThrough comprehensive comparing,the stamping technology and the structure of the die are determinedAfter the calculation of the process,the nesting board is decidedThe pressure and the pressure center are calculated,the press machine is chosen initiallyThe design calculations for the structure and the sizes of the components which consist of the blanking and punching die are emphasizedAs for the die set are chosen from the standard,only need to make some hole in themThe overall solution of the bending die and the finally punching die are also described in this designIt is proved that the structure is simple and easy to operate,it can meet the requirement of the accuracy and quality of the productAnd eventually,the assembly drawing of the four set of die,the drawing of the components which consist of the blanking and punching die,as well as the writing of this paper are finishedKey words:die design、male die、female die、punch die目录1. 绪 论111冲压的概念、特点及应用112冲压的基本工序及模具213冲压技术的现状及发展方向3131冲压成形理论及冲压工艺3132模具先进制造工艺及设备4133模具CAD /CAM5134模具标准化62零件工艺分析821零件的结构分析822零件的精度923冲压方案分析93落料冲孔复合模1131模具类型1132操作与定位方式1133卸料与出件方式1134模架类型及精度1135工艺设计计算12351零件展开尺寸计算12352排样设计与计算12353冲裁力和压力中心1336凸、凹模刃口尺寸计算15361冲裁间隙的确定15362凸、凹模刃口尺寸计算1637复合模零部件设计19371冲孔凸模19372落料凹模20373凸凹模设计21374定位零件设计22375卸料部件的设计23376推件装置的设计25377模架及组成零件设计27378连接与固定零件3038模具总装图3239冲压设备的选择34310装配技术要求344.弯曲模模具体设计3541弯曲模结构设计应注意的问题3542弯曲模工作部分尺寸设计35421凸模圆角半径35422凹模圆角半径37423凹模深度37424凸凹模间隙39425 U形弯曲件凸、凹模横向尺寸及公差40426凸、凹模外形尺寸415最终冲孔模44结束语45致谢46参考文献471. 绪 论11冲压的概念、特点及应用冲压是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或者塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冲压模具,简称冲模。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。冲压加工与其它加工方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下:(1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。由于冲压具有如此优越性,冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如:在宇航、航空、军工、机械、农机、电子、信息、铁道、邮电、交通、化工、医疗器具、日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它,而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机、火车、汽车、拖拉机上就有许多大、中、小型冲压件。小轿车的车身,车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计:自行车、缝纫机、手表里有80%是冲压件;电视机、收录机、摄像机里有90%是冲压件;还有食品金属罐壳、钢精锅炉、搪瓷盆碗及不锈钢餐具,全都是使用模具的冲压加工产品;就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。但是,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的。由于冲压加工具有上述突出优点,因此在批量生产中得到广泛应用,在现代工业生产中占有十分重要的地位,是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。12冲压的基本工序及模具冲压加工因制件的形状、尺寸和精度各异,所采用的工序也各有不同。根据材料变性特点可将冲压工序分为两大类:分离工序和成形工序。坯料在冲压力作用下,变形部分的应力达到强度极限发生断裂而产生分离的工序称为分离工序,主要包括剪裁和冲裁。坯料在冲压力作用下,变形部分的应力达到屈服极限,但未达到强度极限,发生塑性变形而形成具有一定形状和尺寸精度的零件或半成品的加工工序即称为成形工序,主要包括弯曲、拉深、翻边、旋压等。冲压模具的形式很多,冲模可以按照以下主要特征来分类:根据工艺性质分类冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。拉深模是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。根据工序组合程度分类单工序模在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。复合模只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。级进模(也称连续模)在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。但不论何种类型的冲压模具,都可以看成是由上模和下模所组成,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。13冲压技术的现状及发展方向目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还有相当的差距,主要原因在于我国的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还有很大的不足,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差距较大。随着工业产品质量不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密,更新换代速度快等特点变化,冲压模具正向着高效、精密、长寿命、大型化方向发展。其主要表现和发展方向如下:131冲压成形理论及冲压工艺加强冲压变形基础理论的研究,以提供更加准确、实用、方便的计算方法,正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决冲压变形中出现的各种实际问题,进一步提高冲压件的质量。研究和推广采用新工艺,如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其他高效率、经济成形工艺等,进一步提高冲压技术水平。特别值得指出的是,随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善,近年来,国内外已经开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程,通过分析数值,帮助设计人员实现优化设计。132模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展,计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合,对其实施改造,形成先进制造技术。目前又出现了在冲压模内攻牙技术,引导了不少冲压厂家为了降低成本,引起了一股抢购热潮。模具先进制造技术的发展主要体现在:(1) 高速铣削加工普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数,而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数,高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点:高效高速铣削的主轴转速一般为15000r/min40000r/min,最高可达100000r/min。在切削钢时,其切削速度约为400m/min,比传统的铣削加工高510倍;在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高45倍。 高精度高速铣削加工精度一般为10m,有的精度还要高。 高的表面质量由于高速铣削时工件温升小(约为3C),故表面没有变质层及微裂纹,热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1m,减少了后续磨削及抛光工作量。可加工高硬材料可铣削5054HRC的钢材,铣削的最高硬度可达60HRC。鉴于高速加工具备上述优点,所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用,并逐步替代部分磨削加工和电加工。(2) 电火花铣削加工电火花铣削加工(又称为电火花创成加工)是电火花加工技术的重大发展,这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工一样,电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工,无需制造复杂、昂贵的成型电极。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床,配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统,体现了当今电火花创成加工机床的水平。(3) 慢走丝线切割技术目前,数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高,功能相当完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度。最大切割速度已达300mm2/min,加工精度可达到1.5m,加工表面粗糙度Ra0.10.2m。直径0.030.1mm细丝线切割技术的开发,可实现凹凸模的一次切割完成,并可进行0.04mm的窄槽及半径0.02mm内圆角的切割加工。锥度切割技术已能进行30以上锥度的精密加工。(4) 磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点,在精密模具加工中广泛应用。目前,精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。(5) 数控测量产品结构的复杂,必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量,模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤,使得现场自动化检测成为可能。133模具CAD /CAM计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合,形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造这一新技术。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术,它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具,使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期,降低生产成本,提高产品质量,已成为人们的共识。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和高校开展模具研究与开发。经过努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得显著进步,在提高模具质量和缩短模具设计制造周期方面作出了贡献。例如,华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件都具有自主知识产权,并已在生产实践中得到应用,产生良好效益。模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素,不易控制的状况,使得模具质量依赖于物化因素,整体水平容易控制,模具再现能力强。134模具标准化模具标准化是缩短制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量的有效方法,模具标准化程度的高低是体现一个国家模具整体技术的重要标志之一。我国模具标准件技术水平低、模具标准化程度低,与先进工业国家相比有较大差距。国外工业发达国家的经验证明,模具标准件的专业化生产和商品化供应,极大地促进了模具工业的发展。广泛应用标准件可缩短设计制造周期达25-40;可节约由于使用者自制标准件所造成的社会工时,减少原材料及能源的浪费;可为模具CADCAM等现代技术的应用奠定基础;可显着提高模具的制造精度和使用性能。通常采用专业化生产的标准件比自制标准件其配合精度和位置精度将至少提高一个数量级,并可保证互换性,提高模具的使用寿命,进而促进行业内部经济体制、经营机制以及产业结构和生产管理方面的改革,实现专业化和规模化生产,并带动模具标准件商品市场的形成与发展。可以说没有模具标准件的专业化和商品化,就没有模具工业的现代化。学习借鉴国外先进模具标准,开发我国模具新标准,提高模具标准件精度和互换性以及模具标准化程度,是我国模具标准化努力地方向。2零件工艺分析芯轴托架零件图如下:图2121零件的结构分析图21所示为在机械产品中使用较为广泛的芯轴托架,采用冲压生产。零件中心孔装有芯轴,零件材料为08冷轧钢,料厚1.5mm,工件表面不允许有严重划痕,孔不允许有变形。由芯轴托架零件图可知,中心孔内装有芯轴,且为设计基准,为提高冲件精度,遵循基准重合原则,应先冲出中心孔,便于后续工序之定位,且孔边距与弯曲中心的距离为6mm,大于1.0t(1.5mm),弯曲时不会引起孔变形,故而可行。的孔是与机身连接的紧固孔,为保证装配要求,对5个孔提出了精度要求(IT9),要求孔不能有变形,而孔的边缘与弯曲中心距离1.5mm,等于1.0t,弯曲时易发生孔变形,故应在弯曲成形后冲出。22零件的精度除去芯轴孔、四个定位小孔以及孔距外,其余尺寸均为标注公差,按照线性尺寸的未注公差选取中等级,相当于IT14级,并按照“入体原则”标注各尺寸公差分别为:零件外形: 、 、 、 、各孔尺寸: 、 属IT9级精度孔心距: 属IT12级精度利用普通冲裁方式即可满足零件精度要求。23冲压方案分析制成该零件的基本工序为落料、冲孔和弯曲。根据前述分析可知,大致分为以下三步:落料、冲中心孔,弯曲四个直角,冲四个紧固小孔。(1) 落料、冲中心孔可采用以下方案:a先落料,再冲孔,采用单工序模生产;b落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产;c采用落料,冲孔连续冲压,采用级进模生产。方案a模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成,生产效率低;方案b和方案c的生产效率都能满足大批量生产的要求,但是采用级进冲裁时不能满足芯轴孔的精度要求(级进模所制零件精度一般为IT13-IT10级,复合模所制零件精度一般为IT10-IT8级);采用方案c,生产效率高,操作方便,冲出的零件能满足精度要求。(2) 弯曲四个直角可采用以下方案:a一次弯曲,采用一套模具;b分两次弯曲。方案a虽然操作简单,但考虑到零件弯曲后的回弹太大,其不能保证零件的形状精度,故而不行,采用方案b则无此问题。(3) 冲四个小孔待前面的工序完成以后,采用一套单工序冲孔模即可完成此工序。最终确定采用以下方案生产该零件:落料和冲孔;第一次弯曲四直角;第二次弯曲四直角;校准四直角并冲孔,即采用一套落料冲孔复合模,两套弯曲模和一套单工序冲孔模来实现零件的生产。3落料冲孔复合模31模具类型根据零件冲裁工艺方案,采用落料冲孔复合模,其主要结构特点是具有作为落料凸模和冲孔凹模双重作用的凸凹模,凸凹模装在下模成为倒装式。倒装式省去了顶出装置,结构简单,便于操作。32操作与定位方式虽然零件的生产批量较大,但通过合理安排生产,采用手工送料方式即能达到批量要求,并能降低模具成本,因此采用手动送料方式。考虑到零件尺寸大小、料厚等,为便于操作和保证零件精度,采用导料板导向,采用固定挡料销定距。33卸料与出件方式采用弹压卸料装置卸料,既起卸料作用又起压料作用,所得冲裁零件质量较好,平直度高。落料件采用推件块从落料凹模中推出,而冲孔废料则直接从冲孔凹模中掉下。34模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性,模架采用后侧式导柱的模架,用导套导柱导向。由于零件精度要求不是很高,但冲裁间隙较小,故采用级模架精度。35工艺设计计算351零件展开尺寸计算查冲压模具与制造表3-6,弯曲件展开尺寸计算公式有:由零件图可知: , ,再查冲压模具与制造表3-3知, ,代入各参数即可求得零件展开长度 精度等级为IT14级,故其尺寸公差为:352排样设计与计算零件展开后几何轮廓为规则的矩形,轮廓尺寸为104.3mm30mm.考虑方便操作并保证零件精度,采用直排有废料排样。如图31所示。查冲压模具设计与制造表2.5.2,最小搭边值,工件间,侧面。送料步距。图31 排样图本模具不采用侧压装置,但采用的弹压卸料装置兼有压料作用,故仍可按照有侧压装置来计算导料板宽度,查冲压模具设计与制造按下式计算:条料宽度: 导料板间距: 其中:条料宽度方向冲裁件的最大尺寸; 侧搭边值; 条料宽度的单向(负向)偏差; 导料板与最宽条料之间的间隙。查表得 ,代入数据即可求得:条料宽度: ,导料板间距:查选择板料规格为110020001.5采用纵向裁剪时,裁剪尺寸为109.3。一块板料可剪成10根条料,每根条料可冲出63个冲件,则一块板料的材料利用率为:其中: 一张板料上冲裁件的总数; 一个冲裁件的实际面积; 板料长度; 板料宽度。则有: 353冲裁力和压力中心冲裁力:查冲压模具设计与制造,冲裁力计算公式为:式中: 冲裁力; 冲裁周边长度; 材料厚度; 材料抗剪强度; 系数,一般取1.3。由零件图易求得冲裁周边长度查冲压模具设计与制造表1.3.6,冲压常用金属材料力学性能取代入各参数即可求得冲裁力 卸料力与推件力:查冲压模具设计与制造,卸料力与推件力的计算公式分别为:式中: 冲裁力; 、 卸料力、推件力系数; 同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。式中: 凹模洞口的直刃壁高度; 板料厚度。查冲压模具设计与制造表2.6.1,有,查冲压模具设计与制造表2.9.4,取凹模洞口直壁刃高度代入各参数即可求得:卸料力推件力压力机的公称压力:压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和。本套模具采用弹性卸料装置和下出料方式,根据冲压模具设计与制造公式2.6.6可求得,压力中心:模具的压力中心即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,冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损,还会使合理间隙得不到保证,从而影响制件质量和降低模具寿命,甚至损坏模具。本零件几何轮廓为规则的对称图形,其压力中心即位于几何轮廓的中心。根据以上计算结果,初选压力机JC23-25,公称压力250KN。36凸、凹模刃口尺寸计算361冲裁间隙的确定冲裁间隙是指凹模刃口横向尺寸与凸模刃口横向尺寸的差值,如图3.2所示。表示双面间隙,单面间隙用表示,如无特殊说明,冲裁间隙就是指双面间隙。值可为正,亦可为负,但在普通冲裁中均为正值。 图3.2冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大影响,是冲裁工艺与冲模设计中的一个非常重要的工艺参数。但很难找到一个固定的间隙值能同时满足冲件质量最佳、 冲模寿命最长。冲裁力最小等各方面的要求。因此,实际冲压中给冲裁间隙规定一个范围值,即为合理间隙,其最小值称为最小合理间隙(),最大值称为最大合理间隙()。查冲压模具设计与制造表2.3.3,节选如下:表3.1 冲裁模初始双面间隙值()材料厚度t(mm)08、10、35Q295、Q235AQ34540、5065Mn1.50.1320.2400.1700.2400.1700.240取:,362凸、凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙也靠凸、凹模刃口尺寸及公差来保证。因此,正确制定凸、凹模刃口尺寸和公差,是冲模设计的一项重要工作。 落料凸、凹模设计落料模先确定凹模刃口尺寸,然后以凹模为基准,合理间隙取在凸模上。根据冲模在使用中的磨损规律,落料凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸。根据冲压模具设计与制造,落料凸、凹模刃口计算公式如下:式中:、落料凹、凸模刃口尺寸; 落料件最大极限尺寸; 工件制造公差; 磨损系数,在0.51之间选取,与制造精度有关,可查表或按下列关系选取: 制件精度在IT10以上, 制件精度IT11至IT13, 制件精度IT14, 最小合理间隙; 、凹、凸模的制造公差。为保证初始间隙不超过,和的选取必须满足以下条件:查冲压模具设计与制造表2.4.1(内容见表3.3):表3.3 规则形状(圆形、方形)冲裁时凸模、凹模的制造偏差(mm)基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040取凸模刃口长度方向制造偏差为0.025mm,宽度方向制造偏差为0.020mm;取凹模刃口长度方向制造偏差0.035mm,宽度方向制造偏差0.025mm。根据落料件外形尺寸公差(IT14级),取。则:凹模刃口尺寸为:长度方向:宽度方向:凸模刃口尺寸为:长度方向:宽度方向:校核:长度方向:0.035mm+0.025mm=0.06mm0.240mm-0.132mm=0.108mm宽度方向:0.025mm+0.020mm=0.045mm0.108mm能够满足间隙公差要求。 冲孔凸、凹模设计冲孔模是先确定凸模刃口尺寸,然后以凸模为基准,间隙取在凹模上。根据冲孔模的磨损规律,凸模基本尺寸取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。根据冲压模具设计与制造,冲孔凸、凹模刃口尺寸计算公式如下:式中: 、冲孔凹、凸模刃口尺寸; 冲孔件孔的最小极限尺寸; 工件制造公差; 最小合理间隙; 磨损系数; 、凹、凸模制造公差,同样要满足一下要求:中心孔尺寸为IT9级精度,取,凸、凹模分别按IT6和IT7级精度制造。则:冲孔凸模刃口尺寸为:冲孔凹模刃口尺寸为:校核:0.009mm+0.015mm=0.024mm0.240mm-0.132mm=0.108mm能满足间隙公差要求。37复合模零部件设计371冲孔凸模凸模的结构形式冲孔凸模刃口尺寸为圆形,为便于凸模的固定和加工,将凸模设计成台阶式,查实用冲压工艺及模具设计手册图3-57,选择凸模结构形式为:标准圆凸模b。台阶式凸模强度刚性好,装配修磨方便,其工作部分尺寸由计算而得;与凸模固定板配合部分按过渡配合制造;最大直径的作用是形成台阶,以便固定,保证工作时凸模不被拉出。凸模的长度 凸模长度尺寸应根据模具的具体结构,并考虑修磨、固定板与卸料板之间的安全距离、装配等的需要来确定。当采用弹压卸料装置时,凸模长度按下式计算:式中:凸模长度; 凸模固定板厚度; 卸料板厚度; 材料厚度; 增加长度,包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度(0.51mm)、凸模固定板与卸料板间的安全距离,一般取1020mm。因此凸模的强度校核 一般情况下,凸模的强度足够,无需校核;但对于细长凸模,则需进行刚度校核。根据冲压模具设计与制造表2.9.2,有校核公式如下:式中:凸模允许的最大自由长度; 凸模的最小直径; 冲裁力。代入数据即可求得:即冲孔凸模自由长度不超过21.7mm,根据冲孔标准中的凸模长度系列,选取凸模长度56mm。凸模的材料和技术要求 凸模材料采用碳素工具钢T10A,凸模工作端(即刃口)淬硬至5660HRC,凸模尾端淬火后硬度为4348为宜。零件图如图3.3:372落料凹模 图3.3 冲孔凸模凹模的结构形式 凹模采用整体式板行结构,通过螺钉直接固定。因冲件批量大,考虑到凹模的磨损和保证冲件质量,凹模刃口形式采用直刃壁结构,刃壁高度取9mm,漏料部分沿刃口轮廓单边扩大0.5mm。凹模轮廓尺寸的确定 根据冲压模具设计与制造公式2.9.3和2.9.4有:凹模高度: 凹模壁厚: 式中:凹模刃口最大尺寸; 系数,考虑板料厚度的影响。由前述计算知:查冲压模具设计与制造表295,取系数。则:凹模高度 凹模壁厚 。取凹模高度35mm,凹模壁厚40mm。故凹模长度为:,取为200mm凹模宽度为:,取为125mm。综上,凹模轮廓尺寸为:。螺栓与圆柱销的布置 落料凹模采用四个M10螺钉与上模座连接,螺钉孔均匀分布,圆柱销起定位作用,查机械零件设计手册表5-25选取圆柱销为: 。查冲压模具设计与制造表2.9.3取(为螺钉孔轴线到凹模边缘的距离);取,。凹模的材料和技术要求 凹模材料选用T10A。工作部分淬硬至HRC5862。373凸凹模设计凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的零件。它的内外缘均为刃口,内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑,其壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚还与模具结构有关,本套模具采用倒装式结构,内孔为直刃壁形式,采用下出料方式,胀力大,最小壁厚应大些。查冲压模具设计与制造表2.9.6,取最小壁厚。凸凹模的高度取决于起落料作用的凸模,外形为方形,固定方式采用台阶式结构与凸凹模固定板连接。查中国模具设计大典表22.2-3,选择材料为T10A,外缘工作部分淬硬至5660HRC,内缘淬硬至6064HRC。其零件图如图3.4:图3.4 凸凹模374定位零件设计冲模的定位零件是来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置的。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位:一是在与条料防线垂直的方向上的限位,保证条料沿正确方向送进,称为送进导向,本套模具的送进导向装置为导料板;二是在送料方向上的限位,控制条料一次送进的距离,称为送料定距,本套模具采用挡料销定距。挡料销 挡料销起定位作用,用它挡住搭边或冲件轮廓,以限定条料送进距离。本套模具选用活动挡料销。冲裁时,它随凹模的向下运动而压入孔中,工作方便,常用于倒桩是复合模中。查冲压模具设计实用手册图5-23,选用扭簧弹顶挡料装置,再查表5-20,5-21,5-22选挡料销为622 JB/T 7649.6-1994,扭簧为635 JB/T 7649.6-1994,螺钉为M68 GB/T67-2000。其中,挡料销与挡料孔采用配合H11/d11。挡料销材料为45钢,热处理至4348HRC,扭簧材料为65Mn,热处理至4450HRC。导料板 条料靠着导料板导向送进,以免送偏。本套模具采用与卸料板相连接的整体式结构的导料板,导料板的宽度前面已经算出,其高度H视板料厚度t与挡料销的高度h而定,查冲压模具设计实用手册表5-39,取导料板的高度H=5mm。材料选用45钢,调质处理,2832HRC。375卸料部件的设计卸料装置分为固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀装置。卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的冲裁件或废料。卸料板 本套模具采用的弹压卸料装置,卸料板的周界尺寸与落料凹模的周界尺寸相同,厚度为15mm。材料采用45钢,淬火硬度4045HRC。卸料螺钉 卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,螺纹部分为M88mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间,卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。查冲压模具设计实用手册表5-47,选卸料螺钉规格为:1060mm JB/T7650.5-1994。橡胶的设计 橡胶允许承受的负荷较大,安装调整灵活,是冲裁模中常用的弹性元件。本套模具选用4块完全一样的圆筒形橡胶,避免因受力不均产生歪斜,影响模具的正常生产。卸料板的工作行程:式中:凸模凹进卸料板的高度,1mm; 料厚; 凸模冲裁后进入凹模的深度,取为2mm。故而,橡胶的工作行程:式中:卸料板的工作行程; 凸模修模量,取为5.5mm.故而,。橡胶的工作行程取为自由高度的25%,则橡胶的自由高度为40mm。橡胶的预压缩量每个橡胶承受的载荷橡胶的外径D:根据冲压模具设计与制造表2.9.12有计算公式如下:式中:圆筒形橡胶内径,根据结构选取,取为10.5mm; 每个橡胶承受的载荷; 橡胶压缩10%35%时的单位压力,。查冲压模具实用设计手册表B-8,取代入各数据即可求得橡胶的外径校核橡胶的自由高度 橡胶高度与直径只比应满足下式:式中:橡胶的自由高度; 橡胶的外径;根据上述计算有:,满足条件。橡胶的安装高度 。376推件装置的设计推件的目的是从凹模中卸下冲件或废料,一般装在上模内。推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。一般刚性的用得较多,由打杆、推板、连接推杆和推件块组成,查新编实用冲压模具设计手册,有如图3.5所示的几种结构形式:图3.5本套模具选用图3.6中第一种结构的推件装置。其各构件设计如下:推板 查中国模具设计大典,推板有如图3.6所示的几种标准结构:由于本套模具中凹模刃口轮廓形状为狭长的长方形,推板选用图3.6中的A型结构,查中国模具设计大典选用推板规格为图3.6推件块 推件块的外形轮廓取决于凹模刃口形状,其工作部分要求将凹模中的落料件全部推出,故应比凹模直刃壁高度长1mm,上部加台肩,避免推件块脱落。故其结构图下图所示:图3.7 推件块连接推杆 连接推杆一般需要2至4根,且长短一致,均匀分布。考虑到所选推板及推件块的形状特征,故而采用四根连接推杆,直径6mm,长度56mm。打杆 打杆的长度按下式计算:式中:顶出状态时,打杆在上模座平面以下的长度; 压力机的结构尺寸; 考虑各种误差而加的常数,一般取。取打杆长度80mm。打杆直径与模柄中心孔间隙配合,取直径11mm。377模架及组成零件设计模架是上模座、下模座、导柱和导套的组合体。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质,模架可分为滚动导向模架和滑动导向模架两大类。每类模架中,由于导柱安装位置和数量不同,各自又具有多种模架类型。考虑到送料与操作的方便性,模架采用后侧式导柱的模架(如图3.8),用导套导柱导向。由于零件精度要求不是很高,但冲裁间隙较小,故采用级模架精度。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧,横向和纵向送料都比较方便,但如果有偏心载荷,压力机导向又不精确,就会造成上模歪斜,导向装置和凸、凹模都容易磨损,从而影响模具寿命。因此一般用于较小的冲模。选择模架尺寸时要从凹模的轮廓尺寸来考虑,一般在长度及宽度上模架都应比凹模大3040mm,模架厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时还要 图3.8注意模架与压力机的安装关系,例如,在模架与压力机工作台孔的关系中,模座的宽度应比压力机工作台孔径每边约大4050mm。另外,冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度,小于压力机最大装模高度。查中国模具设计大典表22.4-30选模架规格为200125170205 GB/T2851.3-1990。模座 模座一般分为上模座和下模座,形状基本相似。上下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件,分别与压力机滑块和工作台连接,传递压力。模座因强度不足会产生破坏;如果刚度不足,工作时会产生较大的变形,导致模具工作零件和导向零件的迅速磨损,因此必须十分重视上、下模座的强度和刚度。根据中国模具设计大典表22.4-30所选模架规格,有上模座规格为:20012540 GB/T2855.5-1990(见图3.9),下模座的规格为:20012550 GB/T2855.6-1990(见图3.10)。图3.9 标准上模座图3.10 标准下模座导向装置 导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具,一般都采用导向装置。其中,应用最广泛的是导柱和导套。一般导柱安装在下模座,导套安装在上模座,分别采用过盈配合。导柱与导套按或配合,其配合间隙必须小于冲裁间隙。图3.11 标准A型导柱最常用的导柱是标准A型导柱(见图3.11),其结构简单,制造方便,但与模座为过盈配合,装拆麻烦是其不足之处。根据中国模具设计大典所选模架,确定导柱规格为: A型导柱一般与A型或B型导套配套用于滑动导向。标准A型导套见图3.12。图3.12 标准A型导套根据中国模具设计大典所选模架,确定导套规格为:378连接与固定零件模具的连接与固定零件有模柄、固定板、垫板、螺钉、销钉等。这些零件大多有标准,设计时可按标准选用。模柄 中小型模具一般通过模柄将上模固定在压力机滑块上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是:一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合,安装可靠;二要与上模正确而可靠连接。选择模柄时,应先根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模柄的结构类型,再根据压力机滑块上模柄孔的尺寸确定模柄的尺寸规格。一般来说,模柄直径应与模柄孔直径相同,模柄长度应比模柄孔深度小510mm。模柄的结构有很多结构形式,常用的有带凸缘的模柄、压入式模柄、旋入式模柄等。其中带凸缘的模柄用3至4个螺钉孔和附加的销钉与上模座固定连接,主要用于大型模具或上模中开设推板孔的中小型模具;压入式模柄是采用过渡配合(H7/m6)并加销钉以防转动,使之与上模座固定连接,主要用于上模座较厚而又没开设推板孔或上模比较重的场合;旋入式模柄则通过螺纹与上模座固定连接,并加放松螺钉,以防转动,主要用于中小型有导柱的模具。本套模具选用带凸缘的模具,其结构图见图3.13。图3.13 常用模柄查中国模具设计大典表22.5-26选模柄规格为:B40 JB/T 7646.3-1994。固定板 将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后,作为一个整体安装在上模座或下模座上。模具中最常用见的是凸模固定板,固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种,主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍,其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同,但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6,压装后将凸模端面与固定板一起磨平。本套模具中,冲孔凸模及凸凹模均需要固定板,厚度取为20mm,外形尺寸与卸料板相同。并分别根据上下模座的连接特点来考虑紧固螺钉和销钉的布置。垫板 垫板的作用是直接承受凸模的压力,以降低模座所承受的单位压力,防止模座被局部压陷,从而影响凸模正常工作。是否需要垫板,可按下式校核:式中:凸模头部端面对模座的单位压力,N; 凸模承受的总压力,N; 凸模头部端面支撑面积,。经校核知:冲孔凸模需要垫板,凸凹模不需要。凸模垫板厚度取为10mm,外形与凸模固定板相同,材料选用45钢。螺钉与销钉 螺钉和销钉都是标准件,设计时按标准选取即可。螺钉用于固定模具零件,一般选用六角螺钉;销钉起定位作用,常用圆柱销钉。a连接凸凹模固定板与下模座的开槽圆柱头螺钉两颗,规格为:M1050 GB/T 65-2000;定位圆柱销一个,规格为:销8n650GB/T119.1-2000。 b连接凹模、凸模固定板、垫板与上模座的开槽圆柱头螺钉四颗,M1080 GB/T 65-2000;定位圆柱销一个,规格:销8n670GB/T119.1-2000。c连接模柄与上模座的内六角螺钉四颗,规格为:M835 GB/T 70.1-2000。38模具总装图通过以上设计,可得到如图3.14所示的模具总装图。模具上模部分主要由模柄、上模座、垫板、凸模固定板、凸模、凹模、推件装置等组成;模具下部主要由卸料板、卸料橡胶、凸凹模、凸凹模固定板、下模座等组成。冲孔废料由漏料孔漏出,落料件由推件块推出。图3.14 落料冲孔复合模1凸凹模 2凸凹模固定板 3卸料螺钉 4下模座 5卸料橡胶 6挡料销7卸料板 8推件块 9凹模 10凸模 11凸模固定板 12垫板 13上模座14,19,23螺钉 15,24圆柱销 16连接推杆 17打杆 18模柄 20推板21导套 22导柱模具总装高度280mm。条料由右向左送进,在卸料板上定位,并由挡料销6定距,上模部分下行,凸凹模1与凹模9作用落料,同时凸模10与凸凹模1作用冲中心孔。模具闭合时,推件块被凸凹模1向上推,上模回程时弹性卸料板7起到卸料作用,推件块8在连接推杆16的作用下将落料件推出。39冲压设备的选择通过校核,选择开式双柱可倾斜压力机JC23-25能满足要求。其主要技术参数如下:公称压力:250 KN滑块行程:65 mm最大装模高度:300 mm装模高度调
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