0082-支板冲压工艺及冲孔落料级进模设计【全套8张CAD图】+设计说明书
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机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-13上模座工序号工 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 123456789备料热处理平磨钳工线切割钳工钳工钳工检验锯床加热炉磨床线切割 锯砂轮铜丝 编制 马彦超 校对 马彦超 审核 批准 摘 要本设计题目为支板冲压工艺及模具设计,体现了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设计的基础知识,为设计更复杂的冲压级进模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压模具成形工艺及模具设计的基础知识,首先分析了支板的材料工艺性能,为选取模具的类型做好了准备;然后讨论了该零件的工艺方案,提出了各种方案的优缺点,进行分析比较后得出了本设计的初步思想,进而分析了零件的特征,确定模具的设计参数、设计要点及卸料装置、推件装置等的选取。本模具的凸模以装在弹压导板中的导板镶块导向,弹压导板一导柱导向,导向准确,保证凸凹模的精确配合,并且加强了凸模纵向稳定性,避免小凸模产生纵向弯曲。凸模与固定板为间隙配合,凸模装配调整和更换很方便。弹压导板用卸料螺钉与上模连接,加上凸模与固定板知道是间隙配合,因此能消除压力机导向误差对模具的影响,对延长模具寿命有利。冲裁排样采用直对排,一次冲裁获得两个零件,两件的落料工位离开一定距离,以增强凹模的强度,也便于加工和装配。关键词:级进冲裁模 弹压导板 卸料装置 导向 AbstractA design for the long-tube-welding blanking Progressive Piercing Die Design, reflects the gasket stamping parts of the design requirements, the contents and direction of the design of a certain significance. Through parts of the mold design, the designers to further strengthen the basis of stamping die design knowledge for the design of more complex progressive stamping die and lessons well foreshadow a more profound experience. The use of stamping die design and die design process forming the basis of knowledge, the first film of welding materials technology performance, select the type of mold has been well prepared for and then discussed the components of the programme, the priorities of the various programmes shortcomings, the analysis derived from a comparison of the preliminary design ideas, then parts of the characteristics of the die set design parameters, design features and unloading devices, pushing the selection of devices. The die punch to Tanya plates mounted on the guide plate inserts orientation, Tanya plate I.-oriented, accurate guidance to ensure accurate punch and die with the punch and strengthen longitudinal stability and avoid a small vertical bending punch . it can eliminate the mold press the impact of the extension of favourable die life. Blanking nesting by the straight line to be a punching two parts, two of the blanking a certain distance from the bit to enhance the strength of die, but also facilitate the processing and assemblyKeywords: Progressive stamping die , Tanya plate , Discharging device,Oriented 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-08凸模固定板工序号工 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 1234567891011备料热处理铣平磨钳工线切割钳工钳工热处理钳工检验锯床加热炉铣床磨床线切割加热炉 锯铣刀砂轮铜丝 编制 马彦超 校对 马彦超 审核 批准 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-16凸模工序号工 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 12345678910111213备料热处理铣平磨钳工钳工铣钳工热处理平磨线切割钳工检验锯床加热炉铣床磨床铣床加热炉锯铣刀砂轮铣刀砂轮 编制 马彦超 校对 马彦超 审核 批准 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-18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 12345678910111213备料热处理铣平磨钳工钳工铣钳工热处理平磨线切割钳工检验锯床加热炉铣床磨床铣床加热炉锯铣刀砂轮铣刀砂轮 编制 马彦超 校对 马彦超 审核 批准 图表清单表1 所选择压力机的相关参数26表2 模具材料的选用27机 械 加 工 工 序 卡 工序名称车削工序号004零件名称凹模零件号13零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量455560HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号车床CA6140三爪卡盘活动顶尖安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时05粗车上下面CW6140游标卡尺千分尺515513004010精车CW614051840.580012015钳工划线20钻孔立式钻床6008025精车CW6140511010.11000150设 计 者马彦超指 导 教 师原红玲共 1 页第 1 页目 录1 绪论1 1.1 国内模具的现状和发展趋势11.1.1国内模具的现状1 1.1.2国内模具的发展趋势21.2 国外模具的现状和发展趋势 31.2.1 未来冲压模具制造技术的发展趋势 51.3 冲压件模具设计与制造 7 1.3.1支板模具设计的设计思路11 1.3.2支板模具设计的进度112 支板零件工艺分析11 2.1 支板件的工艺性分析11 2.2 冲裁工艺计算和工艺方案的确定12 2.2.1 工艺方案的确定12 2.2.2 确定零件的排样方案133 模具的结构设计 14 3.1 模具工作部分的计算14 3.1.1 冲裁模具间隙14 3.1.2冲裁模的结构设计14 3.1.3冲裁模的送料方式设计14 3.1.4冲裁模的定位装置设计15 3.1.5冲裁模的导向方式设计15 3.1.6冲裁模的卸料方式设计153.2 模具主要零件和主要工作机构的设计与标准化 15 3.2.1模具工作零部件的设计与标准化15一. 工作零部件的计算15二、标准模架的选用22三. 卸料装置的设计与标准化23四. 联接件的选用与标准化23五、手柄冲孔落料连续模总装图24六、冲压力与压力中心的计算,初选压力机24七. 压力机的校核26 3.2.1裁模的导向方式设计264 结束语29致谢 30参考文献311 绪 论模具是工业生产的基础工艺装备,被称为工业之母。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型,绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业,模具涉及五金、机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分广泛.模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。1.1国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快,据不完全统计,2003年我国模具生产厂点约有2万多家,从业人员约50多万人,作为工业生产基础工艺装备的模具,在国民经济中占有重要的地位,模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 目前,我国的模具技术有了很大发展,模具的精密度、复杂程度和寿命都有大提高。如,主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具 ;体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加 ;塑料模热流道技术日渐成熟,气体辅助注射技术开始采用;压铸工艺得到发展。此外,CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用,高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广;快速原型进展很快;模具的标准化程度也有一定提高。但是,由于我国的模具行业起步较晚,与国外相比,仍存在不小的差距,主要体现在: 产需矛盾:随着工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度的加快,对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要,只达到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低,生产周期长。另外,设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。 企业结构不合理:我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内,模具的商品化程度低,而国外70以上都是专业模具厂,且走的是“小而精”的道路,因此生产效率和经济效益俱佳。 产品水平 :衡量模具的产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度,以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。 此外,模具工业的整体装备水平也存在相对落后,利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏,产品的综合开发能力还急需加强。 针对不足和模具市场巨大的潜力,国家制定了模具行业的“十五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用,提高大型、精密、复杂模具的制造水平 ;另一方面要针对不同模具市场的需求,有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升,重点、骨干企业可以达到50%。2003年是“十五”关键的一年,如果做不到60%任务的完成,那么计划就会失败,而模具失败了,对整个工业都会有影响。 模具钢数量与质量有待提高成对模具工业的快速发展,国内模具钢产品发展的速度远远不够,这也是制约模具市场的一个重要因素。1.1.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,6080的零部件都要依靠模具成型随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家发展水来的标志。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。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的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,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,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制造周期等方面做出了贡献。例如,吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件,华中理工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软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1、未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项:(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。1.3冲压件模具设计与制造我国考古发现,早在2000多年前,我国已有冲压模具被用于制造铜器,证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年,长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间,该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后,目前我国已形成了300多亿元(未包括港、澳、台的统计数字,下同。)各类冲压模具的生产能力。 一、冲压模具市场情况 我国冲压模具无论在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展,但与国发经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大,一些大型、精度、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。一些低档次的简单冲模,已趋供过于求,市场竟争激烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下: 据中国模具工业协会发布的统计材料,2004年我国冲压模具总产出约为220亿元,其中出口0.75亿美元,约合6.2亿元. 根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元. 二、冲压模具水平状况 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年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来,国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统,并在模具设计制造中实际应用,取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 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CAD/CAM系统。如美国EDS的UG,美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer,美国CV公司的CADSS,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。 在冲压成型CAE软件方面,除了引进的软件外,华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件,并已在生实践中得到成功应用,产生了良好的效益。 快速原型(RP)传统的快速经济模具相结合,快速制造大型汽车覆盖件模具,解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具,模具精度低、制件精度低,样样制作难等问题,实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造,它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造,近年来也涌现出一些新的快速成型方法,例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 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。这一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基本达到了国际水平,模具结构周期等方面,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。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美,高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟,可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度,提高了模具的质量,缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可,碳化物被覆处理(TD处理)及许多镀(涂)层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。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。1.3.1 冲压件模具设计的设计要点冲压是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形, 从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲裁模的设计要点主要有:1.凸凹模间隙要根据冲裁件质量、模具寿命和模具制造等要求,综合进行选取。2. 冲裁模凸凹模间隙比较小,一般要用导柱、导套对上下模进行导向。3.应对细小凸模采取保护措施,4.非对称件冲裁模或多凸模冲裁,应使压力中心与滑块中心相重合。5.根据料厚大小、冲裁件平整度要求、模具结构等决定卸料方式。6.采用中间导柱或对角导柱的模架时,应采取防止上下模装错位置的措施。1.3.2冲压件模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间20天;2.确定加工方案,所用时间5天;3.模具的设计,所用时间30天;4模具的调试所用时间5天2 支板冲压工艺的分析2.1支板工艺分析 原始资料:如图所示 图2-1 制件图 此工件为工件,厚度为1.2mm,材料为20钢。要求外形尺寸,没有厚度不变的要求。此工件的形状满足冲压工艺要求,可采用冲压工序加工2.2 支板工艺计算和工艺方案冲压件的工艺计算是冲压工艺设计中的一个环节,本制件的工艺计算属于最简单的冲孔落料,图示零件材料为20钢,具有良好的冲压性能,市场上也容易得到这种材料,价格适中。外形落料的工艺性:支板属于尺寸较小的零件,料厚1.2mm,外形复杂程度一般,尺寸精度要求一般,因此可采用冲压工艺获得。冲孔的工艺性:8.0mm的孔,尺寸精度要求一般,可采用冲孔。此工件只有外形落料和冲孔两个工序。图示零件尺寸未注公差的一般尺寸,按惯例取IT14级,符合一般级进冲压的经济精度要求。由以上分析可知,图示零件具有比较好的冲压工艺性,适合冲压生产,普通冲压生产完全能满足要求。2.2.1 工艺方案的确定根据制件的工艺分析可知,该零件所需的基本冲压工序为落料和冲孔,可拟订出以下三种工艺方案:方案一:先落料后冲孔,采用单工序模生产;方案二:落料冲孔复合模生产;方案三:冲孔落料级进模生产。 若采用方案一,模具结构简单,但是需要两道工序,生产成本高,生产率低,工件的累计误差大,操作不方便。难于满足大批量生产的要求。方案二只需要一副模具,生产出的制件的精度和生产效率都很高,操作也很方便,但是模具结构较复杂,制造难度大,方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,生产制件的精度也能满足要求,通过以上三种方案的对比可知,该工件采用方案三为最佳。2.2.2 排样设计1、确定零件的排样方案设计模具时,条料的排样很重要。根据该零件的结构特点查参考文献3表2.5.2得a=1.2mm,a1=1.0mm.图2-2 条料的排样2、条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算1).条料宽度的计算:拟采用无侧压装置的送料方式,由B-=Lmax+1.5a+nb1- 2Lmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a侧搭边值C导料板与最宽条料之间的间隙n侧刃数b1侧刃冲切的料边宽度y冲切后的条料宽度与导料板间的间隙代入数据计算,取得条料宽度为47.5mm。2)导尺间距离的计算:由B,=Lmax+1.5a+nb1+c,代入数据计算得导尺间距离为48 mm。3 模具的结构设计3.1 模具工作部分的计算3.1.1 冲裁模具间隙冲裁模具间隙对成形过程有较大的影响。它不仅影响冲裁件的质量与尺寸精度,而且对冲裁力和模具寿命有很大的影响,是冲裁工艺与冲裁模具设计中的一个非常重要的工艺参数。通过参阅资料可知本模具冲裁模具间隙取Zmin=0.072 mm,Zmax=0.096 mm。3.1.2冲裁模的结构设计根据上述分析,本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序,为方便废料和成形工件的落下,采用正装结构,即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。3.1.3冲裁模的送料方式设计根据该制件的特点宜采用自动送料方式。3.1.4冲裁模的定位装置设计本工件在级进模中尺寸是较小的,又是大批量生产,顺冲时第一、二个工位采用目测定位,接下来工位采用侧刃定距的方式进行定位。3.1.5冲裁模的导向方式设计为确保零件的质量及稳定性,选用导柱、导套导向。由于已经采用了手工送料方式,为了提高开敞性和导向均匀性,采用中间导柱模架。3.1.6冲裁模的卸料方式设计本模具采用正装结构,冲孔废料和工件留在凹模孔洞中,为了简化模具结构,可以在下模座中开有通槽,使废料和工件从孔洞中落下。工件厚度为1.2mm,可选用弹性卸料板来卸下条料废料。3.2 模具主要零件和主要工作机构的设计与标准化3.2.1 模具工作零部件的设计与标准化(尺寸、位置、标准与示意图)一.工作零部件的计算由于制件结构简单精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。 冲孔时,间隙取在凹模上,则:凸模尺寸dap=(d+x)-p0凹模尺寸dd=(d+x+Zmin)0+ 式中: Dd Dp 落料凹模和凸模的刃口尺寸,mm dp dd冲孔凹模和凸模的刃口尺寸,mmx磨损系数,由手册1查表2-30得:IT14级时x=0.5。Zmin双面间隙,mm工件公差,mm凸模和凹模的制造公差,mm、冲裁8.0mm孔凸模、凹模刃口尺寸的计算a.凸模尺寸 由手册表2得=0.1Dt=(d+x)-t0 =(8+0.750.1)0-0.009 =8.0750-0.009Da=(Dt +Zmax)+A0 = (8.075+0.072)+0.0150=8.147+0.0150外形落料凸模、凹模刃口尺寸的计算凸模尺寸由表2-10得=0.08Da=(Dmax-x)0+=(50-0.5*0.40)0+0.025 =49.80+0.025Dt=( Da Zmin) -p0 =(49.8-0.072) 0-0.016=49.7280-0.016Da=(Dmax-x)0+=(35-0.5*0.40) 0+0.025 =34.80+0.025Dt=( Da Zmin) -p0 = (34.8-0.072) 0-0.016=34.7280-0.016Da=(Dmax-x)0+=(8.0-0.5*0.36)0+0.015=7.820+0.015Dt=( Da Zmin) -p0 = (7.82-0.072)0-0.009=7.7480-0.009Da=(Dmax-x)0+=(16-0.5*0.1 )0+0.018=15.950+0.018Dt=( Da Zmin) -p0 = (15.95-0.072)0-0.011=15.8780-0.011校核:0.016mm+0.015mm=0.029mm0.024mm(不能满足间隙公差条件)因此,只有缩小T,A,提高制作精度,才能保证间隙在合理的范围内,因此可以取T0.4(Zmax- Zmin)=0.4*0.024 mm=0.0096 mmA2d,所以b应大于。根据上述方法确定凹模外形尺寸须选用矩形凹模板20016028(JB/T7643.1)冲裁8.0mm孔凸模、凹模各尺寸及其组件确定和标准化(包括外形尺寸和厚度)凸模长度 L=20+14+3+18=55由凸模刃口d=8.18mm查得D=12mm,D1=15mm,h=3mm,L=55mm外形落料凸模、凹模各尺寸及其组件的确定和标准化(包括外形尺寸和厚度)外形凸模的设计:外形凸模用线切割机床加工成直通式凸模,用两个M8的螺钉固定在垫板上,由于采用固定卸料板,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(14mm),h3为导料板厚度(6 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 图9 凸模长度的确定卸料板到凸模固定板间的安全距离(15mm20mm)等因素。所以:L=20+14+6+1+17=58 mm图2-8凸模固定板材料可用45钢,结构形式和尺寸规格见手册表15.57可得20016020 (3)凹模组件的尺寸确定和示意图凹模采用整体式凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算的压力中心的数据,使压力中心与模柄中心重合。(图2-8)凹模的长度选取要考虑以下因素:a)保证有足够的安装刚性卸料板的位置。b)便于导尺发挥作用,保证送料粗定位精度。选取凹模边界为195mm217mm。凹模材料选用Cr12制造,热处理硬度为5862HRC。(4)导料板的设计与标准化 经查表分析得导料板长度L=200mm,宽度B=48mm ,厚度h=6mm如图2-9。图2-9 导料板的设计二、标准模架的选用由凹模周界可以选取标准模架。凹模周界200mm,B=160mm,闭合高度h1=220mm材料为ZG45(ZG310-570),0I级精度的中间导柱模架。如图2-10。导柱标记:283170 GB/T2861.190 323170 GB/T2861.190导套标记:283100338 GB/T2861.690 323100338 GB/T2861.690上模座标记:2003160340 GB/T2855.190下模座标记:2003160345 GB/T2855.290模柄标记:A503110 JB/T 7646.1 图2-10 中间导柱模架示意图模柄与上模座的联接采用压入式的结构如图2-11所示。图2-11 压入式的模柄三.卸料装置的设计与标准化在前面已经确定了采用弹性卸料板,设计卸料板为一整体板。本模具的卸料板不仅有卸料作用,还具有外形凸模的导向作用,并能对小凸模起保护作用。卸料板的边界尺寸经查手册2表15.28得:卸料板长度L =260mm,宽度B=130mm厚度h0=25mm 此模具中,卸料板对冲孔落料凸模起导向作用,卸料板和凸模按H7/h6配合制造四.联接件的选用与标准化本模具采用螺钉固定,销钉定位。具体讲:内六角螺钉标记:35钢M8365 GB7085螺钉标记:35钢M8330 GB6876圆柱销钉标记:35钢6365 GB 11986 止动圆柱销标记:35钢436GB11986五、支板冲孔落料连续模总装图前面各节已经设计好了支板冲孔落料连续模各零件,根据前面的设计,支板冲孔落料连续模的总装图如图18 图2-12 支板冲孔落料连续模总装图1-侧刃挡块 2-下模座3-凹模 4-导板镶块5-限位柱 6-导套7-导柱8-凸模固定板9-螺钉10-小凸模11-圆柱销12-螺钉13-垫板14-落料凸模15-弹簧16-弹压导板17-导料板18-铆钉19-圆柱销20-侧刃六、冲压力与压力中心的计算,初选压力机1、冲裁工序总力的计算由工件结构和前面所定的冲压方案可知,本工件的冲裁力包括以下部分。冲8.0mm孔的冲裁力P1,落外型料的冲裁力P2,向下推出8.0mm孔废料的推件力P3,向下推出工件的推件力P4。由弹性卸料板卸条料的废料的力是压力机提供的为P5。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响,实际计算冲裁力时按下面公式: P=KLt3式中 P冲裁力(kN) 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(MPa) K系数,一般取1.3。上式中抗剪强度与材料种类和坯料的原始状态有关,可在手册中查询。为方便计算,可取材料的=0.8b,故冲裁力表达式又可表示为:P=1.3LtLtb式中 b被冲材料抗拉强度(MPa)。查手册1表87得20钢的b=300MPaP1=1.38.01.2300=11.7kNP3=1.3(16+272+82+50)1.2300=79.6kN推件力:Pt=nKtPKt推件力系数,由手册查得Kt=0.055n同时卡在凹模的工件(或废料)数,其中n=h/th凹模刃部直壁洞口高度(mm), t料厚( mm)查手册2表240可得和h=6mm,故n=12P2=120.0551.211.7=9.3kNP4=120.0551.279.6=63kN工序总力P总= P1+ P2+ P3+ P4+ P5 =11.7+79.6+9.3+63=163.6kN2初选压力机查文献4开式可倾压力机参数初选压力机型号为JG23-30和23-35,见表2-1。表2-1 所选择压力机的相关参数型号公称压力/kN滑块行程/mm最大封闭高度/mm工作台尺寸/mm滑块底面尺寸/mm可倾斜角/封闭高度调节量/mmJG23-303075200300320160200 2550JC23-3535802802805001902102060七、压力机的校核前面已经初选了压力机,模座外形尺寸345305mm,闭合高度180mm,有文献4中,JC2335型压力机工作台尺寸为610380mm,最大闭合高度为280mm,连杆调节长度为60mm,所以在工作台上加一3590mm的垫板,即可安装。模柄孔尺寸也于本副模具所选模柄尺寸相符。8.3.8 模具零件材料选用一览表 表2-2 模具材料的选用21侧刃220圆柱销435钢6365 GB 1198619铆钉418导料板24517弹压导板116弹簧2弹簧钢15落料凸模2Cr1214垫板135钢13上模座2HT2002003160345 GB/T2855.29012螺钉445钢M10385 GB708511圆柱销635钢6365 GB 1198610小凸模2Cr129螺钉145钢M8365 GB70858凸模固定板145钢7导柱220283170 GB/T2861.190323170 GB/T2861.1906导套220283100338GB/T2861.690 323100338 GB/T2861.6905限位柱14导板镶块13凹模1Cr1220031603282下模座2HT2002003160345 GB/T2855.2901侧刃挡块2名称数量材料备注5 结束语当拿到设计课题的那一刻,我就开始构思,这个零件的模具该怎么设计。经过大量的查阅资料,自己的思考,并与尊敬的老师,尊敬的导师多次交流,才逐步形成了我这套设计方案。通过导师的指导,我了解了一个模具设计的流程和在设计中要注意的问题与解决方案,通过大量的资料查阅,我积累了丰富的常识数据,这对我在今后的工作将会有巨大的帮助。我觉得这次的毕业设计真的是对我的巨大的历练和提高,因为在完成这个设计的过程中我不仅对已有知识进行了再理解更进行了融会贯通,使我对模具设计的理解有了一个全新的认识和升华,虽然我的设计经验仍然有限,这套设计仍存在许多不完美的地方,而且在设计的过程中我也遇到了重重困难,但通过这些问题的解决,我得到的不仅仅是专业知识,更有师生情谊、同学的情谊、导师对知识的严谨精神以及我对社会人生的感悟这使我终生受益。致 谢 参考文献1 赵志伟等.模具发展现状J.模具制造,2007,6:242 李绍林、马长福主编.实用模具技术手册M.上海科学技术出版社,1998,35663 陈锡栋、周小玉主编.实用模具技术手册M.北京:机械工业出版社,2001,2012254 Williams. D.J. : Advanced tool materials in the drawing of metals. Shceet Metal.Ind. ,Nov. 1983 (8)5Kondo K.Parametric and Interactive Geometric Modeler Formechanical.Computer-Aeded Design.1990(10) 5王孝培主编,冲压手册M,机械工业出版社,19886郝滨海编著,冲压模具简明设计手册M,化学工业出版社,20057杨玉英主编,实用冲压工艺及模具设计手册M,机械工业出版社,20058中国机床总公司编著,全国机床产品供货目录,机械工业出版社,20029史铁梁主编,冷冲模设计指导,机械工业出版社,199628
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