连接处盖板的冲压模具设计(全套含CAD图纸)
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任务书一、课题来源、目标及意义课题来源是连接处盖板是我们在日常生活中可以见到的一种零件。课题目标是设计一套模具用于此零件的大批量的加工生产,同时可以更好地理解与清楚冲压模具的结构和原理。课题意义是合格的完成一套模具的加工与装配有助于丰富我们的实践能力,同时也是对理论的更加通彻的理解。二、毕业设计(论文)内容及要求论文内容:先要进行任务分析,然后对冲裁件材料的选择以及搭边值的查询。排样方式的选择与确定并画出排样图,确定出模具结构总体样式。样式确定了,就要进行内部的确定。在生产过程中的定位方式、导向的方式、卸料方式还有出件的方式。我们还要确定模具本身的精度要求。模具确定下来了,就要考虑压力机的选择。需要考虑在生产过程中凸凹模的磨损,所以还需要进行凸凹模的刃口尺寸计算,并要确定各个板的设计与加工。要求:设计合理,结构清晰,无明显的问题。三、毕业设计(论文)进程安排序号设计(论文)各阶段名称计划时间1毕业设计辅导,学生进行相关准备工作,选题并审批。2教师下发任务书,学生完成开题报告,教师审核。3学生上交开题报告,开始设计。教师指导4学生完成毕业设计,并上报周记5次,教师指导5学生提交毕业设计材料(电子稿与纸质稿)。6毕业设计答辩。四、参考书及参考文献1 丁友生、甘辉、吴治明等编著.冷冲模设计与制造.浙江大学出版社,第二版2 翁其金主编.冲压工艺与冲模设计.机械工业出版社,第二版3 钟翔山等编著.冲压模具设计技巧、经验及实例.化学工业出版社4 王孝培主编.冲压手册(第三版).机械工业出版社,20105 李名望主编.冲压模具结构设计200例.化学工业出版社6 陈炎嗣主编.冲压模具设计手册:多工位级进模.化学工业出版社.20137赫滨海主编.冲压模具简明设计手册(第二版).化学工业出版社8廖伟主编.冲压模具设计技巧与禁忌简明手册.化学工业出版社.20149洪慎章主编.冲压成形设计数据速查手册.化学工业出版社.201510丁友生、邹吉权、柳玉起主编.冷冲压模具设计与项目实践.浙江大学出版社指导教师(签字): 院(系)主任(签字): 开题报告一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值课题来源:连接处盖板是我们在日常生活中可以运用到的一种零件选题依据:符合专业培养目标和教学的基本要求,锻炼我们在所学的专业基础上能够结合运用所学的知识和技能,解决产品从设计到加工的一系列问题的能力。选题具有技术先进性、实用性、工艺性及可行性。结合生产和社会实践等具有实际运用价值的课题,可以增强理论应用于实践的能力。既有理论分析,又有设计计算,三维建模的动手方式。研究的目的:通过本次设计计算的内容,考核并锻炼了我们综合运用所学知识分析解决问题的能力,掌握机械设计的一般规律,学会从机器的功能出发,合理选择制定设计方案的能力。并学会应用标准,规范,手册,图册和查阅相关技术资料的能力。通过三维建模,使之前学习的设计软件得到更好地运用,并运用计算机辅助设计的能力,提高设计和工作的效率。通过加工锻炼了我们利用专业知识解决实际加工问题的能力,使用性强。应用价值: 模具的设计与加工可以更好地检查我们所学的理论知识和实践的操作能力。零件也是常运用到的。所以也可以让我们更加清楚在实际生产中一个零件的生产是怎样的一个过程。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段(途径)此次设计,我们需要考虑很多,不过,首先我们需要考虑的是我们所设计的产品是否适合基本的冲压要求,然后我们在根据我们学到的一些基本的冲压相关的一些成形工艺,以及模具相关方面的一些基础知识,设计合理的冲压方式。根据零件尺寸要求,合理设计关于零件的排样方式,提高材料的利用率。再根据冲裁间隙等计算凹凸模尺寸,确定其尺寸公差。最后利用CAD软件对主要的零件进行零件图的绘制,总装图的绘制等。因为第一次的设计,肯定不会那么完美,肯定会遇到问题。我们要抓紧关键。期中,研究的关键问题是合理安排零件的排样方式,最大限度的节约材料,提高生产效率。还有关于零件的冲裁力的计算和压力机的原则。其他还需要注意一些细节问题。我相信,对于这些问题,我们可以通过对老师的咨询和相关书籍、参考文献的查询,我们一定能够合理的解决。三、论文的主体框架和主要内容概述主体框架:我们首先先要进行零件的任务分析,然后需要进行对冲裁件材料的选择和搭边值的查询。基础任务完成后需要进行零件的排样方案的制定和选择,然后进行模具结构总体样式的设计,在设计的过程中需要考虑到操作和零件在传送过程中的定位方式,还要考虑再生产过程了废料的落料方式和最后成形零件的出料的方式,还有料板在生产过程的导向的方式。生产的零件自身是有精度的要求,所以我们的模具的设计也要考虑到了加工时的精度要求。模具的基本结构样式确定下来后,就要选择压力机的大小与压力中心的确定。基本的条件都有了,就要考虑在生产过程中凸凹模的磨损情况,所以我们需要进行凸凹模的刃口尺寸的计算。在生产模具中,我们需要进行每一块板的设计与加工,还需要考虑凸凹模的装配方式。最后需要展示模具的装配图,写出总结与致谢。主要内容:模具的设计是本论文的主题,在一套模具的设计与生产过程中需要从一些细微的方面考虑到。由排样方式就要确定了模具的结构样式,然后就要进行内部的设计,确定导向方式,定位方式,卸料方式和出件方式。最终还要进行压力的选择和确定压力的中心。四、论文工作进度与安排起讫日期工作内容达到要求1毕业设计辅导,学生进行相关准备工作,选题并审批。选题审批完成2教师下发任务书,学生完成开题报告,教师审核。完成开题报告3学生上交开题报告,开始设计。教师指导开题报告审核完成,并已开始设计4学生完成毕业设计,并上报周记5次,教师指导毕业设计最终稿完成5学生提交毕业设计材料(电子稿与纸质稿)材料上交完成6毕业设计答辩五、指导教师意见 指导教师:年 月 日六、所在专业负责人审查意见 专业负责人:年 月 日七、参考文献阅读清单(要求8篇以上)序号题 目(及作者)出处(书籍及出版社、期刊名及期刊卷期号等)1丁友生 冷冲模设计与制造浙江大学出版社 第二版2翁其金 冲压工艺与冲模设计机械工业出版社 第二版3钟翔山 冲压模具设计技巧、经验及实例化学工业出版社4王孝培 冲压手册(第三版)机械工业出版社 20105邹吉权 冷冲压模具设计与项目实践浙江大学出版社6李名望 冲压模具结构设计200例化学工业出版社7陈炎嗣 冲压模具设计手册:多工位级进模化学工业出版社 20138赫滨海 冲压模具简明设计手册(第二版)化学工业出版社9廖伟 冲压模具设计与禁忌简明手册化学工业出版社 201410洪慎章 冲压成形设计数据速查手册化学工业出版社 2015摘要随着时代的发展,新型材料的出现。机械行业不断地发展,模具的需求及精度要求也不断的提高。复合的金属材料也让冷冲压的模具需求不断地增强,连接处的盖板的需求也不断地提高,像航空航天、汽车配件、电器等日常跟我们相关的产业。连接处盖板的冲压模具设计可以更好的让我们清楚设计冲压模具的时候才能更好地知道它的每个步骤,每个流程。只有理解了加工的每个步骤,才能更好地设计每个工位应该做什么,把握每个工位的精度的要求。同时设计冲压模具的时候还需要考虑到凸凹模刃口的和模具的寿命。关键词:发展、新材料、需求、产业I目 录前言11 任务分析21.1 任务名称及任务图纸21.2 任务要求22 冲裁方案的制定与选择32.1 冲裁的工艺分析32.2 方案的制定32.3 方案的优缺点33 排样图的选择与确定43.1 排样图的方案的制定43.2 排样图的搭边值计算与材料的利用率43.2.1 查找搭边值并求出步距43.2.2 材料的利用率54 模具总体结构的设计64.1 模具样式的确定64.2 操作与定位方式64.3 卸料与出件方式64.3.1 卸料的形式64.3.2 出料的方式64.4 导向的方式64.5 选择模架和其精度64.6 凸模的设计与加工65 冲压力与压力中心的计算75.1 冲裁力的定义及计算75.2 卸料力、推件力、顶件力定义与计算75.3 压力机公称压力的确定85.4 计算各主要板料的厚度85.4.1 凹模的厚度85.4.2 凸模固定板的厚度95.4.3 卸料板的厚度96 凸凹模的刃口尺寸的计算106.1 确定初始冲裁间隙的范围和刃口磨损系数106.2 计算刃口尺寸117 各个板的设计与加工137.1 凹模设计与加工137.1.1 装配方式137.1.2 凹模的加工方式137.1.3 落料凹模图137.2 凸模设计与加工137.2.1 装配方式137.2.2 凸模长度的计算138 模具的装配图15总结16致谢17参考的资料文献18前言冲压是利用安装在冲压机上的模具进行对材料施加压力,使其发生分离或者塑性形变,从而获得所需要一定形状零件的加工方法。它对环境的要求比较低,经常在常温下进行所以我们有时又叫做冷冲压。热冲压是相对于冷冲压而言的,是将冲压的材料加热到一定的温度,降低冲压力或者有利于材料的塑性流动性,提高材料的可变形程度。冲压是一种先进的加工切削方式,它没有或者比较少切削碎料产生。跟其他机械加工方式相比较:具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品的互换性好、制品尺寸精度稳定、加工范围广的特点,易于达到产品结构轻量化、操作简单、容易实现机械化与自动化等一些优点。到今天冲压模在汽车、航空航天、军工以及日常用品等产品中得到广泛的运用。我们日常用的最多的就是单工序模,复合模,级进模。它们优缺点的比较。单工序模是冲压模具中的一个类型,它就是在冲床的一次行程内,只加工或者只完成一道工序。它有模具结构简单,制造周期短,加工成本低;模具通用性能好,不受冲压件的尺寸的限制适合中小型的生产:也适合小批量零件或者试制件。它的缺点是产品的精度不高,生产效率低1。复合模也是冲压模具中的一种形式,它就是在冲床的一次行程中,完成两种或者两种以上的不同的冲压成型工艺的模具。使生产的效率得到极大地提高,冲压件的质量得到提高以及生产时的成本得到相应的降低,所以在生产的过程中得到广泛的运用。但是由于多工序的复合模的设计和制造比单工序模的设计与制造来的复杂,成本也就相对而言来的高。所以我们只有在需要大批量的零件生产或者对零件生产加工的安全性、可操作性有特别要求的时候才会考虑到使用。级进模是冲压模具中一种先进的、高效的冲压模具。如果在零件生产中碰到较为复杂的,具有冲裁、弯曲、成形、拉深等多工序的零件,运用单工序模会很麻烦,既不高效又不能保证精度尺寸,但是运用级进模就可以运用一套模具进行冲压完成。级进模是自动化、半自动化的生产设备,是确保冲压加工的质量稳定的一种结构形式。合理的结构形式既要保证生产产品的所有要求,又要缩短模具设计与制造的周期时间,还要降低加工模具的生产成本,以满足现代化生产对模具的高质量,高效率,低成本的要求。131 任务分析 1.1 任务名称及任务图纸任务名称:连接处盖板的冲压模具设计图纸:如图1-1所示图1-11.2 任务要求加工时注意尺寸与精度,表面粗糙度。还需要考虑所加工材料的性能。2 冲裁方案的制定与选择2.1 冲裁的工艺分析材料:08钢优质碳素结构钢,硬度较低(交货状态的硬度为131HBS)具有良好的冲压成形性能。2.2 方案的制定从图纸中可以看出来,这个零件中出现了冲孔、落料这两种工序,所以我们也会有以下三种方案:方案一:先冲半径为5的孔,再冲不规则的的孔,最后再整体落料的单工序模。方案二:冲半径为5和不规则的孔整体落料的复合模。方案三:第一步先冲定位半径为2.5的孔,第二步是冲半径为5的孔,第三步是冲不规则的孔,最后是整体落料的四个工位级进模。2.3 方案的优缺点方案一是分别的两种不同的工序,就需要两套模具进行加工,成本过于高昂并且加工的精度得不到保障。它的优点是结构简单,加工容易。方案二是将冲孔与落料的复合模。只需要一套模具。它的优点是造价成本也不高,加工起来也方便。方案三是采用的多工位级进模。其加工效率高,尺寸的精度容易保证,它是自动化或半自动化的生产方式,其质量稳定,简而言之就是“一模一件”。但是加工复杂,轮廓的尺寸比较大,纵然成本也相对比较高。2.4方案的选择综上三种方案的优缺点,以及根据零件的加工的尺寸要求和批量,综合决定选择方案三:冲孔落料的多工位级进模进行设计与生产。3 排样图的选择与确定3.1 排样图的方案的制定由于零件是对称的我们可以有两种排样的方式:排样方案一是横着排方案二是竖着排都只能一次性的加工一个。排样的样式如图下所示:图3-1 方案一图3-2 方案二3.2 排样图的搭边值计算与材料的利用率3.2.1 查找搭边值并求出步距经过查资料可以知道最小的搭边值是多少。因为材料的厚度为1mm,材料选用的是08钢,所以可以知道搭边值,圆(r2t)与侧边的值为 :a=3,a1=2.5;矩形件(边长l50)与侧边的值为:a=4,a1=3。所以方案二的步距为S=50+3=53mm;方案一的步距为S=125+4=129mm。3.2.2 材料的利用率条料宽度公式计算:B -0=(Dmax+2a1+z)-0查表得:=1.1,所以条料的宽度为139上偏差为0,下偏差为-1.1这零件图可以当成一个近似的长方形的面积来计算面积为5078.52,一个步距里的零件的面积BS=13950=69502。导板间距为:B0=B+Z= Dmax+2a+2z=139+8=147mm(Z-导料板与最宽条料之间的间隙,其值可参考表2-21)所以材料的利用率为=(A/BS)X100%=(5078.5/6950)X100%=69.1%运用同样的方式进行计算出方案二的材料利用率:=(A/BS)X100%=(5078.5/6890)X100%=73.08%所以通过材料的利用率的比较,我们选用方案二的排样方式。4 模具总体结构的设计4.1 模具样式的确定因为此零件中有些凸模不便于加工,所以我采用多工位的级进模。4.2 操作与定位方式因为零件是大批量的生产,所以手动送料是不太现实的。虽然也可以达到效果但是所需要的成本过于昂贵。因此我们的这套模具选用的是送料带传送。产品中有孔的需求,为了保证孔的精度以及很好的定位,在此模具中增加导料板导料,并且运用定位销定位,为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。4.3 卸料与出件方式4.3.1 卸料的形式采用弹性卸料的方式卸料,弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料,卸料力不大,但冲压时可兼起压料作用,可以保证冲裁件表面的平面度。所以我才用的是弹性的卸料的方式。4.3.2 出料的方式为了方便操作,提高零件生产率,冲件和废料采用由凸模直接从凹模喇叭口推出的出件方式。4.4 导向的方式因为是四个工位的冲压级进模为了确保每个步距都是53mm,所以我们采用导正销进行定位。在冲裁的过程中为了导正销能准确的定位,我还用厚度为1mm的导料板进行导料。4.5 选择模架和其精度由于零件材料较薄,尺寸不大,冲裁间隙较小,又是级进模因此采用对角导柱导套的模架,考虑零件精度要求不是很高,冲裁间隙为IT14等级。所以选择级精度模架。4.6 凸模的设计与加工为了方便加工与模具的安装和后期的修理更换,直接采用台阶式的安装在凸模固定板上以H7/m6的过渡配合。凸模直接做成搭肩式的,这样有助于装配与定位。5 冲压力与压力中心的计算5.1 冲裁力的定义及计算冲裁力是在冲裁的时候凸模冲穿板料所需的力,它是随凸模进入板料的深度而变化的。你需要经历过材料的弹性形变阶段,塑性剪切阶段。经过了这两个阶段后,他的冲裁力达到了最大值,之后会出现剪裂纹,裂纹扩展、重合的阶段。最后还需要客服材料与凸模刃口的摩擦力。其冲裁力可按下式计算F=KLt F 冲裁力,N; L 冲裁周边长度,mm; t 材料厚度,mm; 材料抗剪强度,Mpa; K 安全系数,一般取K1.3,考虑到模具刃口的磨损,凸凹模间隙的波动,材料机械性能的变化,材料厚度及偏差等因素,钢08的抗剪强度为260360Mpa,取=260 Mpa4。所以F=260X328.5X1=85410N5.2 卸料力、推件力、顶件力定义与计算冲裁结束时,由于材料的弹性恢复及摩擦的存在,被分离的胚料会梗塞在凹模孔口内或紧箍在凸模上。从凸模上卸载下紧箍的材料所需要的力称为卸料力,将卡在凹模内的材料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力,逆冲裁方向将材料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。影响这三个力的因素比较多,想要精确计算出是困难的,所以我们都是按照经验值来计算。经验公式为:F(x)=K(x)FF(t)=nK(t)FF(d)=K(d)FK(x)、K(t)、K(d)分别为卸料力系数、推件力系数和顶件力系数,其值查表F冲裁力(N)n同时卡在凹模孔内的冲件(或废料)数,n=h/t(h为凹模孔口的直刃壁高度,t为材料的厚度)。凹模刃口深度取10mm则卡在凹模洞口的零件有n=10/1=10(个)。所以F(x)=0.05X85410=4270.5N F(t)=10X0.055X85410=469755N5.3 压力机公称压力的确定经过分析与选择,我们采用的是的是弹性卸料的装置和凸模直接将零件从凹模洞口推下的下出件方式所以冲裁时的总冲压力等于冲裁力、卸料力和推件力三者的总和。又因为在冲裁工序的时候,压力机的公称压力P应大于或等于冲裁时总冲压力的1.1到1.3倍,所以我们的压力机选用65吨的。5.4压力中心的确定因为是对称图形,上下关于X轴对称,左右关于Y轴对称。压力中心(0,0)。如图所示:图5-15.4 计算各主要板料的厚度5.4.1 凹模的厚度根据经验公式H=Kb,H凹模的厚度K考虑板厚的影响而取的系数,其值见表2-1b冲裁件的最大外形尺寸所以H=125X0.3=37.5。根据H和完整工位的步距可以估算出凹模的外形尺寸:200X200X38。从而可以清楚的知道凹模固定板的外形尺寸为200X200X38。5.4.2 凸模固定板的厚度凸模固定板的的厚度一般公式为h=(0.60.8)H选取,我们在暂时选取0.6,所以h=38x0.8=30.4。我们凑个整数取30mm,及外形尺寸为200X200X30。5.4.3 卸料板的厚度卸料一般分为可以分为固定卸料,弹性卸料和废料切刀。我采用的是卸料板卸料的方式。所以固定卸料板的外形尺寸因与凹模板的尺寸相同,当然也可以略小一点。它的厚度一般是凹模的0.8-1倍。所以我们取20mm。6 凸凹模的刃口尺寸的计算6.1 确定初始冲裁间隙的范围和刃口磨损系数根据相关条件和要求,参照表6-1、表6-2选取或计算冲裁间隙的最小值和最大值。根据冲裁件各尺寸精度等级或表2-6确定刃口磨损系数x表6-1公称尺寸凸模偏差凹模偏差18-0.020+0.0201830-0.020+0.0253080-0.020+0.03080120-0.025+0.035120180-0.030+0.040180260-0.030+0.045260360-0.035+0.050360500-0.040+0.060500-0.050+0.070表6-2材料厚度t非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.600.300.306.2 计算刃口尺寸 图6-3入体原则:落料的时候以凹模的尺寸为基础;冲孔的时候以凸模的尺寸为基础。根据入体原则来确定刃口冲裁件尺寸及偏差。以落料凹模刃口尺寸。凹模磨损后增大的尺寸计算;取规则形状(圆形、矩形)冲裁时凹凸模刃口的制造公差如图6-3制件精度为IT14级,故X=0.5,所以外形尺寸计算公式为:落料:设工件尺寸为=(-)=(-)=(-)冲孔:设工件孔的尺寸为=(+)=(+)=(+)式中:,冲孔时凸凹模直径 ,落料时凸凹模尺寸 工件最小的孔径工件最大的外径表6-3 凸凹模刃口尺寸制件尺寸制件公差刃口磨损凸模尺寸变化刃口磨损系数x刃口尺寸公差刃口尺寸计算1000.408变大0.5查看表格2-2凹模:= 凸模: =500.20.4变大凹模: =凸模: =1250.51变大凹模:=凸模:=R50.10.2变小凹模: =凸模: =R40.10.2变小凹模:=凸模: =200.250.5 变小凹模:凸模:500.30.6不变_C=500.1512.50.20.4不变_C=12.50.1 注:查表知道规则形状冲裁时凸凹模刃口的制造公差7 各个板的设计与加工7.1 凹模设计与加工7.1.1 装配方式凹模是采用可拆卸的凹模块装在凹模板上的,凹模板采用螺钉、销钉固定的方式固定在凹模固定板上的。7.1.2 凹模的加工方式由于有一步是整体落料,所以会用到数控加工的方式,而其余加工难度不是很大,普通机床就可以完成。7.1.3 落料凹模图图7-17.2 凸模设计与加工7.2.1 装配方式凸模采用的事台阶式安装的方式,这样方便于凸模和凸模固定板的加工方式。7.2.2 凸模长度的计算凸模的长度是根据模具结构来确定的,我们采用的是弹性卸料,凸模长度按公式L=h1+h2+h3计算,式中 L-凸模长度,mm; h1-凸模固定板厚度,mm; h2-卸料板厚度,mm ; h3-卸料弹性元件被预压后的厚度所以L=668 模具的装配图1-上模座 2-螺钉 3-凸模 4销钉 5-凸模 6-凸模固定板盖板 7-导套 8-卸料螺钉 9-导柱10-凸模固定板 11-整体落料的凸模 12-弹性卸料板 13-卸料板 14-凹模固定板 15-凹模固定板垫板 16-下模座 17-凹模块 18-定位销 19-导料板 20-凸模总结通过此次的毕业设计,自己从中明白了不少的道理,通时检验了平时学习的质量。并培养了我们查阅课外资料的能力和独立设计的能力。我这次设计的是冲孔落料的多工位级进模。通过单工序模,复合模,级进模的优缺点的比较与选择可以更加的清楚那种模具适合于那种类型的生产。通过毕业设计是很好的一次查漏补缺,从当初的选题到数据的分析,草图的绘制与修改,每一步都需要不断地推敲与思考,在设计的当中不仅要考虑到材料的选择与需求考还要虑到凸凹模的加工。总之模具设计是很好的培养了自己全面思考的统筹的能力,让自己之前比较薄弱的环节得到了加强。致谢感谢指导老师的全力的指导,能让我从当初那一塌糊涂到如今的完整,老师付出了很多的努力,也很辛苦。我在此真心的感谢老师对我的耐心的指导。同时我也要感谢我的舍友们对我提供无私的帮助,不论我在什么时间,他们都是那么的无私。三年内能和他们做舍友,我感到真的很开心。参考的资料文献1 丁友生、甘辉、吴治明等编著.冷冲模设计与制造.浙江大学出版社,第二版2 翁其金主编.冲压工艺与冲模设计.机械工业出版社,第二版3 钟翔山等编著.冲压模具设计技巧、经验及实例.化学工业出版社4 王孝培主编.冲压手册(第三版).机械工业出版社,20105 丁友生、邹吉权、柳玉起主编.冷冲压模具设计与项目实践.浙江大学出版社6 李名望主编.冲压模具结构设计200例.化学工业出版社7 陈炎嗣主编.冲压模具设计手册:多工位级进模.化学工业出版社.20138赫滨海主编.冲压模具简明设计手册(第二版).化学工业出版社9廖伟主编.冲压模具设计技巧与禁忌简明手册.化学工业出版社.201410洪慎章主编.冲压成形设计数据速查手册.化学工业出版社.201517包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396摘要随着时代的发展,新型材料的出现。机械行业不断地发展,模具的需求及精度要求也不断的提高。复合的金属材料也让冷冲压的模具需求不断地增强,连接处的盖板的需求也不断地提高,像航空航天、汽车配件、电器等日常跟我们相关的产业。连接处盖板的冲压模具设计可以更好的让我们清楚设计冲压模具的时候才能更好地知道它的每个步骤,每个流程。只有理解了加工的每个步骤,才能更好地设计每个工位应该做什么,把握每个工位的精度的要求。同时设计冲压模具的时候还需要考虑到凸凹模刃口的和模具的寿命。关键词:发展、新材料、需求、产业I包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396目 录前言11 任务分析21.1 任务名称及任务图纸21.2 任务要求22 冲裁方案的制定与选择32.1 冲裁的工艺分析32.2 方案的制定32.3 方案的优缺点33 排样图的选择与确定43.1 排样图的方案的制定43.2 排样图的搭边值计算与材料的利用率43.2.1 查找搭边值并求出步距43.2.2 材料的利用率54 模具总体结构的设计64.1 模具样式的确定64.2 操作与定位方式64.3 卸料与出件方式64.3.1 卸料的形式64.3.2 出料的方式64.4 导向的方式64.5 选择模架和其精度64.6 凸模的设计与加工65 冲压力与压力中心的计算75.1 冲裁力的定义及计算75.2 卸料力、推件力、顶件力定义与计算75.3 压力机公称压力的确定85.4 计算各主要板料的厚度85.4.1 凹模的厚度85.4.2 凸模固定板的厚度95.4.3 卸料板的厚度96 凸凹模的刃口尺寸的计算106.1 确定初始冲裁间隙的范围和刃口磨损系数106.2 计算刃口尺寸117 各个板的设计与加工137.1 凹模设计与加工137.1.1 装配方式137.1.2 凹模的加工方式137.1.3 落料凹模图137.2 凸模设计与加工137.2.1 装配方式137.2.2 凸模长度的计算138 模具的装配图15总结16致谢17参考的资料文献18前言冲压是利用安装在冲压机上的模具进行对材料施加压力,使其发生分离或者塑性形变,从而获得所需要一定形状零件的加工方法。它对环境的要求比较低,经常在常温下进行所以我们有时又叫做冷冲压。热冲压是相对于冷冲压而言的,是将冲压的材料加热到一定的温度,降低冲压力或者有利于材料的塑性流动性,提高材料的可变形程度。冲压是一种先进的加工切削方式,它没有或者比较少切削碎料产生。跟其他机械加工方式相比较:具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品的互换性好、制品尺寸精度稳定、加工范围广的特点,易于达到产品结构轻量化、操作简单、容易实现机械化与自动化等一些优点。到今天冲压模在汽车、航空航天、军工以及日常用品等产品中得到广泛的运用。我们日常用的最多的就是单工序模,复合模,级进模。它们优缺点的比较。单工序模是冲压模具中的一个类型,它就是在冲床的一次行程内,只加工或者只完成一道工序。它有模具结构简单,制造周期短,加工成本低;模具通用性能好,不受冲压件的尺寸的限制适合中小型的生产:也适合小批量零件或者试制件。它的缺点是产品的精度不高,生产效率低1。复合模也是冲压模具中的一种形式,它就是在冲床的一次行程中,完成两种或者两种以上的不同的冲压成型工艺的模具。使生产的效率得到极大地提高,冲压件的质量得到提高以及生产时的成本得到相应的降低,所以在生产的过程中得到广泛的运用。但是由于多工序的复合模的设计和制造比单工序模的设计与制造来的复杂,成本也就相对而言来的高。所以我们只有在需要大批量的零件生产或者对零件生产加工的安全性、可操作性有特别要求的时候才会考虑到使用。级进模是冲压模具中一种先进的、高效的冲压模具。如果在零件生产中碰到较为复杂的,具有冲裁、弯曲、成形、拉深等多工序的零件,运用单工序模会很麻烦,既不高效又不能保证精度尺寸,但是运用级进模就可以运用一套模具进行冲压完成。级进模是自动化、半自动化的生产设备,是确保冲压加工的质量稳定的一种结构形式。合理的结构形式既要保证生产产品的所有要求,又要缩短模具设计与制造的周期时间,还要降低加工模具的生产成本,以满足现代化生产对模具的高质量,高效率,低成本的要求。131 任务分析 1.1 任务名称及任务图纸任务名称:连接处盖板的冲压模具设计图纸:如图1-1所示图1-11.2 任务要求加工时注意尺寸与精度,表面粗糙度。还需要考虑所加工材料的性能。2 冲裁方案的制定与选择2.1 冲裁的工艺分析材料:08钢优质碳素结构钢,硬度较低(交货状态的硬度为131HBS)具有良好的冲压成形性能。2.2 方案的制定从图纸中可以看出来,这个零件中出现了冲孔、落料这两种工序,所以我们也会有以下三种方案:方案一:先冲半径为5的孔,再冲不规则的的孔,最后再整体落料的单工序模。方案二:冲半径为5和不规则的孔整体落料的复合模。方案三:第一步先冲定位半径为2.5的孔,第二步是冲半径为5的孔,第三步是冲不规则的孔,最后是整体落料的四个工位级进模。2.3 方案的优缺点方案一是分别的两种不同的工序,就需要两套模具进行加工,成本过于高昂并且加工的精度得不到保障。它的优点是结构简单,加工容易。方案二是将冲孔与落料的复合模。只需要一套模具。它的优点是造价成本也不高,加工起来也方便。方案三是采用的多工位级进模。其加工效率高,尺寸的精度容易保证,它是自动化或半自动化的生产方式,其质量稳定,简而言之就是“一模一件”。但是加工复杂,轮廓的尺寸比较大,纵然成本也相对比较高。2.4方案的选择综上三种方案的优缺点,以及根据零件的加工的尺寸要求和批量,综合决定选择方案三:冲孔落料的多工位级进模进行设计与生产。3 排样图的选择与确定3.1 排样图的方案的制定由于零件是对称的我们可以有两种排样的方式:排样方案一是横着排方案二是竖着排都只能一次性的加工一个。排样的样式如图下所示:图3-1 方案一图3-2 方案二3.2 排样图的搭边值计算与材料的利用率3.2.1 查找搭边值并求出步距经过查资料可以知道最小的搭边值是多少。因为材料的厚度为1mm,材料选用的是08钢,所以可以知道搭边值,圆(r2t)与侧边的值为 :a=3,a1=2.5;矩形件(边长l50)与侧边的值为:a=4,a1=3。所以方案二的步距为S=50+3=53mm;方案一的步距为S=125+4=129mm。3.2.2 材料的利用率条料宽度公式计算:B -0=(Dmax+2a1+z)-0查表得:=1.1,所以条料的宽度为139上偏差为0,下偏差为-1.1这零件图可以当成一个近似的长方形的面积来计算面积为5078.52,一个步距里的零件的面积BS=13950=69502。导板间距为:B0=B+Z= Dmax+2a+2z=139+8=147mm(Z-导料板与最宽条料之间的间隙,其值可参考表2-21)所以材料的利用率为=(A/BS)X100%=(5078.5/6950)X100%=69.1%运用同样的方式进行计算出方案二的材料利用率:=(A/BS)X100%=(5078.5/6890)X100%=73.08%所以通过材料的利用率的比较,我们选用方案二的排样方式。4 模具总体结构的设计4.1 模具样式的确定因为此零件中有些凸模不便于加工,所以我采用多工位的级进模。4.2 操作与定位方式因为零件是大批量的生产,所以手动送料是不太现实的。虽然也可以达到效果但是所需要的成本过于昂贵。因此我们的这套模具选用的是送料带传送。产品中有孔的需求,为了保证孔的精度以及很好的定位,在此模具中增加导料板导料,并且运用定位销定位,为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。4.3 卸料与出件方式4.3.1 卸料的形式采用弹性卸料的方式卸料,弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料,卸料力不大,但冲压时可兼起压料作用,可以保证冲裁件表面的平面度。所以我才用的是弹性的卸料的方式。4.3.2 出料的方式为了方便操作,提高零件生产率,冲件和废料采用由凸模直接从凹模喇叭口推出的出件方式。4.4 导向的方式因为是四个工位的冲压级进模为了确保每个步距都是53mm,所以我们采用导正销进行定位。在冲裁的过程中为了导正销能准确的定位,我还用厚度为1mm的导料板进行导料。4.5 选择模架和其精度由于零件材料较薄,尺寸不大,冲裁间隙较小,又是级进模因此采用对角导柱导套的模架,考虑零件精度要求不是很高,冲裁间隙为IT14等级。所以选择级精度模架。4.6 凸模的设计与加工为了方便加工与模具的安装和后期的修理更换,直接采用台阶式的安装在凸模固定板上以H7/m6的过渡配合。凸模直接做成搭肩式的,这样有助于装配与定位。5 冲压力与压力中心的计算5.1 冲裁力的定义及计算冲裁力是在冲裁的时候凸模冲穿板料所需的力,它是随凸模进入板料的深度而变化的。你需要经历过材料的弹性形变阶段,塑性剪切阶段。经过了这两个阶段后,他的冲裁力达到了最大值,之后会出现剪裂纹,裂纹扩展、重合的阶段。最后还需要客服材料与凸模刃口的摩擦力。其冲裁力可按下式计算F=KLt F 冲裁力,N; L 冲裁周边长度,mm; t 材料厚度,mm; 材料抗剪强度,Mpa; K 安全系数,一般取K1.3,考虑到模具刃口的磨损,凸凹模间隙的波动,材料机械性能的变化,材料厚度及偏差等因素,钢08的抗剪强度为260360Mpa,取=260 Mpa4。所以F=260X328.5X1=85410N5.2 卸料力、推件力、顶件力定义与计算冲裁结束时,由于材料的弹性恢复及摩擦的存在,被分离的胚料会梗塞在凹模孔口内或紧箍在凸模上。从凸模上卸载下紧箍的材料所需要的力称为卸料力,将卡在凹模内的材料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力,逆冲裁方向将材料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。影响这三个力的因素比较多,想要精确计算出是困难的,所以我们都是按照经验值来计算。经验公式为:F(x)=K(x)FF(t)=nK(t)FF(d)=K(d)FK(x)、K(t)、K(d)分别为卸料力系数、推件力系数和顶件力系数,其值查表F冲裁力(N)n同时卡在凹模孔内的冲件(或废料)数,n=h/t(h为凹模孔口的直刃壁高度,t为材料的厚度)。凹模刃口深度取10mm则卡在凹模洞口的零件有n=10/1=10(个)。所以F(x)=0.05X85410=4270.5N F(t)=10X0.055X85410=469755N5.3 压力机公称压力的确定经过分析与选择,我们采用的是的是弹性卸料的装置和凸模直接将零件从凹模洞口推下的下出件方式所以冲裁时的总冲压力等于冲裁力、卸料力和推件力三者的总和。又因为在冲裁工序的时候,压力机的公称压力P应大于或等于冲裁时总冲压力的1.1到1.3倍,所以我们的压力机选用65吨的。5.4压力中心的确定因为是对称图形,上下关于X轴对称,左右关于Y轴对称。压力中心(0,0)。如图所示:图5-15.4 计算各主要板料的厚度5.4.1 凹模的厚度根据经验公式H=Kb,H凹模的厚度K考虑板厚的影响而取的系数,其值见表2-1b冲裁件的最大外形尺寸所以H=125X0.3=37.5。根据H和完整工位的步距可以估算出凹模的外形尺寸:200X200X38。从而可以清楚的知道凹模固定板的外形尺寸为200X200X38。5.4.2 凸模固定板的厚度凸模固定板的的厚度一般公式为h=(0.60.8)H选取,我们在暂时选取0.6,所以h=38x0.8=30.4。我们凑个整数取30mm,及外形尺寸为200X200X30。5.4.3 卸料板的厚度卸料一般分为可以分为固定卸料,弹性卸料和废料切刀。我采用的是卸料板卸料的方式。所以固定卸料板的外形尺寸因与凹模板的尺寸相同,当然也可以略小一点。它的厚度一般是凹模的0.8-1倍。所以我们取20mm。6 凸凹模的刃口尺寸的计算6.1 确定初始冲裁间隙的范围和刃口磨损系数根据相关条件和要求,参照表6-1、表6-2选取或计算冲裁间隙的最小值和最大值。根据冲裁件各尺寸精度等级或表2-6确定刃口磨损系数x表6-1公称尺寸凸模偏差凹模偏差18-0.020+0.0201830-0.020+0.0253080-0.020+0.03080120-0.025+0.035120180-0.030+0.040180260-0.030+0.045260360-0.035+0.050360500-0.040+0.060500-0.050+0.070表6-2材料厚度t非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.600.300.306.2 计算刃口尺寸 图6-3入体原则:落料的时候以凹模的尺寸为基础;冲孔的时候以凸模的尺寸为基础。根据入体原则来确定刃口冲裁件尺寸及偏差。以落料凹模刃口尺寸。凹模磨损后增大的尺寸计算;取规则形状(圆形、矩形)冲裁时凹凸模刃口的制造公差如图6-3制件精度为IT14级,故X=0.5,所以外形尺寸计算公式为:落料:设工件尺寸为=(-)=(-)=(-)冲孔:设工件孔的尺寸为=(+)=(+)=(+)式中:,冲孔时凸凹模直径 ,落料时凸凹模尺寸 工件最小的孔径工件最大的外径表6-3 凸凹模刃口尺寸制件尺寸制件公差刃口磨损凸模尺寸变化刃口磨损系数x刃口尺寸公差刃口尺寸计算1000.408变大0.5查看表格2-2凹模:= 凸模: =500.20.4变大凹模: =凸模: =1250.51变大凹模:=凸模:=R50.10.2变小凹模: =凸模: =R40.10.2变小凹模:=凸模: =200.250.5 变小凹模:凸模:500.30.6不变_C=500.1512.50.20.4不变_C=12.50.1 注:查表知道规则形状冲裁时凸凹模刃口的制造公差7 各个板的设计与加工7.1 凹模设计与加工7.1.1 装配方式凹模是采用可拆卸的凹模块装在凹模板上的,凹模板采用螺钉、销钉固定的方式固定在凹模固定板上的。7.1.2 凹模的加工方式由于有一步是整体落料,所以会用到数控加工的方式,而其余加工难度不是很大,普通机床就可以完成。7.1.3 落料凹模图图7-17.2 凸模设计与加工7.2.1 装配方式凸模采用的事台阶式安装的方式,这样方便于凸模和凸模固定板的加工方式。7.2.2 凸模长度的计算凸模的长度是根据模具结构来确定的,我们采用的是弹性卸料,凸模长度按公式L=h1+h2+h3计算,式中 L-凸模长度,mm; h1-凸模固定板厚度,mm; h2-卸料板厚度,mm ; h3-卸料弹性元件被预压后的厚度所以L=668 模具的装配图1-上模座 2-螺钉 3-凸模 4销钉 5-凸模 6-凸模固定板盖板 7-导套 8-卸料螺钉 9-导柱10-凸模固定板 11-整体落料的凸模 12-弹性卸料板 13-卸料板 14-凹模固定板 15-凹模固定板垫板 16-下模座 17-凹模块 18-定位销 19-导料板 20-凸模总结通过此次的毕业设计,自己从中明白了不少的道理,通时检验了平时学习的质量。并培养了我们查阅课外资料的能力和独立设计的能力。我这次设计的是冲孔落料的多工位级进模。通过单工序模,复合模,级进模的优缺点的比较与选择可以更加的清楚那种模具适合于那种类型的生产。通过毕业设计是很好的一次查漏补缺,从当初的选题到数据的分析,草图的绘制与修改,每一步都需要不断地推敲与思考,在设计的当中不仅要考虑到材料的选择与需求考还要虑到凸凹模的加工。总之模具设计是很好的培养了自己全面思考的统筹的能力,让自己之前比较薄弱的环节得到了加强。致谢感谢指导老师的全力的指导,能让我从当初那一塌糊涂到如今的完整,老师付出了很多的努力,也很辛苦。我在此真心的感谢老师对我的耐心的指导。同时我也要感谢我的舍友们对我提供无私的帮助,不论我在什么时间,他们都是那么的无私。三年内能和他们做舍友,我感到真的很开心。参考的资料文献1 丁友生、甘辉、吴治明等编著.冷冲模设计与制造.浙江大学出版社,第二版2 翁其金主编.冲压工艺与冲模设计.机械工业出版社,第二版3 钟翔山等编著.冲压模具设计技巧、经验及实例.化学工业出版社4 王孝培主编.冲压手册(第三版).机械工业出版社,20105 丁友生、邹吉权、柳玉起主编.冷冲压模具设计与项目实践.浙江大学出版社6 李名望主编.冲压模具结构设计200例.化学工业出版社7 陈炎嗣主编.冲压模具设计手册:多工位级进模.化学工业出版社.20138赫滨海主编.冲压模具简明设计手册(第二版).化学工业出版社9廖伟主编.冲压模具设计技巧与禁忌简明手册.化学工业出版社.201410洪慎章主编.冲压成形设计数据速查手册.化学工业出版社.201517
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