2570 动片零件冲孔落料级进模设计
2570 动片零件冲孔落料级进模设计,零件,冲孔,落料级进模,设计
河南机电高等专科学校毕业设计(论文)任务书系 部:材料工程系 专 业: 模具设计与制造 学 生 姓 名 : 申祖博 学 号:0312129 设计(论文) 题目:动片零件冲孔落料级进模具 起 迄 日 期: 2006 年 3 月 25 日 5 月 13 日 指 导 教 师: 于智宏 发任务书日期: 2006 年 4 月 3 日毕 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:该课题来源于于智宏老师. 在完成该课题之后,应对冲压工艺生产较为熟悉,能熟练掌握相关设计手册的使用,能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制。能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。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)冲压件工艺性分析;(2)冲压工艺方案的确定;(3)主要设计计算;(4)模具总体设计;(5)模具主要零部件设计;(6)模具总装配;零件名称:动片零件 零件材料:铝 生产批量:大量生产所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 1 页 共 23 页动片零件冲孔落料级进模设计绪 论现代工业产品的生产对模具要求越来越高,模具结构日益复杂,制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备转变为技术密集,更多的依靠各种高效、高精度的数控切削机床、电加工机床,从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代,模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华,体现了先进制造技术,已成为技术密集型的综合加工技术。模具是机械,汽车,电子,通讯,家电等工业产品的基础工艺装备,属于高新技术产品。作为基础工业,模具的质量,精度,寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用,在国际上称为“工业之母” 。近十年来,随着国民经济的快速发展,作为工业品基础的模具工业,也得到了蓬勃发展,已成为国民经济建设中的重要产业。据统计,我国(未包括台湾,香港,澳门)现有模具生产厂家已超过 1700 家,从业人员达到 60 多万人。模具分为冷冲压模具,热锻模具,塑料模具,铸造模具,橡胶模具和玻璃模具等。其中冷冲压模具历史悠久,用途广,技术成熟,在各种模具中所占比重最多。汽车,摩托车,家电行业是模具最大的市场,占整个模具市场的 60%以上。例如一种车型的轿车共需模具约 4000 套,价值达 2 亿元3 亿元;单台电冰箱需要模具生产的零件约 150 个,共需模具约 350 套,价值约 400 万元;单台彩电大约有 150 个零件需用模具生产共需模具约 140 套,价值达 700 万元。其中所用模具大部分为冷冲压模具。利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对于保证制品质量,缩短试制周期,进而争先占领市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。由于模具工业的重要性,模具成型工艺在各个部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床工业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中,在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,愈来愈多地采用模具来进行生产,模具工业明显的成为技术,经济和国力发展的关键。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 2 页 共 23 页从我国的情况来看,不少工业产品质量上不去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消费指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的,先进的模具工业密切相关。因此要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。但是,我国面具工业要想在尽可能短的时间内赶上世界工业发达国家的水平,还要付出许多艰苦的努力,主要应丛下列几个方面采取措施:(1)进行专业化、标准化生产 (2)采用先进的制造技术(3)研制和发展模具用材料(4)进一步推广应用计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM)(5)加强模具技术人才的开发为了适应模具工业的发展,迎接新时代技术革命,今后将改变“大而全” 、“小而全”的生产体制,大力推进专业化生产,在管理体制上实现科学化。在模具的要求方面将朝着高效率、高精度、高寿命的方向发展,以适应制品日趋精密、复杂和成型工艺的高速化、自动化、精密化的要求。在模具加工设备方面将着重研制和开发高效、高精度、大型自动化的关键设备。此外健全和完善模具的有关标准,并大力推广和实施这些标准;建立保质、保量、供应及时的模具标准件、商品化供应渠道;加强智力开发和人才培养,很抓模具的基础理论研究和关键技术开发,使整个模具工业在范围和素质上获得空前的发展。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 3 页 共 23 页工件简图生产批量:大批量材 料:铝材料厚度:1mm设计要求:级进模河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 4 页 共 23 页1 冲压件工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法,在模具寿命和生产率较、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此,冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求,对冲裁件的质量、模具寿命和生产效率有很大影响。1.1 冲裁件的结构工艺性(1) 冲裁件的形状 冲裁件的形状应力求简单、对称,有利于材料的合理利用。(2) 冲裁件内形几外形的转角 冲裁件内形几外形的转角处要尽量避免尖角,应以圆弧过度,以便于模具加工,减少热处理开裂,减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。圆角半径 R 的最小值参考冲压模具设计与制造表2.7.1,0.50.18t=0.18,满足要求。(3) 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽,悬臂和凹槽宽度也不宜过小。(4) 冲裁件的孔边距 为避免工件变形和保证模具强度,孔边距不能过小。孔边距最小值参考冲压模具设计与制造图 2.7.2,满足要求。(5) 在弯曲件上冲孔时,孔边应与直臂之间保持一定距离,以免冲孔是凸模受水平推力而折断。(6) 冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小,否则凸模易折断或压弯。孔的最小尺寸参考冲压模具设计与制造表2.7.2,d=30.8t=0.8;b=2.50.7t=0.7,满足要求。 1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度(1) 冲裁件的经济公差等级不高于 IT11 级,一般要求落料件公差等级最好低于 IT10 级,冲孔件最好低于 IT9 级。(2) 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 5 页 共 23 页以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为 2mm 以下的金属板料时,其断面粗糙度 Ra一般可达 12.53.2m。1.3 冲裁件尺寸标注冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合,并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或线上。综上,此工件包含有落料和冲孔两个工序。材料为铝,具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结构简相对复杂,有一个孔(孔为非圆孔) ,且孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为 1mm(工件孔与 R2.5mm 外圆之间的壁厚) 。工件尺寸精度相对较高,应用定位精度较高的冲裁才能满足要求。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 6 页 共 23 页2 冲压工艺方案的确定在冲裁工艺性分析的基础上,根据冲裁件的特点来确定工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数,冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。(1) 工序数由冲压工艺性分析可知其工序包含冲孔和落料两个工序。(2) 冲裁工序的组合根据生产批量、冲裁件尺寸和精度等级、对冲裁件尺寸形状的适应性、模具制造安装调整的难易和成本的高低、操作是否安全与方便等因素综合考虑,确定其冲裁工序的组合方式为级进冲裁。(3) 冲裁工序顺序的安排先冲孔或冲缺口,最后落料或切断,将冲裁件与条料分离。综上所述,对于一个冲裁件,可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较,选取在满足冲裁件质量与生产率的前提下,模具制造成本较低,模具寿命较高、操作较方便及安全的工艺方案。该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可以有以下三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:落料-冲孔级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足顾客的要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,但工件最小壁厚 1mm,小于凸、凹模许用最小壁厚 2.7mm,模具强度不足,无法冲出合格工件,模具易损坏,并且冲压后成品留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案三为佳。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 7 页 共 23 页3 主要设计计算3.1 排样方式的确定及其计算设计级进模,首先要设计排样图。由于零件的外形,参考冲压模具设计与制造表 2.5.1,在满足排样方案应遵循的原则的前提下,确定其排样方式为直对排。设计成换向冲压,可显著地减少废料,提高材料利用率。所谓换向冲压就是将其中一排冲压以后,将条料换向,冲压另一排。其排样图如右图所示: 排样方案排样方案确定后,为保证准确的计算,要先确定搭边值:排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间的留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率;同时,搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙,从而提高模具寿命。影响搭边值的因素:(1) 材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些;软材料、脆材料的搭边值要大些。(2) 材料厚度 材料越厚,搭边值应该越大。(3) 冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值取大些。(4) 送料及挡料方式 用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些;用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。(5) 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。通过以上分析,查冲压模具设计与制造表 2.5.2 得:取最小工艺搭边值 a(工件与条料边)=1.0mm a 1(工件间)=0.8mm。计算下列参数: (1) 冲裁件面积 A: 由于该工件结构不对称,普通公式计算相当送料方向河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 8 页 共 23 页复杂,经 CAD 画图得出其面积为 83mm2。(2) 条料宽度 B: 采用无侧压装置,条料与导料板间间隙经查冲压模具设计与制造表 2.5.5 取 Cmin=0.5mm,B=29.8-2.5+21+0.8=19.9mm。(3) 步距 S S=14.09+0.8=14.9mm。(4) 一个步距的材料利用率:= =283/19.914.9=60%10BSnA如上图所确定的排样方案,条料宽度为 19.9mm,步距为 14.9mm。一个步距的材料利用率分别为 60。查冲压模具手册材料标准,宜选600mm1200mm 的钢板。每张钢板可剪裁为 30 张条料(19.91200mm) 。 3.2 冲压力的计算(1) 冲裁力 F 的计算:冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力,他是随着凸模进入材料的深度(凸模行程)而变化的。通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃模具冲裁时,其冲裁力 F 一般按下式计算: F=KLt b =1.348.9178=4958N。式中:F冲裁力;L冲裁件周边长度;t材料厚度; b 材料抗剪强度;K系数。系数 K 是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口的磨损、板料力学性能厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取 K=1.3。查冲压模具手册材料抗剪强度为 78 MPa(退火状态) 。(2) 卸料力和推件力的计算: 在冲裁结束时,由于材料的弹性恢复(包括径向弹性恢复和弹性翘曲的恢复)及摩擦的存在,将使冲落部分的材料梗塞在凹模内,而使冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行,必须将箍在凸模上的料卸下,将卡在凹模内的料推出。从凸模上将工件或废料取下来所需的力称为卸料力;将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力。卸料力、推件力是由压力机和模具卸料装置传递的。所以在选择设备的公称压力或设计冲模时,应分别予以考虑。影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能,板料厚度,模具间隙,工件形状及尺寸模具的工作状态及尺寸,模具的工作状态及润滑情况等,实际上难以准确计算和确定这些力。为了较合理正确地确定冲裁力,建议采用以下公式计算:卸料力 F :F = K F=0.064958=297.5N推件力 FT : F T = nKTF=60.054958=1487N式中:F 、K T 卸料力、推件力系数。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 9 页 共 23 页n同时卡在凹模的工件个数 n=h /t,其中 h 为凹模行斜壁垂直部分高度 mm; t 为材料厚度 mm, 凹模型口直壁高度 h=6mm查冲压模具设计与制造表 2.6.1 取卸料力系数 K 为 0.06,取推件力系数 FT为 0.05。该模具采用级进模,拟选择弹性卸料装置、下出件。根据计算结果,冲压设备拟选用 J23-40。总结 3.1、3.2 得下表 1:表 3-1 条料及冲压力的相关计算项目分类项目 公式 结果 备注冲裁件的面积 A经 CAD 画图得知83mm2条料宽度BB=29.8-2.5+21+0.819.9mm步距 S S=14.09+0.8 14.9mm排样一个步距的材料利用率= %10BSnA=283/(19.914.9)100%=60%60%查冲压模具设计与制造表2.5.2,最小搭边值a=1mm,a1=0.8mm;采用无侧压装置冲裁力 F F=KLt b=1.348.91784958NL=48.9mm b=78MPa卸料力FF = K F=0.064958 297.5N推件力 FT FT=nKTF=60.054958 1487N查冲压模具设计与制造表 2.6.1得:Kx=0.06, KT=0.05n=h/t=6/1=6冲压力冲压工艺总力 FZFZ= F+ F + FT=4958+297.5+14876742.5N弹性卸料,下出件3.3 冲压设备的确定压力机应根据冲压工序的性质、生产内批量的大小、模具的外形尺寸和计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 10 页 共 23 页的冲裁力工艺总值等情况来进行选择。由表 1 知其冲压工艺总力为 6742.5N,所选压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力,经查冲压模具手册选择压力机为开式双柱可倾压力机 J23-40 能满足使用要求。其主要技术参数如下: 公称压力: 40kN滑块行程: 40mm最大闭合高度: 160mm连杆调节高度: 45mm工作台尺寸(前后左右): 180mm280mm垫板尺寸(厚度孔径): 30mm120mm模柄孔尺寸: 30mm50mm最小倾斜角度: 30 03.4 压力中心的确定及相关计算模具的压力中心就是冲压合力的作用点。为保证压力机和模具的正常工作,必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则,在冲压时滑块儿就会承受偏心载荷,这样会使冲模与压力机的滑块歪斜,引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损,造成刃口和其他零件的损坏,甚至会引起压力机导轨的磨损。影响压力机的精度。从而影响制件质量和降低模具使用寿命甚至损坏模具。说明:对于形状简单而对称的工件如矩形、圆形、正多边形,其冲裁的压力中心与工件的几何中心重合,可不必计算。而对于形状复杂或不对称的工件就必须按解析法求出其压力中心。计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图 1 所示。在图中将 xOy 坐标系建立在图示的中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1到 L14一共 14 组基本线段,求出各基本线段的坐标值如下表 2:由该工件图可得复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。其具体步骤如下 :(1)选定坐标轴 x 和 y。(2)将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段,求出各线段长度。(3)确定各线段的重心位置 x 和 y。(4)按冲压模具设计与制造公式(2.6.12)和(2.6.13)算出压力中心的坐标(x 0,y 0) 。图 1 凹模型口图xL234L234567890河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 11 页 共 23 页表 3-2 压力中心数据表各基本要素压力中心的坐标值 基本要素长度L/mm x yL1=7.4 -2.5 7L2=0.7 0.25 9.8L3=5.14 0.3 12.4L4=0.9 0.4 15.2L5=10.9 5.7 12.4L6=6.8 6 4L7=3.2 1.8 0.8L8=0.9 0.2 0.5 L9=3.8 0.1 2.1 L10=0.7 -0.15 3.9L11=1.66 0 -9.2L12=1.66 0 -6.6 L13=2.9 -1.5 -7.9L14=2.9 1.5 -7.9合计 48.9 1.9 5用解析法求出压力中心 C 点坐标值:(x 0 ,y0)x0=L1x1+L2x2+L14x14/L1+L2+L14=1.9y0=L1y1+L2y2+L14y14/L1+L2+L14= 5所求压力中心坐标值为(1.9,5) 。由以上计算结果可以看出,该工件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点 O 较小,为了便于模具的加工和装配,模具中心仍选在坐标原点 O。若选用 J23-25 冲床,工件的几何中心仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。3.5 工作零件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。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此,正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差,是冲裁模设计中的一项重要工作。凸、凹模刃口尺寸计算要遵循如下计算原则:(1) 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准,间隙取在凸模上,即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔凸模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准,间隙取在凹模上,冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。(2) 根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料模时,凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸;设计冲孔模时,凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。(3) 不管落料还是冲孔,冲裁间隙一般选用最小合理间隙值。(4) 选择模具刃口制造公差时,要考虑工件精度与模具精度的关系,既要保证工件的精度要求,又要保证合理的间隙值。(5) 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 12 页 共 23 页标注为单向公差,所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。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的装配方法。结合该模具的特点,适宜采用线切割机床分别加工冲孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证工件和孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。所谓分别制造就是凸、凹模刃口分别按照各自的基本尺寸及公差互不相干的分别制造,制造后装配使用。分开加工方法的优点是:凸凹模具有互换性,制造周期短,便与成批制造。其缺点是:为了保证初始间隙在合理范围内,需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足 T+ A (Z max-Zmin)的要求,所以模具制造成本相对较高。具体计算过程见下表 3:表 3-3 工作零件刃口尺寸计算尺寸及分类尺寸转换 计算公式 结果 备注RA=2.31+00.006R2.5 R2.50-0.25 RT=2.290-0.006RA=5.010+0.008R5.05 R5.050-0.04 RT=4.990-0.008RA=7.75+00.009R7.8 R7.80-0.058 RT=7.730-0.009RA=9.00+00.009R9.05 R5.050-0.058 RT=8.980-0.009RA=0.31+00.006落料R0.5 R0.50-0.25RA=(Dmax-X )0+ART=(D A-Zmin/2) -T 0RT=0.290-0.006冲孔两个圆弧R1.5R1.50-0.04RT=(dmin+ X )0-TRA=(dT+Zmin/2)0+ART=1.530-0.006查冲压模具设计与制造表2.3.3 得双面间隙Zmax=0.06mm,Zmin=0.04mm 磨损系数冲压模具手册 取X=0.75,按IT6-IT7 级制造。校核满足 T+ A ( Zmax-Zmin)河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 13 页 共 23 页RA=1.550+0.0063.6 卸料橡胶的设计(1)橡胶的选用原则:a.为保证橡胶的正常工作,所选橡胶应满足预压力要求:F 0F X式中:F 0橡胶在预压缩状态下的压力(N) ;Fx卸料力(N) 。b.为保证橡胶不过早失效,其允许最大压缩量不应超过其自由高度的 45%,橡胶预压缩量一般取自由高度的 10%15%。c橡胶高度与直径之比应按下式校核: 0.5H 自由 /D1.5。(2)橡胶选择步骤:a根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料用较硬橡胶;拉深压料用较软橡胶。b. 根据卸料力求橡胶横截面尺寸:D=( /p)1.27(F(dc求橡胶自由高度尺寸:H 自由 =4 H 工d. 校核橡胶高度与直径之比。如果超过 1.5,则应把橡胶分成若干块,在其间垫以纲圈;若小于 0.5,则应重新确定其尺寸。卸料橡胶的设计计算见表 4。选用的 4 块橡胶的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具正常工作。表 3-4 卸料橡胶的设计项目 公式 结果 备注卸料板工作行程h 工h 工 =h1+t+h23mmh1为凸模凹进卸料板的高度1mmh2为凸模冲裁后进入凹模的深度 1mm橡胶工作行程 H 工 H 工 =h 工 +h 修 7mm h 修 为凸、凹模修模量,取 4mm橡胶自由高度 H 自由H 自由 =4 H 工 28mm 取 H工 为 H 自由 的 25橡胶的预压缩量H 预H 预 =15H 自由 6mm 一般 H预 =1015H 自由每个橡胶承受的载荷 F1F1=F 卸 /4 74.4N 选用四个圆筒形橡胶橡胶的外径 D D= /p).27(F(d120mm校核橡胶的自由高 H 自由0.5H 自由/D=1.41.5 满足要求d 为圆筒橡胶的内径,取d=15mm;p=0.5Mpa河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 14 页 共 23 页橡胶的安装高度H 安H 安 =H 自由 -H 预 22mm4 模具总体设计4.1 模具的类型选择由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中完成的。连续成形是工序集中的工艺方法,可以使多种工序在一副模具上完成。总之,级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲裁有困难时,可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件。4.2 定位方法的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销初定距,而第一件的冲压位置因为条料的长度有一定的余量,可以靠操作工目测来定。4.3 卸料、出件方式的选择卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除了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而引起带料窜动,并保河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 15 页 共 23 页证冲压结束后及时平稳的卸料外更重要的是卸料板将对各工位上的凸模在受侧向作用力时,起到精确导向和有效的保护。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。因为工件的厚度为 1mm,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件的方式比较便于操作与生产率的提高。4.4 导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该模具采用中间导柱的导向方式。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 16 页 共 23 页5 模具主要零部件设计5.1 工作零件的结构设计5.1.1 落料凸模的设计及计算结合工件外形尺寸并考虑加工,落料凸模可选用成标准凸模,然后进行加工。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。当采用弹压卸料板时,其凸模长度按下式计算:L= h1+ h2+ t+ h = 20+ 15+ 1+ 14 = 50mm式中:L凸模长度(mm) ;h1凸模固定板的厚度(mm) ;h2卸料板的厚度(mm) ;t材料的厚度(mm) ;h增长长度。它包括凸模的修模量,凸模进入凹模的深度(0.5到 1) ,凸模固定板与卸料板之间的安全距离等,一般取 10 到 20mm。 因此应选用为:尺寸 d: 24.2D(m6)|基本尺寸: 30D(m6)|极限偏差: 0.021 0.008D1: 35河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 17 页 共 23 页尺寸 h|型: 3L|50: 然后把 d 24.2mm 加工成零件外形。5.1.2 冲孔凸模的设计及计算因为所冲的孔为非圆形,而且不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面由便于装配与更换。其中工件孔凸模可选用标准件 B 型式(尺寸为 3mm50mm) ,然后对其进行加工。孔的凸模结构可参考零件图。尺寸 d: 3.0D(m6)|基本尺寸: 6D(m6)|极限偏差: 0.012 0.004D1: 9尺寸 h|型: 3尺寸 h|型: -5.1.3 凹模的设计及计算凹模采用整体式结构,各冲裁的凹模孔均采用电火花线切割加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式及固定方法不同,受力情况又比较复杂,目前还不能理论方法确定凹模轮廓尺。在生产中,通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸,或凹模孔口刃壁间距离,按经验公式冲压模具设计与制造公式 2.9.3、2.9.4 计算:凹模厚度 H=kb=0.314.09=4.3mm15mm (查冲压模具设计与制造表 2.9.5 得 k=0.3)式中:b凹模刃口的最大尺寸(mm) ;河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 18 页 共 23 页k系数;与材料厚度有关。因为凹模厚度需15mm,所以取 H=15mm凹模壁厚 c=(1.52)H(3040mm)=22.530mm取凹模厚度 H=15mm, 凹模壁厚 c=30mm凹模宽度 B=b+2c=(14.09+60)=74.1mm 取 100mm凹模长度 L 取 100mm(送料方向)凹模轮廓尺寸为 100mm100mm15mm。结构可参考模具装配图。5.2 定位零件的设计起定距作用的固定挡料销,可选用标准件 810,然后进行加工,尺寸 d(h11)|基本尺寸: 8尺寸 d(h11)|极限偏差: 0/0.090尺寸 d1(m6)|基本尺寸: 4尺寸 d1(m6)|极限偏差: +0.012/+0.004尺寸 h: 2L: 105.3 导料板的设计到料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取1mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板的厚度按冲压模具设计与制造表2.9.7 选择。导料板采用 45 钢制作,热处理硬度为 4045HRC,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。5.4 卸料部件的设计 5.4.1 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凸凹模的周界尺寸相同,厚度为 10mm。卸料板采用 45 钢制造,淬火硬度为 4045HRC。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 19 页 共 23 页5.4.2 卸料螺钉的选用卸料板上设置 4 个卸料螺钉,公称直径为 10mm,螺纹部分为 M88mm。卸料螺钉的尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模端面1mm,有时误差可以通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。5.5 模架及其他零部件的设计根据标准规定,模架主要有两大类:一类是由上模座,下模座,导柱,导套组成的导柱模模架;另一类是由弹压导板,下模座,导柱,导套组成的导板模模架。模架及其组成零件已经标准化,并对其规定了一定的技术条件。该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置,冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸为依据,查冲压模具手册选择模架规格为:导柱 d/mmL/mm 分别为 20100,22100;导套 d/mmL/mmD/mm 分别为 206523,226523。上模坐 L/mmB/mmL/mm 为 10010025;下模坐 L/mmB/mmL/mm 为10010030上模座的厚度 H 上模 取 25mm,上模座垫板的厚度 H 垫 取 10mm,固定板的厚度取 15mm,下模座的厚度 H 下模 取 30mm,那么,该模具的闭合高度:H 闭 =H 上模 +H 垫 +H 下模 +H+L-h2=(25+10+30+15+50-1)=129mm式中:L-冲孔凸模长度,L=50mm;H-凹模厚度,H=15mm;h2-凸模冲裁进入凹模的深度,h 2=1mm。可见该模具闭合厚度小于所选压力机 J23-40 的最大闭合高度(160mm) ,可以使用。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 20 页 共 23 页6 模具总装配通过以上设计,可得到这套模具的总装图。模具的上模部分主要有上模板、垫板、落料凸模、冲孔凸模、凸模固定板等组成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。冲孔废件从漏料孔中漏出,工件从凹模中落下。工作原理:条料送进时采用固定挡料销进行定位,而有导料销和导料板保证送料沿正确的方向送进。当条料送到指定位置时,上模在压力机的作用下进行冲压。当冲压完成时,上模上行回程,卡在落料凸模上的废料由弹性卸料板卸下,工件从凹模中落下。然后,再开始下一个行程。模具的装配:根据级进模装配要点,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。1. 凸、凹模预配 装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度、形状;将各凸模分别与相应的凹模孔相配,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 以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并挤紧牢固。3.装配下模 在下模座上划中心线,按中心预紧凹模、导料板; 在下模座、导料板上,用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔,攻丝; 将下模座、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 在已装好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入 0.12mm 的纸片,然后将凸模与固定板组合装入凹模; 预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰 螺孔、销孔; 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起,但不要拧紧; 将卸料板套装在已装入固定板的凸模上,装上橡胶和卸料螺钉,并调节橡胶的预压量,使卸料板高出凸模下端约 1mm; 复查凸、凹模间隙并调整合适后紧固螺钉; 安装导正销、承料板; 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。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 21 页 共 23 页设计总结在河南机电高等专科学校学习三年,收获颇丰。三年来,在老师悉心的指导下,大大丰富了自己的文化知识,同时也为自己创造了一个很好的发展机会,为以后的人生道路选择了正确的方向。目前,我国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形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备方面与工业发达国家尚有相当大的差距,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相比差距相当大。随着工业产品质量的不断高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度较快等变化特点,冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化,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由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。通过冲压课程设计,我进一步巩固了冲裁理论知识。并且也加深了相关理论知识的认识。同时熟练掌握了专业工具书的使用方法。在整个过程中,增强了自己的动手能力及独立思考解决问题的能力。当然,由于本人水平有限及缺乏生产实际经验,该设计难免存在不足之处。希望老师对此提出批评意见,在此表示万分的感谢。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 22 页 共 23 页致谢国学大师王国维在人间辞话阐述了一个人要成为大学问家必经历三种境界:“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望断天涯路;衣带渐宽终不悔,惟伊消得人憔悴;众里寻他千百度,慕然回首,那人却在灯火阑珊处。 ”其实这三种境界,简而言之为树立目标、为之奋斗、达到目标。换句话说作毕业设计也是树立目标、为之努力、达到目标。在接到毕业设计题目的那一刻开始,就得到了于老师的多方面的指导,如明白毕业设计题目的要求、在毕业设计中应注意的问题等等。在此对于老师表示深深的谢意。 “三人行,必有我师” 。在作毕业设计将近一个月的过程中,由于本人水平有限,遇到过不少棘手的问题,曾得到多位同学的大力帮助。在此对提供过帮助的同学表示深深的谢意。在毕业设计过程中,我参考了其它很多的文献如王孝培所编的冲压手册 ,其不仅巩固了我所学的知识,并且扩大了自己的视野。最重要的是这些文献帮助我顺利完成了毕业设计论文。在此对这些文献的作者表示深深的谢意。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/ 论文第 23 页 共 23 页参考文献1.冲压模具手册 王孝培主编 机械工业出版社2.冲压模具设计与制造 刘建超主编 高等教育出版社3.冲压工艺学 吴诗淳主编 西安工业大学出版社4.冷冲模设计 丁松聚主编 机械工业出版社5.公差配合与技术测量 薛彦成主编 机械工业出版社河南机电高等专科学校毕业设计说明书冲孔凸模加工工艺过程卡序号 工序名称 工序内容1 下料 下棒料 15 60mm2 锻 对其锻造,消除毛坯组织缺陷3 热处理 正火4 车削 进行粗车 ,加工 10、 9 两段。并留精加工余量 2mm。5 铣削 加工冲孔成型面6 热处理 淬火、回火,达到 5255HRC7 精磨 将零件的几何尺寸等要求加工至零件图要求。8 验收 对该零件进行测量,验收合格之后交付使用。河南机电高等专科学校毕业设计说明书垫板机械加工工艺过程卡序号 工序名称 工序内容1 备料 备板料 110mm 110mm 15mm2 粗加工 粗铣六个面至尺寸 105mm 105mm 13mm3 热处理 淬火、回火硬度至 43- 48HRC4 钳以上下平面及一对互相垂直的侧基面为基准画销孔、螺纹孔中心线5 钻1. 钻 6- 10mm 孔; 2. 钻 M10 光孔,并攻螺纹 M106 平磨 磨上下面配合面至零件图要求7 验收 对该零件进行测量,验收合格之后交付使用。河南机电高等专科学校毕业设计(论文)开题报告学生姓名:申 祖 博 学 号: 0312129专 业: 模具设计与制造 设计(论文) 题目:动片零件冲孔落料级进模具指导教师: 于智宏 2006 年 4 月 10 日毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写1500 字左右(本科生 200 字左右)的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发):文 献 综 述我通过查阅文献冷冲模设计大致了解了目前该课题在国内外的状况、发展趋势如下:一、目前状况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。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。二、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。1999 年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330 亿元,今后几年仍将以每年 10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年 10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。1999 年,国内汽车年产量为 183 万辆, 。保有量为 1500 万辆,预计到 2005 年汽车年产量将达 300 万辆。汽车、摩托车行业的发展将会大大推动模具工业的高速增长,特别是汽车覆盖件模具、塑料模具和压铸模具的发展。例如,到 2005 年汽车行业将需要各种塑料件 36 万吨,而目前的生产能力仅为 20 多万吨,因此发展空间十分广阔。 家用电器,如彩电、冰箱、洗衣机、空调等,在国内的市场很大。目前,我国的彩电的年产量已超过 3200 万台,电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了 1000 万台。家用电器行业的发展对模具的需求量也将会很大。其他发展较快的行业,如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求,都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。而通过查阅其他参考文献,我分析了工件的工艺性、生产方案的确定、模具的总体结构、工作零件的几何尺寸、加工工艺等相关参数、模具标准件(螺钉、销钉等)的尺寸及其布置位置、模具的装配方案及注意事项,冲压设备参数的确定。该课题对我的启发是为了适应模具工业的发展,必须采取以下措施: (1)进行专业化、标准化生产 (2)采用先进的制造技术(3)研制和发展模具用材料(4)进一步推广应用计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM)(5)加强模具技术人才的开发 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):本课题研究的思路如下:冲压件工艺性分析;冲压工艺方案的确定;主要设计计算;模具总体设计;模具主要零部件设计,模具总装配。由于本人缺乏实际生产经验,故本课题主要采取查阅相关设计手册及向指导老师请教等来完成该课题。而模具总装配图及模具零件图的绘制主要采取模具绘图软件(Auto cad )来完成。该课题的进度安排如下:(1)冲压件工艺性分析 2 天(2)冲压工艺方案的确定1 天(3)主要设计计算4 天(4)模具总体设计3 天(5)模具主要零部件设计4 天(6)模具总装配2 天(7)电子文档的制作5 天(8)模具装配图及零件图的绘制15 天(9)其他10 天
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2570 动片零件冲孔落料级进模设计,零件,冲孔,落料级进模,设计
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