3838 支撑件的成形工艺与模具设计
3838 支撑件的成形工艺与模具设计,支撑,支持,成形,工艺,模具设计
河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名 王华 学 号 061304134 指导教师 杜伟课题名称 支撑件的冲压工艺与模具设计难易程度 偏难 适中 偏易选题情况工作量 较大 合理 较小任务书 有 无开题报告 有 无符合规范化 的要求外文翻译质量 优 良 中 差学习态度、出勤情况 好 一般 差工作进度 快 按计划进行 慢中期工作汇报及解答问题情况优 良 中 差中期成绩评定:所在专业意见:负责人: 2009 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书支撑件的冲压模具设计摘要:本设计题目为支撑件成形工艺与模具设计,体现了板类冲压零件和弯曲的设计要求、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具设计的基础知识,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了冲压模具设计时要注意的要点,通过对制件进行工艺分析,可确定制件的成形加工需要用 2 套模具。从控制制件尺寸精度出发,对支撑件冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算,以确定各工作零件的尺寸,从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述,并应用 CAD 进行各重要零件的设计。关键词:工艺分析;模具零部件的加工工艺。The hurtle of lampshade presses河南机电高等专科学校毕业设计说明书a molding tool designAbstract:This design topic hurtles to press to take shape craft and molding tool to design for the lampshade, body now plank be blunt to press design request, contents and direction of spare parts, there is certain design meaning.Pass the design to the spare parts molding tool, strengthenned design further blunt press the foundation knowledge of molding tool design, for design more complicated of blunt press a molding tool to have done cushion and absorbed deeper experience.This design usage is blunt to press foundation knowledge of model the craft and molding tool design and analyzed craft and molding tool of the take shape of work piece to take shape structure to the influence which makes a quality first.The important point to notice while introducing a lampshade to hurtle to press a molding tool design, pass to carry on craft analysis towards making a piece, can make sure that making a take shape of piece processes to use a set of compound mold then.A size accuracy sets out from the control system, sizes lampshade bluntly press molding tool of eachly mainly size carry on theories calculation, with assurance eachly work spare parts, design to zero craft and assemble craft etc. of the process of partseses to carry on to elaborate in detail from the molding tool, and apply the design that the CAD carries on each important spare parts.Key words: process analysis;processing of die parts. 河南机电高等专科学校毕业设计任务书系 部: 材料工程系 专 业: 模具设计与制造 学 生 姓 名 : 王华 学 号: 061304134 设计 题目: 支撑件的成形工艺与模具设计 起 迄 日 期: 2009 年 3 月 12 日 5 月 20 日指 导 教 师: 杜伟 2009 年 3 月 12 日毕 业 设 计 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的:本设计题目支撑件的冲压工艺与模具设计,通过设计,应对冲压工艺生产较为熟悉,能熟练使用相关设计手册,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。并且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)了解目前国内外冷冲压模具的发展现状; (2)分析支撑件的成型工艺并确定其工艺方案;(3)模具主要设计计算; (4)绘制模具总装图,并绘制零件图;(5)得出设计结论。 该制件是支撑件,其零件图如图所示。本制件的材料采用 Q235 钢,厚度为 0.8mm,生产类型为中批量生产。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 书毕业设计题目:支 撑 件 的 成 形 工 艺 及 模 具设 计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造班 级 模具 061 学生姓名 王华 学 号 061304134 指导教师 杜伟 2009 年 5 月 15 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书11.绪 论 目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,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等方面与工业发达的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。模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备.先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业.日本工业界认为: “模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”. 美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”.在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称.冲压是一种先进的少无切削加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用.据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料的12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%.随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。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,2004 年模具行业的发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满,2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元,出口模具 4.91 亿美元,分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1,进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元,为净进口量较大的国家。在 2 万多家生产厂点中,有一半以上是自产自用的。在模具企业中,产值过亿元的模具企业只有 20 多家,中型企业几十家,其余都是小型企业。 近年来, 模具行业结构调整和体制改革步伐加快,主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加,能力提高较快;三资及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:河南机电高等专科学校毕业设计说明书2第一,体制不顺,基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,再加上国内模具工业基础薄弱,因此,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。 第二,开发能力较差,经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1万美元,国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元,有的高达 2530 万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三,工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率和 CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因,引进设备不配套,设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四,专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占 45%左右,其馀为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 第五,模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。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,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1) 模具日趋大型化; 2)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术; 河南机电高等专科学校毕业设计说明书33)模具扫描及数字化系统; 4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术; 5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率; 6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术; 7)模具的精度将越来越高; 8)模具研磨抛光将自动化、智能化; 9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程; 10)开发新的成形工艺和模具。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。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面,世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上;国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004 年中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约 5000家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有 90 家,这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%,可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右,而国外模具工业发达国家大多 1520 万美元,有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上,而我国才达到 451.3 支撑件模具设计的设计思路河南机电高等专科学校毕业设计说明书4支撑件是由冲孔,落料,弯曲三个冲压基本工序加工而成,它是利用模具在压力机作用下,将平板坯料制成底部开一圆孔,两侧边弯曲的零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件,还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很底。一般情况下,弯曲件的尺寸精度应在 IT13 级以下,不宜高于 IT11 级。只有认真学习落料、冲孔、弯曲的的基础理论以及其变形特点后,才能提供更加准确、实用、方便的计算方法,才能正确地确定弯曲工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决变形中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。带底部开孔的两侧边弯曲件是典型的落料冲孔件,其工作过程很简单就一个冲孔和弯曲,根据计算的结果和选用的标准模架,判断该工序不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件,模具必须有足够高度。要改变模具的高度,只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据凸模与凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差,应当边试冲边修改高度。河南机电高等专科学校毕业设计说明书52. 落料冲孔复合模2.1 冲压工件的工艺分析图 1 制件图工件名称:支撑件生产批量:批量生产材料:Q235厚度:0.8mm图示零件材料为 Q235 钢板,能够进行一般的冲压加工,市场上也容易得到这种材料,价格适中。外形落料的工艺性:该带底部圆孔的方形件属于中小尺寸零件,料厚 0.8mm,外形复杂程度一般,尺寸精度要求一般,因此可采用落料工艺获得。弯曲的工艺性:观察零件图可知尺寸精度要求一般,属于窄边弯曲,可由一般的弯曲河南机电高等专科学校毕业设计说明书6工艺获得。此工件为典型的冲孔弯曲件,零件图中的尺寸公差为未注公差,在处理这类零件尺寸公差时均按 IT14 级要求,弯曲圆角半径 R 为 1.5 大于最小弯曲半径rmin=0.6t=0.6X0.8mm=0.48mm)故此工件的形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺要求,可用弯曲工艺加工。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。2.2 工艺方案确定该零件所需的基本冲压工序为落料、冲孔、弯曲。可拟订出以下三种工艺方案。方案一:用简单模分三次加工,即落料冲孔弯曲。方案二:落料弯曲冲孔级进模。方案三:落料冲孔复合模,再弯曲。 采用方案一,生产率低,工件的累计误差大,操作不方便,由于该工件为中批量生产,方案二和方案三更具有优越性。但复合模模具的行位精度和尺寸精度容易保证,且生产率也高。尽管模具结构比较复杂但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。级进模虽生产率也高,但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的行位精度,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方按的分析比较,该零件采用方案三最佳。故应采用的模具为落料冲孔复合模,和一套弯曲模。23冲裁的工艺计算2.3.1 毛坯尺寸计算(1)弯曲部分展开尺寸的计算L 总=L 直 + L 弧 河南机电高等专科学校毕业设计说明书7其中 L 直弯曲件直线部分长度L 弧弯曲件圆角部分长度式中L 弧=( 1.5)mm3.14601801.57L 直=7-0.4-1.5 =5.1所以 L 总=L 直 + L 弧 =(1.57+5.1)mm =6.67 为了保证最终形成零件的尺寸将此尺寸修整为 7mm。(2)落料部分毛坯尺寸落料部分尺寸为弯曲部分和其余尺寸的总和,由零件图可看出在 40X60 的基础上加上弯曲部分的 L 总即为整个落料毛坯尺寸,为 47672.3.2 排样及材料利用率根据冲压件的尺寸及形状特征采用单排排样,如下图 2 排样图所示,图 2 排样图查设计手册选择搭便值。送料进距:S=D +a=67+1.5=68.5mm条料宽度:b=D+2a=47+2 1.8=50.6mmD 是指平行送料方向的冲压宽度。河南机电高等专科学校毕业设计说明书8板料的规格选用:2mm 1000mm 2000mm每张钢板的裁板条数:为方便裁板采用横裁。396.50/21n每条才裁板上的冲压件数个145.8/1/2 SB每张钢板上的冲压件数个643921n总板料的利用率: %0.8612075%总总S2.3.3 计算工序压力1.落料力的计算 kltF落式中 落料力;落F冲裁件剪切周边长度 ;Lm冲裁件材料厚度 ;t被冲材料的抗剪强度 ;MPa系数,一般取 。K3.1落料力为: KNF04.82468.02. 落2.冲孔力的计算 河南机电高等专科学校毕业设计说明书9LtF3.1冲式中 工件内轮廓周长( )Lm7.3124.则 KNF6.1348.0. 冲3.卸料力的计算 落卸卸 FK式中卸料力系数;查手册知卸K03.卸则卸料力为: KNF46.20.83.卸6.推件力的计算: 按式 计算 冲推推 nK式中 推件力因数,查表得 ;推 1.0推K卡在凹模内的工件数,查得n=2;n则推件力为 KNF72.6.1302推故工序总力: KNF 82.10).4.8( 推冲卸落总2.3.4 压力中心的确定河南机电高等专科学校毕业设计说明书10用解析法求压力中心的坐标,按比例画出工件尺寸,选择坐标系 XOY 如图所示模具的压力中心就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与压力机的压力中心滑块中心线重合。否则冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损,还会使合理的间隙得不到保证,从而影响制件的质量和降低模具的寿命,严重的可能损坏模具。用解析法求模具压力中心的坐标。选用坐标系 XOY,即 xc0,y c0.图 3 压力中心(0,17)l1(3.5,342(7+ ,40- )3l2(13,43.5)4(40,47)5l(23.5,67)6(33.5,0) 7l(27,25)88210xllx=河南机电高等专科学校毕业设计说明书1162754374 2765.37.301235.7034 )(=28.87=0y821lly= 627457342560.)120(374 =34.922.4模具的总体结构设计2.4.1 模具类型设计经分析,应采用复合模结构。2.4.2 模具具体结构设计1.正、倒装结构的确定根据上述分析,采用倒装复合模具可直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸料可靠,便于操作。2.送料方式的确定因是大批量生产,采用手动送料方式。3.定位装置的确定因该制件采用的是倒装复合模,所以直接用挡料销和导料销即可。4.导向方式的选择为确保零件的质量及稳定性,选用导柱、导套导向。由于该零件导尺寸不大,且精度要求不是太高,所以宜采用后侧导柱模架。河南机电高等专科学校毕业设计说明书125. 卸料、压料方式本模具采用倒装结构,卡于凸凹模上的板料可由卸料板推出,而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽,使废料从孔洞中落下。顶件压边装置安装在下模妨碍了冲孔废料的排出。6. 出件方式本模具采用倒装结构,工件留在落料凹模孔洞中,应在凹模孔设置推件块推出。 2.5主要零部件设计2.5.1 主要零件刃口尺寸计算由表查得冲裁模刃口双面间隙 。 mZZ104.,072.axmin1.落料刃口尺寸的计算尺寸47,67的凹模的制造公差由表查得 。02.,03.凸凹 由于 。故采用凹模与凸模配合加工方法。因数由表查得 。minaxZ凸凹 5.0XmXD03.03.01 54615.47 )()( 凹凹 03.03.02 .6)()( 凹凹 按凹模尺寸配制,其双面间隙为 。 14.72.到2. 冲孔刃口尺寸的计算对于 的凸凹模的制造公差有表查得:12。m02.,0.凹凸 由于 故采用凸模与凹模配合加工方法。因数由表得 。则inmaxZ凸凹 5.0X河南机电高等专科学校毕业设计说明书13mXd 02.02.0 515.12) )( 凹凸 按凸模尺寸配制,其双面间隙保证 。凹 47到为了得到较平整的工件,此模具采用弹压式卸料结构,使条料在落料、冲孔过程中始终在一个稳定的压力之下,从而改善了毛坯的稳定性,避免材料在切向压力的作用下产生起皱的可能。2.5.2主要工作零部件的外形尺寸设计1落料凹模落料凹模采用整体式,考虑到要在上面开导料销孔,档料销孔及螺栓孔等,将其总体尺寸设计为130X100mm,刃口尺寸5.1已经计算出,高度设计为20mm其结构如下图3凹模图:图4凹模图河南机电高等专科学校毕业设计说明书142.凸凹模(落料凸模冲孔凹模)凸模长度一般是根据模具结构而设计的,应尽可能选用或参照国家标准,凸模长度一般按下公式计算,即 12Lllt式中 L凸模长度凸模固定板厚度1l卸料板厚度 2l增加厚度.包括凸模修边余量、凸模进入凹模深度(0.51mm)凸模卸料板与固l定板之间的安全距离等.一般取 1020。材料厚度tL= + + +t=(20+10+10+0.8)=40.08mm 圆整为 40mm1l2凸凹模是复合模具中常见的结构,在本设计中绝大部分是凸凹模,所以凸凹模的设计是本设计中的重中之重,凸凹模内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。壁厚的取舍是凸凹模能否承受正常工作的关键,要取的合适。其结构如下图 5 图凹模图所示:河南机电高等专科学校毕业设计说明书15图 5 凸凹模图3 冲孔凸模的设计冲孔凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的计算确定。凸模长度一般是根据模具结构而设计的,应尽可能选用或参照国家标准,凸模长度一般按下公式计算,即 12Lllt式中 L凸模长度凸模固定板厚度1l卸料板厚度 2l增加厚度.包括凸模修边余量、凸模进入凹模深度(0.51mm)凸模卸料板与固l定板之间的安全距离等.一般取 1020。材料厚度t12Lllt=20+16+4+0.8河南机电高等专科学校毕业设计说明书16=40.8圆整为 40结构如图 6 凸模图:图 6 凸模图2.5.3 卸料零件的设计由于本工件的厚度较厚卸料力较大且对工件表面要求较高所以选用弹性卸料板查得其厚度为 10mm 由 4 个弹簧提供卸料力,冲孔废料由下面的洞口落出,卸料板设计成如下图7 卸料板所示:河南机电高等专科学校毕业设计说明书17图 7 卸料板在冲裁过程过程中,为保证制件能顺利的落出,需要设计一个推件块,根据凸凹模结构将推件块的结构设计如下图 8 推件块:河南机电高等专科学校毕业设计说明书18图 8 推件块2.5.4 定位零件的设计在本模具中采用的是条料,所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条的定位,导料销在本模具中直接安装在凹模板上。在装配图中很容易看到。挡料销起定位的作用,用它挡住搭边或冲件轮廓,以限定条料的送进距离。在本模具中试用固定挡料销,其结构简单、制造容易,在模具中广泛应用作定距。2.5.5 打料装置的设计在本模具中采用打杆推动连接推杆来完成打料动作,打杆穿过模柄凸露在模具的外面,当完成一次冲裁时压力机滑块回程,打杆与压力机的打料横杆相碰,打杆推动连接推杆将卡在凸凹模的凹模孔内的工件打下。推板图如下:河南机电高等专科学校毕业设计说明书19图 9 推板图2.5.6 连接装置的设计在本模具中选用凸缘 C 型模柄,通过螺纹与上模座连接并加螺丝防止转动。这种模柄可较好的保证轴线与上模座轴线垂直,模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 钢,在此选用 Q235钢.其支撑面应垂直于模柄的轴线(垂直度不应超过 0.02:100)模柄在本模具选用标准尺寸,并根据前文压力机的参数确定模柄的直径和长度。 2.5.7 凸凹模固定板的设计因凸凹模的尺寸较大所以直接用螺钉紧固在下模座上。凸模固定板的设计:为了保证安装、固定牢靠,凸模固定板必须有一定的厚度,由经验公计算凸模固定板厚度。H=(11.5)D=(11.5)11.215mm11.215mm16.823mm查模具手册表 7-2 本模具取 H=16mm,其外形尺寸应与凹模的外形尺寸一致规格为100mm130mm20mm 其具体结构如下图:河南机电高等专科学校毕业设计说明书20图 10 图凹模固定板2.5.8 垫板的设计在本模具采用的弹性卸料装置中,上模座中设有推板等零件的装置和让位空间,会使的其厚度变薄,影响其抗压强度,所以应设一块垫板。其规格根据凹模外形尺寸选取100mm130mm10mm2.5.9模架的选取根据凹模结构选取中间导柱模架,规格如下:凹模固界:L= 140 B=120上模座(GB/T28255.9) 14012035下模座(GB/T2855.10) 14012040导柱(GB/T.2861.1)(2 个 d/mml/m) 分别为 22mm110mm导套(GB/T2861.6 )(2 个 )d/mml/mmD/mm 为 2280 28, 2.6压力机的选取河南机电高等专科学校毕业设计说明书21为使机械压力机能安全工作,取 由上面的计算知总压 机 )( F8.16.FF 总=385.53KN 故 KNF 312.02.8.16. 总压 机 )(根据公称压力来选取压力机参照手册适用压力型号为J23-16,其主要参数如下: 公称压力:160KN滑块行程:80mm最大闭和高度:360mm封闭高度调节量:45mm工作台尺寸:300mm450mm模柄孔尺寸:40mm60mm2.7 模具总装图及装配2.7.1 模具总装图河南机电高等专科学校毕业设计说明书22图 11 装备图1 下模座 2 导柱 3 凸凹模固定板 4 卸料板 5 导套 6 上模座 7 垫板 8 凸凹模固定板 9凸模 10 打杆 11 模柄 12 推板 13 连接推杆 14 推件块 15 凸凹模 16 卸料螺钉 17 挡料销 18 导料销 19 固定螺钉 20 凹模由以上设计,可得到模具的总装图即是上图,其工作过程是:模具在工作时,将毛坯(即条料板)放在凹模上沿导料销 18 送进,挡料销 17 进行定位,模具下行完成落料冲孔,当落料凸模随上模回升时,条料由卸料板 4 卸下,零件制品在推料板及打杆的作用下完成卸件,冲孔废料由下模座孔落出,如此继续完成下一次工作。2.7.2 模具的装配总装时,首先应根据主要零件的相互依赖关系,以及装配方便和易于保证装配精度要河南机电高等专科学校毕业设计说明书23求来确定装配基准件,此模具为复合模所以用凸凹模作为装配基准件;其次,应确定装配顺序,根据各个零件与装配基准件的依赖关系和远近程度确定装配顺序。装配结束后,要进行试冲,通过试冲发现问题,并及时调整和修理直至模具冲出合格零件为止1 装配前的准备1)通读设计图样,了解导板落料模的结构特点。本模具的装配工艺要点是:凸模与凹模的间隙的均匀。2) 查对各零件已完成装配前的加工工序,并经检验合格。3) 确定装配方法和装配顺序。经查对认定模具零件已加工完成,可采用直接装配方法。结合模具结构特点,对凸模、凹模先进行分组装配,再进行总装配。选用以凸凹模为基准件,先装配下模,再装配上模及辅助零件。2 装配模柄将模柄压入上模座后,钻、铰销孔,打入止转销。3 装配凸模按照压入法操作要求,将冲孔凸模压入固定板中,检查凸凹模相对固定板基准面的垂直度,并刃入凸模,用工艺定位器法检查配合间隙的均匀性。待凸凹模全部压入,认定间隙分布均匀后,磨平固定板支撑面和凸凹模刃口面。4 装配下模将整体凹模,按照设计要求位置,安装在下模座上,紧固螺钉,钻、铰销孔,装入圆柱销。5 装配上模将组装好的冲孔凸模安装在上模上,紧上螺钉,用工艺定位器法控制上下模的配合间隙,使其均匀。认定均匀后,在上模相应部位钻、铰销孔,打入圆销。 6 试切用纸试冲,观察冲切纸边的状况,经调整并认定均匀后, 钻、铰另一组销孔,打入圆销。河南机电高等专科学校毕业设计说明书242.7.3 装配其他零件并试模模安装顶杆,压边圈,检查打料机构工作的可靠性。卸料板在冲压前还起到压料的作用,所以它在最高位置时,应突出凸凹模刃口 0.2-0.5mm.安装卸料板和弹簧,安装后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低 0.2-0.5mm.在设计指定的压力机上,装配好的模具进行试冲。试模时重点检查打料机构和顶出机构的动作是否及时、可靠。每一次冲压后,上模随压力机上行到上死点时,条料和顶出的工件都应该出现在下模凹模工作面上,以便及时清除。装配后应保证间隙均匀,落料凹模刃口面应高出冲孔凸模工作端面 2mm.3. 弯曲模3.1 设计前的分析阅读弯曲件产品图,了解产品图中弯曲部分的尺寸要求、材料要求是否满足弯曲件的河南机电高等专科学校毕业设计说明书25工艺要求,若某个尺寸不能满足弯曲工艺要求时,要在不影响整体产品质量的前提下,要尽可能的使工件最终能满足弯曲工艺的要求。弯曲件的材料:该弯曲件的材料是 Q235。Q235 具有足够的韧性,屈强比( s/ b)小,屈服极限与弹性模量的比值( s/E)小,有利于弯曲成形和工件质量的提高。此工件为典型的冲孔弯曲件,零件图中的尺寸公差为未注公差,在处理这类零件尺寸公差时均按 IT14 级要求,弯曲圆角半径 R 为 1.5 大于最小弯曲半径rmin=0.6t=0.6X0.8mm=0.48mm)故此工件的形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺要求,可用弯曲工艺加工。3.2 工艺方案的确定 该零件的批量为中批量,因此应该尽量设计一种效率高的模具。经分析该半成品零件所需的冲压工艺为弯曲,采用能一次成形的弯曲单工序模。3.3 弯曲工艺计算3.3.1 弯曲部分展开尺寸长度的计算计算原则:当无圆角半径(较小)的弯曲件 (r0.5t) 根据中性层长度不变原理计算。弯曲部分展开尺寸的计算L 总=L 直 + L 弧 其中 L 直弯曲件直线部分长度L 弧弯曲件圆角部分长度式中L 弧=( 1.5)mm3.14601801.57L 直=7-0.4-1.5=5.1所以 L 总=L 直 + L 弧 =(1.57+5.1)mm =6.67 为了保证最终形成零件的尺寸将此尺寸修整为 7mm。3.3.2 弯曲模工作部分尺寸计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书26(1)凸模圆角半径 由于此工件的 R/t=1.5/0.8=1.875 较小,且 R 为 1.5 大于最小弯曲半径(rmin=0.6t=0.60,8=0.48) 故凸模的圆角半径为 rt=1.5mm(2)凹模圆角半径 凹模圆角半径的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响。凹模圆角半径过小会使弯矩的弯曲力壁减小,毛坯沿凹模圆角滑入时的阻力增大,弯曲力增加,并易使工件表面擦伤,甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致,否则在弯曲时毛坯会发生偏移。对于V 型弯曲模的凹模底部圆角半径可以依据变形区坯料变薄的特点取 ra1=(0.60.8)(ra+t) ,故取凹模圆角半径 ra1=1.8mm.(3)凹模工作部分深度的计算 凹模工作部分的深度将决定板料的进料深度,同时也影响到弯曲件直边的平直度,对工件的尺寸精度造成一定的影响.因此弯曲部分的L为7mm, 但最大整体长度为67mm,板料的厚度为0.8mm.综合考虑工作部分深度取20mm。(4)凸、凹模间隙 弯曲时,凸、凹模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的,不需要在设计制造时确定,但在设计的过程中必须要考虑到模具的闭合高度时,使模具的工作部分与工件能紧密的贴合,以保证弯曲质量。弯曲模的凸凹模间隙是指单边间隙。根据要求取 Z/2=t其中 :Z/2凸、凹模单边间隙(mm);t工件材料厚度的基本尺寸(mm);即 Z/2=1.6mm.3.3.3 弯曲回弹的计算(1) 小变形( r/t10)时的回弹值小,变形程度大,回弹大,先计算凸模圆角半径,再计算凸模角度。凸模工作部分的圆角半径rt =r/1+3s.r/Et (mm)凸模角度at= r.a /rt= (r /rt)(180-a1)(2)大变形程度(r/t10)时的回弹值 大变形程度,圆角半径回弹小,不必计算,只计算凸模角度。a 为 90 度时 查表得到a90 的值。计算凸模中心角。河南机电高等专科学校毕业设计说明书27at = a- a a 不为 90 度时查表得到a90 的值。计算回弹角。 a= aa90/90计算凸模中心角以上各式中 E弯曲件的弹性模量,Mpa;s弯曲件的屈服极限,Mpa;rt凸模的圆角半径,mm;r弯曲件的圆角半径,mm;t弯曲材料的厚度,mm;at凸模的圆角部分的中心角, a弯曲件的中心角,a1弯曲件的弯角,经计算,并查相关的手册,取回弹角为 3。3.3.4 弯曲力的计算弯曲力指的是压力机完成预定的弯曲工序所需施加的压力,是选择压力机和设计模具的重要依据之一,算一必须进行计算,但要从理论上计算弯曲力是很复杂的,并且计算的值还不是十分的准确,因此,再生产中通常采用经验公式计算。自由弯曲时的弯曲力计算公式:F 自 = t2 b 0.6Kbr+t式中: F 自 材料在冲压行程结束时的弯曲力,N;b 弯曲件宽度,mm;t 弯曲件厚度,mm;r 弯曲件内弯曲半径,mm;b 材料强度极限,MPa;K 安全系数,一般可取 K=1.3。F 自=0.61.3670.64450/(1.5+0.8)N=6543N=6.5KN预件力 Fd 可近似取自由弯曲力的 3080,即河南机电高等专科学校毕业设计说明书28Fd=(0.30.8)Fz=(0.30.8)6.5KN=(1.955.2)KN故取 Fd=5.2KN。3.4 模具总体设计(1)模具类型的选择 由冲压工艺分析可知,采用单工序模(2)模柄的结构设计。模柄采用压入式模柄,它于模座采用过渡配合,并加销钉以防转动。(3)定位方法的选择因为该模具采用的是半成品件,所以采用定位板定位(4)导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该模具采用导柱导向。(5)顶件及出料方式的选择 因为工件的厚度为 0.8mm 相对较薄,力顶件较小,故顶件板卸料装置。3.5 主要工作部件设计(1)弯曲凸模结合工件外形并考虑加工,将弯曲凸模设计成简单的形式用方形块,用螺钉固定到上模座上 。其结构如图 12 弯曲凸模:图 12 弯曲凸模(2)弯曲凹模凹模采用镶拼式,其弯曲时用的周边尺寸用线切割和磨削加工保证。凹模 1 结构如图 13 弯曲凹模:河南机电高等专科学校毕业设计说明书29图 13 弯曲凹模3.6 压力机的选择压力机的选取 F0(1.21.3) (F+Fd)=(1.21.3)(5+5.2)KN=(1.21.3)10.2KN=12.2413.26KN选压力机的公称压力为 63KN,即 J236.3 型压力机就能完全满足此半成品零件的弯曲,此压力机的技术参数如下:公称压力:63KN滑块行程:35mm最大闭和高度:150mm封闭高度调节量:35mm工作台尺寸:200mm310mm模柄孔尺寸:30mm55mm河南机电高等专科学校毕业设计说明书303.7 模具总装配图及装配3.7.1 模具总装配图其工作过程:先把半成品零件放入定位板 5 上,上模下行,完成两个侧边的弯曲, 随后上模回程,顶件板将制件定出,如此继续完成下一次工作。图 14 弯曲装配图3.72 模具的装配(1)弯曲模的装配特点弯曲模的作在塑性变形范围内弯曲,冷却后产生永久变形,从而获得所要求的形状及尺寸。与冲模相比,弯曲模具有以下点。a)在弯曲时由于材料回弹影响,弯曲件会有回弹现象。在制造弯曲模时,必须考虑弯曲件的回弹并加以修正,修正值的大小根据经验或反复试模而定。b)弯曲模工作件的热处理在试模合格后才进行。c)弯曲模的导柱、导套的配合要求低于冲裁模。(2)弯曲模的调整与修正弯曲模试模常见问题及解决办法如下。a)弯曲角度不合要求 工件回弹会使工件弯曲角度发生变化,此时,需要对弯曲角度进行修正。在实际生产中,还应通过正确调整压力机滑块的下止点位置,保证弯曲模弯曲件符合要求。b)弯曲件的偏移 河南机电高等专科学校毕业设计说明书31由于弯曲件的形状不对称,弯曲后产生偏移,使弯曲件各部分相互位置的尺寸精度受到影响。产生偏移的原因主要是弯曲毛坯在弯曲模上定位不准确;凹模入口两侧圆角大小不等;没有压料装置或压料力不足等。修正的办法有增加定位销、导正销或定位板,修磨弯曲模两侧模口使凹模圆角大小一致,增加压料块等。(3)弯曲模的调整对于图中所示的无导向装置的弯曲模,首先将模柄装在压力机滑块上的模柄孔内,以上模位置调整下模在压力机上的相对位置,一般用调节压力机连杆长度的方法调整模具闭合高度。在调整时,最好把事先制作的样板放在模具的工作位置上(凹模型腔内) 。然后调节压力机连杆,使上模随滑块调整到下止点时,即能压实样件又不发生硬性顶撞及咬死现象,然后用压板固定下模,但不要将螺钉拧得过紧。此时再调整配合间隙,其方法是在凸模、凹模之间垫一块比坯料略厚的垫片(一般为弯曲坯料厚度的 11.2 倍) ,继续调节连杆长度,一次又一次用手扳动飞轮,直到使滑块能正常地通过下止点而无阻滞现象为止。上、下模的侧向间隙,可采用垫片或标准样件的方法来调整,以保证间隙的均匀性。结 束 语大学三年的学习即将结束,毕业设计是其中最后一个实践环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、在洛阳中国一拖、中信重型矿山机械厂的生产实习,我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是有了全新的理解。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料,通过这些实践,我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍,更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步具备了设计工作者应有的素质。支撑件的形状结构一般,但是其尺寸是中小等尺寸适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件,模具必须有足够的长度,因此需要改变上、下模座的长度,以达到要求。河南机电高等专科学校毕业设计说明书32支撑件的成形工艺及模具的设计,是理论知识与实践有机的结合,更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到,要想做为一名合格的模具设计人员,必须要有扎实的专业基础,并不断学习新知识新技术,树立终身学习的观念,把理论知识应用到实践中去,并坚持科学、严谨、求实的精神,大胆创新,突破新技术,为国民经济的腾飞做出应有的贡献。河南机电高等专科学校毕业设计说明书33致 谢首先感谢本人的导师杜伟,他对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。杜伟老师渊博的知识,诚恳的为人,使我受益匪浅,在毕业设计的过程中,特别是遇到困难时,他给了我鼓励和帮助,在这里我向他表示真诚的感谢!通过这次毕业设计使我在温习学过的知识的同时又学习了许多新知识,对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课:如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解,使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题,如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料,保证工件的经济性,加工工艺的合理性。历经近三个月的毕业设计即将结束,敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料,请教各位老师有关模具方面的问题,并且和同学的探讨,模具设计在实际中可能遇到的具体问题,使我在这短暂的时间里,对模具的认识有了一个质的飞跃。在这次设计过程中得到了老师以及许多同学的帮助,使我受益匪浅。在此,再次感谢我的指导老师杜伟在这一段时间给予我无私的帮助和指导,并向他致以深深的敬意,同时也对关心和指导过我各位老师表示衷心的感谢!参 考 文 献河南机电高等专科学校毕业设计说明书341杨占尧主编. 冲压模具图册M.北京.高等教育出版社 ,2008.32原红玲主编. 冲压工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,2008.83中国模具设计大典编委会主编. 中国模具设计大典J。南昌江西科学技术出版社,2003.14郝滨海主编. 冲压模具简明设计手册M。北京:化学工业出版社,2004.115王树勋主编. 模具实用技术设计手册M。华南理工大学出版社, 1995.66杨玉英主编. 实用冲压工艺与模具设计手册M。北京:机械工业出版社,2004.77王孝培主编. 实用冲压技术手册M。北京:机械工业出版社, 2001.38刘建超、张宝忠主编. 冲压模具设计与制造M。北京:高等教育出版社,2002.39吴伯杰编著. 冲压工艺与模具M。北京:电子工业出版社,2001.5
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