毕业设计（论文）-锁壳的冲裁模具设计.doc

-III-目录摘要英文摘要目录第一章绪论1第二章设计任务及模具结构方案4第三章冲裁工艺分析及凸模与凹模刃口尺寸计算63.1冲裁工艺分析63.2凸模与凹模刃口尺寸计算12第四章上模零件设计154.1新建上模元件154.2设计上模成型零件174.3设计上模推件机构174.4设计上模结构件18第五章下模零件设计205.2设计下模成型零件205.3设计下模结构件215.4设计下模卸料机构22第六章其他机构设计246.1模具导向机构设计246.2固定机构设计276.3模具寿命32结束语36致谢词37参考文献38-1-第一章绪论1.1冲压的特点及应用冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲模，冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产效率很高，操作简便。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至上千件的冲压件。冲压所获得零件一般无需冲压切削，因而节省能源,节省原材料的无切削加工方法。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公差有冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。冷冲压产品壁薄，质量轻，刚度好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒钟，大到汽车纵梁，覆盖件等。由于冲模制造一般是单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。因而，冲压生产只有生产批量大的情况下才能获得较高的经济效益。冲压与其他加工方法相比，具有独特的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用广泛。相当多的工业部门越来越多的采用冲压加工产品零部件，如机械制造，车辆生产，航空航天，电子，电器，轻工，仪表及日用品行业。在这些工业部门中，冲压件占得比重相当大，不少过去用铸造，锻造，切削加工方法制造的零件，现已被质量轻，刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高了生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率，提高质量，降低成本，进行的产品的更新换代是难以实现的。1.2冲裁的现状和发展趋势1.2.1冲裁工艺方面研究和推广应用主要在提高身产率和产品质量，降低成本和扩大冲裁工艺应用范围的各种冲裁新工艺是冲裁技术发展的重要趋势。目前，国内外迅速涌现出各种用于生产的冲裁。先进的冲裁工艺有精密冲裁，柔性模成形，超塑性成形，无模多点成形，爆炸和电磁等高能成形，高效精密的冲裁技术以及冷挤压技术等。这些冲裁先进技术在实际生产中已-2-经取得良好的技术经济效果。精密冲裁时提高冲裁件精度的有效方法，有时扩大冲裁加工范围的重要途径。目前精密冲裁的精度可达IT6IT7，板料厚度可达25mm.精冲方法不但可以冲裁，还可以成形（精密弯曲，拉深，翻边，冷挤，压印和沉孔等）柔性模成形能够成形出一普通冲压成形难以成形的材料和复杂形状的零件，并可以改善成形条件，提高极限变形程度。我国自主研制的具有国际先进水平的无模多点成形设备与无模多点成形计算机系统，可以根据需要改变变形路颈与受力状态，提高材料成型极限，快速经济的实现三维曲面的自动化成形。各种高能成形方法可以快速生产批量小，形状复杂，强度高的板料件，在航天，国防工业中具有重要的实用价值。利用金属在特定条件下具有超常的塑性，一次成形能替代多次常规成形工序，在提高生产率和产品精度，解决一些特殊产品的身产方面具有重要意义。国内外研究在冲裁生产中应用计算机模拟技术，预测，分析和解决板料成形过程中的问题，优化冲裁成形工艺，这是冲压成形技术中特别应注意的发展方向。激光快速成形技术以及快速制模技术为新产品开发和快速制模开拓了广泛的发展前景。1.2.2冲模设计与制造方面（1）模具的结构和精度正朝着两方面发展，一方面是高速，自动，精密，安全等大批量自动化生产需要，冲模正向高效，精密，长寿命，多工位，多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代的要求，各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造业得到迅速发展。高效，精密，多功能，长寿命多工位级进模和汽车覆盖件冲模的设计制造水平代表了现代冲模的技术要求。我国能够设计制造机电一体化的达到国际先进水平。高效，精密，长寿命，多工位级进模，工作零件精度可达到25um，步距精度可达到23um，总寿命达到一亿模次以上。(2)模具设计与制造的现代化计算机技术，信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛应用，是模具设计制造水平发生了深刻的革命性变化。目前最突出的是模具CAD/CAM/CAE.在一些行业，如汽车行业的主要模具企业，实现了一体化。尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果与发展方向。模具的加工方法迅速现代化。各种加工中心，高速铣削，精密磨销，电火花铣削加工，慢走丝线切割，现代检测技术等等已全面走向数控或计算机数控化。许多加工手段大大突破了传统的技术水平，高速铣削的加工精度可达到10um，表面粗糙度Ra小于1um，并可实现硬材料60HRC的加工，大大提高了模具的装配精度，优化了模具的加工工艺。在模具-3-材料及热处理，模具表面处理等方面，国内外都进行了不少研制工作，并取得了良好的实际效果，冲模材料的发展方向是研制高强韧性冷作模具钢如65Nb,LD1,012AI,CG2.LM1,LM2等就是我国研制的优良的冲模材料。模具的标注化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具表准化是组织模具专业生产化的前提，而模具的专业化生产时提高模具质量，缩短制造周期，降低成本的关键。我国已颁布了冲压术语，冷冲模部件的标准化。1.2.3冲裁设备及冲裁自动化方面性能良好的冲裁设备是提高冲裁生产技术水平的基本条件。高效率，高精度，长寿命的冲模需要高精度，高自动化的冲裁设备与之相匹配：为了适应冲裁新工艺的需要，研制了许多新型机构的冲裁设备，为了满足新产品少批量生产的需要，冲裁设备朝多功能，数控方向发展：为了提高生产率和安全生产，应用各种自动化装置，代表了冲裁新趋势的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）在我国已广泛使用。1.2.4冲裁的基本原理冲裁工艺与冲模设计制造方面的发展，均与冲裁变形基本原理的研究进展是分不开的。通过对锁壳的冲裁工艺性能的研究，冲裁成形过程应力应变分析和计算机模拟，板料变形规律的研究，为逐步建立起紧密结合生产实际的先进冲裁工艺及冲模设计方法而努力，为自己以后的模具设计打下坚实的基础。-4-第二章设计任务及总体设计方案2.1设计任务（1）冲裁过程分析：此部分为板料在冲裁时的变形过程，剪切区的应力状态以及冲裁件断面分析。包括冲裁件的形状，尺寸估算。冲裁力的计算。(2)冲裁模的设计：包括凸模与凹模的尺寸计算，冲裁模的结构分析，以及冲裁件主要部件和零件的设计选用。（3）冲裁件的工艺过程设计。2.2总体设计方案的确定锁壳冲裁模具设计总体方案拟定以下内容：冲裁件形状的选择，冲裁力的计算，冲裁件的工艺分析以及冲裁模具的选用等内容。在冲裁工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁件的工艺方案。确定冲裁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。冲裁工序数一般容易确定，关键点确定冲裁工序的组合与工序顺序。一般根据锁壳冲裁的设计任务，冲裁模具的实际情况提出几个总体方案，进行综合分析，比较和论证。最后选出一个最合理的总体方案。2.2.1冲裁模具的选择冲裁模的形式很多，本次设计以工序组合程度可分为单工序模，复合模，级进模。单工序模分为无导向模和有导向模两类，无导向模结构简单，易于制造和维修，模具在冲床上安装时，调整间隙的均匀性困难，凸模与凹模的相对正确位置只能靠冲床导轨与滑块的配合精度来保证，因此模具的导向精度低，使用安全性差，不适于薄板料的冲裁。有导向模又分为导板模和导柱模两种。导板模是以导板上的导向孔对凸模进行导向，导向孔与凸模工作端采用H7/h6间隙配合，这种模具多安装在偏心冲床上使用。为安全起见，工作时凸模的工作端要始终不脱离导板上的导向孔。由于其导向精度高，因而圆形和简单规则形状冲裁件的冲裁模多采用此结构。导柱模是靠分别安装在上、下模板(座)内的导套、导柱二者的良好配合，实现对凸模的导向。这种模具导向精度更好，使用安全方便，在批量生产条件下，冲裁各种尺寸精度较高且形状复杂的制件所用的冲裁模，均可采用此导向结构。尤其在复合模和级进模上采用导柱式模架结构，其优越性就更加明显，再则模架标准化后又可大大降低模具的制造成本。但是由于模具增加了导柱、导套结构，使模具的外形尺寸增大。-5-板料在复合模中进行冲裁时，一次定位就可以完成冲裁件的内外形尺寸，故冲裁件的内外形的位置尺寸精度高，生产效率高，适合位置精度高、生产批量大的冲裁件选用。但是这种模具结构复杂，制造困难、周期长，再则冲孔凸模插入凹模深度较大，加剧了冲孔凸模和凸凹模的磨损而降低其使用寿命。另外，当冲裁件内外形尺寸相差较小时也不宜选用复合模。复合模结构特点之一是具有一个落料凸模又作为冲孔凹模的凸凹模。按落料凹模安装位置不同，又有倒装复合模与正装复合模之分。落料凹模装在上模上，就称为倒装复合模。若落料凹模装在下模上，就称为正装复合模。落料凹模装在下模上的正装复合模。一般冲孔落料复合模多采用倒装结构，落料拉深复合模采用正装结构；中小尺寸制件的单工序落料模或冲孔模要采用正装结构。倒装复合模多采用刚性打料装置进行打料出件，结构简单、操作方便，但对制件不起压平作用。正装复合模向上出件，弹性顶件装置安装在下模上，并从压力机工作台上的漏料孔中向下伸出，条料在凸模和顶件器上下压紧的情况下冲裁；故制件平整，适于冲裁薄料。板料在级进模中，一次冲裁可完成两个乃至十几个冲压工序。它与复合模生产的不同之处在于，板料是在凹模的不同位置上完成不同的冲压工序，因而形成冲裁的连续生产。级进模有初始挡料装置级进模和侧刃定距连续冲裁模之分。由于模具能完成多道工序形成连续生产，生产效率很高，而且适于自动送料，故应用相当广泛。为了使导正销导正时不碰坏已冲出的制件内孔，一般对板料厚度要有一定要求(板料厚度大于3mm)。冲裁件的外形、内孔尺寸也不宜过小，否则冲裁件外形的凸模上安装导正销的孔径太小，使凸模难以加工。综上所述，本次锁壳冲裁模具先冲孔，后落料。故选用级进模。得出模具制造成本较低、模具寿命较高、操作方便及安全的工艺方案。-6-第三章冲裁工艺分析及凸模与凹模刃口尺寸计算3.1冲裁工艺分析锁壳的材料选择一般为不锈钢和普通钢制造。冲裁是指利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺。冲裁可直接冲出所需形状的零件，也可为其它工序制备毛坯。冲裁时所使用的模具称为冲裁模。如如落料模、冲孔模、切边模、冲切模等。冲裁工艺的种类很多，常用的有落料、冲孔、切断、切边、切口等，其中落料和冲孔应用最多。从板料上冲下所需形状的零件(或毛坯)称为落料；在零件(或毛坯)上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)称为冲孔。落料与冲孔的变形性质完全相同，但在进行模具设计时，模具尺寸的确定方法不同，因此，工艺上必须作为两个工序加以区分。1.工艺分析由于锁壳的制件形状简单，尺寸适中，板料厚度选用1.5mm，且大批量生产，属普通冲压件。但应注意几点：1）4×R3mm的两孔壁距与周边距仅5mm，设计时应加以注意，2）制件具有圆弧连接的特性，应注意尺寸的精度。3）大批量生产，应重视材料与模具结构的选择，保证一定的模具寿命。2.工艺方案的确定本冲件所需的基本工序为冲孔、落料、一般可采用：方案（1）:单工序模；生产率低，积累误差大，生产不够安全，模具简单，制造容易。方案（2）:级进模；生产率高、误差小，生产安全，模具较复杂，制造稍难。方案（3），复合模；生产率高，误差小，生产不够安全，模具复杂，制造困难。拟采用方案（2）采用级进模冲裁的方案3.1.1冲裁变形分析冲裁模具对板料进行冲裁，当凸模下降至与板料接触时，板料就受凸、凹模端面的作用力。由于凸、凹模之间存在间隙，使凸、凹模施加于板料的力产生一个力矩M，其值等于凸、凹模作用的合力与稍大于间隙的力臂a的乘积。在无压料板压紧装置冲裁时，力矩使材料产生弯曲，故模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触，接触宽度约为板厚的0.20.4。并且，凸、凹模作用于板料垂直压力呈不均匀分布，随着向模具刃口靠近而急剧增大如下图所示。