FB文件夹手柄多工位级进模设计毕业设计说明书

IFB 文件夹手柄多工位级进模设计摘要本次设计题目为 FB 文件夹手柄多工位级进模设计，通过对零件的分析，确定了冲裁、拉深、弯曲等十个工位的成型工艺。说明书中包含了级进模设计要点，确定了排样图，模具结构的设计，以及工艺参数的计算。通过这次设计，了解了级进模设计的过程，模具装配关系等，收获颇深。关键词：级进模、拉深、弯曲IIDesign of multi position progressive die for FB folder handleAbstractThis design topic for FB folder handle multi-station progressive die design, through the analysis of the parts, to determine the blanking, deep drawing, blanking, bending and forming process. Manual included in the progressive die design points, determine the layout diagram, the die structure design, and calculation of the process parameters. Through this design, understanding the process of progressive die design, die assembly relationship, such as harvest.Keywords: progressive die, drawing, bending0引言本次毕业设计题目为“FB 文件夹手柄多工位级进模设计”来源于企业单位生产实践，研究该课题具有不错的实际应用价值。随着工业的生产自动化、机械化程度的加强，冲压工艺也朝着自动化发展，我为了适应冲压工艺的发展为了更加了解冲压模具设计过程和为了以后可以更好的工作选择了此课题。冲压随着计算机科学和信息科学的快速发展，已然从一门古老的技术快速的发展成高效率、高质量、高精度的制造技术。冲压技术是一种效率很高并且材料利用率和很高的先进工艺，广泛应用于汽车、电子仪器、航空、家电、IT 等各个不同领域。多工位级进模是冲压模具其中的一种，它是从单工序冲压模具的基础上进一步发展出来的多工序冲压模具。这种模具是可以从一副模具中完成各种冲压工序，如冲裁、拉深、弯曲、落料、翻边等。该模具能采用自动化送料，可以放在高速压力机上自动工作实现无人冲压生产。模具的工作部分采用超硬强度高的材料，并采用先进的 CNC 加工方法，所以能满足高效率、高精度、长寿命的模具需求。多工位级进模已经是当代先进模具的代表，深受国内外的重视。国内最近几年在大型精密复杂的多工位级进模的设计和制造上有了很大的进步，比如电子行业的精度可达到 1m、高速高精密的多工位级进模寿命可达 3 亿次以上。目前，即使有一些企业所生产的模具已经达到较高的水平，但与发达国家相比总体上还是有差距的，所以高档模具是我国近几年引进国外最多的一种模具。因此，现在复杂、高精密、大型的多工位级进模是我国模具行业重点研究发展的项目，在“十二五”上已经提出了更高的要求，作为研发重点写进规划之中。1第一章 工件的冲压工艺性分析1.1 零件介绍如图 1-1 所示为本次设计的零件 FB 文件夹手柄，这是文件夹上的一个零件，用于打开和关闭文件夹，它安装在文件夹的两端。零件材料为厚度 0.8mm 的 20 号钢带料。图 1-1 零件图1.2 工艺分析从零件图中可以看出该零件结构一般，尺寸较小，装配精度要求一般，精度要求也不高。此零件所需的成型工艺有冲裁、弯曲、拉深等工序。该零件可分为一个头部和尾部，头部需要拉深，尾部需要弯曲。虽然是个小冲压件，但是如何排布模具结构和工序顺序的安排是一个重点。1.3 工艺方案的确定冲裁模的结构虽然形式多种多样，但是按工序的组合来分类的话，可分为单工序模、复合模、级进模等。1单工序模是只完成一种工序的冲裁模。如落料、切边、冲孔、剖切等。单工序2模可以同时有多个凸模，但完成工序的类型必须一致。单工序模冲压精度较低，冲压生产率低，生产通用性好，适合于中小批量生产，冲模结构简单、制造周期短、价格低。2.复合模是能在压力机一次的行程内，完成落料、冲孔、拉深等几道工序。完成这些工序的过程中，冲件材料不需要进给移动。复合模冲压精度较高，制件和废料排除较复杂，生产通用性较差，仅适合于大批量生产，模具制造的复杂性和价格较高。3.级进模是在压力机的一次行程中可以完成多道工序的冲压模具，其最显著的特点是操作很安全，模具寿命较长，强度较高，生产效率高，容易实现操作机械化、自动化，但是该模具冲压精度毕较一般，生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产，其模具制造的复杂性和价格比复合模低。因为该零件有冲裁、弯曲、落料、拉深等多道工序，虽然该零件结构不算复杂，但文件夹是属于一种办公用品，市场需求量非常大，由于生产量大，为了降低成本，提高生产率故采用多工位级进模。3第二章 排样的优化设计2.1 排样的作用多工位级进模的排样是指制件在带料或者条料上分为几个工位冲制的排置方法。排样的优化程度差异，都会影响材料的利用率、生产率、模具结构与制造复杂程度、制件的尺寸精度、模具使用寿命长短以及生产成本。因此排样是级进模设计的重要一步，是必不可少的且作用非常大。排样是多工位级进模设计是的重要组成部分与设计基础，也是多工位级进模设计中的重要依据，所以在设计模具的过程中，必须排样在前模具结构设计在后。一旦确定了排样图之后，工件的冲压工艺方案就确定了，模具的工位数，工件的成型顺序，材料的利用率，步距定位方式，步距大小，导料方式和送料方式，条料宽度，模具的基本结构等都确定了。2.2 排样的设计原则1.生产批量和生产能力生产批量主要是指制件的产量大小，比如小批量、中批量和大批量。因为批量的不同，在考虑排样的时候就会不同。一般来说，批量大就采用双排或者多排，模具就会变得复杂，可以在模具上来提高生产率。批量小的话，就能采用单排，相对来说模具就会很简单，可以用一般的压力机。生产能力是指用户拥有压力机的数量、型号、规格、精度、自动化程度和操作、维修人员的技术水平。这些条件在设计时应当结合实际来考虑，从而确定方案。2.送料方式与送料通畅级进模的送料方式分为两种，自动送料和人工送料。人工送料一般是用于相对简单的、工位数较少、小批量生产的级进模，大多在普通压力机上使用，用侧刃来定距。在排样设计时，应该考虑侧刃的位置和条料的一侧冲切去窄条的大小。自动送料虽然能在普通的压力机上使用，但一般是在高速冲压时使用。一般的模具都是多工位级进模。送料机构一般为压力机的配套装置。利用它把条料实现自动送料，其步距是可以调整的，但是送料的精度有限，所以需要导正销精确定位。所以排样时要确定导正销对应的导正孔。3.材料的利用率4材料利用率的高低是直接影响制件成本的一个重要因素，是衡量材料经济利用的指标。但是多工位的级进模的材料利用率是相对来说比较低的。所以提高材料利用率就是降低制件的成本。一个步距中的材料利用率 = X100% （2-1）BhnAA冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm）；n一个进距内的冲件数目；B条料宽度（mm）；h进距（mm）。一片板料上的材料利用率 = % （2-2）10XALNN一片板料上的冲件总数目；L板料长度（mm）；A板料宽度（mm）。对于排样来说，提高材料利用率也就是充分利用原材料，减少材料的损失。材料利用率达到 100%也就是无废料冲压是最理想的。但是对于级进模，无废料冲压是很少的。一般都是在排样方法上来提高材料利用率，如多排、双排等。具体问题具体分析。4.各工位冲压工序材料变形和分离的合理性每个工位冲压工序材料的变形和分离合理与否，都是与最终能否冲出合格制件和能否进行正常冲压生产联系在一起。排样时应根据不同冲压工序从材料的变形和分离合理性方面多多考虑。5.冲压力的平衡排样的时候，要注意冲压加工的压力中心和模具中心尽可能保持一致，就是最好在同一点上。实际情况中不可能完全一致，会有偏差。一般情况下，冲压压力中心与模具中心的偏移要越小越好。有侧冲压的需要时的排样，在冲压过程中必然产生侧向冲压力。而产生的侧向力的方向、大小、部位都会对整个冲压的过程产生一定的影响，必要时要采取措施，保持其冲压稳定。6.步距的定位方法对于多工位级进模，步距就是每走一步的距离大小，即工位之间的距离，也称进距。一旦排样图确定下来，步距就是个固定数，不可以随意改变。为了送料的准确性，步距的定位必须可靠所以考虑采用何种形式的步距定位方法。目前常用的步距定位方法有侧刃与侧刃挡块、挡料销或挡料钉、导正销、自动送料机构等。一般情况下，用侧刃和侧刃挡块来定距定位是人工送料级进模中作为预定5位的常用方法。侧刃不仅作为条料首次定位以外，还用以控制条料的步距。2.3 排样的注意事项使用级进模冲压的时候，排样的设计除了考虑提高材料利用率，还需注意以下几点：1.对孔壁较小的冲裁件，孔可以分布冲出，用来保证凹模孔壁的强度；2.公差要求比较严格的零件，排样工步不应该太多，不然累积误差大，零件的公差要求不容易保证；3.当凹模壁厚太小的时候，应增设空位，来提高凹模孔壁的强度；4.零件孔距公差要求比较严格的时候，应该尽量在同一工步冲出或在相邻工步冲出；5.当零件小且大批量生产时，要尽可能采用多工位级进模成形的排样法；6.对于要求比较高或者工步较多的制件，为了减小其定位误差，排样的时候在条料两侧设置工艺定位孔，再用导正销定位；7.在级进模的连续成形排样中，比如有翻边、起伏成形、切口翘脚等成形工步时，一般要安排在落料前完成；8.对于大零件的大批量生产中，为了缩短其模具的长度，可以采用连续-复合成形的排样方法；9.当材料塑性较差的时候，对于有弯曲工步连续成形的排样中，必须使弯曲线与材料纹向成一定夹角。2.4 排样图的确定通过毛坯的展开图如图 2-1 所示，以及考虑以上排样设计原则，为了提高材料生产效率和利用率，把手柄的尾部相互嵌入，采用双排形式，并把送料步距定位29.0mm，排样图如图 2-2 所示。分为十个工位，第一工位是在废料边上冲出一个精确定位的工艺孔。第二个工位冲切出手柄头部的废料，然后利用侧刃来进行送料的预定位。第三个工位把手柄的头部拉深成形。第四个工位把手柄尾部的废料切除。冲切废料的时候，要在双出两手柄的柄翼之间留下搭边，避免在切除废料的时候，会使片料分为两个互相独立的部分，影响产品的稳定性。在第三工位与第四工位之间，第四工位，第四工位与第五工位之间分开来切除尾部废料，为了保证冲切尾部废料的凹模的强度。必须先拉深在切除尾部废料，否则先切废料后在拉深会使留在柄翼之间的搭边拉长，影响精度。第五个工6位为空步，用于布置冲切尾部废料的凹模与弯曲下模。尾部要弯曲成一个倾斜的“U”形件，所以要分几个工位来弯曲。第六个工位是弯曲工件尾部的小端，弯曲成 90，第七个工位是预弯为最后一道弯曲准备，其预弯的角度为 40,第八个工位是最后弯曲成“U”形弯曲。第九个工位空步，用来布置弯曲下模和切断凹模。第十个工位是最后的切断，切断前后两工位留下的搭边和柄翼之间留下的搭边。图 2-1 工件展开尺寸图 2-2 排样图7第三章 模具主要工艺参数的确定与计算3.1 冲裁工艺与设计1.冲裁力的计算冲裁力是指冲压时材料对凸模的最大抵抗力。冲裁力的大小主要是与材料的厚度、性质、冲件分离的轮廓长度有关。通过计算冲裁力来选择合适的压力机、设计模具和校验模具强度。为了适应冲压工艺的需求，压力机的吨位必须大于所计算出来的冲裁力。本次设计都是平刃口冲裁。平刃口冲裁时冲裁力公式P=1.3Lt 或 PLt b （3-1）P冲裁力，N 或 NK；L冲裁刃口周长，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，MPa； b 材料抗拉强度，MPa；1.3安全系数。本次设计 b=400MPaP=1.3x(191.2+4+43x4+32x4+36x2)x400=239.49K