电脑机箱接线座多工位级进模毕业设计说明书VIP

1第 1 章 绪论1.1 课题简介冲压是在金属塑性变形的基础上，利用冲压模具、借助压力机（油压机、曲柄压力机）将板料金属（某些非金属）加工成所需零件的形状和尺寸，是一种先进的金属加工方法。其具有生产效率高、材料利用率高、产品质量稳定、工艺适应性好、易实现机械化和自动化生产等特点。由于板料零件质量轻、足够的强度和刚度，可以根据不同途径，采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件，以满足产品的要求，故被广泛用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。1.2 课题设计目的和要求1.2.1 课题设计的目的本课题要求对给定的电脑机箱接线座进行冲压模设计，通过对零件进行详细的工艺分析进而确定冲压工艺方案，通过本次的设计可以使我们掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤、模具零件常用的加工方法及工艺规程的制定、模具装配工艺的制定；培养我们综合运用和巩固冲压模具设计与制造等相关的基础理论和专业知识；学会查找技术文献和资料，在熟悉相关国家标准和技术规范基础上，提高我们正确查找、判断、选择相关技术参数的能力，培养我们的标准和规范意识；同时也可以培养我们分析问题和解决问题的能力，培养细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，为毕业后的工作打下实践性的基础。1.2.2 课题设计的要求(1)按时完成开题报告；(2)要求学生完成所给零件的冲压工艺设计，提交全套模具图纸（装配图和全部非标准件零件图）和相应设计的说明书；(3)完成与设计相关的外文文献的翻译；(4)每周至少见一次指导老师，主动报告设计进度和设计中所遇到的问题。2第 2 章 零件的工艺分析2.1 零件的分析电脑机箱接线座的材料为 20 钢，厚度 t=0.8mm，大批量生产，制件图如图 2-1 所示：图 2-1 制件图由制件图可知，该工件的精度和断面质量要求不高，可按 IT14 级处理，故可采用普通冲裁。零件上最小的孔、孔边距及孔间距都大于极限尺寸 dmin=1.3t，a min=1.2t，故可以直接冲裁。2.2 工艺分析由图 2-1 可看出，该制件的生产过程包括冲孔、弯曲和切断等多道工序，在冲压中可采用三种方案：单工序模、复合模和级进模。若采用单工序模，虽然模具结构简单，但模具数量较多，所需设备多，生产成本高、生产效率低，同时由于该零件结构复杂，弯曲时受力不均，模具定位困难，难以达到精度要求；若采用复合模，虽可减少单工序模的部分缺点，产品精度有所提高，但不易实现生产自动化；级进模虽然结构复杂，但对小件大批量生产时可降低模具成本，易实现自动化生产，提高生产效率，同时还可确保安全，故该零件采用级进模生产。3第 3 章 排样图的设计3.1 多工位级进模排样设计的要点作为级进模设计的关键要素，排样图的设计最为重要。排样图的优化与否，关系到材料的利用率、工件精度的高低、模具制造的难易程度和使用寿命等，还关系到模具各工位的协调与稳定。根据材料的利用情况，排样方法有有废料排样、少废料排样和无废料排样。排样设计是在零件冲压工艺分析基础上进行的，设计排样图时，首先根据制件图计算展开尺寸，然后进行各种方式的排样。在确定排样方案时，必须对工件的冲压方向、变形程度、变形次数、变形工艺的类型、模具结构和模具加工工艺性等进行综合考虑。由于级进模是将各工序组合后连续送进冲压加工，在设计排样图时，应熟练掌握各类级进模冲模的特点和内在关系。各种冲压工序在排样设计中的排序原则：(1)纯冲裁类型的级进模在排样设计时，原则上是先冲导正钉孔和间距精度要求高的孔或型孔，并在材料连续不断送进过程中分工位切割出冲件外形的轮廓，最后得到一个完整的冲压零件；(2)带有冲裁、弯曲类型的级进模在排样设计时，应先冲出导正钉孔和型孔以及需要弯曲和成形部位的局部外形，再进行弯曲成形；(3)冲裁、拉深级进模对于需多次拉深才能成形的零件，为保证材料的塑性流动，获得较小的拉深系数，再加上切边余量，应先安排切口工序再进行拉深，最后从带料上冲切下零件；(4)带有拉深、弯曲工序的级进模此类级进模在排样设计时原则上应先拉深后冲切周边废料，再进行弯曲加工。3.2 毛坯展开尺寸的计算该零件的弯曲均为简单弯曲，弯曲件毛坯长度计算是先将弯曲件分为刚性区和变形区，刚性区的长度不变，变形区的长度为应变中性层的长度，弯曲件毛坯总长为若干段刚性区和变形区长度之和。常见的几类弯曲件毛坯尺寸的计算由文献【1】表 3-8所示，两边弯曲展开计算公式如下：L 总 =2(r+x 1t)+2(R+x 2t)+(a-r)+(h-r-R-2t)2+(w-2R-2t)式中 x1、x 2可通过文献【2】表 3-1 查出，其他符号如图 3-2 所示:4图 3-1 弯曲件展开计算示意图由前文中的零件图可得知 t=0.8 r=1.5 R=0.95 L=40.5 a=6.5 h=6.3 w=27.5 由文献【2】表 3-1 可根据线性关系计算出 x1=0.442、x 2=0.425 代入有L 总 =(2.912+2.026+5+3.05)2+24=50.3两端弯曲展开尺寸的计算可由文献【1】表 3-7 得知：L1=a+b+0.4t式中 a=1.4 b=2.3 t=0.8 代入得 L1=4.02mm由以上计算可得零件展开图如图 3-2 所示：图 3-2 零件展开图53.3 确定排样的搭边值搭边值是指工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料，搭边的作用是：（1）补偿片料的定位误差，保证工件的精度；（2）保证片料具有足够的刚度便于送料。搭边数值取决于冲件的尺寸和形状、材料的硬度和厚度、排样形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素。搭边过大，材料利用率低；搭边过小，则搭边强度和刚度不够，甚至造成冲裁力不均，损坏模具刃口。搭边值一般由经验确定，由文献【2】表 2-11 参考选取，最终延边搭边值 a1=2.43mm,工件与工件之间的搭边值 a=4.7mm。3.4 料宽和步距的计算3.4.1 条料宽度的计算条料宽度确定的原则是：所谓最大条料宽度是要保证在冲裁时能顺利的在导料板之间送进，且与导料版之间有一定的间隙；最小条料宽度要保证工件周边有足够的搭边值。所以，在确定条料宽度时一定要根据模具结构来确定，看模具中是否采用侧刃和侧压装置。在机箱接线座级进模的设计中采用自动送料装置，并由图 3-2 可知零件与送料方向垂直的最大尺寸为 86.14mm，延边搭边值为 2.43mm，故条料宽度B=86.14+22.43=91mm。3.4.2 步距的计算级进模的步距是指条料在模具中每向前送进一次，所需移动的距离，即模具中相邻两工位之间的距离，级进模中任何相邻两工位之间的距离必须相等。步距的精度将直接影响零件的精度，故在多工位级进模中要合理的确定步距的基本尺寸和步距精度。对于单排排列的步距是由冲件与送料方向平行的最大尺寸和工件之间的搭边值决定的，由图 3-2 知最大尺寸为 50.3mm，故步距 S=50.3+4.7=55mm。3.5 排样图根据前面几节的介绍，可知该排样图共有七个工位，步距为 55mm，料宽为91mm，延边搭边值为 2.43，工件之间的搭边值为 4.7，零件排样图如图 3-3 所示：6图 3-3 零件排样图第一工位：冲出零件上的 6 个孔和中心线上的工艺孔；第二工位：冲出展开零件两边的外形；第三工位：冲出展开零件两端的外形；第四工位：预弯两边和两端，弯曲成 45；第五工位：弯曲两边和两端成 90；第六工位：中间弯曲成形；第七工位：切断废料。3.6 材料利用率的计算众所周知，在冲压零件的成本中，材料的费用占 60%以上，排样的目的就是为了合理利用材料。材料的利用率是指工件的实际面积与板料面积的比值，是用来衡量合理利用材料的指标。一个步距内材料的利用率可根据文献【1】式（2-9）知：=A(BS)100%式中，A-工件的实际面积（包括冲出的小孔在内）mm 2B-条料的宽度 mmS-送料步距 mm由图 3-2 可计算出工件的实际面积 A=（27.850.3）2+43.954+27.517.64-（2 7.52） 4-（4 8.42） 4=3034.952mm代入上式有 =3034.952 （5591）100%=60.64%故一个步距内材料的利用率为 60.64%。7第 4 章 冲裁工艺力的计算4.1 各工序冲裁力的计算4.1.1 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理的设计模具和选用设备。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，来满足冲裁的要求。由文献【2】式 2-8 知采用平刃口模具冲裁时，其冲裁力 F0可按下式计算：F0=Lt式中，L-冲裁周长 mm；t-材料厚度 mm；- 材料抗剪强度 MPa。考虑到实际生产中，模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还须增大 30%，即F=1.3F0=1.3Lt4.1.2 卸料力及推件力的计算卸料力是指从凸模上将零件或废料卸下来所需的力，推件力是指从凹模内顺着冲裁力方向把零件或废料从凹模腔顶出所需的力。影响这些力的因素主要有材料的机械性能， 、材料的厚度、模具间隙、零件形状尺寸和润滑情况等。大间隙冲裁时，因板料所受拉伸变形大，故冲裁后的弹性回复使得落料件比凹模孔小，冲下的孔比凸模大，使卸料力和推件力降低，故要准确计算这些力比较困难，一般采用经验公式计算，由文献【2】式 2-13、2-15 得经验公式如下：推件力：F 1=nk1F卸料力：F 3=K3F式中 F-实际冲裁力 N；n-同时梗塞在凹模内的片数（或废料数） ，n=ht ；t-材料厚度 mm；h-凹模刃口有效高度 mm，本设计中取 h=5mm；K1、K 3-推件力、卸料力系数，其值由文献【2】表 2-10 查得K1=0.055，K 3=0.0458由于本设计采用弹性卸料装置和下出料方式，故总的冲裁力 F0可由文献【2】式 2-18得知为：F0=F+F1+F3本工件所采用的材料为 20 钢，由文献【1】表 8-1 得其相关的力学性能如表 4-1 所示：表 4-1 相关力学性能综合考虑取=300MPa ， b=400MPa.4.1.3 各工序所需力的计算第一工位所需的力：冲裁力：F=1.3Lt=1.33004(8.4)+2(7.5)+50.8=52.54KN推件力：F 1=nK1F=60.05552.54=17.34KN卸料力：F 3=K3F=0.04552.54=2.36KN总冲裁力：F 0=F+F1+F3=72.24KN第二工位所需的力：冲裁力：F=1.3Lt=1.3300250.460.8=78.14KN推件力：F 1=nK1F=60.05578.14=25.79KN卸料力：F 3=K3F=0.04578.14=3.52KN总冲裁力：F 0=F+F1+F3=78.14+25.79+3.52=107.45KN第三工位所需的力：冲裁力：F=1.3Lt=1.3300279.180.8=87.1KN件力：F 1=nK1F=60.05587.1=28.74KN卸料力：F 3=K3F=0.04587.1=3.92KN总冲裁力：F 0=F+F1+F3=87.1+28.74+3.92=119.76KN第四、五、六工位所需的力：该工位是弯曲成形，弯曲力采用校正弯曲力，所谓校正弯曲是指板料经自由弯曲后，开始与凸、凹模表面完全接触，此时，凸模继续下行，零件由于受到模具挤压将材料名称 牌号 材料状态抗剪强度 （MPa）抗拉强度 b(MPa)屈服点 s（MPa）伸长率 （%）碳素结构钢20 已退火 280-400 355-500 250 249继续弯曲，弯曲力急剧增大的过程。校正弯曲的目的，在于减少回弹，提高弯曲件质量。校正弯曲力的公式由文献【1】式 3-5 得知如下：F 校 =qA1000式中，F 校 -校正弯曲力 KNq-单位校正力 MPa，其值可根据文献【1】表 3-15 查得为 q=30-40 取 q=35MPaA-弯曲件上被校正部分在垂直于弯曲力方向的平面上的投影面积 mm2A=2466.62mm2,代入得 F 校 =（352466.62）1000=86.33KN4.2 冲压设备的选择选择设备时需注意以下几点：1、压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和。2、根据冲压工序的性质、生产批量大小、模具结构选择压力机类型和规格。3、根据模具尺寸大小、安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸。4、选择的压力机闭合高度应与模具的闭合高度相配合。5、压力机滑块模柄孔的直径要与模柄直径相符、模柄孔的深度应大于模柄的长度。6、压力机滑块行程长度应保证毛坯顺利放入，冲件能顺利取出，成形拉深件和弯曲件应大于制件高度的 2.5-3 倍。7、压力机的行程次数应保证模具有最高的生产效率。8、压力机应使用方便和安全。根据以上知该级进模所需的总的力：F 总 =72.24+107.45+119.76+86.33=385.78KN压力机的公称压力 PF 总 =385.78KN.又因为该模具的长度尺寸有 700mm，考虑装模因素由文献【1】表 8-9 选开式双柱可倾压力机，型号为 J23-80 相关参数如表 4-2 所示：表 4-2 开式双柱可倾压力机技术规格型号公称冲压力KN滑块行程mm滑块行程次数（次min ）最大封闭高度mm封闭高度调节量mm工作台尺寸mmJ23-80 800 130 45 380 90 800540104.3 模具压力中心的确定模