搭扣冲压工艺及其模具设计（含全套CAD图纸）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 搭扣冲压工艺及 其 模具设计 摘 要 ： 本文设计的是 搭扣 的冲压工艺分析和模具的具体结构设计。通过对 搭扣 的工艺性分析，选择符合于给定条件的最优工艺方案，如：选择基本工序，确定其顺序，工序数目及工序组合形式。然后以此为基础，设计出冲压模具主要零件的结构。结合实际，进行合理、正确的规划。在设计中，介绍了零件的排样图、定位设计、冲裁力的计算和压力中心的计算。在详细分析 搭扣 零件工艺的基础上，设计出了级进模这套模具，并详细介绍了级进模模具的结构和主要零件。 关键词 ：冲压工艺； 模具设计 ；落料； 搭扣 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 on of of It is on of on to a s s of of it of of to s on of of is on of of of on in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘要 .键 . 前言 . 冲裁件的工艺分析 .工件材料 .工件结构形状 .工件尺寸精度 . 冲裁工艺方案的确定 . 模具结构形式的确定 . 模具总体设计定 .模具类型的选择 .操作方式 .卸料、出件方式 . 卸料方式 . 出件方式 .确定送料方式 .确定导向方式 . 模具的设计计算 .排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 . 排样方式的选择 . 计算条料宽度 . 确定步距 . 计算材料利用率 . 9 冲压力的计算 .冲裁力的计算 . 卸料力、顶件力的计算 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压力中心的确定 .模具刃口尺寸的计算 . 冲裁间隙分析 . 落料尺寸 . 冲孔尺寸 . 主要零部件设计 .工作零部件的结构设计 . 凹模的结构设计 . 凸模强度和刚度校核 17 卸料部件的设计 18 8 校核模具闭合高度及压力机有关参数 .校核模具闭合高度 .冲压设备的选定 . 设计并绘制模具总装图及选取标准 .0 模具的安装调试 .1 结论 .考文献 .谢 .录 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前言 本设计的主要目的和意义是通过本课题的完成，了解搭扣的工作原理，了解搭扣在家具中的作用，同时找到一种方便，快捷，成本较低的生产方法。 搭扣是生活用家具中的一个安全零件，在生活用家具中应用十分广泛。该零件结构简单，精度要求不高，但生活中需求量特大。本设计是针对大批生产 搭扣的要求设计出来的一套级进模。通过完成毕业设计，全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造以及冲压模具的基本知识 , 并运用所学知识解决模具设计过程中出现的问题，掌握各种手册、文献资料在工艺工装设计中的运用方法。 通过文献检索、英文翻译，提高学生运用计算机和英语的能力 , 提高学生的综合素质。 着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力特别是工作能力，养成良好的工作态度和作风。 在了解搭扣的工作原理和生产要求前提下，运用大学四年所学的专业课程和以往课程设计的经验，采取理论联系实际的方 法，多查阅相关资料和文献，多和老师、同学研究讨 论，选择在现有生产条件下最合理的设计方案。 本设计的主要设计思路为 ： （ 1） 搭扣的工艺性分析（ 2） 毛坯尺寸的展开计算（ 3）排样及裁板方式的经济性分析（ 4）工序次数的确定，成品过渡形状及尺寸计算（ 5）工艺方案的技术经济综合分析比较（ 6） 对 冲压 模具进行工艺分析 、 设计模具 、 模具制图等 。 2 冲裁件的工艺分析 图 1 搭扣零件图 工件材料 碳素工具钢 ,强度及耐磨性均较 ,但热硬性低 ,淬透性 不高且淬火买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 变形大，晶粒细 ,在淬火加热时不易过热 ,仍能保持细晶粒组织 ， 淬火后钢中有未溶的过剩碳化物 ,所以耐磨性高 ,用于制造具有锋 利刃口和有少许韧性的工具。适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且 不 受突然和剧烈冲击振动而 需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。 特性： 最常见的一种碳素工具钢，韧度适中，生产成本低，经热处理后硬度能达到 60上，但是，此钢淬透性低，且耐热性差（ 250），在淬火加热时不易过热，仍保持细晶粒。韧性尚可，强度及耐磨性均较 些，但热 硬性低，淬透性仍然不高，淬火变形大。 适用范围：这种钢应用较广，适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、丝锥、 扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、还可以制作 冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成型模具、小尺寸冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具（如卡板等），也可用作不受较大冲击的耐磨零件等。 物理性能：化学成分： 碳 C ： 硅 锰 硫 S ： 磷 P ： 铬 许残余含量 镍 许残余含量 铜 许残余含量 注：允许残余含量 i+ 力学性能：硬度 ：退火 , 197痕直径 火 , 62处理规范：试样淬火 760 780 ,水冷 1 。 件结构形状 本次设计冲压工件如 图 1： 分析可知： 1、 该冲裁件的形状基本对称而规则，排样时废料较少。 2、 冲裁件的外形转角处避免 了尖锐的清角，且 R 3、 冲裁件上孔的最小尺寸为 孔的最小尺寸为 行。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 工件尺寸精度 根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用 精度，普通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工 3 冲裁工艺方案的确定 方案一：先冲孔，落料，再弯曲。单工序模生产。 方案二：冲孔，切边，弯曲，落料级进冲压。级进模生产。 方案三：落料 冲孔复合模冲压。复合模生产。 表 1 各类模具结构及特 点比较 of of 具种类比较项目 单工序模 级进模 复合模 （无导向）（有导 向） 零件公差等级 低 一般 可达 可达 零件特点 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度较厚 小零件厚度 6宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达 3件平面度 低 一般 中小 型件不平直，高质量制件需较平 由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面 模具制造工作量 成本 低 比无导向的 高 冲裁简单的零件时，比复合模低 冲裁较复杂零件时，比级进模低 适用场合 小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产 形状复杂，精度要求较高，中小型制件的大批量生产 根据分析结合表分析： 方案一模具结构简单， 制造周期短 ，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本比较高 。适合大批量生产。 方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 许用最小壁厚模具强度也能满足要 求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度 低，模具轮廓尺寸较小。 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二为佳。即使用一套冲孔、切边、弯曲、 落料级进模进行设计。 4 模具结构形式的确定 级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。 本模具采用侧刃定距。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模， 其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料进 距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。 5 模具总体设计 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。 操作方式 零件的生产批量为大批量生产，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。 卸料、出件方式 卸料方式 刚性卸料与弹性卸料的比较： 刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（ t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于 2 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于 2板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的 单边间隙选择（ t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高，料厚为 对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。 出件方式 因采用级进 模生产，故采用向下落料出件。 确定送料方式 因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度 B 小于送料方向的凹模长度 由右向左（或由左向右）送料。 确定导向方式 方案一：采用对角导柱模座 。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上， 所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。 方案二：采用后侧导柱模座 。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。 方案三：四导柱模座 。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压 件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件 。 方案四：中间导柱模座 。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。 根据以上方案比较并结合模具结构形式 和送料方式，为提高模具寿命和工 件质量，该级进模采用对角导柱模座 的导向方式，即方案一最佳。 6 模具设计计算 排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 排样方式的选择 方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样 因受 条料 宽度的公差 和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析 比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 计算条料宽度 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。 搭边值通常由表 22 所列搭边值和侧搭边值确定。 弯曲长度展开计算： 图 2 零件简图 工作手册可计算出零件的毛坯尺寸，弯曲半径为 R=2 L=A+B+ a/1800 (r+ (1) L 毛坯长度； A、 B 弯曲件内直边部分长度； t 板料厚度； r 弯曲半径； k 表 4k=公式 (1)可见 L=(24( 根据零件形状，查表 2 工件之间搭边值 a=2工件与侧边之间搭边值 条料是由 板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值 =（ 2 0 (2) 式中 : 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； 冲裁件之间的搭边值； 侧刃冲切的 料边定距宽度；（其值查表 42 ） 可得 = 板料剪裁下的偏差；（其值查表 32 ） 可得 = 由公式 (2)可见 =2 2+2 条料宽度为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 2 搭边值和侧边值的数值 料厚度 t（ 圆件及 类似圆形制件 矩形 或类似矩形制件长 度 50 矩形 或类似矩形制件 长 度 50 工件间 a 侧边 工件间 a 侧边 件间 a 侧边 1 3 普通剪床用带料宽度偏差（ (条料厚度 t(条料宽度 b(50 50 100 100 200 200 2 2 3 3 5 4 侧刃冲切得料边定距宽度 be of 条料厚度 t(条料宽度 b(金属材料 非金属材料 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 确定步距 送料步距 S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或 多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。 进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。 级进模送料步距 S S= (3) 寸， 由公式 (3)可见 S 24 2 26样图如图 3所示。 图 3 排样图 计算材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。 工件展开图如图 4所示。 图 4 工件展开图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 一个步距内的材料利用率 /100% (4) 式中 : A 一个步距内冲裁件的实际面积； B 条料宽度； S 步距； 由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如 下原则： 1） 提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。 2) 排样方法 应操作方便，劳动强度小且安全。 3) 模具结构简单、寿命高。 4) 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 一个步距内冲裁件的实际面积 A=588以一个步距内的材料利用率 = 100% (5) 由公式 (5)可见 =588 26 100%=考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率 总 为 总 = 100% (6) 式中 n 一张板料上冲裁件的总数目； 一个冲裁件的实际面积； L 板料长度； B 板料宽度。 查板材标准，宜选用 6501300张钢板可剪裁为 25张条料（ 261300,每张条料可以冲 28个工件，所以每张钢板的材料利用率 由 公式 (6)可见 总 =28 588 12/650 1300 100%=根据计算结果知道选用直排材料利用率可达 满足要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 冲压力的计算 冲裁力 的计算 在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常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重要依据之一。 用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算： F=b (7) 式中 : F 冲裁力； L 冲裁周边长度； t 材料厚度； b 材料抗剪强度； 系数； 查表算得： L=156数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取 = 255333 b=333公式 (7)可见 F =156 333 =N) 自由弯曲时的弯曲力公式： 0 .6 tF ； (8) 0 .7 tF ； (9)式中： 自由弯曲力； B 弯曲件的宽度； t 弯曲件厚度； r 内圆弯曲半径； b 弯曲材料的抗拉强度； K 安全系数，一般取 由公式 (8)可见 0 . 7 = =6318N 根据计算，模具总的冲压和 弯曲力应该取最大值即 N)。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 卸料力、顶件力的计算 在冲裁结束时 ，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。一般按以下公式计算： 卸料力 F X= (10) 顶件力 (11) 由公式 (10)可见 N) （ 值查表 5得） 由公式 (11)可见 N) 所以总冲压力 +D =12(压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果拟选压力机为 33 。 表 5 卸料力、推件力和顶件力系数 of of 厚 t/X D 钢 、铝合金 铜，黄铜 压力中心的确定 模具压力中心是指冲压时所有 冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和 压 力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定： 1） 对称形 状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 2） 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 3） 形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。 L1 L2 ( (12) L1 L2 （ (13) 由于该工件高度对称，压力中心即为（ 0， 设计时只需要使模具的压力中心通过模柄轴线与压力机滑块中心重合。 模具刃口尺寸的计算 冲裁间隙分析 根据 271 86 规定，冲裁间隙是指凸，凹模刃口 间隙的距离，用符号 C 表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数 4 。 1） 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。 2） 间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响，间隙也是影响 模具寿命诸 多 因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材 料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙 不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 3） 间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的 520%左右时，冲裁力的降低不超过 510%。间隙对卸料力推料 力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 模里推料都省力， 当单边间隙达到材料厚度的 1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。 4） 间隙值的确定 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力 小、模具寿命高，但分别从质量、 冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不 是 同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损， 生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 大值称为最大合理间隙 虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 6 。 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。 根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件 应选用较小的间隙值，对于垂直度与