关于最新的大学生的机械系常用的冲压工艺中托板模具设计和工艺毕业设计

山东理工大学毕业设计1前 言随着我国经济不断向前飞速的发展，模具工业作为重要的行业，它是我国的基础的工业之一。新的技术出现，社会生产也注重规范和标准，模具行业在现代工业的规模生产中发挥着极为重大的作用。模具是衡量一个国家制造水平的重要的标志，模具可以带来极大的经济效益，模具生产的产品往往是模具价值的好几倍。因为采用模具进行产品的生产具有质量优、生产高效、节约能源、使用成本低、操作简单、适合大批量的生产等优点，特别冲压技术是在汽车制造、机械生产、电子仪器、轻工业、家用电器、通信技术、军事和航空航天等领域的产品生产获得了比较广泛的应用。可以说模具生产不可缺少，目前我国的模具市场的总态势是产量和销量快速发展，现在我国年生产总量已经位于世界第三。而且计算机制造辅助系统快速的发展，给我国也带来了很大的机遇，我国引入这一系统，广泛地用于模具行业，并取得了可喜的成绩。计算机辅助设计和制造不仅是一次大的变革，也是未来模具行业发展的战略。冲压是利用模具对板材施加一定的压力或者施加一定的拉力，这样就使得板料发生塑性变形，或者对板材施加剪切力从而让板材发生分离的过程。冲压加工的原材料通常是金属薄板料、薄型材、薄壁管等，因此也叫板材冲压，且通常是在室温状态下进行加工，此时材料处于冷状态，因此也称为冷冲压 【1】 。为了能够满足冲压零件的尺寸误差、粗糙度、形状、生产批量大小、原材料性能等方面的要求，冲压加工的方法可以说是多种多样的。但是，总的来说一般可以分为分离工序和成型工序两大类，这也是我们通用的分类方法。分离工序一般分为冲孔、剪切、落料等。也就是在冲压过程中使板料和冲压件沿着一定的轮廓进行分离来获得零件。成型工序一般有拉深、弯曲，胀形、翻孔、翻边工艺等，成型工序是为了使冲压毛坯在正常的变形条件下发生塑性变形，并能够转化成我们所需要的零件形状。冲压生产依靠模具和压力机共同配合来完成生产加工，与其他的加工方法相比较，在经济和技术方面有着以下几种特点 【2】 。 （1）减少材料的消耗，可以控制生产的成本，减少实际生产的成本。利用模具进行的生产，会具有快速高效准确的特点。能够得到普通加工不能实现的产品加工制造出经济且耐用的制件。 （2）冲压件的尺寸精度是依靠凸模或者凹模刃口来保证，它可以制造形状复杂的零件，允许制件的复杂程度，而且冲压还具有质量稳定，互换性好的特点。 （3）冲压加工也被称作冷冲压，这是因为它是在冷状态下加工，不需要刀具进行大量切削金属材料，所以不仅是实现了节能，而且它还能够节约材料，节约成本。 （4）普通压力机加工大型的制件每分钟就可以具有完成加工几十个零件的效率，高速压力机加工小型制件更是每分钟可以加工成百上千的零件，托板冲压件的工艺及模具设计2大型先进的工厂实现了机器人无人生产，这样它就实现了自动化和机械化，所以它是一种十分高效率的生产加工方法。但是模具生产也有它的局限性，模具结构复杂，模具价格又偏高，对于小批量生产经济上不合算。在当今不不同的成型加工方法之间的联系得到了加强，板料冲压是金属塑性加工的一种基本常用的加工方法，冲压成形工艺也有了它自己最新的的发展，近年来，随着科学技术的不断发展，模具设计和制造有了新的思路，模具的制造更是有了长足的进步。现在我国的模具制造行业带来的产值已经超过机床行业的产值。有关冲压技术方面的问题越来越引起人们的关注。相对应的冲压工艺理论问题与设计情况的研究和探讨也随之不断地进行深化。对模具进行设计与加工，以此来改善冲件的质量精度，提高模具的使用寿命，这些都成了我们关心的问题。冲压加工与其他的加工方法来说是高效的，对于大型的制件每分钟可以生产几件，而小的制件高速生产就可以生产几千件以上。模具加工高效，互换性好，节约原料，在有机器人的配置下实现了无人化的生产，所以它得到了广泛地应用。本次设计是利用大学四年所学基础知识的总结与复习，是利用相关的专业知识去设计，是走上社会岗位之前的一次实践的历练，更是对我们所学的专业知识进行一次检查和总结。对老师的认真指导与督促表示衷心的感谢，还要感谢同学们的帮助。由于水平有限，不足之处敬请指正。山东理工大学毕业设计31 冲压工艺及方案托板制件,见图 1.1，材料为 08F，厚度为 2mm，大批量生产。图 1.1 托板Figure 1.1 plate1.1 托板零件冲压工艺性分析冲裁的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，也就是说冲裁加工的难易程度。它包括冲裁件的结构与尺寸、精度和粗糙度三个方面。根据托板零件图可知，该产品的材料为 08F，根据实用冲压模具设计手册得知，08F 适合冲压，冲压性能好，并且为常用冲压材料。 抗剪强度在220MPa310MPa，抗拉强度为 280MPa380MPa (在下文的计算中抗拉强度取300MPa) 。图上所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，可按 IT14 级确定公差 【3】 。公差表得知，58mm 的上偏差为 0，下偏差为-0.74mm，可知其公差为+0.74mm，查互换性与技术测量得，该值公差等级为 IT14 级。30mm 的上偏差为 0，下偏差为-0.52mm，其公差为+0.52 mm，查互换性与技术测量表知，该值公差等级为 IT14 级。38mm 的上偏差为 0，下偏差为-0.62mm，其公差为+0.62 mm，查互换性与技术测量表知，该值公差等级为 IT14 级。16mm 的上偏差为 0，下偏差为-0.43mm，其公差为+0.43 mm，查互换性托板冲压件的工艺及模具设计4与技术测量表知，该值公差等级为 IT14 级。3.5mm 的上偏差为+0.30mm，下偏差为 0，其公差为 +0.30mm。孔距尺寸 140.22 mm、 170.22 mm。图 1.2 公差数值表Fig 1.2 tolerance value table冲裁件的材料，不仅要满足产品性能的技术要求，还要满足冲裁工艺对材料的基本要求。通过以上的分析，得出结论：该材料适合冲裁 【5】 。山东理工大学毕业设计52 确定工艺方案及其结构形式2.1 工艺方案托板所需的工艺有落料，冲孔两个工艺过程。可以你定以下几个工艺方案。方案一：先落料后冲孔的单工序模生产。方案二：冲孔后落料，采用级进模生产。方案三：采用复合模生产，落料与冲孔复合的方式。若采用方案一，所用模具结构简单，尺寸较小，需要两幅模架才能生产，工序分散，因为零件很小，所以生产率低，工件尺寸的累积误差会较大，而且这也会影响到孔的定位精度。操作也很麻烦，不方便。 若采用方案二，级进模适合大批量的生产，生产率比较复合模要高一些，这样它能保证零件的尺寸精度和孔的定位精度。可以减少模具和设备的数量，容易实现自动化，换件比较安全。但是无法保证精度，而且需要加上导正销来导正处理。若采用方案三，既可以保证生产率又可以保证尺寸的位置精度，对件的要求较低，而且复合模相对结构简单，机构紧凑，便于操作。 通过对以上三种冲压工艺的分析，该零件的加工方案采用方案三复合模。2.2 确定模具的结构形式模具的结构形式必须要根据冲压的形状精度多个方面的因素进行综合考虑。在满足冲压件质量的前提下，要最大限度的去降低冲压件的生产成本，确定模具的结构形式，必须解决很多问题。模具的类型的分类，简单模、复合模、级进模等如有需要 加 qq 2595002533 给图纸等全套内容操作方式的分类及其确定。手工操作、自动化操作、半自动化操作等进出料方式的确定，压料和卸料方式的确定，要合理的选择精度和方式。在设计冲裁模是还应该考虑对于模具的维修性能，操作方面与否，安全性能等方面充分的去考虑。例如：冲模的工零件有很多，而且模具的使用寿命相差也是很大的，应该将那些容易磨损的及其易磨损的工作零件做成快换的结构，而且尽量做到可以分制调整和补偿那些容易磨损的件的尺寸。模具的结构应该保证操作者的手不必进入危险的区域，而且还要保证各个活动件的结构尺寸，在其运动范围内不至于压伤操作者的手。由于选择复合模，复合模的结构形式可以分为正装和倒装两种。复合模机构的选择，需要考虑以下问题。托板冲压件的工艺及模具设计6为了操作方便，如果要求冲孔废料不出现在模具的工作的区域，这时就可以采用倒装的复合模结构，为了方便冲孔废料通过凸凹模孔向下漏出来。从凸凹模的强度出发，如果凸凹模的壁厚较小时，应该采用正装的结构。如果凹模的外形尺寸过大时，当上模能够容下下模，就先采用倒装的结构，如果上模容不下凹模时，这时可以考虑正装的结构。如果制件有较高的平整的要求，采用正装的结构会获得较好的效果。但是采用了弹性的推件装置时，应该先考虑到装的复合模结构。对以上结构的考虑，为了方便操作，并且提高生产，本次设计采用倒装的复合模结构。初步选择制件采用刚性的推件装置推出，卸料采用橡胶，采用中间导柱模架。山东理工大学毕业设计73 模具设计计算3.1 排样裁件在板条等材料上的布置方法称为排样，排样影响到材料的经济利用率和制件的的质量。排样是模具设计的重要的工作，常用的排样方法有三种：（1）有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边 就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。常用与工件的形状很复杂，尺寸要求比较高的排样。 （2）少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边的存在。 （3）无废料排样： 指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料直线或曲线切下，直接获得工件。 少、无废料排样的材料利用率比较高，有利于一次冲裁多个工件，可以降低冲裁力，但是也有不足，应用的范围有一定的局限性，受到工件的形状结构的限制，会直接影响到工件尺寸的精度，少、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高。所以这两种排样常常用于精度要求不是很高的工件的排样。上述三类排样方法，按工件的外形主要分为直排、斜排、混合排、多行排等形式。根据本零件的特点，适合采用废料排的方式，这样不仅使冲出的零件达到质量要求，还可以在一定程度上提高材料的利用率。 零件外轮廓尺寸为 58x30mm，考虑到操作方便和保证制件精度，决定采用单排有废料排样。排样中相邻的两个工件之间或者是工件与条料边缘之间的余料称之为搭边。它的作用是补偿定位误差，防止条料的误差对冲裁影响，避免冲裁出残缺的废品。还要保持条料有一定的强度和刚度，提高模具的使用寿命和工作断面的质量，使得受力达到平衡。搭边也要有合理的数值，如果搭边数值过大，那么材料的利用率会降低，材料浪费的情况出现。搭边数值过小，材料的利用率虽然会很高，但是如果过小会不能够发挥材料搭边的作用。在冲裁过程会造成拉断，送料困难，工件产生毛刺的问题的出现，有时还会出现模具刃口损坏，模具的寿命降低等现象。为防止这一类情况的出现，搭边的最小的宽度取毛坯的厚度。选择搭边的数值需要考虑很多因素。考虑材料的力学性能，对于塑性好的材料，搭边的数值要大一些，硬度和刚度大的材料，搭边数值要小一些。 材料的厚度越大，搭边的数值也要大。工件的外形尺寸越是复杂，搭边数值也要大一些，当用手工送料时，右侧压板导向的搭边值可以相应的小一些。当然搭边数值没有绝对，可以根据经验确定 【6】 。托板冲压件的工艺及模具设计8查课本表可以确定它的搭边值。根据厚度两工件间按矩形取其搭边值a=2mm，而侧边则按圆形取其搭边值 b=1.5mm【7】 。步距 模具的步距S=D+a （3.1）式中 S 是步距；D 是工件平行于送料的方向的尺寸；a 是两个工件之间的搭边值。可得到条料的宽度 B 的计算公式= 0-(+2) 0-（3.2）式中 B 是条料的宽度；D 是工件垂直于送料的方向的最大尺寸；b 是侧边的搭边值；是条料宽度的公差。 得 = =0-（58+21.5）0-610-由此，可以画出排样图 3.1【8】 。山东理工大学毕业设计9图 3.1 排样Fig 3.1 layout3.2 计算材料的利用率裁是模具设计中的一项很重要的工作，冲压件大批量生产中成本很重要，毛坯材料费用大约占百分之六十以上，排样的意义就是在于合理的利用原材料。衡量排样的经济性和合理性的指标就是材料的利用率。对于简单形状的工件，可以用计算来选择一个比较合理的排样的方式，计算其利用率。步距 S=30+a=30+2=32mm根据所确定的搭边值和步距，选用板料规格为 2mm 900mm 1800mm， 采用纵裁，剪切条料尺寸为 61mm 900mm。一块板可裁的条数： =1800/61=29 条，余 31mmn1每条可冲零件的个数： =900/32=28 个，余 4mmn2每板可冲零件的个数：n= =812 个n1n2托板面积 A0 =3.14 8 8+64+38 30-4 3.14 1.75 1.75=1366.5 2托板冲压件的工艺及模具设计10材料利用为= 100 (3.3)0=812 1366.5/900 1800 100 =68.53.3 压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。设计模具时，应该使得冲模的压力中心与压力机的滑块的中心相重合，也就是冲模的模柄中心应该与冲模的压力中心一致，这样才能够保证冲模在压力机上正常平稳的进行冲制工作。如果无法保证压力中心与滑块的中心线相重合，那样就会有偏裁力的出现。通常是利用求平行力系合力作用点的方法来确定模具的压力中心。就是所用的解析法和图解法。简单零件的压力中心与工件的重心重合。此零件是对称的件，结构简单，所以压力中心就是工件的几何中心。3.4 冲裁力的计算在冲裁过程，总的冲压力是包括冲裁