石英表铁芯冲压成形工艺及模具的设计【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 1 1 绪论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后 ，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计快速化等程度不高的原因。 内外发展概况 改革开放 20 多年来，我国的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、都有一了很大的提高。据中国模具工业协会统计， 1995 年中国模具总产值为 145 亿元，而 2003 年已达 450 亿元左了，年均增长 14%。另据统计 2004 年中国（不包括台湾、香港、澳门地区）共有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车问（分厂）近 20000 家，约 60 万从业人员， 年模具总产值达 1亿元人民币以上的有十多家。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求最的60%左右，还不能适应国民经济发展的需要。据有关部门统计， 1997 年进口模具价值 6美元，这还不包括随设备一起进口的模具； 1997 年出口模具仅为7800 万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。国内已经认识到了模具在制造业中的重要基础地位，许多模具企业十分重视技术发展，增大了用于模具技术进步的投资。 国未来模具的研发探讨 模具设计的标准化、网络化、智 能化、三维化、集成化 1、标准化 标准化是实现模具专业化生产的基本前提，是系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。国际上工业发达的国家和公司都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥。 统可建立标准零件数据库，非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在 计中可以随时调用，并采用 组技术）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同 ，但利用系买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 统自身的建模技术部可以方便地进行修改，从而加快设计过程，典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的，按用户要求对相似模具结构进行修改，即可生成所需结构 。 2、集成化 模具 术与 、 技术密切相连，组成一个有机的整体，其关键在于建立一个统一的全局模具产品数据模型，在产品开发，模具设计中，提供全部的信息，使信息共享，交换处理和反馈，它综合了计算机技术，系统集成技术，并行技术和管理技术，体现了系统化思想直至发展为算机集成制造系统 ) 。 模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的日的。如英国司的系列化软件就包括了曲面 /实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体 术 造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度较高的软件还包括： 、 。 3、模具设计、分析及制造的三维化。 传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的 析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如、 U G 和 软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从而 使模具并行工程成为可能面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。如 司的注射模专家软件能根据脱模力向自动产生分型线和分型面，生成与制品相对应的型芯和型腔，实现模架零件的全相关，自动产生材料明细表和供 工的钻孔表格，并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。 4、网络化与协同设计 随着模具工业规模的不断扩大，要做到资源信息共享、交换等，网络化买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 设计的发展是必然的，将以微机为中心的智能工作站达成了分布式系统构成机局域网络，结构 灵活，功能愈加强大，并伴随着的进一步拓展，系统提供了异地设计人员在同一时间对同一个参数进行评价和修改，实现异地操作与数据交换，使一个项目在多台计算机上协作完成，以适应不同地区的现有资源和生产设备资源的要求和利用。这种基于 的协同设计实现了企业间的“集成化”，它将成为模具制造业全球化的发展趋势。 随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等力一面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，模具软件应用的网络化的发展趋势是使术跨地区、跨 企业、跨院所在整个行业中推广，实现技术资源的重新整合，使虚拟设计、敏捷制造技术成为可能。美国在其 21 世纪制造企业战略中指出，到 2006 年要实现汽车工业敏捷生产 /虚拟工程方案，使汽车开发周期从 40 个月缩短到 4 个月。 5、智能化 统智能化主要表现在专家系统思想的引入，通过虚拟专家来处理模具设计制造中的问题，专家系统具有数据模块知识库模块和控制模块，专家系统可以解决知识表示，特征统计，推理力法，概念设计等问题，具有启发性、灵活性等特点，整个系统具备人上智能 (想的智能模具 统响应，自动产生设计方案，对方案进行最优评价和选择，并对模具设计制造提供全方位的过程响应和处理。 曲模 模具设计与制造方面 曲冲孔连续模 模具设计的设计思路 弯曲和冲孔 是冲压基本工序，它是利用 凸模 模在压力机作用下，将平板坯料 弯曲成型或冲裁出凸模的形状的 加工方法。 但是， 加工出来的制件的精度都很底。一般情况下， 弯曲件 的尺寸精度应在 以下，不宜高于 。 曲冲孔连续模 模具设计 的进度 用时间 20 天； 2. 确定加工方案，所用时间 5 天； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 3. 模具的设计，所用时间 30 天； 4 模具的调试所用时间 5 天； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 石英表铁芯 的工艺分析 工件名称： 石英表铁芯 生产批量：大批量 材料： 度： 2件简图：如图所示 曲冲孔的工艺分析 为此工件典型的 U 形件，零件图中的尺寸公差为未注公差，在处理此类公差等级时常采用 要求。弯曲圆角半径 R 为 于最小弯曲半径(2故此弯曲件的形状 、 尺寸 、 精度均满足弯 曲工艺的要求，可用弯曲工序加工。 此弯曲件上有 2 个孔，需采用冲孔的方式加工，孔的直径为 6状简单，且对称。冲裁件所能达到精度为 。故该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到满足。 艺方案的确定 该零件所需要的加工工序为冲孔 、 弯曲 、 切断。可拟定出以下几种方案： 方案一：用简单的模具分开加工，即冲孔 弯曲。 方案二：采用斜锲式侧面冲孔复合模。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 方案三 : 采用冲孔 方案一生产效率低，工件累计误差大，操作不方便，由于该工件是大批量生产，方案二和方案三具有很大的优越性，而且也与此次设计的精神相一致。 该零件 6 的孔与边缘之间的最小距离是 3于此零件要求的最小的壁厚。可以采用采用斜锲式侧面冲孔复合模或采用冲孔 弯曲级进模。复合模模具的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产效率较高，但模具较复杂，模具制造较困难。级进模不仅生产效率高，而且同时也能保证制件的精度，通过对上述三种方案的分析比较，该零件的制作生产采用方案三的级进模比较合适。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 3 章 主要工艺参数计算 曲件展开长度的计算 当弯曲圆角半径较小 （ ，可以根据中性层长度不变的原理计算。 因为 R=2，属 于圆角半径较大的弯曲件。所以弯曲件展开长度按直边区与圆边区分段进行计算。将直边区视为弯曲前后长度没有发生变化，将圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度没有发生变化进行计算。 ，查表得出，中性层位移系 数 x=形区中性层曲率半径 按公式计算 =r+2=L 总 = L 直 + L 弧 L 弧 =180 = 180 中 L 总 坯料展开总长度； L 弧 弯曲件弯曲圆角部分的长度； 弯曲中心角； 该毛坯展开长度为 L 总 =（ 2+（ 2） +2 =2+130样的设计与计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 设计 模具 时，首先要设计条料排样图。 排样是指冲裁件在条料，带料或板料的布置方式。合理的排样应在保证制件的质量，有利于简化模具的前提下，以最少的材料消耗，冲出最多数量的合格工序件。 排样的原则： a 提高材料利用率； b 便于工人操作，减轻工人劳动强度； 具寿命提高； d 排样应保证冲裁件质量，不能只考虑 材料的利用率，而不考虑冲裁件的性能。 多工位级进模的排样，除了遵守普通的冲压排样原则外，还应遵守级进模的排样原则： 孔的位置太近时，可分布在不同公位冲出。 料板和固定板的强度，保证各零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具的结构要求而定。 般安排在冲压前，防止由于压筋造成孔的变形。 利于送料的顺畅。若成型方向与冲压方向不同， 可采用斜滑块，杠杆和摆块等机构来转换成型方向。 该零件 两头大中间细 ，直排时材料的利用率较低，采用直对排的排样方案可以提高材料的利用率，减少废料 ，但是直对排模具制造复杂 ， 模具生产周期增加，生产成本提高而且 制件的精度 也难以 得到保证 。综上所述，支架的排样采用有废料排样的直 排。制件的排样图如图 3 所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 3 排样图 定搭边与搭肩值 搭边的作用和影响因素 作用： a 补偿误差； b 是凸凹模双边受力； c 增加条料刚度，方便条料送进。 影响因素： a 材 料的力学性能； b 材料厚度； c 冲裁件的形状和尺寸； d 送料及挡料方式； e 卸料方式。 搭边和搭肩值一般是由经验确定的 。 查表 最小搭边值为 a=b= 算送料步距和条料的宽度 选择 侧刃的长度 24送料步距 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 条料宽度的计算：拟采用 有 侧 刃定距 的送料方式， 则条料的宽度必须增加侧刃切去的部分， 由 公式 = a 0工作垂直于送料方向 的最大尺寸 a 侧搭边值 n 侧刃数 侧刃冲切的料边宽度，查表取 3 代入数据计算： = 130+2 +1 3 =算冲裁工艺尺寸计算 算凸凹模工作部分尺寸 （ 1） 冲孔 6 凸 、 凹模 刃口 尺寸 的 计算 由于制件结构简单，精度等级要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法来制作凸凹模。其凸凹模计算尺寸如下： 查阅相关手册得出凸、凹模制造公差： 凸 = 凹 =阅相关手册得间隙值 核： 而 凸 + 凹 =足： 凸 + 凹 的条件 查相关手册 :时摩擦系数 x=为此冲裁为冲孔工序，所以以凸模为设计基准，首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸 ;然后将凸模尺寸增加到最小合理间隙值即得到凹模尺寸。 按公式 d 凸 =(0凹=（ 6+凹=02.0文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 d 凹 =（ d 凸 + 凹0=（ 凹0 2）冲方孔 16 106 凸 、 凹模 刃口 尺寸 的 计算 由于制件结构简单，精度等级要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法来制作凸凹模。其凸凹模计算尺寸如下： a. 16 的尺寸计算 查阅相关手册得出凸、凹模制造公差： 凸 = 凹 =阅相关手册得间隙值 核： 而 凸 + 凹 =足： 凸 + 凹 的条件 查相关手册 :时摩擦系数 x=为此冲裁为冲孔工序，所以以凸模为设计基准，首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸 ;然后将凸模尺寸增加到最小合理间隙值即得到凹模尺寸。 按公式 d 凸 =(0凹=（ 16+凹=02.0mm d 凹 =（ d 凸 + 凹0=（ 凹0mm b. 106 的尺寸计算 查阅相关手册得出凸、凹模制造公差： 凸 = 凹 =阅相关手册得间隙值 核： 而 凸 + 凹 =足： 凸 + 凹 的条件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 查相关手册 :时摩擦系数 x=为此冲裁为冲孔工序，所以以凸模为设计基准，首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸 ;然后将凸模尺寸增加到最小合理间隙值即得到凹模尺寸。 按公式 d 凸 =(0凹=（ 106+凹=02.0mm d 凹 =（ d 凸 + 凹0=（ 凹03)外形落料 、 凹模 刃口 尺寸 的 计算 由于制件结构简单，精度等级要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法来制作凸凹模。其凸凹模计算尺寸如下： 查阅相关手册得出凸、凹模制造公差： 凸 = 凹 =阅相关手册得间隙值 核： 而 凸 + 凹 =足： 凸 + 凹 的条件 查相关手册 :时摩擦系数 x=为此冲裁为冲孔工序，所以以凸模为设计基准，首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸 ;然后将凸模尺寸增加到最小合理间隙值即得到凹模尺寸。 按公式 d 凸 =(0凹=（ 12+凹=02.0mm d 凹 =（ d 凸 + 凹0=（ 凹0 弯曲模工作部分尺寸的计算 由于此工件 R/t=小，且 R 为 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 大于最小弯曲半径（ 2=故凸模圆角半 径 r 凸 =R= 凹模圆角半径一般按材料厚度 t 来选取，因为材料厚度为 2以 r 凹 =（ 2 3） t，故凹模圆角半径取 r 凹 =4 凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。此弯曲件：直边长度为 31料厚度 2表得出凹模的底部最小厚度 此凹模 工作部分最小深度为 h 凹 =35 当工件精度要求不高或校正弯曲时，生产中常采用调整凸凹模间隙的方法来解决工件回弹的问题。设计弯曲模时将凹模设计成可以调节的。由于凹模设计成可调式的，故将凸凹模的间隙2t，即2Z=2 弯曲件标注外形尺寸应以凹模为基准件，先确定凹模尺寸，然后减去间隙确定凸模尺寸。 弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸 为 L 凹 =（ 凹0(凹0 凸模尺寸为 L 凸 =（ L 凹 0凸（ 0凸 小变形程度（ r/t 10）时，回弹大，先计算凹模圆角半径，再计算凸模角度；大变形程度（ r/t5）时，卸载后圆角变化小，仅考虑弯曲中心角的变化。弯曲时，弯曲中心角为 90，因此，查相关手买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 册，取回弹角 2。 压力的计算并初步选取压力机的吨位 裁力的计算 冲 裁模设计时，为了合理的设计模具和选用冲压设备，必须合理的计算冲裁工艺力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁工艺力，以适应冲裁间隙的要求。冲 裁工艺力主要包括冲裁力 F、卸料力 推件力 顶件力 321卸卸推顶图 4 卸料力，推件力，和顶件力 裁力的大小随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化，本模具采用普通平刃口模具冲裁，其冲裁力 F 按下式计算： F= 冲裁力 K 系数 L 冲 材 周 边 长 度 t 材料厚度， t 2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 b 材料抗剪强度， 系数 K 是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取 K=在一般情况下，材料的抗拉强度 b=1.3b，为了计算方便，也可按下式估算冲裁力 F=Lt孔时 44 2 450=219600N 取 料时 Ltb 24 2 450 67824N 取 卸料力、推件力及顶件 力 及总冲裁力 的计算： 冲裁时，材料分离前存在着弹性变形，在冲裁结束时，由于材料的弹性回复及摩擦的存在，将落料件或冲孔废料梗塞在凹模内，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，必须将箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的料推出。卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料 从凹模内顶出所需的力。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的，所以在选择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算： 卸料力 推=中 F 冲裁力 推件力系数 n 同时 卡在凹模 内的 冲裁 件 （或废料） 数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表 得， h=6 n=h/t=6=3个，查表得 以 于采用刚性卸料装置和下出料方式， 压力机的压力值必须大于或者等于冲裁各工艺力的总和 ,即大于总的冲压力 ,总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同 ,当采用弹性卸料装置和下出件的模具时 ,总的冲压力为 =F+ 推= U 型件校正弯曲时，在进行校正弯曲前是自由弯曲，弯曲力 由弯曲力为 由弯曲力 =b 20 . 7 1 . 3 8 2 3 2 522 =中 由弯曲力 冲压行程结束时自由弯曲的弯曲力（ N）； K 安全系数，一般取 K=b 弯曲件的宽度（ t 弯曲件材料厚度（ b 弯曲件的抗拉强度（ r 弯曲件的内弯曲半径（ 顶件力 F 顶 可近似取自由弯曲力的 30% 80%，即 F 顶 =（ 由弯曲力 =（ N 取 F 顶 =2正弯曲时，校正弯曲 力最大值在压力机工作到下止的位置，且校正弯曲力远远大于自由弯曲力，而在弯曲过程中，二者不是同时存在，因此查表得 P=70以校正力 F 较为 F 较 =0（ 31） =中 F 较 校正弯曲力 （ N） A 校正部分投影面积 （ P 单位校正弯曲力 （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大的多，故顶件力常常被忽略 ，但为了保险起见，在计算压力机工称压力时，应将顶件力考虑进来。 F 较 +F 顶 =+文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 4 模具的总体设计 根据上述分析，本例将设计的模具是冲孔、落料、弯曲连续模。本模具先将制件上的两个孔冲压出来，其次将制件 中间的多余的部分切去，再次落料，并进行弯曲工序。 上模主要由模柄、上模座板、 导套 、 固定板、凸模、 卸件 杆、凸凹模、 侧刃 、 上模座 垫板和预压打料装置。下模由导板、冲孔凹模、弯曲凸模、下 模座板、 下模座 垫板、 导柱 等。 模具工作过程： 此模具采用的是单侧刃定距 、 少废料排样的 5 工位的级进模。 条料沿导板导 由前向后送进， 上模下行， 先由单侧刃进行定距，然后 冲圆孔凸模与冲孔凹模完成 冲 一对小 孔 的 工序 ，侧刃与冲孔废料由凹模洞口落下。上模回程，刚性导料版起卸料作用，把箍在凸模上的条料卸下。条料再次送进，冲出余料。第三次送进，设一个空工位，以增加凹模强度。第四次送进 ， 凸凹模先冲出 弯曲毛胚的展开式，紧接着 由凸凹模和弯曲凸模完成弯曲工序，然后上模上行回程， 制件由于回弹作用，会卡在凹模内，这时卸件杆会把制件弹出，卸件杆 还起到压料的作用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 5 模具主要零部件的结构设计 孔凸模、凹模、弯曲凸模、弯曲凸凹模的结构设计 孔凸模、凹模的结构设计 冲孔 6 的凸模设计，凸模设计成 便于可以快速装卸和更换的圆 凸模。 快换圆 凸模强度和刚度都比较好，装配修磨方便，其工作部分的尺寸由计算而得。与凸模固定板配合部分按过渡配合（ H7/ H7/造。 快换圆凸模除了能使凸模折断后迅速更换外，更主要的 用途是可以组装成通用冲孔模。 快换圆凸模材料一般选用 求硬度达到 56 60 冲孔 16 106 凸模的设计， 该凸模是冲零件中间的外形废料 ，其凸模的长度一般是根据结构上的需要而确定的。有下列公式计算得出： L=h1+h2+h3+h 式中 L 凸模长度， 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 凸模固定板高度， mm 卸料板高度， mm 导料板厚度， mm h 附加高度，一般取 15 20裁 16 106 孔凸模、凹模各尺寸及其组件确定和标准化（包括外形尺寸和厚度） 凸模长度 L=28+15+11=54曲凸凹模的设计 本 模具为冲裁、 落料 、弯曲级进模。除了冲孔凸 模、凹模以外，还有一个弯曲凸凹模，根据整体模具的结构设计需要， 确定弯曲凸凹模的位置是根据计算出的结果来确定的，保证计算压力中心与模柄中心重合。校核凸凹模的强度：查表得凸凹模的最小壁厚为 最小壁厚是 符合强度要求。中间的孔 30 与 卸件 块进行尺寸配作，采用 H7/配合 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 件 弹簧的设计 由于本设计选用的弹簧用于卸 件 和预 压的，卸 件 力比较大，预压力忽略不计。弯曲件弯曲后留在了凹模内，随上模上行，需要 弹性卸件 ，卸 件 力一般选用自由弯曲力的 10% 30%，即 F 卸 = =据卸料力和模具结构尺寸，选用钢丝直径为