支架多工位级进模具设计【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 - I - 支架多工位级进模 具 设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 负责教师 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 摘 要 经过对零件进行仔细的工艺分析，最终确定此套模具采用多工位 级进模 ， 此 套模具工序复杂，具有冲孔，弯曲，成型等多个工序，难点在于多处弯曲，一处对称弯曲，一处 Z 型弯曲。为防止弯曲后回弹，故 在 Z 型弯曲后采用校正工序。 采用多工位级进模不但大大提高生产效率， 而且同时避免了多套模具冲裁时多次定位造成 的误差，进而提高了零件的精度。操作起来十分方便，而且大大减少了多个单工序模带来的材料损耗。使用使得模具的结构更加立体，显而易见。此套模具为人工手动送料 ，故 安装了导料钉，并且为了提高精度准却定位在每步工位上安装了多个导正销进行定位。此套模具采用弹性卸料方式，以及浮料装置。 此套模具的设计利用法国 司开发的 三维软件， 通过该软件进行对模具的三维实体的设计，再将实体转化为二维图纸，最后再把图纸转入到 件中进行编辑修改。由于需要以上软件对工件进行设计，因此需要对以上软件进行了解与掌握。 该软件功能 强大操作简单方便，在设计中使得模具的结构更加立体，显而易见。 关键词 ： 级进模设计 ； Z 型弯曲 ； 多工位； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - of by of is in a a Z To in by of It is a of of in to in a of of d d be to AD to in of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - V - 目 录 1 绪论 . 1 述 . 1 压技术的进步 . 1 压的基本工序及模具 . 2 具的发展与现状 . 3 具 术 . 3 2冲压工艺方案的确定 . 6 件工艺分析 . 6 件外形尺寸 . 6 件的 材料性能 . 7 件的工艺分析 . 7 具类型的确定 . 8 样设计 . 10 样搭边的取值 . 10 料的利用率 . 11 样图设计 . 12 样方案的确定 . 13 具压力中心的确定 . 14 3模具的零件设计及尺寸计算。 . 16 凹模间隙 . 16 凹模刃口尺寸计算 . 16 凹模的设计 . 18 模的结构和固定形式 . 18 模长度的确定 . 20 模强度校核 . 20 模结构设计 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 料系统设计 . 22 料板的设计 . 22 料螺钉及弹簧 . 23 料钉 . 24 正钉 . 24 料装置 . 25 架结构设计 . 26 4工艺计算及冲压设备选择 . 27 裁力计算 . 27 曲力计算 . 28 压设备的选用 . 29 5 件介绍 . 30 件的调入 . 30 建排样图 . 30 架的创建 . 31 具的创建 . 32 具的出图 . 34 6模具材料的选择 . 35 结束语 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 述 冲压 成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件 ,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信 息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 压技术的进步 进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识 与掌握的程度有了质的飞跃。 现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造（图 1生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。 图 1压作业方式的进化 冲压自动化生产的实现使冲压制 造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式 计算机集成制造系统 把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。 压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是 多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一 工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合 级进三种组合方式。 复合冲压 在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压 在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合 在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进 模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分 组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 出来，以便进行下一次冲压循环。 具的发展与现状 模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已 成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日益加快， “ 十一五期间 ” 产品发展重点主要应表现在 ： 1汽车覆盖件模； 2精密冲模； 3大型及精密塑料模； 4主要模具标准件； 5其它高技术含量的模具。 目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的 40%以上 2，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我 国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。 具 术 冲压技术的进步首先通过 模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。 20 世纪 60 年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。 模具 改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程 。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具 术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。 在级进模 展应用方面，本世纪初，美国 司与我国华中科技大学合作在 为 件平台上开发出基于三维几何模型的级进模件 软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样 、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在 2003 年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模 统。 我国从上世纪 90 年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模 统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在 件平台上开发出基于特征的级进模 括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设 计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程 5 个模块。上海交通大学为瑞士法因托（ 冲公司开发成功精密冲裁级进模 统。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模 统等。近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统 士康公司开发的用于单冲模与复合模的 统 。 展望国内外模具 术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合 ，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。今后 10 年新一代模具 统必然是当今最好的设买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。主要表现在： 1模具 专业化程度不断提高； 2基于网络的 体化系统结构初见端倪； 3模具 智能化引人注目； 4与先进制造技术的结合日益紧密。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 冲压工艺方 案的确定 该零件生产属于大批量生产，零件结构紧凑，冲裁壁厚 不大 ，成形过程相互干涉，在复合模中难于实现；若用简单的落料、冲孔、弯曲模等单工序模也可达到冲压要求，这样模具虽然简单了，但是冲压所用的设备和人员较多，冲压工序中的定位也较麻烦，而且工序较多效率较低故不被推广。为减少零件在生产中的多次定位对其精度和生产率的影响，一要产品批量较大，对零件的一致性要求较高，二是具有良好的弯曲和冲裁性能，经过反复比较，适宜采用较为复杂的多工位级进模制造。 件工艺分析 该工件为 支撑件，材料为 10钢，厚度 t=1差 等级为 。 件 外形尺寸 工件图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 件的材料性能 件的工艺分析 从总体上看该零件有多处冲孔，六 处弯曲，特别是 型弯曲较 为复杂，其余两处为对称直角弯曲为防止 回弹弯曲后要进行校正弯曲。该 零件 材料回 10钢，厚度 t=1,精度等级为 产批量为 30 万件。 因而从尺寸精度和材料方 面分析比较适合用冲压加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 具类型的确定 常见的模具形式可分为单工序模、复合模和级进模三种。确定模具形式，应以冲裁工件的要求、生产批量、模具加工条件为主要依据。 冲压生产批量与合理模具形式见 （表 1） ，单工序模、级进模和复合模的比较见 （表2） （表 1） 冲压生产批量与合理模具形式 批量 /（千件 / 每年） 项目 单件 小批 中批 大批 大量 大件 中件 小件 300 1000 5000 模具形式 简易模 单工序模 单工序模 简易模 级进模、复合模 单工序模 级进模、复合模 级进模、复合模 设备形式 通用压机 通用压机 高速压机 自动和半自动 通用压机 机械化高速压机 自动机 专用压机与自动机 本设计工件产量为： 30N 万件 为大批量生产，级进模和复合模 均可选用。可进行级进模和复合模具的实际生产比较，选择更加合适的模具类型，保证产品效率、质量和生产成本。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 （表 2） 单工序模、级进模和复合模的比较 比较项目 单工序模 级进模 复合模 工件尺寸精度 较低 一般 ,以下 较高 ,以下 工件形位公差 工件不平整 ,同轴度、对称度及位置度误差大 不太平整，有时要较平，同轴度、位置度误差较大 工件平整，同轴度、对称度及位置误差大 冲压生产率 低，冲床一次行程内只能完成一个工序 高，冲床在一次行程内能完成多个工序 较高，冲床在一次行程内可完成 两个以上工序 实现操作机械化、自动化的可能性 较易，尤其适合多工位冲床上实现自动化 容易，尤其适应于单机上实现自动化 难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作 对材料的要求 对条料宽度要求不严，可用边角料 对条料或带料宽度要求严格 对条料宽度要求不严，可用边角料 生产安全行 安全性较差 比较安全 安全性较差 模具制造的难易程度 较易，结构简单，制造周期短，价格低 形状简单件，比用复合模制造难度低 形状复杂件，比用级进模的制造难度低 应用 通用性好，适合中、小批量生产和大型件的大量生 产 通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产 通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度要求较高件的大批量生产 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 通过以上关系比较，此零件是大批量生产，且生产效率要求很高。故采用多工位级进模具进行加工。 该冲裁件包括 冲孔 、 落料、成形和弯曲四 个基本工序 ,可采用的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种 因此采用单工序需要模具数量较多 ,生产率低 ,所用费用也高 ,不合理 ;若采用复合冲 ,可以得出冲件的精度和平直度较好 ,生产率较高 ,但因零件的孔边距太小 ,模具强度不能保证 ;用用级进模冲裁时 ,生产率高 ,操作方便 ,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题 ,根据以上分析 ,该零件采用级进冲裁工艺方案 . 样设计 排样是多工位级进模设计的关键，它具体反映了零件在整个冲压成形过程中，毛坯外形在条料上的截取方式及与相邻毛坯的关系，而且对材料的利用率、冲压加工的工艺性以及模具的结构和寿命等有着显著的影响 。 样搭边的取值 搭边尺寸影响了材料的利用率利用率和冲压产品的质量。过大的搭边会减小材料的利用率，增大成本。过小的搭边也会影响冲压件的质量。因此要选用合理 的搭边尺寸。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 根据对零件的尺寸的分析，最后确定搭边值 a= 料的利用率 排样是在保证工件质量的前提下，主要考虑如何提高材料的利用率， 而衡量排样经济性的标准是裁量的利用率，即实际面积 的比值 : =100% 式中： 用材料的面积的，包括工件面积和废料面积。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 样图设计 根据上述分析，冲压如图所示的零件的级进模分为 7 个工位。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第一工位：冲定位孔及零件圆孔。 第二工位： 冲中间余料 。 第三工位： 冲中间余料 。 第四工位 : 弯曲。 第五工位 : 弯曲，冲裁下侧边料 。 第六工位 : 型弯曲 。 第七工位： 落料。 样方案的确定 方案一 : 单排纵向排样，先冲定位孔，圆孔， 冲中间余料 对称弯曲 弯曲剪切落料。 方案二： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 单排 横向 排样，先冲定位孔圆孔 冲中间余料 对称弯曲 对称弯曲弯曲剪切落料。 方案三： 双排对称式排样， 先冲定位孔 冲中间余料 圆孔 弯曲单侧弯曲单侧弯曲剪切落料。 经过分析比较，双排对称式材料利用率最高，生产效率快，但工位模具较多，加工复杂，成本过高。单排 横向排样，材料利用率低，送料不方便，排样复杂。最后本套模具采用第一方案单排纵向排样最为合理。 具压力中心的确定 冲模的压力中心就是冲裁合力的作用点。小的冲模模柄应和压力中近似重合。否则会产生偏心冲击，形成偏心载荷，使冲裁间隙波动，冲模刃口磨损不均匀，影响冲件的质量和模具寿命。在大型级进模设计中，不使用模柄于冲床连接，而直接用螺栓进行安装，计算冲裁力压力中心以方便设计校核和实际安装，生产调试之用。 101=010m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 3 模具的 零件设计及尺寸计算。 凹 模 间隙 凸、凹模间隙值的大小对冲压制件质量、模具寿命、冲压力的影响很大，是冲压工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺参数。根据零件材料及料厚，查文献 确定冲裁刃口始用双面间隙值： 于压弯时凸模与凹模之间的间隙，按材料的性能、厚度以及弯曲件的高度和宽度（弯曲线的长度），取单边间隙 C=（ t，这里取 C=1 外，设计中考虑在合模时使毛坯完全压靠，以保证弯曲件的质量 和尺寸精度。 凹模刃口尺寸计算 冲压制件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具的刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸极其公差，是设计冲模的主要任务之一。 此套模具采用图凸模配作法制造。 1冲 2 孔 凸凹模尺寸： 冲孔以凸模为基准， 凸模磨损后变小尺寸记为 A 类按公式 0( (3X= T 为凸模制造偏差，通常取4T。 0 0 6 2 口 尺寸按凸模实际尺寸配作，保证双面间隙 2 冲 凹模尺寸 0 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 0 模磨损后不变 尺寸记为 B 类按公式 。 )m i 凹模 刃口 尺寸按凸模实际尺寸配作 ，保证双面间隙 3 冲 矩形 孔凸凹模尺寸 0 0 6 2 6 2 16( 保证双面间隙 4 冲 大 凸 形 孔凸凹模尺寸 0 6 2 25( 2 6 2 7 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 0 6 2 6 2 凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配作 ，保证双面间隙 5冲 小凸 形孔凸凹模刃口尺寸 0 0 6 2 6 2 7 0 7 7 凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配作，保证双面间隙 凹模的设计 模的结构和固定形式 由于冲件的形状和尺寸的不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式也就有很多种形式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的，它可以采用直身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有：台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘结剂浇注法固定等 。 本设计中采用用圆形 、 方形 和异形 形式的凸模，材料选用 火硬度要时表面可进行渗氮处理。圆凸模可采用高精度外圆磨床加工，异形买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 凸模可以采用慢走丝 线切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一种方法，可以获得高尺寸精度、高表面加工质量。 圆 凸模固定方式如图 所示：凸模以过渡配合 固紧在凸模固定板上，顶端形成台肩，以便固定，并保证在工作时不被拉出，安全可靠。 异形凸模固定方式如图所示：凸模端面磨平以过度方式压入凸模固定板上，并螺钉固定。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 模长度的确定 凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模 折断。 根据模具设计结构形式，凸模的长度为 式中， 凸模的长度（ 1H 凸模固定板的厚度（ 它取决 于冲件的厚度 t，一般在冲制 t板料时，取 15 20 t=，取 20 25里取 1H =20H 卸料板的厚度（ 取； 2H =25H 卸料 板 垫板 的厚度（ 取3H=24 附加长度（ 主要考虑凸模进入凹模的深度（对于冲裁凸模取 1于压弯凸模根据零件弯曲高度取 20及模具闭合状态下卸料板的到凸模固定板间的安全距离（取 20 将各数据代入式（ 4得： 冲裁凸模长度 L=25+20+35+1=81曲 凸模长度 L=25+20+35+4=84 凸模强度校核 冲裁时凸模因承受了全部的压力，所以它承受了相当大的压应力。而在卸料时，又承受有 拉应力。因此，在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般情况下，凸模的强度是足够的，因此没有必要作强度的校核。但针对本过电片零件特点，其中有的凸模断面尺寸很小，因此必须对相应凸模的强度 包括凸模的最小断面（危险断面）的承压能力和抗弯能力进行校核。 （ 1）凸模承受能力的校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 对凸模最小断面上的承受能力进行计算时，必须使冲裁力小于或等于危险断面所允许的最大压应力。由 文献 查得，对于材料为 10#钢 的冲件，最小的允许凸模相对直径（ ） 大于 该模具中凸模刃口最小 直径为 d/t=3 故凸模承受能力满足要求。 （ 2）失稳弯曲应力的校核 凸模在中心轴向压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关，由卸料板导向凸模最大允许长度 按 下 式计算： 式中， 凸模最大允许长度（ 凸模材料弹性模量，对于钢材可取 ； 凸模或冲孔直径（ 冲件材料厚度（ 冲件材料抗剪强度（ ），这里对于 45#钢 现今对最小凸模直径 各数据代入式（