毕业设计（论文）-管卡级进模具设计【含全套CAD设计图纸】 .doc

优秀毕业设计，全套设计需要图纸加qq97666224管卡级进模具设计摘 要本文设计的模具为管卡级进模，使用方便可靠。该模具主要有冲孔、切断、弯曲等工序。首先通过对制件进行工艺分析、确定冲压工艺方案及模具结构形式，然后进行排样设计、压力中心计算、冲裁力计算、工作零件刃口尺寸的计算等，最后通过cad绘制模具的装配图及零件图。关键词：冲孔；落料；弯曲；级进模；设计目 录1 绪论12 制件工艺分析22.1 材料分析22.2 零件结构42.3 尺寸精度43 确定工艺方案53.1 冲裁工艺方案的确定53.2 冲裁工艺方法的选择54 选择模具的结构形式74.1 模具的选择74.2 定位装置74.3 卸料装置74.4 导向方式的选择74.5 模架75 模具工艺参数计算95.1 计算毛坯尺寸95.2 排样设计115.3 搭边值的确定125.4 条料宽度的计算135.5 导板间间距的确定135.6 材料利用率的计算146 计算冲裁力166.1 计算冲裁力的公式166.2 压力的计算166.2.1 总冲裁力166.2.2 卸料力的计算176.2.3 推料力的计算176.2.4 顶件力的计算18i6.2.5 弯曲力的计算186.2.6 总冲压力的计算196.2.7 压力机的初选197 模具压力中心的确定228 冲裁模间隙的确定239 刃口尺寸的计算259.1 刃口尺寸计算的基本原则259.2 刃口尺寸计算259.2.1 计算凸凹模刃口尺寸269.2.2 落料刃口计算279.3 冲裁刃口尺寸289.4 弯曲部分刃口计算299.4.1 最小相对弯曲半径rmin/t299.4.2 弯曲部分工作尺寸的计算2910 主要零部件的设计3210.1 凹模的结构设计3210.1.1 凹模外形尺寸的计算3210.1.2 凹模材料的选用3410.2 凸凹模的设计3510.3 外形凹模的设计3510.4 内孔凸模设计3510.4.1 凸模的结构设计3510.4.2 凸模尺寸计算3510.4.3 凸模材料的选用3610.5 弯曲凸模的设计3710.6 弹性元件的选择3710.7 卸料板的设计3810.8 推件装置的设计3810.9 挡料销的设计3910.10 模架及其它零件的设计3910.10.1 模座的设计3910.10.2 模柄的选用4010.10.3 模架的设计4011 模具总装图42结论43致谢44参考文献45附录46iii1 绪论模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品。冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。本次设计的产品名为管卡，其用途是固定各类管道。在日常生活中广泛使用，需求量极大。产品外形为u形弯曲件，制造精度要求不高，按it14级进行加工。该产品生产采用q235材料。为了提高其经济效益，本产品可用模具大批量生产，所以就用该产品的模具设计作为毕业设计选题。43优秀毕业设计，全套设计需要图纸加qq976662242 制件工艺分析 图2-1 零件图工件名称：管卡生产批量：大批量材 料：q235工件厚度：t=1.5mm工件精度：it14级2.1 材料分析首先制件为弯曲件，这就要求材料具有良好的塑性，另外制件还得有一定强度，保证在使用中不易弯曲变形。从经济角度及大批量的角度考虑，材料价格不宜过高。表2-1可知q235的抗剪强度为310380mpa。从而得出q235的塑性较好，有一定强度，冲裁性较好，适合普通冲裁加工，故选择q235材料。表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（mpa）普通碳素钢q195未退火260-320q235310-380q275400-5002.2 零件结构该零件结构形状相对简单，无尖角，厚度适中，制件分布有8两个对称孔，孔离工件边缘最小为4mm。根据零件形状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。2.3 尺寸精度零件上的尺寸都没有尺寸公差，属于自由尺寸，所以尺寸公差由公差等级表查得，经查表2-2，确定各尺寸公差：、。通过查公差表，我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。表2-2 常见零件公差等级表公差等级it4it5it6it7it8it9it10it11it12it13it14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.553 确定工艺方案3.1 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。3.2 冲裁工艺方法的选择冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。表3-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁较简单零件时低于复合模综合模具的特点（见表3-1）有如下三种方案可选取：方案一：采用单工序模，由于其生产批量小，精度低，操作不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案二：采用复合模冲裁其模具结构复杂，制件废料排出较复杂。方案三：采用级进模冲裁，由于制件需要精度不高，且级进模安全性比较高，又因制件自身的特殊性，采用复合模结构较复杂。除此之外，该方案制件废料易排出，所以采用此方案较为合适。通过以上分析，应采用方案三，即该模具应采用级进模冲裁。4 选择模具的结构形式4.1 模具的选择由以上冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型为级进模。4.2 定位装置该模具采用固定挡料销控制条料的进送步距，采用导料板控制条料的方向，有侧压装置。4.3 卸料装置条料的卸除：因为工件的料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置进行卸料。工件的卸除：采用打料装置将工件从上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。冲孔废料的卸除：采用下模座漏料孔排出，冲孔废料在下模座的凸凹模内积聚到一定数量便从下模座漏料孔中排出。4.4 导向方式的选择导向零件有很多，用导板导向，安装不方便，而且阻挡操作者视线，所以不采用。滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高，使用寿命长，但结构较为复杂，成本较高，维修麻烦，所以不常使用。而该零件精度要求不高，采用滑式导柱导套即可，且模具在压力机上的安装简单方便，成本低。4.5 模架对角导柱模架：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行平稳但使用不方便，加上难度高。后侧导柱模架：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、导柱的单边磨损，影响模具的使用寿命，且加工的制件精度不高。四角导柱模架：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较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确，但只能从一个方向送料，也容易阻挡操作者的视线。根据以上方案，比较并结合模具结构形式和送料方式，且该零件的加工精度不高，所以采用后侧式导柱模架。5 模具工艺参数计算5.1 计算毛坯尺寸相对弯曲半径：式中： r-弯曲半径； t-材料厚度。由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径mm。 （5-1）式中： r1-内弯曲半径； k-中性层系数； t-材料厚度。表5-1 板料弯曲中性层系数r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.21.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5查表5-1得：k=0.5。根据公式5-1得：根据零件图可知，圆角半径较大（r0.5t），弯曲件的长度公式为： （5-2）式中： l-弯曲件毛坯的展开长度； l直-弯曲件各直线部分的长度； l弯-弯曲件各弯曲部分的长度。图5-1 制件简图（5-3）式中： r-大圆半径15； x1-系数取0.5； t-料厚1.5； r-小圆半径6； x2-系数取0.47。由于r=15，x1=0.5，t=1.5，代入公式5-3得： 由于l直=48mm，l弯=70.5087mm，代入公式5-2得： 取l=119mm。根据计算得工件的展开尺寸为119mm14mm，如图5-2所示：图5-2 制件展开图5.2 排样设计冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案：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 因受剪切条料和定位误差的影响，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。采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。零件为矩形零件，选择直排法。5.3 搭边值的确定排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。对于其他材料的计算应取数值表5-2的数：表5-2 其它材料的计算材料系数钢（wc0.3%0.45%）0.9钢（wc0.5%0.65%）0.8硬黄铜11.1硬铝11.2软黄铜，纯铜1.2一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表5-3取得。表5-3 搭边值和侧边值的数值材料厚度t圆件及r2t圆角矩形边长l50矩形边长l50或圆角r2工件间a1侧边a工件间a侧边a1工件间a1侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25-0.51.21.51.82.02.22.50.5-0.81.01.21.51.81.82.00.8-1.20.81.01.21.51.51.81.2-1.51.01.21.51.81.92.01.6-2.01.21.52.02.22.02.2根据该制件为矩形且厚度为1.5mm。查表5-3得：两制件搭边值a1=1.8mm。侧搭边值为a=2.0mm。5.4 条料宽度的计算计算条料宽度有3种情况需要考虑：（1）有侧压装置时条料的宽度。（2）无侧压装置时条料的宽度。（3）有定距侧刃时条料的宽度。有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。条料宽度公式：（5-4）式中： d-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a-侧搭边值。由于dmax=14mm，a=2mm，查表5-4条料宽度偏差为0.1，代入公式5-4得：条料宽度b/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20表5-4 条料宽度公差5.5 导板间间距的确定导板间距离公式：（5-5）式中： z-导料板与条料间的最小间隙。由于查表5-5得：z=5mm，代入公式5-5得：a=b+z =18+5 =23mm表5-5 导料板与条料之间的最小间隙zmin材料厚度t（mm）无侧压装置有侧压装置条料宽度b（mm）1001002002003001336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22由于查表10-1得：k=0.3，代入公式10-1得：取h=40mm。模具壁厚的确定公式为：凹模壁厚取c=66mm。凹模长度的确定公式为：查表10-3取标准l=280mm。凹模宽度的确定公式为：查表10-2，选取凹模外形尺寸。凹模轮廓尺寸为280mm200mm40mm。表10-2 矩形和圆形凹模的外形尺寸矩形凹模的长度和宽度lb矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径d6350、6363 10、12、14、16、18、20638063、8080、10063、10080、100100、12580 12、14、16、18、20、2280、100125100、125125、14080、140100 14、16、18、20、22、25125140125、140140、160100、160125、160140、200100、200125 16、18、20、22、25、28140160160、200140、200160、200125、250140 16、20、22、25、28、32160200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35200250250、280200、280250、 20、25、28、32、35、40250315250 20、28、32、35、40、45280、31510.1.2 凹模材料的选用凹模刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此要有较高的硬度和适度的韧性。根据设计要求，选用cr12比较好，热处理淬火硬度6064hrc。10.2 凸凹模的设计凸凹模材料选择与凹模一样，都要求使用时间较长，高耐磨性，高硬度和适度的韧性。但热处理应高于凹模。所以，材料也选用cr12。10.3 外形凹模的设计因为该制件形状不是很复杂，但有弯曲部分，所以将落料模设计成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，直通式凸模采用线切割机床加工。可以直接用2个m8的螺钉固定在垫板上，凸模与凸模固定板的配合按h7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、导料板的厚度的总和，外形凸模下部设置1个导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模长度为： （10-2）式中： h1-凸模固定板厚度； h导-导板的厚度； h2-卸料板厚度； y-增加长度。由于h导=6mm，y=46mm，查表10-3得h2=18mm，代入公式10-2得：10.4 内孔凸模设计10.4.1 凸模的结构设计凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为本设计中凸模是圆形结构，所以综合考虑采用整体式中的台阶式（如图10-1），凸模与凸模固定板的配合按h7/m6。10.4.2 凸模尺寸计算凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时考虑凸模的修模量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。因为该模具采用的是弹性卸料上出件方式，其总长按相关公式计算： （10-3）式中： h1-凸模固定板厚度； h2-弹簧工作厚度； h3-卸料板厚度； h4-导料板厚度； h5-冲裁件厚度和凸