模具设计与制造课程设计--金属压圈复合模具设计.doc

模具设计与制造基础课程设计任务书设计题目：金属压圈复合模具设计系别：机电工程系 专业：机械制造与自动化姓名：周庆祥 学号：110003010108 完成日期：2013年11月30日 目 录 摘 要前 言第一节 冲裁工艺方案分析411设计任务412工艺性分析413工艺方案5第二节 工艺计算及结构设计521排样 522 冲压力623 冲压中心724 凸、凹模刃口尺寸计算725 凸模、凹模、凹凸模的结构设计8第三节 模具结构设计931 模具总体设计1132 卸料弹簧的设计1133 定位方式1234 卸料、顶件方式1235模架及模柄1336送料方式1437 模架的选用1438 冲压设备的选择 14致 谢16参考文献17金属压圈复合模具设计 摘要：本设计进行了落料、冲孔连续模的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。冲孔凹模和落料凹模则采用整体固定板固定。落料凸模内装有导正销，保证了工件上孔和外形的相对位置准确，提高了加工精度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词： 冲压成型 落料 冲孔前 言21世纪，我国经济将从真正意义上溶入全球经济一体化，中国的市场将不再只属于中国企业。产品，不仅仅是性能与价格的较量，从外观、实用性到环保，哪一点输给别人那只能堆放在仓库或贱卖，不会创造效益的企业只好关门。手抄书式的靠机床和操作工来实现工程师设计产品化的老机械制造已成为历史，现代制造业驾驭着微电子和新材料，敲击着键盘，在加工中心与模具组成的流水线上精密的复制着工程师在计算机辅助下设计的从市场捕捉来的最新产品。进入21世纪，先进制造技术将全面担负起快速、精确的生产更多门类的产品，以保障和提高人类现代化生活的质量。 模具已不仅仅是人类用来浇铸钱币和内燃机壳的砂箱。今天，它凝聚了各类高技术，能快速精密的直接把材料成型、焊接、装配成零部件、组件或产品，其效率、精度、流线、超微型化、节能、环保，以及产品的性能、外观等，都是传统工艺所无与伦比的。展望21世纪，无论电子、生物、材料、汽车、家电等哪个行业，不装备由计算机、模具和加工中心砌成的生产线，都不可能在制造业中担纲支柱产业。模具是现代制造技术的重要装备，其水平标志着一个国家或企业的制造水平和生产能力。今后一段时期内，我国五大支柱产业的产品质量、批量化成本和包括产业更新在内的技术进步的关键是模具。现在全球模具总产值早已超过传统机械工业机床与工具类产值的总和。 该零件在汽车，机械，家电，飞机，火车等方面都有广泛的应用。该零件在生活中到处都可以看到，它具有使两个零件连在一起从而减少之间的磨损。到处都可以买到，价格便宜，制造简单，方便等。第一节 冲裁工艺方案分析11设计任务零件尺寸如下图1.1：图1.1 零件图如图1.1为厚2mm的A号钢片，生产批量为大批量。这次毕业设计的任务是设计该零件的模具尺寸并绘制模具零件图和总装配图。12工艺性分析设计模具时，首先应根据生产批量、零件图纸及零件的技术要求进行工艺性分析，来判断该冲裁件进行冲裁加工的难易程度，对不适合冲裁或较难由冲裁来完成加工的部位，提出改进方案，与设计者协商。根据图1.1所示零件，对冲裁件工艺性的分析，从零件形状、要达到经济精度以及尺寸几个方面来看，与零件简图中几个方面相比较，可认为零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注、生产符合批量等情况，也符合冲裁工艺的要求。13工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，在模具同一位置时可完成数道分离工序的模具，成本低、操作方便、工件精度也能满足要求。方案三也只需一道模具，生产效率高，但不在同一个位置就可以完成，操作不方便，精度要求不能满足，成本高。因此从零件加工精度和经济性角度综合考虑，选则方案二是较为合适的，即选择复合模作为本设计的模具方案。第二节 工艺计算及结构设计21 排样图2-1 排样图为了提高材料利用率，采用直对排的排样方案，如图2-1所示。由查表可得的搭边值，并取整得a=3mm1计算步距： h = 42 + 3 = 45mm条料宽度：b = 42 + 3 2 =48mm2一个步距的材料利用率冲压件毛坯面积： = = 2.2冲压力该模具采用弹性卸料和下出料方式1.冲裁力F1=Ltb=198.68x2x300=119208N2.卸料力 查表得： 。所以 3.堆件力 查表得到凹模刃口形式，h = 8mm , 则 查表得 所以 冲压总力为： 2.3冲压中心 按比例画出零件形状，选定坐标系xoy ,如图2-2所示。由于零件左右对称，即, 这里只需计算。将工件冲裁周边分成 、 、 、 基本段，求出各段长度及各段的重心位置。图 2-2 压力中心 = 131.88 , = 21 ； = 58.8, = 19.5； = 4, =32 ； = 4 , =33； 2.4凸模、凹模刃口部分尺寸计算查表得间隙 0.26 ， 0.38。对冲孔22mm采用凸模、凹模分开的加工方法，其凸模、凹模刃口部分尺寸计算如下：查表得凸模、凹模制造公差为 校核： = 0.12 ， 满足 的条件查表得因数 x = 0.5 按式 所以 对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，采用配合加工的方法，其凸模、凹模刃口部分尺寸计算如下：以凹模为基准件，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大 ，因此都属于A类尺寸。零件图中未注公差的尺寸， 按自由公差，其极限偏差为 ： ， 。查表得因数x为：当 0.50 时 ，x = 0.5 ; 当 0.50 时， x = 0.75 。 按式 ： 2.5确定模具凸模、凹模 、凸凹模的结构设计冲孔22mm的圆形凸模 ，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直柱的形状，尺寸如图2.4 所示。 图2-3 凸模 图2-4凹模凹模的刃口形式，鉴于该产品生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，即图2-4 所示的刃口形式。凹模的外形尺寸为：H = Kb = 0.2442 mm=10mm C=1.5h=15。尺寸标注如图 2-4所示 。 模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必须还有 一个凹凸模，凹凸模的结构简图如图图2-5所示，凹凸模的外刃口尺按凸模尺寸配制，并保证双面间隙2.26-0.38。凹凸模上孔中心与边缘距离尺寸为11的公差应比零件图所标精度高3-4级，即定为。 图2-5 凹凸模 第三节 模具结构设计3.1.模具总体设计图3-1所示为本文设计对象的模具总装配图，该复合冲裁模将凹模及小凸模装在上，模上，是典型的倒装结构，导料销控制条料送进的导向，固定挡料销控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板，卸料螺钉和弹簧组成。冲制的工件由推杆，推板，推销和推件板组成的刚性推件装置推出。冲孔的废料可通过凹凸模的内孔从冲床台面孔漏出。 图3-1 模具总装配图 3.2.卸料弹簧的设计 （1）根据模具结构初定4根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为： （2）根据预压力（894N）和模具结构尺寸，由资料给出的弹簧参数，其最大工作负荷。（3)校验是否满足，又书（2）中可见序号70-72的弹簧满足 ，但选序号70的弹簧合适，因为其他弹簧太长，会使模具高度增大。70号弹簧的规格如下： 外径D=42 钢丝直径 d=6 自由高度： 装配高度：3.3定位方式定位方式采用侧刃加导正销定距的方式。用侧刃定距时，使侧刃的实际长度和凹模型孔间步距一致，可提高送料精度。但采用侧刃定距时，送料操作时的人为因素，会产生送料精度不稳定的现象。对于工位较多的级进模，送料的累积误差，会使送料精度降低，对尺寸精度要求高、形状复杂的冲件尤为明显，因此，在侧刃定距的同时增设导正销的方式，在多工位级进模中得到广泛的应用。侧刃导正销的定距方式是将侧刃做粗定位，导正销做精定位。用于导正的导正孔，可以是冲件上的孔，也可在条料上冲出辅助工艺孔。为保证送料精度，一般应设置两个导正孔，并在第一工位上冲出。1、侧刃和导正销定距方式时，侧刃、侧刃当块、侧导板和导正销的装配与调整方法，与单独装侧刃、导料销基本相同。2、侧刃和导正销定距方式中，侧刃长度与凹模型孔间隙步距c的关系应为： =c+(0.10.2)mm。侧刃长度增大（0.10.2）mm,是为了补偿导正销插入型孔时，条料可向后移动的补偿量。3.4卸料、顶件方式卸料装置分固定卸料装置、弹性卸料装置。卸料板用与卸料卡在凸模或凸、凹模上的冲裁件或废料。当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决与板料厚度，一般在0.20.5mm之间，卸料薄时取小值：板料厚时取大值。当固定板兼起导板作用时，一般按H7/ h6配合制造，但应该保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁板较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。弹性卸料装置是由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。弹性卸料既起卸料作用又起压料的作用，所得冲裁件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。弹性卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁板料厚度查表。在级进模中，特别小的冲孔凸模与卸料板的单边间隙可将表列数值适当加大。当卸料板起导向作用时，卸料板与凸模按H7/h6配合制造，但其间隙应比凸、凹模隙小。此时，凸模与固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具开启状态，卸料板应高出模具工件零件刃口0.30.5mm,以便顺利卸料。由于此零件很薄，只有0.5mm，在冲压前需先压平，故采用弹性卸料。3.5模架及模柄1模架类型如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架(对角导柱导套模架也可)；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料(纵横向均可且送料较顺畅)，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些，四角导柱导套模架则常用于大型模具，而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具采用对角导柱导套模架。2模柄类型模柄是连接上模与压力机的零件，常用于 1000KN以下的压力机的模具安装。模柄的结构型式比较多，重载的模具可直接用镙钉、压板将上模压在滑块端面。3.6送料方式条料的送料方向是条料靠着一侧的导料板，沿着设计的送料方向导向送进。标准的导料板结构见国标 (GB286581)。而采用导料销时，要选用两个。导料销的结构与挡料销相同。 为了保证送料精度，使条料紧靠一侧的导料板送进，可采用侧压装置。簧片式用于料厚小于1mm，侧压力要求不大的情况。 弹簧压块式和弹簧板式用于侧压力较大的场合。弹簧压板式侧压力均匀，它安装在进料口，常用于侧刃定距的级进模。簧片式和弹簧压块式使用时，一般设置 23个。3.7.模架的选用 模架选用适用于中等精度，中、小尺寸冲压的后侧导柱模架，从右向左送料，操作方便。 上模座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*50 下摸座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*65 导柱： d/mm*L/mm=35*200 导套：d/mm*L/mm*D/mm=35*125*48 垫板厚度取：12 凸模国定板厚度取：8 凹模的厚度已定为：10 卸料板厚度取：14 弹簧的外露高度：14 模具的闭合高度：=（50+12+8+10+2+14+54+65）mm=215.2mm 3-8. 冲压设备的选择 选用双柱可倾压力机 J23-40 公称压力：400KN 滑块行程：100mm 最大闭合高度 330mm 连杆调节量:65mm 工作台尺寸:(前后mm左右mm) ：460700 垫板尺寸:(厚度mm孔径mm）：65220 模柄孔尺寸：（直径mm深度mm) ：4507 最大倾斜角度：总 结这次的主要任务是金属压圈复合模具设计，首先是进行工艺方案的分析，从而确定工艺方案，然后进行工艺计算及结构的设计确定排样，计算凸模、凹模刃口部分尺寸，确定模具凸模、凹模 、凸凹模的结构设计，最后进行模具结构总体的设计。致 谢本次毕业设计是在全组同学共同努力和讨论下完成的。在这三个多星期的设计过程中，全组同学每天都会积极讨论，每个人解答问题的幽默和对待问题的严谨使我在设计过程中对专业知识更加深入的了解，也极大地激起了我求知的欲望。同学们学知识不但努力，更重要的是他们在工作和事业上的那种孜孜不倦的精神潜移默化地影响着我，成为鞭策我不断前进的动力。在这毕业设计即将结束之前，特此向辛勤培育我的老师表示诚挚的感谢！ 我认为这次的毕业设计工作对我个人来说意义是非常可贵的。虽然是我在大学生活的终点，但同样也是我将来生活和工作的起点。我将以我未来的学习和工作回