汽车引导板级进模设计论文

目 录 设计总说明 . 1 . 1 1 绪论 . 1 状 . 1 来冲压模具制造技术发展趋势 . 1 2 零件的冲 压工艺性分析 . 4 3 工艺方案的确定于工艺计算 . 4 工艺方案的确定 . 5 排样设计 . 5 毛坯的尺寸计算 . 5 确定零件的排样方案 . 6 条料宽度、导尺间宽度、材料利用率的计算 . 6 4 工艺计算 . 8 冲裁工序总力的计算 . 8 曲力的计算 . 9 5 压力机的选择 . 9 选压力机 . 10 压力中心的计算 . 10 6 工作零部件的设计与标准化 . 12 工作零部件的计算 . 12 凸模、凹模结构设计 . 12 . 14 . 19 . 21 7 主要工作机构的设计与标准化 . 21 定位装置的设计 与标准化 . 21 固定挡料销的选用 . 22 临时挡料销的设计与标准化 . 22 导正销的设计与标准化 . 23 导料板的设计与标准化 . 23 标准模架的选用 . 25 卸料装置的设计与标准化 . 32 8 装配图及压力机的校核 . 34 配图 . 34 力机的选择与校核 . 35 9 模具的装配与调试 . 38 具的装配 . 38 具的调试 . 38 凸凹模间隙的调试 . 38 冲模的试冲 . 38 试冲过程中的调整 . 38 设计总结 . 38 鸣谢 . 39 参 考文献 . 40 设计总说明 本次研究的课题是 汽车引导多工位级进模具设计 。 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。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。 在这次设计中，首先我们使用 维造型功能，对零件进行三维造型。 然后 对零件进行工艺性分析， 利用 维和三维图，以加深对零件的理解。了解冲裁件、 弯曲 和成形件结构的工艺性。设定零件的工艺方案， 制定方案 ，针对长圆孔距边的距离近 ,不能在同一套模具上同时落料冲孔这一问题 ,制定用级进模冲压成形的工艺方案 ,将三套模具合为一套。 比较工艺方案并确定工艺方案。 计算毛坯的尺寸，计算冲裁次数，设定各步半成品的尺寸并绘出工序简图。计算各个工序的工作压力，设计并绘出模具简图，选取各个合适的零件。了解落料模、 弯曲 、整形模、切边模和冲孔模的特点和需要注意的问题，在模具简图的基础上进行模具结构工艺性分析，进行模具结构设计并选择冲压设备。 最后绘制模具的总装配图和三围装配图，还有必要的零件图。 关键词：级进模具；冲压；引导板；工艺 分析 is a to of in is on of In we of AD D to D D to of of of to is of at in of of a. of of of of To of to of on to D 汽车引导多工位级进模具设计 机械设计制造及其自动化， 200911411112 康智坤 指导教师： 赵娟 1 绪论 状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着 别厂家还引进了 件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽 车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模海交通大学模具 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；多先进的模具技术应用不够广泛等等 ，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 来冲压模具制造技术发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广 模具 着微机软件的发展和进步，普及企业将加大 ；进一步扩大 术的应用范围。计算机和网络的发展正使 企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3) 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能 ，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4) 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 (像数控铣一样 )，因此不再需要制造复杂的成型电极， 这显然是电火花成形加工领域的重大发展。(5)提我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 (6) 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积 (、等离子喷涂等技术。 (7) 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、(8) 这是我国 系自动生成和识别装配模型中的配合约束关系从总体上体现了产品的功能，虽然通过三维几何建模可以直接地、方便地在图形上生成组装体，但是其零件间并未建立配合的约束关系，因而不能支持设计后的约束驱动修改。如采用人机交线来一一对应地建立各零件间的 配合关系，以供计算机算出转移矩阵，则又极为费事。因此如何能根据约束特征来自动生成配合的约束关系是发展虚拟装配技术的一个重要内容。尤其对于一 些复杂的配合如存在多种约束形式或过定价时更为关键，需发展一些适用的软件。 （ 2）发展适用的人机型装配规划技术构建装配规划过程的可视化和人的智能融入化，例如应用基于进程面向对象的 现在虚拟环境下进行装配规划的生成。 （ 3）装配干涉检查和配合力分析的智能化如应用多媒体技术使干涉部位变色、闪烁、声响，示出干涉区范围和干涉量。对配合时受力状态和配 合公差的分析结果提供可视化的直观形象，以利于优化装配工艺。 （ 4）装配拟实技术与产品数据库 当对机器进行故障诊断或修理更换某一零件时，利用 利于提供更准确的维护信息。对于现在装配过程中（ 1）配合的约束关系自动生成和识别装配模型中的配合约束关系从总体上体现了产品的功能，虽然通过三维几何建模可以直接地、方便地在图形上生成组装体，但是其零件间并未建立配合的约束关系，因而不能支持设计后的约束驱动修改。如采用人机交线来一一对应地建立各零件间的 配合关系，以供计算机算出转移矩阵，则又极为费事。因此如何能根据约束特征来自动生成配合的约束关系是发展虚拟装配技术的一个重要内容。尤其对于一些复杂的配合如存在多种约束形式或过定价时更为关键，需发展一些适用的软件。 （ 2）发展适用的人机型装配规划技术构建装配规划过程的可视化和人的智能融入化，例如应用基于进程面向对象的 现在虚拟环境下进行装配规划的生成。 （ 3）装配干涉检查和配合力分析的智能化如应用多媒体技术使干涉部位变色、闪烁、声响，示出干涉区范围和干涉量。对配合时受力状态和配 合公差的分析结果提供可视化的直观形象，以利于优化装配工艺。 （ 4）装配拟实技术与产品数据库 当对机器进行故障诊断或修理更换某一零件时，利用 利于提供更准确的维护信息。 2 零件的冲压工艺性分析 工件名称：汽车引导板 生产批量：大批量 材 料： 08F 厚 度： 4件简图：图 1 图 1:汽车引导板 图示零件材料为 4 08F 钢板 ，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适 中。 外形落料的工艺性：引导板属于小尺寸零件，料厚 4形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。 弯曲的工艺性： U 弯曲 R4 度 4 求一般可以用弯曲工艺来获得 冲孔的工艺性： 15*非标准孔，尺寸精度要求较高，可采用冲孔。 此工件只有外形落料、弯曲和冲孔三个工序。图示零件尺寸除弯曲宽度 41边均为未注公差的一般尺寸，按惯例取 ，符合一般级进冲压的经济精度要求，模具精度取 即可。 由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压弯曲工艺性，适合冲压弯 曲生产。 3 工艺方案的确定及工艺计算 艺方案的确定 汽车引导板零件所需的基本冲压工序为弯曲、落料和冲孔，可拟订出以下三种工艺方案。 方案一：用简单模分三次加工，即落料 冲孔 弯曲。 方案二：冲孔落料弯曲复合模。 方案三：冲孔落料弯曲级进模。 方案一，生产率低，工件的累计误差大，占用三套模具生产设备成本比较高，操作不方便，由于该工件为大批量生产，相比较方案二和方案三更具有优越性。 方案二：冲孔落料、和弯曲三 个工序都在同一个工位上完成，生产率较方案一快，不过模具制造复杂，而且长圆孔的孔边距为 冲压设计资料可知凸凹模滴滴最小壁厚为 样落料和冲孔是不能同时完成的，所以不能选着复合模。 方案三：汽车引导板零件为大批量生产，且其要冲的孔和其余落料和弯曲的精度要求不太高，且为大批量生产，使用方案三比方案一和方案二更适合零件的生产要求。故选方案三，即采用冲孔、落料和弯曲级进模。 排样设计 毛坯的尺寸计算 该制件弯曲端展开后的长度 L 和宽度 B 计算： L=a+b+c+41+毛坯的展开图如图 2 所示： 图 2 毛坯的展开图 一个工件平展后的面积： S=确定零件的排样方案 设计模具时，条料的排样很重要。根据引导板的特点，选择直列单向排列。 采用单向排列的送料方式，排样图如图 3 所示： 图 3 排样图 料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算 查表 取得工件间和侧面的搭边值为 条料 宽度的计算：采用无侧压装置的送料方式，由 L= 材料利用率的计算： 一个步距内的材料利用率 = 式中 A 一个冲裁件的面积， B 条料宽度， s 步距 =48 =1- 8= 图 4：材料利用图 4 工艺计算 (1）正倒装结构：根据上述分析，本零件的冲压包括冲孔和落料和弯曲三个工序，为方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构：即冲孔凹模、落料凹模和都安排在下模。弯曲工序采用正装结构：即弯曲凹模在下模。 2）送料方式：采用手工送料方式。 3）定位装置：本工件在级进模中尺寸是较小的，又是大批量生产，切口与冲孔时第一个工位采用临时挡料销定位。送料时废料孔与固定挡料销作为粗定距，依此作为条料送进的精确定距。 3）导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于已经采用了手工送料方式，为 了提高开敞性和导向均匀性，采用对角导柱模架。 4）卸料方式：本模具采用正装结构，冲孔废料留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料从孔洞中落下；弯曲后工件留在上摸的弯曲凹模型腔中，为了简化模具结构，可以在上模中开有打料孔用打压料板将工件顶出。工件厚度为4了保证工件有比较好的平整度，采用固定卸料卸料装置。 冲裁工序总力的计算 工位 1： 切口与冲孔，查表 2 51 0 0 . 0 2 4 3 8 3 1 . 5 3 5 1 0F L t K N 推件力 541 0 . 0 4 5 1 . 5 3 5 1 0 0 . 6 9 1 1 0F n K F 推 推N， 卸料力 530 . 0 3 1 . 5 3 5 1 0 4 . 6 0 5 1 0F F F 卸 卸N， 总冲压力 51 . 6 5 1 0F F F F 总 推 卸N。 工位 2： 落料，查表 251 6 6 . 0 4 4 3 8 3 2 . 5 4 1 0F L t K N 推件力 541 0 . 0 4 5 2 . 5 4 1 0 1 . 1 4 5 1 0F n K F 推 推N， 卸料力 530 . 0 3 2 . 5 4 1 0 7 . 6 3 1 1 0F F F 卸 卸N， 总冲压力 52 . 7 3 1 0F F F F 总 推 卸N。 曲力的计算 根据制件的设计要求，为了提高弯曲件的精度，减小弯曲回弹，拟采用校正弯曲，校正力比弯曲力大的多，而且两个力先后作用，因此采用校正弯曲时，一般只计算校正力： F 校 = 校 校正时的弯曲力 A 校正部分的垂直投映面积 p 单位面积上的校正力 ,查表 5 43得 p=120 A= 校 =47 7 7 9 1 0 N 卸料力 430 . 0 3 7 . 9 7 7 7 9 1 0 2 . 3 9 1 0F F F 卸 卸N 5 压力机的选择 选压力机 查冲模设计手册开式可倾压力机参数初选压力机型号为 压力中心的计算 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。 此为多凸模模具的压力中心，首先计算大凸模的压力中心 计算其压力中心的步 骤 如下： 、按比例画出凸模的工作部分剖面图（见图 5） 、在任意距离处作 、 分别计算出各线段和圆弧的重心到 的距离 到 的距离 、大凸模的压力中心到坐标轴的距离下式确定： 到 的距离 1 2 2 3 3 4 4 5 51 2 3 4 5l x l x l x l x l xl l l l l = 的距离 =图 5 总压力中心示意图 6 工作零部件的设计与标准化 工作零部件的计算 由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。 按配作加工方法计算凸模和凹模刃口尺寸。刃口尺寸计算见下表 5表 5 表 6模刃口尺寸计算 工序性质 工件尺寸 冲裁间隙 Z 磨损系数x 制造公差 凹模尺寸 凸模尺寸 切口 凸模尺寸配制，其双面间隙为 凸 凸模尺寸配制，其双面间隙为 凸 009 按凸模尺寸配制，其双面间隙为 凸 凸模尺寸配制，其双面间隙为 凸 0 75 凸模尺寸配制，其双面间隙为 凸 单位： 0 75 凸模尺寸配制，其双面间隙为 凸 0 75 5()3 4 2 5 凸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 0 75 凸 按凹模尺寸配制，其双面间隙为 0 75 1()2 4 2 5 凸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 0 75 519()2 9 2 5 凸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 注：磨损系数查表 24020 ；冲裁双面间隙 Z 查表 24420 ；凸、凹模的制造公差查表24120 ；未注公差尺寸的极限偏差查表 2316 。 表 6模刃口尺寸计算 工序性质 凹模 深度 工件尺寸 单边间隙2 凸模圆角半径1圆角 半径 2凸模尺寸 弯曲 02725按设计尺寸， 2(23)800 50 9()4 5 2凹000 93()44 1 单位： 注：弯曲凸、凹模制造公差 查表 25520 ；凹模圆角半径计算式按表 25120 模结构设计 凸、凹模的设计要遵循以下几点原则： 1）凸、凹模要有足够的强度和刚度。 2）凸、凹模必须安装牢固，便于维修和更换，保证冲件的精度 3）多工位自动级进模的凸、凹模要有统一的标准，这样既便于加工，又不会出现位置上的误差。 4）余料排除方便及时。为了避免损坏模具，应采取及时的措 施来清除余料， 一般在凸模上设置余料顶针，凹模上设置高压气孔等措施。 模结构设计 因为零件属于中厚板冲裁，而且还有弯曲工序，查冲裁实用结构设计手册得到材料选用 准号为 处理后硬度 58 62模长度一般是根据结构上的需要而确定的，其凸模长度用下列公式计算： L=h1+h2+中 L 凸模长度， mm 凸模固定板高度， mm 卸料板高度， mm 导料板 的 厚度 ， mm 凹进卸料板内 1=h1+h2+5+20+11+1=57（ 1）切口与冲孔凸模 由于切口宽度为 18厚 口时侧向力比较大，因此将两边切口凸模设计成一整体结构的凸模，如下图为切口凸模的零件图。这样不但可以消除单边切口的侧向力，而且根据制件比较紧凑这一特点。又可以设计成冲孔凸模的固定板，成为一多功能工作快，既保证了凸模的强度，同时又能满足制件的尺寸的要求。有利于模具的制造与维修。 校核凸模强度 51 . 5 3 5 1 0 2 5 2 . 0 2 3 0 06 0 9 . 0 7 5 P M 所以强度合格 式中： 为凸模内的压应力（ ;F 为凸模的冲裁力（ N）； 2 图 6 切口与冲孔凸模 图 7 切口与冲孔凸模 （ 2） 弯曲凸模 查冲裁模具设计手册得 2 2 543 . 1 4 2 . 2 1 0 36 0 1 4 94 4 2 7 . 9 7 7 7 9 1 0 1 2E J b hl m ，所以强度及格 式中 凸模的自由长度（ ; 于工具钢，其值为 0 （ 4； 于淬火钢， n=2 3，未淬火钢， n=4 5； 图 8 弯曲凸模 图 9 弯曲凸模 （ 3） 落料凸 模 校核凸模强度 52 . 5 4 1 0 1 7 5 . 0 8 7 3 0 01 4 5 0 . 7 P M 所以强度合格 式中： 为凸模内的压应力（ ; F 为凸模的冲裁力（ N）； 2 图 10 落料凸模 图 11 落料凸模 模的结构设计 凹模 设计为一整体式，如下图 12，（ 1）在第 2 工位中，必须在切断制件与条料、制件与料的同时进行压弯，为了不使上模切断刃口进入太长，压弯凹模的圆角不宜太大，取可。（ 2）在切口凹模的非刃口处与切口凸模无间隙滑配使模具工作分力平衡，有利于提高模具的使用寿命。 凹模高度可按经验公式计算，即 凹模高度 H=模壁厚 C=()H 式中 B 不小于 15刃口至凹模外形边缘的距离； K=系数，查表 8 13得 K=模高度 H= 按表取标准值 36模壁厚 C= 6=54 根据上述方法确定凹模外形尺寸须选用矩形凹模板 315 200 36为零件属于中厚板冲裁，而且还有弯曲工序，查冲裁实用结构设计手册得到材料选用 准号为 处理后硬度 60 64 12 凹模 图 13 凹模 模固定板 由凹模边界 L=315=200冲模结构设计手册得到凸模固定板高 H=25料 45 钢， 图 14 凸模固定板 图 15 凸模固定板 7 主要工作机构的设计与标准化 定位装置的设计与标准化 由实用冲模结构设计手册可知，对于级进模，如果有两个工位以上，就要选用一 组固定挡料销和临时挡料销的搭配来进行送料定位。 固定挡料销的选用 固定挡料销： M 812 2008 材料： 45 钢 99 88 热处理：硬度 43 48术条件：按 81 图 16 固定挡料销 图 17 固定挡料销 临时挡料销的设计与标准化 临时 挡料销的设计根据标准件，选用此挡料销如图 选用 5钢 2000 ）热处理：硬度 43 48 18 临时挡料销 图 19 临时挡料销 导正销的设计与标准化 导正销主要用于级进模上，消除挡料销的定位误差，以获得较精确的工件。选用如图 100,材料为 45钢，热处理为 55 60B/ 20 导正销 图 21 导正销 导料板的设计与标准化 经查表分析得导料板长度 L=315度 B= 10 . 5 ( ) 0 . 5 ( 2 0 0 5 3 . 4 0 . 6 ) 7 3 C m m 厚度 h=8料是 45钢，热处理后硬度 28 22 导料板 图 23 导料板 标准模架的选用 模架是由上模座 、下模座、模柄及导向装置组成，对模架的基本要求： 应有足够的强度与刚度 应有足够的精度 上下模之间的导向应精确。现有如下模架方案： 方案一：采用对角导柱模架。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动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。 方案二：采用后侧导柱模架。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单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。 方案三：四导柱模架。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要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。 方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。 根据以上方案，并结合凹模，定位和卸料装制的平面布置，本设计采用对方案一最佳，即采用对角导柱模架，其优点是两个导柱分布于对角线上，可纵向，横向送料。由于导柱装在模具中心对称位置，冲压时可以防止由于偏心力矩引起模具歪斜，适用于级进模。 把这个也要写进毕业论文，即你