止动片设计毕业论文.doc

泉州信息职业技术学院泉州信息职业技术学院 毕业论文毕业论文 题题 目 目 止动片冲压模具设计止动片冲压模具设计 院 系 院 系 机电工程系机电工程系 专专 业 业 模具设计与制造模具设计与制造 届届 别 别 20092009 级级 学学 号 号 姓姓 名 名 指导老师 指导老师 谢国雄谢国雄 20122012 年年 6 6 月月 2020 日日 目 录 一 概述一 概述 2 1 1 止 动 片 的 简 介 2 1 2 设 计 的 题 目 3 1 3 设 计 的 任 务 3 1 4 设 计 的 目 的 3 1 5 设 计 的 要 求 4 1 6 设 计 的 方 法 4 二 二 冲冲 裁裁 件件 的的 工工 艺艺 分分 析析 与与 计计 算算 4 2 1 工 艺 分 析 4 2 2 冲 裁 工 艺 方 案 的 确 定 5 三 三 冲冲 裁裁 件件 的的 排排 样样 5 3 1 排样方案的确定 5 3 2 选择搭边值 6 3 3 送料步距与条料宽度 7 3 4 冲 裁 间 隙 的 选 用 7 四 四 冲压力的计算冲压力的计算 8 4 1 冲裁力 f 的计算 8 4 2 卸料力 f 顶料力 f 和推料力的计 8 五五 确确定定模模具具压压力力中中心心 9 5 1 计算模具压力中心 9 5 2 计算整套模具压力中心 9 六 计算凸 凹模具的刃口尺寸六 计算凸 凹模具的刃口尺寸 10 6 1 对凸凹模分别加工进行分析 10 七 冲裁部分及零件的设计七 冲裁部分及零件的设计 11 7 1 根据在模具中的功能和特点 可以分成两类 11 7 2 凹凸模的设计 11 7 3 冲孔凸模设计 12 7 4 定位零件的设计 12 7 5 卸料板的设计 13 7 6 模架及其他零件的选用 15 八 绘制总装配图八 绘制总装配图 17 九 九 致谢词致谢词 18 参考文献参考文献 18 一 一 概述概述 1 1 1 1 止动片的简介止动片的简介 本次设计是由冲孔模 落料模设计组成 冲压模具主要是将板料分离或成 形而得到制件的加工方法 模具的设计与制造主要考虑到模具是否满足工件的 工艺性设计 能否加工出合格的零件 以及后来的维修和存放是否合理等 本 次设计的止动片 不仅考虑要使做出的零件能满足工件要求 还要保证模具的 使用寿命 由于多工位级进模能够将复杂的零件采用一副级进模快速冲压完成 因而 在工业生产中得到广泛的应用 本文在分析止动片零件冲压工艺基础上 介绍 冲孔 落料级进模排样设计 模具总体的设计和主要零部件设计 确定的级进 模设计方案 模具设计充分考虑冲压制件的结构特点和精度要求 模具采用了 自动卸料 出料 少废料冲裁 有效提高了材料利用率和生产效率 1 2 1 2 设计的题目设计的题目 设计的题目 止动片的设计 1 3 1 3 设计的任务设计的任务 1 确定止动片各边和圆孔的尺寸及公差 2 绘制止动片简图 3 止动片工艺分析与计算 4 根据方案计算凸凹模具的刃口尺寸及冲压力计算 确定模具的压力中心 5 根据设计任务 绘制必要图纸 1 4 1 4 设计的目的设计的目的 模具设计是高等学校机械类近类专业本 专科学生较全面地运用已学过的 知识 特别是模具设计原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项零 件图和零件工艺分析与计算的基本训练 是一个重要实践环节 其目的是在于 运用已学过的知识培养学生创新能力 用创新思想确定出解决模具设计实际问 题的方案及其有关尺寸 并学会将方案绘制出简图和工艺分析与计算的能力 培养学生对确定的零件简图绘制和工艺分析与计算 学会按任务进行调研 实 验 查阅技术资料 设计计算 制图等基本技能 在此基础上初步掌握计算机 程序的编制 并能用计算机解决模具设计技术问题 学会运用团队 集体解决 技术难题的能力 1 5 1 5 设计的要求设计的要求 在设计止动片时 要满足模具的工艺分析与计算 同时对于止动片进行公 差计算 确定止动片的厚度及相关尺寸 尽量设计结构简单 实用 1 6 1 6 设计的方法设计的方法 大致可分为图解法和解析法两种 图解法的几何概念清晰 直观 但需逐 个分别分析设计计算精度较低 解析法精度较高 且可对各个进行迅速分析计 算 但需要有效方便的计算软件 随着计算机的普及 计算绘图增多 图解法 除了人工绘图分析设计 还出现了利用计算机进行图解设计分析计算 他的精 度也可随之提高 同时又保持了形象 直观的优点 因此此法也不失是一种值 得提倡的方法 二 二 冲压件的工艺分析与计算冲压件的工艺分析与计算 2 1 2 1 工艺分析工艺分析 产品零件图如下所示 1 该零件只有落料和冲孔两个工序 零件结构相对简单 有 2 个 9 的孔 孔与孔 孔与边缘之间的最小 c 距离满足 c 1 5t 要求 最小壁厚 0 7mm 尺寸 精度较低 普通冲裁完全能满足要求 2 冲裁件质量是指断面状况 尺寸精度和形状误差 断面状况尽可能垂直 光洁 毛刺小 尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内 零件外行应该 满足图纸要求 表面尽可能平直 即拱弯小 本厂品在断面粗超度和毛刺高度 没有严格要求 所以要模具达到一定要求 冲裁件的断面质量可以保证 3 本厂品的材料为 q235 普通碳钢 未退火 具有良好的冲裁性能 适 合冲裁 抗剪强度为 310 380t mpa 抗拉强度为 380 470b mpa 屈服强度为 240s mpa 可见产品材料性能符合冲压加工要求 4 产品为大批量生产 很适合采取冲压加工 最后采用连续模或复合模 加 上自动送料装置 会提高生产率 经上述分析 该零件的尺寸精度能够在冲裁加工中得到保证 故决定采用 冲孔落料级进冲裁模进行加工 2 2 2 2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 止动片冲裁工艺过程包括落料 冲孔两个基本工序 可有以下三种工艺 方案 方案一 先冲孔 后落料 采用单工序模生产如下图所示 特点 结构简单 但需要两道工序两副模具 成本高生产率低 难以满足 大批量生产的要求 方案二 落料 冲孔复合模 采用复合模生产 见下图 特点 只需要一副模具 工件精度及生产效率都较高 工件最小壁厚为 0 7mm 模具强度较好 但模具制造比较复杂 调整维修比较麻烦 方案三 冲孔 落料级进冲模 采用级进模生产见下图 特点 也只需要一副模具 生产效率高 操作方便 但是制造精度不如复 合模 模具制造比较复杂 调整维修比较麻烦 通过对上述三种方案的分析比较 根据本零件的设计要求及各方案的特点 采用方案三 级进模 最合理 即选用级进模的结构 三 三 冲裁件的排样冲裁件的排样 冲裁件在条 带料或板料上得布置方法叫排样 合理的排样是提材料利用率 降低成本 保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施 3 1 3 1 排样方案的确定排样方案的确定 按零件的尺寸关系 可以有三种方案 单排横放有废料排列图 3 1 1 单排 直放有废料排列图 3 1 2 和交叉有废料排列 3 1 3 单排横放 分析得到 止动片的形状为上下对称 下端水平 采用直对排效率较高 3 2 3 2 选择搭边值选择搭边值 表 3 1 1 冲裁金属材料的搭边值 排样是冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边 搭 边的作用一是补偿定位误差和剪板误差 确保冲出合格零件 二是增加条料刚 度 方便条料送进 提高劳动生产率 同时 搭边还可以避免冲裁时条料边缘 的毛刺被拉入模具间隙 从而提高模具寿命 搭边值由上表得到 工件间 a1 2mm 沿边 a 2 5mm 3 3 3 3 送料步距与条料宽度送料步距与条料宽度 制件步距的计算公式为 s dmax a1 式中 dmax 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 a1 搭边值 条料宽度的计算公式为 b d 2a 式中 条料宽度的单向 负向 偏差 取 0 6 c 导料板与最宽条料之间的间隙 3 4 3 4 冲裁间隙的选用冲裁间隙的选用 冲裁间隙对制件质量及模具寿命有较大影响 间隙的选择主要与材料的种类 厚度有关 应尽可能的选择较大的间隙 以利于提高模具的寿命 降低冲裁力 在冲压实际生产中 主要根据冲裁件断面质量 尺寸精度和模具寿命这三个因 素综合考虑 给间隙规定一个范围值 只要间隙在这个范围内 能得质量合格 冲裁件和较长的模具寿命 这个间隙范围就称为合理间隙 这个范围的最小值 称为最小合理间隙 zmin 最大值称为最大合理间隙 zmax 查的 zmax 0 240 zmin 0 123 四 四 冲压力的计算冲压力的计算 4 1 4 1 冲裁力冲裁力 f f 的计算的计算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力 它是随凸模进入材料的深度 凸模行程 而变化的 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值 它是选用压力 机和设计模具的重要依据之一 冲裁力的大小主要与材料力学性能 厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关 用普平刃口模具冲裁时 其冲裁力 f 一般按下式计算 f klt 式中 f 冲裁力 l 冲裁周边长度 t 材料厚度 材料抗剪强度 此设计 350mpa k 安全修正系数 一般取 k 1 3 为计算简便 也可按下式估算冲裁力 f ltd f klt 1 3x 76 360 x2 30 65 2x14 5 2x24 2 5x2 18 xo 7 350 76940 9n 4 4 2 2 卸卸料料力力的的计计算算 卸料力 从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力 卸料力 f 卸 k 卸 f n h t 8 1 5 5 33 h 是凹模洞口的直刃高度 式中 f 冲裁力 k 卸 k 推 卸料力 推件力系数 下表卸料力 推件力和顶出力因数 料厚k 卸k 推k 顶 钢 0 5 2 50 050 050 06 f 卸 k 卸 f 0 05 164873 5 8243 8n 五五 确确定定模模具具压压力力中中心心 模具的压力中心就是冲压合力的作用点 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滑块的中心线重合 否则冲压时滑块就 会承受偏心载荷 导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损 还会使合理 间隙得不到保证 从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具 在实际 生产中 可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊 从模具结构设计与制 造考虑不宜使压力中心与模柄中心线重合的情况 这时应注意使压力中心的 偏离不致超出所选用压力机允许的范围 5 5 1 1 计计算算模模具具压压力力中中心心 模具是冲孔模 工件为几何对称形状 则该模具的压力中心定位工件 的几何中心 如下图所示 5 2 计计算算整整套套模模具具压压力力中中心心 则整套模具的压力中心是 f klt f 冲 2x3 14x5x2x0 7x350 20001 8n f 落 65 2x4x2 14x2 39 77x18 x1 3x0 7x350 62034 245 x0 0 y0 20001 8x12 62034 245x44 21 2001 8 62034 245 46 57mm 六 计算凸 凹模具的刃口尺寸六 计算凸 凹模具的刃口尺寸 确定工作零件刃口尺寸计算方法之前 首先要考虑工作零件的加工方法及 模具装配方法 结合冲裁模具的特点 工作零件的形状相对简单 适宜采用线 切割机床加工 这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度 使装配工作 简化 因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算 6 1 6 1 对凸凹模分别加工进行分析对凸凹模分别加工进行分析 冲裁模计算原则为 落料模先确定凹模刃口尺寸 其标称尺寸应接近或等于 制件的最小极限尺寸 以保证凹模磨损到一定尺寸范围内 也能冲出合格制件 凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙 冲孔模先确定凸模刃口尺寸 其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸以保证凸模磨损到一定尺寸范 围内 也能冲出合格制件 凹模刃口的标称尺寸比凸模大一个最小合理间隙 选择模具刃口制造公差时 要考虑工件精度与模具精度的关系 既要保证工件 的精度要求 又要保证有合理的间隙值 使用过程中凸模磨损后 刃口尺寸的 变化有增大 减小 不变三种情况 冲裁模初始双面间隙值zmin 0 132mm zmax 0 240mm zmax zmin 0 240 0 132 0 108mm 表 6 6 1 规则形状冲裁时凸模 凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 30 80 0 0200 030 表 6 6 1 磨损系数 x 非圆形圆形材料厚度 10 750 50 750 5 七 冲裁部分及零件的设计七 冲裁部分及零件的设计 7 1 7 1 根据在模具中的功能和特点 可以分成两根据在模具中的功能和特点 可以分成两 类类 1 工艺零件 这类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用 2 结构零件 这类零件不直接参与完成工艺过程 也不和毛坯直接发 生作用 冲模零件的详细分类见下表 工艺零件结构零件 工作零定位零件卸料和压料导向支撑零件紧固零其他零件 件零件零件件 凸模 凹模 凸凹模 挡料销 始用挡销 导正销 定位板 导料销 承料板 导料板 卸料装置 压料装置 顶件装置 推件装置 废料装置 导柱 导套 导板 导筒 上 下模座 模柄 凸 凹模固 定板 垫板 限位支撑装 置 螺钉 销钉 键 弹性件 传动零件 7 2 7 2 凹 凸模的设计凹 凸模的设计 凹模模采用整体凹模 各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工 安排凹模 在模架上的位置时 要依据计算压力中心的数据 将压力中心与模柄中心重合 计算凹模周界的大小 凹模高度和壁尺寸常用下列经验公式确定 其轮廓 尺寸可按公式计算 凹模厚度 h kb 7 1 1 式中 k 是系数 b 为冲裁件最大外形尺寸 根据下表得 k 0 25 h 0 25 65 16 25mm 取 h 20 mm 表 7 1 1 因数 k 的数值 b mm料厚 t mm 12 100 200 0 220 28 凹模厚度 h 0 25 70 17 5mm 为了保证凹模有足够的强度和刚度取 凹模厚度 h 20mm 凹模壁厚 c 1 5 2 h 30mm 40mm 取 c 40mm 凹模长度 b b 2c 65 2 40 mm 145mm b 冲裁件宽度 凹模宽度 l 取 mm 送料方向 凹模宽度 l a 2c 49 2 40 129mm a 为冲孔与落料件的最大距离 最后依据设计尺寸 按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列 7 7 3 3 冲冲孔孔凸凸模模设设计计 冲裁时凸模承受了相当大的压应力 同时在卸料时又承受了拉应力 交变 反复作用 所以必须充分考虑其强度 凸模结构形式是由冲裁件的形状 尺寸 冲模的加工工艺以及装配工艺等实际条件决定的 其结构有 镶拼式 阶梯式 直通式和带护套式等 其截面形状有圆形和非圆形 凸模的固定方式有台肩固 定 铆接固定 直接用螺纹和销钉固定 黏结剂浇注法固定等 因为所冲的孔均为方形与圆形 而且都不属于需要特别保护的小凸模所 以冲孔凸模采用台阶式结构 落料凸模采用直通式 一方面加工简单 另一 方面又便于装配与更换 凸模长度计算为l 式中 为凸模固定板的厚度 为卸料板的厚度 为导料板的厚度 a 为附加长度 a 包括安全距离 修磨余量 凸模进入凹模的深度的总和 凸模修磨量取 5mm 凸模进入凹模深度取 1mm 卸料板与固定板之间的安全距离 a 取 20 凸模固定板厚 0 8h 0 7530 21 5mm 取 20 mm 卸料板厚 0 75h 0 75 18 75mm 取 19mm 其中初定 导料板 6 则 l 20 19 6 20 65mm 冲 9mm 孔的凸模结构如下图 图 7 1 2 凸模结够 7 4 定位零件的设计定位零件的设计 为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件 必须保证坯料或工序件对模 具的工作口处于正确的相对位置 即必须定位 定位方式的选择 该级进模具采用的是条料 控制条料送进方向采用导 料销 有测压装置 控制条料的送进步距采用挡料销定距 初始采始用用挡 料销 条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位 一是在与送料方向垂直 的方向上限位 保证条料沿正确的方向送进 称为条料横向定位向 二是在送 料方向上的限位 控制条料一次送进的距离 步距 称为条料纵向定位或送 料定距 对于块料或工序件的定位 基本上也是在两个方向上的限位 图 7 4 1 毛坯的定位 1 条料横向定位装置 在级进冲裁模上 通常采用导料板进行导料 2 条料纵向定位装置 在级进模中 纵向定位的主要作用是保证纵向搭 边值 挡料销确保条料送进时有准确的送进距 本次级进模中采用活动挡 料销 国家标准结构如下图 图 7 4 2 活动挡料销 由于本模具为连续模 采用一个始用挡料销进行初步定位 图 7 4 3 始用挡料销 7 5 7 5 卸料板的设计卸料板的设计 卸料是指把冲件或废料从凸模中卸下来 可分为刚性和弹性卸料装置两种 形式 用卸料板卸料是最常见的卸料方式 此零件是大批量生产 为了便于操 作 提高生产效率 冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推出的下出件方式 有因为工件料厚 1 5mm 相对较薄 卸料力也较小 易采用弹性卸料装置 弹性卸料装置卸料力较小 所得质量较好 平直度较高 带导向的弹压卸料板 由于运动平稳 并能对细小的凸模工作起到保护作用 在小孔冲模以及复杂的 模具中得到很好的应用 采用的卸料材料是聚氨脂橡胶 pur 其结构如下图 图 7 5 1 卸料板 螺钉规格的选用 模具中选用 m12 的开槽内角圆柱头螺钉 根据实际要求 查标准选用 4 个 gb t 65 m10 85 和 4 个 gb t 65 m8 60 螺钉长度是根据联 接件厚度而定的 查表 选取材料为 45 钢 销钉规格的选用 销钉的公称直径可取和螺钉大径相同或小一个规格 因此 根据标准和实际要求选用 8 个 gb t 119 2 a4 45 销钉的长度是根据联接件 厚度而定的 根据查表 选取材料为 45 钢 7 6 7 6 模架及其他零件的选用模架及其他零件的选用 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 1 应 有足够的强度与刚度 2 应有足够的精度 3 上下模之间的导向应精确 根据标准规定 导柱式模架是由上模座 下模座 导柱及导套组成 模架 及其组成零件已经标准化 故尽量选取标准模架 此模架的选取根据凹模的周 界尺寸 前面已计算出凹模的周界尺寸为 170 mm 140mm 模具采用对角导柱 模架 这种模架的导柱在模具对角位置 冲压时可防止由于偏心力矩而引起 的模具歪斜 以凹模周界尺寸为依据 选择模架规格 模具的闭合高度 模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时 上 下模之间的距离 为使模具正常工作 模具闭合高度必须与冲床的闭 合高度相适 应介于冲床最大和最小闭合高度之间 下模座厚度 上模座厚度 垫板 凸模 凹模 材料厚度 到料板 凸模冲 载后进入凹模的深度 1mm 则 50 45 6 65 30 1 5 6 1 204 5mm210mm 对角导柱模架 在凹模面积的对角中心线上 装有前 后导柱 其有效区 在毛坯进给方向的导套间 受力平衡 上模座在导柱上运 动平稳 适用于纵向或横向送料 使用面宽 常用于级进 模或复合模 其凹模周界范围为 对角导柱模架 sj515 73 上模座 l mm b mm h mm 330 315 45 下模座 l mm b mm h mm 330 315 50 导柱 d mm l mm 32 160 导套 d mm l mm d mm 32 45 85 模架的闭合高度 200 220mm 其他零部件设计 凸模固定板的周界尺寸与凹模的周界尺寸一致 凸模固定板与凸模采用过 渡配合 模具中所采用的螺钉及销钉的选择及计算分别按标准手册查取 导柱 及导套的设计在模架的选择中随其定出 此处不再专门设计 1 导料板的设计 导料板的内侧与条料接触 外侧与凹模齐平 导料板与条料之间的间 隙取 1mm 这样就可确定了导料板的宽度 导料板的厚度按表选择 导料板 采用 45 钢制作 热处理硬度为 40 45hrc 用螺钉和销钉固定在凹模上 导料板的进料端安装有承料板 2 卸料部件的设计 a 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同 厚度为 20mm 卸料板采用 45 钢制造 淬火硬度为 40 45hrc b 卸料螺钉的选用 卸料板上设置 4 个卸料螺钉 公称直径为 12mm 螺纹部分为 m10 10mm 卸料钉尾部应留有足够的行程空间 卸料螺钉拧紧 后 应使卸料板超出凸模端面 lmm 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装 垫片来调整 八 绘制总