冲孔落料模和弯曲模设计毕业论文.doc

毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 冲孔落料模和弯曲模设冲孔落料模和弯曲模设 计毕业论文计毕业论文 目录目录 摘要摘要 ABSTRCTABSTRCT 第一章第一章 绪论绪论 1 一 课题的意义和研究的必要性一 课题的意义和研究的必要性 1 一 一 模具工业的发展及模具钢的重要性模具工业的发展及模具钢的重要性 1 二 模具工业在国民经济中的重要地位 二 模具工业在国民经济中的重要地位 2 二 冲压技术的现状与发展二 冲压技术的现状与发展 3 第二章第二章 工艺设计及方案的确定工艺设计及方案的确定 5 一 冲压件工艺分析一 冲压件工艺分析 5 二 冲压工艺方案确定二 冲压工艺方案确定 6 三 工艺计算三 工艺计算 8 一 工件的展开计算 一 工件的展开计算 8 二 确定排样方案和计算材料利用率 二 确定排样方案和计算材料利用率 8 四 冲压力的计算及设备的选取四 冲压力的计算及设备的选取 10 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 一 冲裁力的计算 一 冲裁力的计算 10 二 卸料力的计算 二 卸料力的计算 10 三 推件力的计算 三 推件力的计算 10 四 总冲裁力的计算 四 总冲裁力的计算 10 五 压力中心的确定五 压力中心的确定 10 六 初选压力机六 初选压力机 11 七 闭合高度的校核七 闭合高度的校核 12 第三章第三章 冲裁模的设计冲裁模的设计 13 一 冲裁间隙的确定一 冲裁间隙的确定 13 二 凸模与凹模刃口尺寸的计算二 凸模与凹模刃口尺寸的计算 14 一 冲孔模刃口尺寸计算公式 一 冲孔模刃口尺寸计算公式 14 二 落料模刃口尺寸计算 二 落料模刃口尺寸计算 14 三 模具的总体设计三 模具的总体设计 16 一 模具类型的选择 一 模具类型的选择 16 二 定位方式的选择 二 定位方式的选择 16 三 卸料 出件方式的选择 三 卸料 出件方式的选择 16 四 导向方式的选择 四 导向方式的选择 16 五 冲裁模主要零件的设计计算 五 冲裁模主要零件的设计计算 16 1 凹模设计 凹模设计 16 2 凸模设计 凸模设计 17 3 凸模固定板的设计 凸模固定板的设计 19 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 4 卸料板的设计 卸料板的设计 20 5 凸凹模的设计 凸凹模的设计 21 6 弹性元件的设计 弹性元件的设计 22 7 卸料螺钉的选取卸料螺钉的选取 23 8 螺钉与销钉螺钉与销钉 23 9 挡料销的选用挡料销的选用 23 10 模架的选用 模架的选用 24 六 模具的闭合高度计算 六 模具的闭合高度计算 24 七 模具的总装配图 七 模具的总装配图 25 第四章第四章 弯曲模的设计弯曲模的设计 26 一 弯曲模分析一 弯曲模分析 26 一 弯 一 弯 曲曲 26 二 二 弯曲件的弯曲方法弯曲件的弯曲方法 26 三 弯曲变形的过程 三 弯曲变形的过程 26 四 弯曲变形的特点 四 弯曲变形的特点 27 五 弯曲变形时的应力应变状态 五 弯曲变形时的应力应变状态 27 六 最小相对弯曲半径 六 最小相对弯曲半径 rmin t 28 七 弯裂 七 弯裂 28 八 弯曲时的回弹 八 弯曲时的回弹 29 九 弯曲件的工序安排原则 九 弯曲件的工序安排原则 30 二 弯曲模设计二 弯曲模设计 30 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 一 冲裁弯曲件的工艺分析 一 冲裁弯曲件的工艺分析 30 二 弯曲件坯料展开尺寸的计算 二 弯曲件坯料展开尺寸的计算 31 三 弯曲力的计算与压力机的选用 三 弯曲力的计算与压力机的选用 31 1 1 弯曲力的计算弯曲力的计算 31 2 2 压力机的选用压力机的选用 31 四 弯曲模的结构设计 四 弯曲模的结构设计 32 1 1 凸模圆角半径凸模圆角半径 32 2 2 凸 凹模间隙凸 凹模间隙 33 五 模具零件材料的选取 五 模具零件材料的选取 33 六 模具零件的设计 六 模具零件的设计 34 1 1 座架的设计座架的设计 34 2 2 底座的设计底座的设计 35 3 3 压板的设计压板的设计 36 4 卸料螺钉的选取卸料螺钉的选取 36 5 5 螺钉 销钉的选取螺钉 销钉的选取 37 七七 模具整体结构模具整体结构 37 八 模具的工作过程 八 模具的工作过程 38 九 弯曲模结构设计要点及注意事项 九 弯曲模结构设计要点及注意事项 39 第五章第五章 工艺文件工艺文件 40 一 冲压零件机械加工工艺过程卡 见附表一 一 冲压零件机械加工工艺过程卡 见附表一 40 二 冲压工艺卡 见附表二 二 冲压工艺卡 见附表二 40 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 三 冲压模具工序装配卡 见附表三 三 冲压模具工序装配卡 见附表三 40 附表一附表一 冲模零件机械加工工艺过程卡 冲模零件机械加工工艺过程卡 1 1 41 附表一附表一 冲模零件机械加工工艺过程卡 冲模零件机械加工工艺过程卡 2 2 42 附表一附表一 冲模零件机械加工工艺过程卡 冲模零件机械加工工艺过程卡 3 3 43 附表二附表二 冲压工艺卡片冲压工艺卡片 44 附表三附表三 冲压模具装配工序卡冲压模具装配工序卡 45 结论结论 46 致谢致谢 47 参考文献参考文献 48 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 1 第一章第一章 绪论绪论 一 课题的意义和研究的必要性一 课题的意义和研究的必要性 本次毕业设计所选课题为夹线卡冲压工艺与冲裁复合模 弯曲模设计及三维造 型 模具是现代工业的重要工艺设备 随着科学技术的不断进步 它在国民经济中 占有越来越重要的地位 发展前景十分广阔 因此能够独立设计一套完整 实用的 模具对我们材料成型及控制工程专业的学生来说是非常有必要的 也是非常有意义 的 一 一 模具工业的发展及模具钢的重要性模具工业的发展及模具钢的重要性 由于工业生产技术的迅速发展 目前国内外制造业广泛地采用了无切削 少切 削加工工艺 如精密冲压 精密锻造 压力铸造 冷挤压 热挤压及等温超塑成形 等新工艺 代替传统的切削加工工艺 模具作为主要的成形工具 已成为一种重要 的加工装备 家用电器行业约 80 的零部件 机电行业约 70 的零部件均采用模 具成形 塑料 橡胶 陶瓷 建材 耐火材料制品大部分均采用模具成形 随着全球经济一体化进程加快 模具工业在国民经济中所发挥的作用越来越明 显 机械电子 汽车 轻工 建材和国防工业等部门都大量采用模具进行生产 并 提出越来越高的要求 模具工业已成为新技术产业化的重要组成部分 TodayHot 模具技术水平的高低与产品的质量 效益和新产品的开发能力有密切关系 它成为 衡量一个国家工业水平高低的重要标志之一 20 世纪 80 年代以来 日本 美国 德国等工业发达国家 模具工业的产值超过机床工业的产值 当前模具工业发展有两个特点 一是要缩短制模周期 降低制模成本 由于人 们对工业晶的品种 数量和质量要求越来越高 产品更新换代周期越来越短 而且 多品种小批量生产较多 因此对模具制造提出了严格的要求 二是模具向大型化 复杂化 精密化和自动化发展 模具制造要求越来越高 制造工艺越来越复杂 为 了降低模具生产成本 增加效益 保证质量 在采用先进设备和制造工艺的同时 必须采用多种工艺措施尽量延长模具使用寿命 其中合理选用模具材料 采用先进 的热处理和表面强化工艺 不断推广应用新材料就是一个主要的方面 模具钢是制造模具的主要材料 尽管模具材料品种繁多 但是模具钢在模具制 造业中使用最多 是模具工业最重要的技术和物质基础 近年来随着模具工业的迅 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 2 速发展 模具钢的发展也极为迅速 世界各国都把模具钢分类于合金工具钢中 其 产量已占合金工具钢产量的 70 一 80 二 模具工业在国民经济中的重要地位 二 模具工业在国民经济中的重要地位 第一 模具工业是高新技术产业的一个组成部分 例如 属于高新技术领域的 集成电路的设计与制造 不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑 封模 计算机的机壳 接插件和许多元器件的制造 也必须有精密塑料模具和精密 冲压模具 数字化电子产品 包括通讯产品 的发展 没有精密模具也不行 不仅电 子产品如此 在航天航空领域也离不开精密模具 例如 形状误差小于 0 1 0 3 的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜 就必须用高精度的塑料模具成形 因此 可以说 许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分 有些生产高精度模具的 企业 已经被命名为 高新技术企业 第二 模具工业又是高新技术产业化的重要领域 用信息技术带动和提升模 具工业的制造技术水平 是推动模具工业技术进步的关键环节 CAD CAE CAM 技 术在模具工业中的应用 快速原型制造技术的应用 使模具的设计制造技术发生了 重大变革 模具的开发和制造水平的提高 还有赖于采用数控精密高效加工设备 逆向工程 并行工程 敏捷制造 虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用 也要与电子信息等高新技术嫁接 实现高新技术产业化 第三 模具工业是装备工业的一个组成部分 在 1998 年以前 许多人把机械 工业当作一般的加工工业 1998 年 11 月召开的中央经济工作会议 首次明确提出 了加大装备工业的开发力度 推进关键设备的国产化 将机械工业作为装备工业 把它同一般的加工工业区别开来 是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新 定位 模具作为基础工艺装备 在装备工业中自然有其重要地位 因为国民经济各 产业部门需要的装备 其零部件有很大一部分是用模具做出来的 第四 模具工业地位之重要 还在于国民经济的五大支柱产业 机械 电子 汽车 石化 建筑 都要求模具工业的发展与之相适应 机械 电子 汽车工业需 要大量的模具 特别是轿车大型覆盖件模具 电子产品的精密塑料模具和冲压模具 目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要 这几年 我国每年要进口 近 10 亿美元的模具 我国石化工业一年生产 500 多万吨聚乙烯 聚丙烯和其他合 成树脂 很大一部分需要塑料模具成形 做成制品 才能用于生产和生活的消费 生产建筑业用的地砖 墙砖和卫生洁具 需要大量的陶瓷模具 生产塑料管件和塑 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 3 钢门窗 也需要大量的塑料模具成形 从五大支柱产业对模具的需求当中 也可以 看到模具工业地位之重要 二 冲压技术的现状与发展二 冲压技术的现状与发展 我国对模具工业的发展十分重视 国务院与 1989 年 3 月颁布的 关于当前国 家产业政策要点的决定 中 就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务 现在 我国的模具工业已初具规模 全国已有 200 多个模具专业厂 6000 多个生产点 附属在工厂内的模具车间或模具 加工班组 年生产模架 30 多万套 此外 还 有数以万计的模具私营企业和个体劳动者 在满足模具需求方面 起着不可忽视的 作用 可以说 中国在模具技术方面 已有一支较强的队伍 近年来 我国模具技术的进步主要表现在 1 研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金 钢结硬质合金等新材料 并采用了 一些热处理新工艺 使模具使用寿命得到延长 2 发展了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品 并根据国内生产需要研制了 一批精密塑料注射模 3 研究开发了一些新技术和新工艺 如三维曲面数控仿形加工 模具表面抛光 表面皮纹加工以及皮纹辊制造技术 模具钢的超塑性成形技术和各种快速制模技术 等 4 模具加工设备已得到较大的发展 国内已能生产精密坐标磨床 计算机控制 CNC 仿形铣床 CNC 电火花线切割机床以及高精度的电火花成形机床等 5 模具计算机辅助设计和辅助制造 模具 CAD CAM 已在国内数十个单位得到开 发应用 虽然我国模具技术已得到较大的发展 但仍然不能满足国民经济高速发展的需 要 还需花费大量的资金向国外进口一些模具 其原因是 1 专业化和标准化程度低 2 模具品种少 效率低 经济效益也差 3 制造周期长 模具精度不高 制造技术较落后 4 模具寿命短 新材料使用量不到 10 5 力量分散 管理落后 根据我国模具技术的发展现状及存在的问题 今后应朝着如下几个方面发展 1 开发 发展精密 复杂 大型 长寿命模具 以满足国内市场的需要 2 加速模具标准化和商品化 以提高模具质量 缩短模具制造周期 3 大力开发和推广应用模具 CAD CAM 技术 提高模具制造过程和自动化程度 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 4 4 积极开发模具新品种 新工艺 新技术和新材料 5 发展模具加工成套设备 以满足高速发展的模具工业需要 第二章第二章 工艺设计及方案的确定工艺设计及方案的确定 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 5 一 冲压件工艺分析一 冲压件工艺分析 该零件为夹线卡 1 冲裁件的材料是 Q235 是碳素结构钢 具有良好的冲压性能 其抗拉强度为 432 461Mpa 抗剪强度为 304 373MPa 适合冲裁 2 该零件结构简单 在冲孔的基础上加了弯曲 3 尺寸精度 零件图上的所有未标注公差的尺寸 属于自由尺寸 零件展开后形 状简单 对称 是由圆和直线组成的 从冲压设计资料中可查出 冲裁件内外 形所能达到的经济精度为 IT12 IT10 而零件图上标注了零件的尺寸公差 由 公差表查得其公差要求为 IT12 IT11 级 而零件图上的尺寸未标注公差的精度 等级为 IT14 级 由此 通过普通冲裁可以达到零件的精度要求 图 2 1 二 冲压工艺方案确定二 冲压工艺方案确定 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 6 在确定工艺方案时 必须考虑生产纲领 冲压件形状 尺寸 精度要求和材料 性能等 现有设备条件和生产技术水平 模具设计 制造和维修的技术水平和能力 生产准备周期 生产安全与环保等 一个冲压件的冲压工艺方案可能有多个 应从 质量 效率 成本和安全等方面进行分析 比较确定一个适合所给生产条件的最佳 方案 例如 为了达到高质量 高效率和自动化或机械化进出件 中小批量生产时 应采用通用压力机 较简单的模具和手工或机械化进出件 为了降低成本 在小批 量生产时 多采用简易模具或组合模具 通用模具 冲压工艺方案设计的内容包括 确定工序类 工序数目和顺序 确定模具类型 用单工序模 复合模还是连续模 确定送料方式 采用手工操作还是用半自 动或自动化模 确定合理的排样和工序间尺寸等 根据制件的工艺分析 该零件包括落料 冲孔 弯曲三个基本工序 可以采用 以下四种方案 方案一 先落料 再冲孔 然后弯曲 采用单工序模具生产 方案二 落料 冲孔复合冲压 然后弯曲 由两套模具完成 方案三 先采用冲孔落料级进模 然后弯曲 由两套模具完成 方案四 采用多工位级进模 冲裁和弯曲在一套模具上完成 方案分析 方案一工序分散 需用模具 压力机和操作人员较多 劳动生产率低 不宜采用 方案二落料冲孔在一道工序内完成 内 外形的位置尺寸精度高 工件 的平整性好 方案三由于是先冲孔后落料 内 外形的位置尺寸精度不如方案二高 工件易弯曲 平整性也不如方案二好 但操作安全方便 方案四制造成本太高 不 经济 经过比较选方案二较好 单工序模特点 1 冲裁精度低 2 冲压生产率低 压力机一次行程只能完成一个工序 3 较易实现操作机械化 自动化 尤其适合多工位压力机上实现自动化 4 生产通用性好 适合中 小批量生产 5 结构简单 制造周期短 价格低 复合模特点 1 冲压精度较高 2 冲压生产率较高 压力机一次行程可以完成至少两个工序 3 较难实现机械化 自动化 制品和废物料排除较复杂 可实现部分机械化 4 生产通用性差 适合于大批量生产 5 模具结构复杂 价格较高 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 7 级进模特点 1 冲压精度一般 2 冲压生产率高 压力机在一次行程里能完成多个工序 3 易于实现机械化 自动化 尤其适合单机上的自动化 4 生产通用性较差 适合于中 小零件的大批量生产 5 价格低于复合模 通过以上特点比较 再结合现实条件 该工件最适合用复合模生产 复合模又分倒 装和正装复合模 表表 2 1 倒 正装复合模优缺点比较倒 正装复合模优缺点比较 序号正装倒装 1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求 2操作不方便 不安全 孔的废料由 打棒打出 操作方便 能装自动拔料装置 既能 提高生产效率 又能保证安全 孔的 废料通过凸凹模的孔往下漏掉 3废料不会在凸凹模孔内积聚 每次 由打棒打出 可减少孔内废料的涨 力 有利于凸凹模减少最小壁厚 废料在凸凹模孔内积聚 凸凹模要求 有较大的壁厚以增加强度 4装凹模的面积较大 有利于复杂冲 件用拼块结构 如凸凹模较大 可直接将凸凹模固定 在底座上省去固定板 该零件材料为 Q235 板厚为 0 8mm 不属软 薄材料 且倒装复合模的废料 可直接从压力机台面漏下 冲裁件由推件装置从模上推下 比较容易取出 操作安 全方便 生产效率高 故采用倒装复合模 并采用后侧导柱导套导向 弹性卸料 三 工艺计算三 工艺计算 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 8 一 工件的展开计算 一 工件的展开计算 展开尺寸按图图 2 1 分 7 段计算 总长 1234567 2 z LLLLLLLL 1 1 89L 2222 7272 22 360360 LRx t 3333 106106 22 360360 LRx t 4444 103103 22 360360 LRx t 5 4 8L 6666 120120 22 360360 LRx t 7 4 25L 其中 2 1 2R 3 5R 4 1 2R 6 1R 0 8t 2 1 2 1 5 0 8 R t 3 5 6 25 0 8 R t 4 1 2 1 5 0 8 R t 6 1 1 25 0 8 R t 由文献可查得 将其代入式 1 2 0 36x 3 0 46x 4 0 36x 6 0 33x 可得 2 1 87L 3 9 93L 4 2 67L 6 2 65L 故 1234567 2 2 1 89 1 879 932 674 82 654 25 56 12 z LLLLLLLL 二 二 确定排样方案和计算材料利用率确定排样方案和计算材料利用率 排样是指冲件在条料 带料或板料上的布置方法 按冲裁工艺方法和搭边的选 用 排样方法可分有废料排样和少废料排样 无废料排样三种方式 常用的排样方 式有直排 斜排 对排 根据零件形状选用合理的排样方案 以提高材料利用率 该零件采用冲孔 落料复合冲压 毛坯的形状为矩形 为便于送料 采用单排排样 方案 如下图所示 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 9 图 2 2 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 10 查文献可知工件间间距 侧边间距 步距 1 1 5a 1 1 8a 6 1 57 5ADa 无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离 条料宽度 0000 max0 50 5 2 56 122 1 80 5 60 22BDaZx 材料利用率 1 6 56 12 100 100 74 6 60 22 7 5 nSx x xx BAx 四 冲压力的计算及设备的选取四 冲压力的计算及设备的选取 一 冲裁力的计算 一 冲裁力的计算 由文献公式 4 28 知 冲裁力 2 FLt 式中 L 冲裁件轮廓周长 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪强度 Mpa 为设备安全起见 常取 1 3 倍左右的安全系数 F 1 3Lt 材料为 Q235 由文献查出抗剪强度 304 373Mpa 取 340Mpa 2 则 冲孔力1 31 3 3 14 3 0 8 3403333 kk Fd txx xxN 落料力1 31 3 2 56 126 0 8 34043931 ll FLtx xxxN 二 卸料力的计算 二 卸料力的计算 由文献查出 则 3 0 03 x K 卸料力 0 03 333343931 1418 xxkl FKFFxN 三 推件力的计算 三 推件力的计算 由文献查出 凹模型口直壁高度 为了方便计算 取 3 0 05 t K 5h 则 8 8 10 0 8 h hn t 推件力 10 0 05 333343931 23632 ttkl FnK FFxxN 四 总冲裁力的计算 四 总冲裁力的计算 43931 3333 14182363272314 zlktx FFFFFN 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 11 五 压力中心的确定五 压力中心的确定 冲模的压力中心 即冲裁力的作用点 与冲裁力的大小有关 与刃口轮廓周长 有关 在设计冲模时 必须使冲模的压力中心与冲床滑块轴线重合 否则冲模在工 作中就会产生偏心负荷弯矩 模具发生歪斜 导向机构不均匀磨损 致使冲模间隙 不均匀 刃口迅速变钝 直接影响模具寿命和冲裁件质量 因为在本次设计中 冲裁件为一个形状对称的中间有圆孔矩形 所以它的压力 中心在圆心处 六 初选压力机六 初选压力机 压力机的选择主要包扩两个方面的内容 类型和规格 压力机类型的选择 压力机类型的选择主要依据要完成的冲压性质 生产批量 冲压件的尺寸及精度要求等 本设计属于简单的中 小型冲裁件 冲裁件的精度要 求不高 故选用开式曲柄压力机 压力机规格的选择 压力机规格的选择主要依 据冲压件尺寸 变形力大小及模具尺寸等 初选压力机规格时主要选择压力机的公 称压力 行程次数等参数 闭合高度要在模具零件设计完成后 进行必要的校核再 确定具体尺寸 根据所计算冲裁力结合所设计模具实际情况初选压力机型号为 J23 25 其公称压力为 250KN J23 25 的参数如表表 2 2 所示 表表 2 2 压力机压力机 J23 25 的相关参数的相关参数 KN 250公称压力 P t 25 滑块行程 S mm 80 滑块行程次数 n 次 min 100 最大封闭高度 H mm 250 封闭高度调节量H mm 70 滑块中心线到床身距离 C mm 190 前后 B 360工作台尺寸 mm 左右 L 560 直径 d 30模柄孔尺寸 mm 深度l 50 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 12 前后 1 B 130工作台孔尺寸 mm 左右 1 L 180 七 闭合高度的校核七 闭合高度的校核 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时 滑块下底面到工作台上平面之间的距 离 压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小 将连杆调到最短时 闭合高度最大 称最大闭合高度 将连杆调到最长时 闭合高度最小 称为最小闭 合高度 J23 25 型压力机的最大闭合高度是 250mm 封闭高度调节量是 70mm 所 以最小闭合高度是 180mm 模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时 上模座上平面到下模座下平面之 间的距离 它与压力机的配合应遵循下列关系 Hmax Hd 5mm H Hmin Hd 10mm 初取 Hd 0 即 250mm 5mm H 180mm 10mm 245mm H 190mm 式中 Hmax 压力机的最大闭合高度 mm Hmin 压力机的最小闭合高度 mm H 模具的闭合高度 mm Hd 压力机垫板的厚度 mm 所以所选的压力机符合工作要求 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 13 第三章第三章 冲裁模的设计冲裁模的设计 一 冲裁间隙的确定一 冲裁间隙的确定 凸 凹模之间的冲裁间隙是冲裁过程的重要工艺参数 它对冲裁件断面质量 尺寸精度 模具寿命以及冲裁力 卸料力 推件力等都有较大的影响 冲裁件的尺 寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值 差值越小 则精度越高 这个差 值包括两方面的偏差 一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差 二是模具本身的 制造偏差 冲裁件相对于凸 凹模尺寸的偏差 主要是制件从凹模推出 落料件 或 从 凸模上卸下 冲孔件 时 因材料所受的挤压变形 纤维伸长 穹弯等产生弹性恢 复而造成的 偏差值可能是正的 也可能是负的 影响这个偏差值的因素有 凸 凹模间隙 材料性质 工件形状与尺寸 其中主要因素是 凸 凹模间隙值 当 凸凹模间隙较大时 材料所受拉伸作用增大 冲裁结束后 因材料 的弹性恢复使 冲裁件尺寸向实体方向收缩 落料件尺寸小于凹模尺寸 冲孔孔径大于凸模直径 它对冲裁力的影响就是随着间隙的增大 材料所受的拉应力增大 材料容易断裂分 离 因此冲裁力减小 通常冲裁力的降低并不显著 当单边间隙在材料厚度的 5 20 左右时 冲裁力的降低不超过 5 10 间隙对卸料力 推件力的影响比 较显著 间隙增大后 从凸模上卸料和从凹模里推出零件都省力 当单边间隙达到 材料厚度的 15 25 左右时卸料力几乎为零 但间隙继续增大 因为毛刺增大 又将引起卸料力 顶件力迅速增大 因此确定冲裁间隙非常重要 但严格说来 不 存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙值 设计模具时一定要选择一个合理的间隙 以保证冲裁件的断面质量 尺寸精度 满足产品的要求 所需冲裁力小 模具寿命高 但分别从质量 冲裁力 模具寿命 等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值 只是彼此接近 考虑到模具制造 中的偏差及使用中的磨损 生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙 只要 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 14 间隙在这个范围内 就可冲出良好的制件 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 考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙 增大 故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 确定合理间隙的方法有理 论确定法与经验确定法 一般冲裁间隙选取根据经验值来选用 电子 电器行业对 制件断面质量和尺寸精度要求较高 一般选用较小间隙值 参考有关资料 设计 3 时初步选定间隙值 Zmax 0 22 Zmin 0 16mm 在设计中可以适宜调整间隙值 二 凸模与凹模刃口尺寸的计算二 凸模与凹模刃口尺寸的计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度 模具的合理间隙值也要靠 模具刃口尺寸及制造精度来保证 正确确定模具刃口尺寸及其制造公差 是设计冲 裁 模主要任务之一 冲裁时 冲孔直径和落料外形尺寸均取决于光亮带的尺寸 该尺寸通常用通用量具实测得到 也是确定冲件尺寸精度的唯一依据 实践证明 落料件的尺寸接近凹模刃口尺寸 冲孔的尺寸接近于凸模刃口的尺寸 所以落料时 以凹模作为设计的基准 冲孔时取凸模作为设计的基准件 落料时 先确定凹模刃 口尺寸 其大小应取接近于或等于制件孔的最大极限尺寸 以保证凸模磨损至一定 尺寸范围内 也能冲出合格制件 凸模刃口的基本尺寸应比凹模刃口基本尺寸小一 个最小合理间隙 冲孔时 凸模刃口尺寸其大小应接近于或等于冲件孔的最大极限 尺寸 以保证凸模磨损至一定尺寸范围内 也能冲出合格的孔 凹模刃口的基本 尺寸应比凸模刃口基本尺寸大一个最小合理间隙 凸 凹模分开加工 是指凸模与 凹模分别按图加工尺寸 要求凸 凹模具有互换性 便于成批制造 对于形状简单 特别是圆形件 采用这种方法较为适宜 参考有关资料 查得凸 凹模刃口计算 3 公式 一 冲孔模刃口尺寸计算公式 一 冲孔模刃口尺寸计算公式 凸模 min p ddx p 凹模 由孔的公差等级为 IT11 IT12 可查得 x 0 75 其中孔直径 min d dp ddz 查表可得 min 3dmm max 3 08dmm minmax 0 05 0 07 zmm zmm 0 08mm 故 maxmin 0 6 0 6 0 070 05 0 012 p zzxmm 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 15 maxmin 0 4 0 4 0 070 05 0 008 d zzxmm 代入公式得 00 0 0120 012 30 75 0 08 3 06 p dx 0 080 08 00 3 060 05 3 11 d d 二 落料模刃口尺寸计算 二 落料模刃口尺寸计算 落料模刃口尺寸分两部分 长度方向 a 和宽度方向 b 落料模刃口计算公式 max d DDx d min p pd DDz 其公差等级为 IT14 级 查资料得 x 0 5 4 长度方向尺寸为 0 0 74 56 12a max 56 12Dmm min 55 38Dmm 查资料可得 maxmin 074DDmm 4 minmax 0 05 0 07 zmm zmm 则 maxmin 0 4 0 4 0 070 05 0 008 p zzxmm maxmin 0 6 0 6 0 070 05 0 012 d zzxmm 代入公式得 0 0120 012 00 56 120 5 0 74 55 75 d Dx 00 0 0080 008 55 750 05 55 70 p D 宽度方向尺寸为 0 0 30 6b max 6Dmm min 5 70Dmm 查资料可得 maxmin 0 30DDmm 4 minmax 0 05 0 07 zmm zmm maxmin 0 4 0 4 0 070 05 0 008 p zzxmm maxmin 0 6 0 6 0 070 05 0 012 d zzxmm 代入公式得 0 0120 012 00 60 5 0 30 5 85 d Dx 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 16 00 0 0080 008 5 700 05 5 65 p D 三 模具的总体设计三 模具的总体设计 一 模具类型的选择 一 模具类型的选择 由工艺分析可知 冲压件结构相对简单 根据课题的要求 模具为一冲一件 所以模具为一套模具单元组成 凹模与凸模冲裁完成冲孔与落料工序 二 定位方式的选择 二 定位方式的选择 因为该模具采用的是条料 控制条料的送进方向采用两个导料销 两个导料销 在一条直线上 控制条料送进步矩采用一个挡料销 挡料销位于条料的正中间 三 卸料 出件方式的选择 三 卸料 出件方式的选择 因为冲压件料厚为 t 0 8mm 相对比较薄 卸料力也比较小 故可采用弹性卸 料 模具为倒装式 上模部分冲件经过推件板推出 下模部分废料经过卸料孔排出 四 导向方式的选择 四 导向方式的选择 为了提高模具的寿命和工件质量 方便安装和调整 也因为送料方式为侧向送料 该模具采用后侧导柱的导向方式 导柱式简单冲裁模 由于这模具准确可靠 能保 证冲裁间隙的均匀 冲裁的工件精度较高 模具使用寿命长 而且在冲床上安装使 用方便 因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模 适合大批量生产 五 冲裁模主要零件的设计计算 五 冲裁模主要零件的设计计算 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 17 1 凹模 凹模设计设计 在设计凹模时一般按经验公式计算 凹模厚度 H Kb H15mm 凹模壁厚 C 1 5 2 H 30 40mm 式中 K 凹模厚度系数 b 工件最大的外形尺寸 由资料可查出 K 021 而 b 56 12 5 故 H 0 21x56 12 11 78 mm 由于 H15mm 故取 H 15mm 凸模固定板的厚度 mm 取 12 mm 070 7 1510 5 t HHx 凹模壁厚为 C 1 5 2 H 17 68 23 57 mm 由于 C 故取30 40mm C 32 mm 凹模长度 L b 2C 56 12 2x32 120 12 mm 实取 L 125 mm 凹模宽度 B a 2C 6 2x32 70 mm 实取 B 100 mm 垫板 125x100 x4 125x100 x8 固定板 125x100 x12 卸料板 125x100 x16 凹模的结构如下图所示 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 18 图 3 1 2 凸模设计 凸模设计 由于凸模直径 d 3mm 为了保证凸模刚度 需加保护与导向 本设计采用带 肩的圆形凸模 采用带凹槽的凸模固定板进行固定 凸模的长度 凸模的长度一般根据模具结构的需要而定的 应尽可能参照或选 用国家标准 本设计中凸模的长度计算式为 L 12 16 28mm 12 HH 凸模固定板厚度 mm 1 H 凹模厚度 mm 2 H 凸模的强度校核 压应力校核 对于圆形凸模 0 min 4 a t d 式中 凸模冲裁刃口部分的最小直径 mm min d t 材料厚度 mm 材料的抗剪强度 Mpa 0 凸模材料的许用压应力 Mpa 取 1500Mpa a a d 3mm 0 44 0 8 350 0 7 1500 a txx mm 该凸模符合强度要求 其结构如下图所示 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 19 图 3 2 3 凸模固定板的设计 凸模固定板的设计 凸模固定板就是用于凸模的固定安装板 是用来固定凸模的 它有几个作用 一是固定凸模保证其能垂直于模具的平面 保证在工作时能够垂直的用于冲压 冲 孔 冲裁 落料 另外保证几个冲头之间的相对位置 不会发生相对的移动 在冲 压时 不被拔下来 还有通过凸模固定板和上模板连接 通过模柄固定于冲床的滑 块的安装孔中 进行冲压工作 凸模固定板的外形尺寸 一般情况下凸模固定板的 外形尺寸与凹模 或凹模固定板 或卸料板的尺寸相同 通过查资料 可确定 6 凸模固定板的厚度为 Ht 12mm 凸模固定板的结构如下图所示 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 20 图 3 3 4 卸料板的设计 卸料板的设计 卸料板的作用是将包在凸模上的工件或废料卸下 卸料板类型的选择 一般常用的卸料板有固定卸料板和弹压卸料板两种 固定 卸料板装于下模 具有卸料力大 工作可靠 模具安装方便等优点 但是冲裁时卸 料板压不住材料 冲出的工件平整度差 固定卸料板与凸模的间隙一般为 0 2 0 6mm 冲裁的料厚一般大于 2 5mm 弹压卸料板除了在冲裁后卸料外 还可以冲裁前压住材料 使冲制的工件平整 度好 一般冲制材料厚度小于 2 5mm 或材料较软的工件 弹压卸料板与凸模的双 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 21 边间隙一般为 0 2 0 6mm 或采用 H9 f8 的间隙配合 为了可靠卸料 弹压卸料板 应高出凸模 0 2 0 5mm 由于冲裁件料厚为 0 8mm 故采用弹压卸料板 卸料板的外形尺寸与凹模的外形一致 厚度由资料查取其厚度为 7 Hx 16mm 其结构如下图所示 图 3 4 5 凸凹模的设计 凸凹模的设计 凸凹模一般分成两部分 一部分为用作冲裁的刃口部分 一部分用作连接的固 定部分 凸模工作部分的截面形状与相对应的凹模型孔一致 刃口尺寸如上面计算 凸凹模的结构形式按工作部分与固定部分是否相同 可分为二种 直通式和阶 梯式 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 22 1 直通式 其工作部分与固定部分的形状完全相同 此类凸模可用线切割 或成型铣 磨加工 其冲裁部分淬火 凸模加工长度比设计长度要长 1mm 左右 只要凸模强度 刚度好 一般用此方法 2 阶梯式 一般用作凸模截面比较小 强度不好的模具 冲裁件面积较大 厚度薄 冲裁件的形状虽然对称 但因为考虑到凸模的加 工工艺 则一般设计为直通式 从而有利于凸模的加工 减少制造费用 由于该冲 裁件为薄板冲裁 且厚度小于 2mm 则选用 Cr12 材料作为此零件的加工毛料 凸 凹模结构如下所示 图 3 5 6 弹性元件的设计 弹性元件的设计 1 所选橡胶必须满足压力的要求 即 1418 yX FFN 式中 橡胶在预压缩状态时的预压力 N y F 卸料力 N X F 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 23 橡胶所能产生的压力 F N 按下式计算 FAp 式中 A 橡胶的横截面积 2 mm P 橡胶的单位压力 MPa 与橡胶的压缩量 形状及尺寸大小有关 2 所选橡胶弹簧必须满足压缩量的要求 即 xyg HHH 式中 橡胶的允许最大压缩量 mm 为保证橡胶不至于过早损坏 一般取 x H 为橡胶的自由高度 0 35 45 x HH 0 H 橡胶的预压缩量 mm 一般可取 实取 15 y H 0 10 15 y HH y H 查资料可得 p 0 5 0 H 8 橡胶的工作行程 mm 包括卸料板工作行程和凸模总修磨余量 g H g h x h 即 其中 t 为材料厚度 一般可取 5 10mm ggx Hhh 1 g htmm x h 3 所选橡胶必须满足模具结构空间的要求 即在橡胶弹簧周围应留有足够的空 隙 以容纳橡胶压缩时断面尺寸的胀大量 4 橡胶的计算及选用步骤 确定橡胶的自由高度 0 H 0 3 5 4 3 5 4 025 0 30 g ggx H HHhh 实取 10 8 11 8 g ht 5 10 x hmm 5 x h 则mm 实取mm 0 3 5 4 1 85 23 8 27 2H 0 27H 确定橡胶的横截面积 A 根据可得 yx FApF 1418 2836 0 5 x F A p 2 mm 确定橡胶弹簧的平面尺寸 常见的橡胶弹簧形状有圆筒形 圆柱形和矩形 根据结构需要选择圆筒形 设圆筒 形橡胶弹簧的外径为 D 内径为 d 则横截面积 故 22 4 ADd 2 4 DAd 由于 d 与卸料螺钉直径有关 根据 GB2867 5 81 选择卸料螺钉标准件为 MxL 8mmx60mm 则取 d 10mm 故可求得 D 61mm 校核橡胶弹簧的自由高度 0 H 与其直径之比应该在如下的范围内 0 H 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 24 0 0 5 1 5HD 而实际在此范围内 故无需校核 0 36 0 59 61 H D 0 H 橡胶的安装高度 z H 实取 0000 0 150 850 85 3630 6 zy HHHHHHxmm 31 z Hmm 根据模具结构设计需要将橡胶切分为四块 高度不变 则每块橡胶的直径为 mm 22 61 30 5 44 D d 7 卸料螺钉的选取卸料螺钉的选取 由模具的设计布局 考虑到工作平面比较小 则根据 GB2867 5 81 选取四枚 M8 60 的开槽圆柱头卸料螺钉 每个卸料螺钉所承受的力为 由资料查得此种卸料螺钉的许用载荷为 5700N 所以 1418 354 5 4 x F FN n 9 卸料螺钉的强度满足工作的要求 8 螺钉与销钉螺钉与销钉 螺钉和销钉都是标准件 设计模具时按标准选用即可 螺钉用于固定模具零件 一般选用内六角螺钉 销钉起定位作用 常用圆柱销钉 螺钉 销钉规格应根据 冲压力大小 凹模厚度等确定 根据装配所需选取内六角螺钉 M8 60mm 上模四枚 M8 45mm 下模四枚 圆柱销 6 55mm 上模两枚 6 50mm 下模两枚 材料均为 45 钢 9 挡料销的选挡料销的选用用 根据材料的厚度 0 8mm 可选用资料中的 GB2866 11 81 中的 A6x4x2 型固 9 定挡料销 其基本尺寸为 D 6mm d 4mm h 2mm L 10mm 由此可得到凹模上与挡 料销相配的孔的直径为 4mm 固定挡料销的数量选用 3 个 其中一个挡料销用来 保证条料的送进步距 其装置位于凹模孔沿送料方向的中心线上 另外两个用于条 料侧面的定位 也叫做导料销 凹模与挡料销相配合的孔位置的确定 为保证准确的送料步距 挡料销孔与凹 模中心的距离 S1可以通过下面的公式进行计算 mm 1 66 1 57 5 2222 DB Sa 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 25 用于侧导料的销孔与沿送料方向的中心线的距离 S2可用下面的公式进行计算 mm 21 656 12 1 832 86 2222 DL Sa 10 模架的选 模架的选用用 选择模架结构时要根据工件的受力变形特点 坯件的定位 出件方式 材料送 进方向 导柱的受力状态 操作是否方便等方面进行综合考虑 选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑 根据凹模周界结合设计需要 选 用标准模架 LxB 200 x100 mmxmm 因冲压件精度要求不高 故选用后侧导柱模架 根据计算结果 查 GB2851 3 81 得 模架的规格如下 上模座 200 100 35 s LxBxHxx 下模座 200 100 40 x LxBxHxx 模柄选用 根据所选压力机的型号再参照资料GB2862 1 81 选用 A30 50 JB 23 9 25 型压入式的模柄 导柱与导套国标分别为 GB2861 1 81 和 GB2861 6 81 导套 直径 d 25mm 极限偏差为 H6 长度 L 85mm H 33mm 的 A 型导套 即为 A25H6x85x33 导柱 直径 d 25mm 极限偏差 h5 长度 L 180mm 的 A 型导柱 即为 A25h5x180 六 模具的闭合高度计算 六 模具的闭合高度计算 H 上模座厚度 上垫板厚度 凸模固定板厚度 凹模厚度 卸料板厚度 橡胶高度 凸凹模固定板厚度 下垫板厚度 下模座厚度 35 20 12 16 16 31 12 8 40 190mm 压力机工作台没加垫块时 190mm H 245mm 在工作台上加一个厚度为 30mm 的垫块 则 190mm 30mm H 245mm 30mm 即 160mm H 215mm H 190mm 在 160mm H 215mm 的范围内 满足装模条件 七 模具的总装配图 七 模具的总装配图 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 26 模具的总装配图如下 图 3 5 1 上模座 2 内六角圆柱头螺钉 3 圆柱销 4 凸模 5 压入式模柄 6 推杆 7 顶板 8 顶杆 9 导柱 10 导套 11 垫板 12 凸模固定板 13 凹模 14 卸料板 15 橡胶 16 凸模固定板 17 垫板 18 内六角圆 柱头螺钉 19 下模座 20 圆柱销 21 圆柱头卸料螺钉 22 固定导料销 23 固定挡料销 24 凸凹模 25 推件板 26 垫板 第四章第四章 弯曲模的设计弯曲模的设计 一 弯曲模分析一 弯曲模分析 一 弯 一 弯 曲曲 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 27 将板料 型材 管材或棒料等弯成一定的角度和曲率 形成一定形状零件的冲 压方法 弯曲件的弯曲方式 模具弯曲 折弯 滚弯 拉弯 二 二 弯曲件的弯曲方法弯曲件的弯曲方法 图 4 1 三 弯曲变形的过程 三 弯曲变形的过程 随着凸模的下降 弯曲内侧半径逐渐减少 弯曲力臂也逐渐减少 直到凸模 坯料与凹模三者完全压合 坯料的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时 弯曲过程 结束 自由弯曲和校正弯曲的区别校正弯曲是在自由弯曲的基础上继续施加压力 进 一步弯曲 四 弯曲变形的特点 四 弯曲变形的特点 采用网格法 如图 4 2 进行分析的弯曲变形特点 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 28 图 4 2 弯曲变形区内的中心层既不伸长 也不缩短 变形区材料厚度变薄的现象为内层增厚 外层变薄 总厚度是变薄的 弯曲角与弯曲带中心角的关系为互补 五 弯曲变形时的应力应变状态 五 弯曲变形时的应力应变状态 弯曲变形时的应力应变状态如下表所示 表表 4 1 六 最小相对弯曲半径 六 最小相对弯曲半径 rmin t 1 最小相对弯曲半径概念 最小弯曲半径 在保证弯曲变形区材料外表面不发生破坏的条件下 弯曲件内 表面所能形成的最小圆角半径 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 用用 纸纸 29 常用最小相对弯曲半径 rmin t