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HTC手机屏蔽罩框级进成型工艺与成形模具设计【20张CAD图纸和毕业论文】【2014年原创】

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支架冲压工艺分析及多工位级进模设计

冲裁弯曲级进模广泛用于金属成形零件的生产。本文介绍了支架零件多工位级进模的设计,分析了支架的冲压工艺和冲压工序的组成,对载体和排样设计方案作了比较与选择,分析了产品外形合理的接边工艺,确定了条料的送进与导料方式及定距结构形式,并对模具的主要部件设计作了详细地说明。同时也包含了冲裁力计算,定距方法,冲裁间隙选择,压力中心计算的设计要点。模具上、下固定板具有高精度和长寿命,可快速更换凹模镶块,且重复装配精度高,简化了弯曲工艺,卸料板上安装了弯曲凹模,卸料板既可弹性压料又可刚性卸料。模具结构合理简单、制作容易、节省开支。使模具生产成本降低,提高经济效益,对此类零件的级进模设计有参考价值。


关键词:支架,冲裁弯曲,多工位级进模,工艺分析,排样图



毕业设计说明书(论文)外文摘要

Title     Design of Blanking-Bending Multi-position Progressive Die For Support

Abstract:
Blanking-Bending multi-position progressive die were widely used in metal parts production. Though this paper, we could get the method of support design. And the technological process for stamping the part is analyzed and the layout designs are compared, rational joint-edge process of products outline, decided the guiding of the bar stock and the form of the fixed distance , describes the key die parts in detail. At the same time, includes the main design point of stamping force calculation , fixed distance method, the selection of stamping clearance, compress force center an so on . The die plate are of high precision long service life. The die inserts can be replaced rapidly and the repeat assembling accuracy is high. The bending punch is installed on the stripping plate, which can clamp the work pieces flexibly and later strip them from the punch rigidly, The die structure is flexible and reliable and product quality can be guaranteed . It has an important reference value to this kinds of parts.


Keywords:Support, Blanking Bending , Multi-Position Progressive die,Forming  Process  analysis,  Layout  Design



目   录
前  言  1
第一章 绪论 3
1.1 概述 3
1.2冲压技术的进步 4
1.3模具的发展与现状 5
1.4 模具CAD/CAE/CAM技术 6
1.5 课题的主要特点 7
第二章 冲压工艺方案的制定 8
2.1 工艺分析 9
2.2 排样图设计 9
第三章 模具总体结构设计 14
3.1 条料定位装置 15
3.2 出料装置 16
3.3 模具结构特点 16
3.4 模具工作过程 17
第四章 模具结构形式的确定 18
4.1 凸凹模刃口尺寸的计算 18
4.1.1 凸凹模间隙的选择 18
4.1.2 凸凹模刃口尺寸计算 18
4.2 凸凹模设计 27
4.2.1 凸模的结构和固定形式 27
4.2.2 凸模长度的确定 28
4.2.3 凸模强度的计算 28
4.2.4 凹模结构形式设计 29
4.2.5 凹模结构尺寸的确定 29
4.3模板的设计 30
4.4 卸料弹簧的选用 31
4.5其它零件的设计 32

第五章 冲压设备的选用 33
5.1 冲压力的计算 33
5.2 选择压力机 33
第六章 压力中心的计算 35
6.1 计算步骤 35
6.2 计算压力中心 35
第七章 总结 37
      致谢  38
      参考文献  39


前 言
目前,冲压技术广泛应用于金属制品个行业中,如汽车,仪表,家用电器等工业中,而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备,在制造行业中占有重要的地位。随着经济的快速发展,模具制造业在工业中所占的地位越来越重要。
冲模技术的水平直接和生产率、产品质量(尺寸公差和表面粗糙度等)、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品,技术经济效果显著,深受制造行业的重视。
冲压工艺是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属材料,而且也可以加工非金属板料。冷冲压的加工方式具有生产效率高,产品一致性好,使用于大批量生产等特点,在某些领域已取代机械加工,并正逐步扩大其工艺范围。因此,冲压技术对发展生产,增强效益,更新产品等方面具有重要作用。
改革开放以来,通过技术引进和合资经营,我国的冲模技术有了长足的进步,在冲模技术领域采用了CAD、CAM、CAE技术和先进制造技术,显著的缩短了冲模技术和制造周期,提高了冲模质量,实现了冲模工作零件的互换,但是大多数企业仍然沿用传统的冲模技术和制造方法,有些冲模特别是汽车覆盖件冲模仍然依靠进口,严重地影响了我国机电产品自主开发的能力和改型更新的速度。
我国正处模具设计制造水平提升关键期,中国正在成为全球制造业中心,板料成型加工是先进制造业的重要组成部分。目前,我国设计制造的精密多工位级进模和多功能模具,与国外同类模具水平相比,从模具结构、制造精度、制造周期、使用寿命等指标来衡量,水平相当或接近,完全可以替代进口。
提高冲模技术可以从两方面入手,一方面是提高冲模所体现的冲压工艺水平,开发冲压新工艺;另一方面是通过采用计算机技术(冲模CAD、CAM、CAE技术)和先进制造技术(数控多轴联动加工中心,CNC高精度电火花和线切割加工,CNC点位坐标镗、坐标磨和连续轨迹坐标磨等),提高冲模设计和制造的水平。
冷冲压与其他加工方法相比,具有独到的特点,所以在工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部分越来越多的采用冷冲压加工产品零部件,如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些部门中,冲压件所占的比重都相当大,不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工,大大提高了生产率,降低了成本。



第一章 绪论
1.1 概述
冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法,用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点,是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术,在制造业中具有很强的竞争力,被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。
在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后,已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头,以模具为中心,结合现代先进技术的应用,在产品的巨大市场需求刺激和推动下,冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。
多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具,是技术密集型模具的重要代表,是冲模发展方向之一。这种模具除进行凸包落料工作外,还可根据零件结构的特点和成形性质,完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序,甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时,将带料或条料由模具入口端送进后,在严格控制步距精度的条件下,按照成形工艺安排的顺序,通过各工位的连续冲压,在最后工位经冲裁或切断后,便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作,模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统,配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂,具有如下特点:
(1) 在一副模具中,可以完成包括冲裁,弯曲,拉深和成形等多道冲压工序;减少了使用多副模具的周转和重复定位过程,显著提高了劳动生产率和设备利用率。
(2) 由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上,故不存在复合模的“最小壁厚”问题,设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位,从而保证模具的强度和装配空间。
(3) 多工位级进模通常具有高精度的内、外导向(除模架导向精度要求高外,还必须对细小凸模实施内导向保护)和准确的定距系统,以保证产品零件的加工精度和模具寿命。
(4) 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件,模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置,操作安全,具有较高的生产效率。目前,世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个,冲压速度达1000次/分以上。
(5) 多工位级进模结构复杂,镶块较多,模具制造精度要求很高,给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性,在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速,方便,可靠。所以模具工作零件选材必须好(常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料),必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。
(6) 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄(一般不超过2mm)、产量大,形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件,精度可达IT10级。
   由上可知,多工位级进模的结构比较复杂,模具设计和制造技术要求较高,同时对冲压设备、原材料也有相应的要求,模具的成本高。因此,在模具设计前必须对工件进行全面分析,然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案,正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程,以获得最佳


内容简介:
南 京 工 程 学 院本科毕业设计本科毕业设计 ( (论文论文) )题 目: 手机屏蔽罩框 级进模设计 专 业: 材料成型与控制工程(模具设计) 班级:XXXXXXXXX 学号:XXXXXXXXXX 学生姓名: XXX 指导老师: 起讫日期: 2014.X-2014.X 毕毕业业设设计计说说明明书书(论论文文)中中文文摘摘要要支架冲压工艺分析及多工位级进模设计 冲裁弯曲级进模广泛用于金属成形零件的生产。本文介绍了支架零件多工位级进模的设计,分析了支架的冲压工艺和冲压工序的组成,对载体和排样设计方案作了比较与选择,分析了产品外形合理的接边工艺,确定了条料的送进与导料方式及定距结构形式,并对模具的主要部件设计作了详细地说明。同时也包含了冲裁力计算,定距方法,冲裁间隙选择,压力中心计算的设计要点。模具上、下固定板具有高精度和长寿命,可快速更换凹模镶块,且重复装配精度高,简化了弯曲工艺,卸料板上安装了弯曲凹模,卸料板既可弹性压料又可刚性卸料。模具结构合理简单、制作容易、节省开支。使模具生产成本降低,提高经济效益,对此类零件的级进模设计有参考价值。关键词:支架,冲裁弯曲,多工位级进模,工艺分析,排样图 II毕毕业业设设计计说说明明书书(论论文文)外外文文摘摘要要Title Design of Blanking-Bending Multi-position Progressive Die For SupportAbstract:Blanking-Bending multi-position progressive die were widely used in metal parts production. Though this paper, we could get the method of support design. And the technological process for stamping the part is analyzed and the layout designs are compared, rational joint-edge process of products outline, decided the guiding of the bar stock and the form of the fixed distance , describes the key die parts in detail. At the same time, includes the main design point of stamping force calculation , fixed distance method, the selection of stamping clearance, compress force center an so on . The die plate are of high precision long service life. The die inserts can be replaced rapidly and the repeat assembling accuracy is high. The bending punch is installed on the stripping plate, which can clamp the work pieces flexibly and later strip them from the punch rigidly, The die structure is flexible and reliable and product quality can be guaranteed . It has an important reference value to this kinds of parts.Keywords:Support, Blanking Bending , Multi-Position Progressive die,Forming Process analysis, Layout Design第III页目 录前前 言言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1第第一一章章 绪绪论论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31.1 概述 .31.2 冲压技术的进步 .41.3 模具的发展与现状 .51.4 模具 CAD/CAE/CAM 技术 .61.5 课题的主要特点 .7第第二二章章 冲冲压压工工艺艺方方案案的的制制定定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82.1 工艺分析 .92.2 排样图设计 .9第第三三章章 模模具具总总体体结结构构设设计计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143.1 条料定位装置 .153.2 出料装置 .163.3 模具结构特点 .163.4 模具工作过程 .17第第四四章章 模模具具结结构构形形式式的的确确定定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184.1 凸凹模刃口尺寸的计算 .184.1.1 凸凹模间隙的选择 .184.1.2 凸凹模刃口尺寸计算 .184.2 凸凹模设计 .274.2.1 凸模的结构和固定形式 .274.2.2 凸模长度的确定 .284.2.3 凸模强度的计算 .284.2.4 凹模结构形式设计 .294.2.5 凹模结构尺寸的确定 .294.3 模板的设计 .304.4 卸料弹簧的选用 .314.5 其它零件的设计 .32第第五五章章 冲冲压压设设备备的的选选用用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .335.1 冲压力的计算 .335.2 选择压力机 .33第第六六章章 压压力力中中心心的的计计算算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35第IV页6.1 计算步骤 .356.2 计算压力中心 .35第第七七章章 总总结结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 致致谢谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 参参考考文文献献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 1 -前前 言言目前,冲压技术广泛应用于金属制品个行业中,如汽车,仪表,家用电器等工业中,而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备,在制造行业中占有重要的地位。随着经济的快速发展,模具 制造业在 工业中所占的地位越来越重要。冲模技术的水平直接和生产率、产品质量(尺寸公差和表面粗糙度等)、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品,技术经济效果显著,深受制造行业的重视。冲压工艺是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属材料,而且也可以加工非金属板料。冷冲压的加工方式具有生产效率高,产品一致性好,使用于大批量生产等特点,在某些领域已取代机械加工,并正逐步扩大其工艺范围。因此,冲压技术对发展生产,增强效益,更新产品等方面具有重要作用。改革开放以来,通过技术引进和合资经营,我国的冲模技术有了长足的进步,在冲模技术领域采用了 CAD、CAM、CAE 技术和先进制造技术,显著的缩短了冲模技术和制造周期,提高了冲模质量,实现了冲模工作零件的互换,但是大多数企业仍然沿用传统的冲模技术和制造方法,有些冲模特别是汽车覆盖件冲模仍然依靠进口,严重地影响了我国机电产品自主开发的能力和改型更新的速度。我国正处模具设计制造水平提升关键期, 中国正在成为全球制造业中心,板料成型加工是先进制造业的重要组成部分。目前,我国设计制造的精密多工位级进模和多功能模具,与国外同类模具水平相比,从模具结构、制造精度、制造周期、使用寿命等指标来衡量,水平相当或接近,完全可以替代进口。提高冲模技术可以从两方面入手,一方面是提高冲模所体现的冲压工艺水平,开发冲压新工艺;另一方面是通过采用计算机技术(冲模CAD、CAM、CAE 技术)和先进制造技术(数控多轴联动加工中心,CNC 高精度电火花和线切割加工,CNC 点位坐标镗、坐标磨和连续轨迹坐标磨等) ,提高冲模设计和制造的水平。冷冲压与其他加工方法相比,具有独到的特点,所以在工业生产中,尤其是南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 2 -大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部分越来越多的采用冷冲压加工产品零部件,如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些部门中,冲压件所占的比重都相当大,不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工,大大提高了生产率,降低了成本。第一章 绪论南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 3 -1.1 概述冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法,用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点,是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术,在制造业中具有很强的竞争力,被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后,已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头,以模具为中心,结合现代先进技术的应用,在产品的巨大市场需求刺激和推动下,冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具,是技术密集型模具的重要代表,是冲模发展方向之一。这种模具除进行凸包落料工作外,还可根据零件结构的特点和成形性质,完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序,甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时,将带料或条料由模具入口端送进后,在严格控制步距精度的条件下,按照成形工艺安排的顺序,通过各工位的连续冲压,在最后工位经冲裁或切断后,便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作,模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统,配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂,具有如下特点:(1) 在一副模具中,可以完成包括冲裁,弯曲,拉深和成形等多道冲压工序;减少了使用多副模具的周转和重复定位过程,显著提高了劳动生产率和设备利用率。 (2) 由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上,故不存在复合模的“最小壁厚”问题,设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位,从而保证模具的强度和装配空间。 (3) 多工位级进模通常具有高精度的内、外导向(除模架导向精度要求高外,南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 4 -还必须对细小凸模实施内导向保护) 和准确的定距系统,以保证产品零件 的加工精度和模具寿命。 (4) 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件,模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置,操作安全,具有较高的生产效率。目前,世界上最先进的多工位级进模工位数多达50 多个,冲压速度达 1000 次分以上。 (5) 多工位级进模结构复杂,镶块较多,模具制造精度要求很高,给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性,在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速,方便,可靠。所以模具工作零件选材必须好(常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料),必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 (6) 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄(一般不超过2mm)、产量大,形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件,精度可达IT10 级。 由上可知,多工位级进模的结构比较复杂,模具设计和制造技术要求较高,同时对冲压设备、原材料也有相应的要求,模具的成本高。因此,在模具设计前必须对工件进行全面分析,然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案,正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程,以获得最佳的技术经济效益。显然,采用多工位级进模进行冲压成形与采用普通冲模进行冲压成形在冲压成形工艺、模具结构设计及模具加工等方面存在许多不同,本章将重点介绍它们在冲压工艺与模具设计上的不同之处。1.2 冲压技术的进步进几十年来,冲压技术有了飞速的发展,它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上,如:旋压成形、软模具成形、高能率成形等,更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式,由于高新技术的参与和介入,冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造(图1-1)。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业,体现安全、高效、节材等优点,已经是冲压生产的发展方向。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 5 -冲压自动化生产的实现使冲压制 造的概念有了本质的飞跃。结合现代 技术信息系统和现代化管理信息系统 的成果,由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式计算机集成制造系统 CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过 计算机等技术融为一体,将会给冲压制造业带来更好的经济效益,使现代冲压 技术水平提高到一个新的高度。1.3 模具的发展与现状模具是工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高技术密集型产品,也是高新技术产业的重要领域,其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日益加快, “十一五期间 ”产品发展重点主要应表现在 :(1)汽车覆盖件模;(2)精密冲模;(3)大型及精密塑料模;(4)主要模具标准件;(5)其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三,其中,冲压模占模具总量的 40%以上,但在整个模具设计制造水平和标准化程度上,与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表,我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大,质量和精度要求高,代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平,模具结构功能方面也接近国际水平,在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面,以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种,在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上,与国外多工位级进模和多功能模具相比,存在一定差距。1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技术南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 6 -冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中 心和关键。20 世纪 60 年代初期,国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段,以数学模型为中心,采用人机互相结合、各尽所长的方式,把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体,使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。模具 CAD/CAE/CAM 是改造传统模具生产方式的关键技术,是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式,为企业提供一种有效的辅助工具,使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化4。模具 CAD/CAE/CAM 技术能显著缩短模具设计与制造周期,降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中经历了从简单到复杂,从试点到普及的过程。进入本世纪以来,模具 CAD/CAE/CAM 技术发展速度更快,应用范围更广。在级进模 CAD/CAE/CAM 发展应用方面,本世纪初,美国UGS 公司与我国华中科技大学合作在 UG-II(现为 NX)软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模 CAD/CAM 软件 NX-PDW。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色,已在2003 年作为商品化产品投入市场。与此同时,新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM 系统。我国从上世纪 90 年代开始,华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM 系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD 软件平台上开发出基于特征的级进模 CAD/CAM 系统 HMJC,包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5 个模块。上海交通大学为瑞士法因托精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAC/CAM 系统。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD 系统等。近年来,国内一些软件公司也竞相加入了级进模 CAD/CAM 系统的开发行列,如深圳雅明软件制作室开发南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 7 -的级进模系统 CAD、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD 系统 Fox-CAD 等。展望国内外模具 CAD/CAE/CAM 技术的发展,本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中,通过与计算机技术的紧密结合,人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快,学科领域交叉之广前所未见。今后10 年新一代模具 CAD/CAE/CAM 系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物,其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。主要表现在:(1)模具 CAD/CAM 的专业化程度不断提高;(2)基于网络的 CAD/CAE/CAM 一体化系统结构初见端倪;(3)模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目;(4)与先进制造技术的结合日益紧密。1.5 课题的主要特点及意义该课题主要针对 手机屏蔽罩框 零件,在对过电片 凸包、落料和压弯等成形工艺分析的基础上,提出了该零件采用多工位级进模的冲压方案;根据零件的形状、尺寸精度要求,设计过程中综合考虑采用“单排法”排样,成形侧刃定位,保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时,提高了材料的利用率和劳动生产率。本课题涉及的知识面广,综合性较强,在巩固大学所学知识的同时,对于提高设计者的创新能力、协调能力,开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 8 -第二章 冲压工艺方案的 制定该零件为某 手机屏蔽罩框 ,是一家 电子生产企业 产品中的一个主要零件,如图 1 所示。该零件生产属于大批量生产,零件结构紧凑,冲裁壁厚很小(最小处为 0.2mm),成形过程相互干涉,在复合模中难于实现;若用简单的落料、凸包、弯曲模等单工序模也可达到冲压要求,这样模具虽然简单了,但是冲压所用的设备和人员较多,冲压工序中的定位也较麻烦,加上零件较小,装料时易产生不安全的现象,而且工序较多效率较低故不被推广。为减少零件在生产中的多次定位对其精度和生产率的影响,一要产品批量较大,对零件的一致性要求较高,二是具有 10 钢良好的弯曲和冲裁性能,经过反复比较,适宜采用较为复杂的多工位级进模制造。2.1 工艺分析材料为 10 钢,厚度 0.2mm。经对零件的结构分析,主要成形工序包含凸包外形冲裁和 4 个部位的弯曲等 3 种工序。批量生产,精度较高。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 9 -本手机屏蔽罩框 从总体上看是一 个冲裁弯曲件,主要成形工序包含 凸包外形冲裁和 4 个部位的弯曲等 3 种工序。批量生产,精度较高。该零件需要控制的尺寸有 63.40,2 67.30.2, 0.2, 1.5 未注公差可按 公差等级 IT12 级计算。该零件材料为 10 钢,料厚为 0.2mm,因而从尺寸精度和材料方面分析比较适合用冲压加工。经计算得零件面分析比较适合用冲压加工。经计算得零件毛坯展开尺寸,如图 2 所示,最长处为 67.3mm,最宽处为 29.8mm,属于小型冲压件。由于 该弯曲件有多处折弯,故弯曲模 结构比较复杂 。2.2 排样图设计排样图是多工位级进模设计的关键,它具体反映了零件在整个冲压成形过 程中,毛坯外形在条料上的截取方式及与相邻毛坯的关系,而且对材料的利用率、冲压加工的工艺性以及模具的结构和寿命等有着显著的影响。 排样图的优化与否,不仅关系到材料的利用率,工件的精度,模具制造的难易程度和使用寿命等,而且关系到模具各工位的协调与稳定。 冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序,准确送进,实现级进冲压;同时还应便于模具的加工、装配和维修。冲压件的形状是千变万化的,要设计出合理的排样图,必须从大量的参考资料中学习研究,并积累实践经验,才能顺利地完成设计任务。 排样设计是在零件冲压工艺分析的基础之上进行的。确定排样图时,首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸,然后进行各种方式的排样。在确定排样方式时,还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后,从几种排样方式中选择一种最佳方案。完整的排样图应给出工位的布置、载体结构形式和相关尺寸等。 当带料排样图设计完成后,模具的工位数及各工位的内容;被冲制工件各工南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 10 -序的安排及先后顺序,工件的排列方 式;模具的送料步距、条料的宽度和 材料的利用率;导料方式,弹顶器的 设置和导正销的安排;模具的基本结构等就基本确定。所以排样设计是多工位级进模设计的重要内容,是模具结构设计的依据之一,是决定多工位级进模设计优劣的主要因素之一。a 排样设计的原则 多工位级进模的排样,除了遵守普通冲模的排样原则外,还应考虑如下几点:(1)先制作冲压件展开毛坯样板( 35 个),在图面上反复试排,待初步方案确定后,在排样图的开始端安排 凸包、切口、切废料等分离工位,再向另一端依次安排成形工位,最后安排工件和载体分离。在安排工位时,要尽量避免冲小半孔,以防凸模受力不均而折断。 (2)第一工位一般安排 凸包和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料导正,在以后的工位中,视其工位数和易发生窜动的的工位设置导正销,也可在以后的工位中每隔 23 个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度,设置送料步距的误差检测装置。 (3)冲压件上孔的数量较多,且孔的位置太近时,可分布在不同工位上冲出孔,但孔不能因后续成形工序的影响而变形。对有相对位置精度要求的多孔,应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时, 应有措施保证它们的相对位置精度。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。(4)成形方向的选择(向上或向下)要有利于模具的设计和制造,有利于送料的顺畅。若成形方向与冲压方向不同,可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。(5)为提高凹模镶块,卸料板和固定板的强度,保证各成形零件安装位置不发生干涉,可在排样中设置空工位,空工位的数量根据模具结构的要求而定。(6)对弯曲和拉深成形件,每一工位的变形程度不宜过大,变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证,又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件,应设置整形工位。为避免U 形弯曲件变形区材料的拉伸,应考虑先弯曲 45 度,再弯成 90。(7)在级进拉深排样中,可应用拉深前切口,切槽等技术,以便材料的流动。(8)当局部有压筋时,一般应安排在 凸包前,防止由于压筋造成孔的变形。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 11 -突包时,若突包的中央有孔,为有利 于材料的流动,可先冲一小孔,压突 后再冲到要求的孔径。(9)当级进成形工位数不是很多,工件的精度要求较高时,可采用“复位”技术,即在成形工位前,先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切,但不与带料分离,当凸模切入材料的 20%35%后,模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回条料内,再送到后续加工工位进行成形。b 载体和搭口的设计 搭边在多工位级进模中有着特殊的作用,它是将坯件传递到各工位进行冲裁和成形加工,并且使坯件在动态送料过程中保持稳定准确的定位。因此,在多工位级进模的设计中把搭边称为载体。载体是运送坯件的物体,载体与坯件或坯件和坯件的连接部分称为搭口。 载体形式一般可分为如下几种。(1)边料载体 ,边料载体是利用材料搭边或余料冲出导正孔而形成的载体, 此种载体送料刚性较好,省料,简单。使用该载体时,在弯曲或成形部位,往往先切出展开形状,再进行成形,后工位落料以整体落料为主。 可采用多件排列,提高了材料的利用率。(2)双边载体 ,双边载体实质是一种增大了条料两侧搭边的宽度,以供冲导正工艺孔需要的载体,一般可分为等宽双边载体和不等宽双边载体(即主载体和辅助载体)。双边载体增加边料可保证送料的刚度和精度,这种载体主要用于薄料(t0.2mm),工件精度较高的场合 ,但材料的利用率有所降低,往往是单件排列。(3)单边载体 ,单边载体主要用于弯曲件。此方法在不参与成形的合适位置留出载体的搭口,采用切废料工艺将搭口留在载体上,最后切断搭口得到制件,它适用于 t0.4mm 的弯曲件的排样。(4)中间载体 中间载体常用于一些对称弯曲成形件,利用材料不变形的区域与载体连接,成形结束后切除载体。中载体可分为单中载体和双中载体。中载体在成形过程中平性较好。该手机屏蔽罩框 弯曲地方很多,而且结构较复杂,就采用单列排样,从该毛坯展开图看,显然采样竖排材料利用率较高,采用单侧载体设计。 故应针对零件和零件展开后的工艺特点,并综合考虑工艺分析各个因素后,设南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 12 -计合理的排样图及具体工位安排。 搭边值通常由表 4 所列搭边值和侧搭边 值确定。根据零件形状,查表 4 工件之间搭边值 a=6mm, 工件与侧边之间搭边值a1=3mm,该装置采用无侧压装置, 条料是有板料裁剪下料而得,为保证送料顺利,规定其上偏差为零,下偏差为负值 B0=(Dmax2a1C)0 式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;a1-冲裁件之间的搭边值; 板料剪裁下的偏差;(其值查表)可得 =0.0.2mm。 c-取值为 0.5B0=67.326+=79.30-0.10mm故:条料宽度为 79.3mm。冲压进距 h=29.8+3=32.8mm毛坯排样图如图 3 所示:根据以上分析,冲压如图 2-1 所示的零件的级进模分为 八个工位:第一工位: 冲2个圆孔,其中 3mm的孔 作导正孔; 第二工位: 导正;第三工位: 外形冲切 ;图 2-3 排样图南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 13 -第四工位: 外形冲切第五工位:凸台。第六工位:空位第七工位:弯曲;第八工位:弯曲。第九工位:弯曲断料。计算材料的利用率,一个进距内的冲裁面积A:A75+30+20+75200 mm2故一个进距的材料利用率为: (30.2x30.5-200)/30.2x30.5=78.3% 南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 14 -第三章 模具总体结构设计模具的装配图如图 4所示,为了保 证模具的精度, 该模架采用 4导柱模架。条料的运动精度由 送料机粗定位和导正销精定位来保证。工 、在进行零件外形冲裁时,由于零件外形复杂,考虑到凸、凹模的加工和工作强度,同一部位的外形冲裁分解到两个工位上进行,这样的布置既有利于凸、凹模的加工制造,又保证了凸、凹模的工作强度。工位的冲裁设计:除了完成零件外形冲裁还具有侧刃定距的作用,对条料移动起粗定距的作用。模具在向下冲压时,推弯滑块在上模斜楔的作用下,与浮动弯曲凸模一起完成90弯勾的成形。模具向上回程时,弯曲件 11在浮动弯曲凸模 5的作用下被抬起。浮动弯曲凸模的设计是本模具的特色之一。该部位的弯曲是90勾形,为了防止成形后抬料时被勾住,把弯曲凸模设计成浮动式,因此浮动弯曲凸模就起到成形时作弯曲模、成形后起抬料的双重作用,板料被推动顺利向前运动。从工位4开始,弯曲件向下弯曲,为了便于板料的运动除了利用浮动弯曲凸模抬料外,本模具还设计了专用的浮顶装置3个条形浮顶销和数个浮顶销。条形浮顶销顶面的长度尺寸要确保条料外形冲裁后的缺口顺利通过,且顶面的右端设计为 1520的倾斜面。多个圆柱形浮顶销分布在一侧用于浮顶板料的载体部分,确保条料的刚性和平稳移动。弯曲件的两个b 部位也经过了两次弯曲,第一次是在工位 5和工位6之间,用弯曲凸模执行,在弯曲凹模内设有一弹性顶件块(见图 4),以便弯曲后顺利从凹模内顶出。第二次是在工位6和工位7之间伴随 C部位弯曲完成的。弯曲件的 d 部位是向上弯曲,它弯曲过程如图所示。为确保制件向上弯曲的尺寸精度,弯曲凸模旁增设一个浮动弯曲推块,且弯曲推块比弯曲凸模略高些,在上模向下冲裁时,卸料板镶块中的弯曲凹模表面先与弯曲推块一起对条料施加预压力,然后凸模 4实施再上弯曲,这样可以防止条料因滑动产生变形和尺寸不准确。弯曲完毕后,弯曲推块还具有浮顶抬料的作用。弯曲件上的两个C 部位,在工位 6和工位7之间用弯曲凸模同时完成。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 15 -用一个凸模完成两个部位的弯曲 还有两个 b 部位的成形(在工位 5和工位6之间),这样的设计可简化模具的 设计与制造,也使模具的结构紧凑,节省模具体积。 C部位的弯曲时,在凹模 中同样也设有一弹性顶件块,用于弯曲件的顶出。弯曲件最终在工位通过冲裁凸模与条料分离,从凹模孔内落下。卸料装置采用弹压卸料板。由于卸料板在工作时会承受大的压力,因此,直接与板料接触的部分,采用合金镶块,材料为 Cr12MoV,硬度为 5860HRC,用销钉定位、数个螺栓固定。3.1 条料定位装置由于送料机定距方式使冲压时材料送进准确可靠,但增加了材料的消耗,也使模具的制造维修趋于复杂。图 3-1 模具结构示意图 3.2 出料装置采用弹性卸料板卸料,弹性卸料板由弹簧产生的弹性实现卸料,并穿过卸料螺钉杆部安装在凸模固定板与卸料板之间。导正销与导正孔之间存在一定的间隙,一般可以避免导正销卡在导正孔内,若为了防止导正销卡在导正孔内,可以采用在局部设计卸料块与弹簧,靠弹簧产生的弹性实现卸料。凸包、切边废料和切断废料由凹模下方的漏料孔逐步排出,制件由模具终端沿斜面自动落下。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 16 -3.3 模具结构特点采用成形侧刃,切边定距,冲出工件部分外形,充分利用料头和料尾。为了便于送料,在冲切外形时工件之间留有一定的搭边连接,在冲弯后再切去,工件成形后由凹模终端的斜面滑出。3.4 模具工作过程将裁剪好的宽度为 79.3mm 的条料放在下模上,并依靠成形侧刃定位。第一步:上模下行卸料板在弹簧作用下压住坯料,切边凸、凹模完成切废料工序;第二步:上模上行条料靠手动向前送一步,上模下行凸包凸、凹模完成 凸包工序,废料从下模的下漏料孔排出;第三步:上模上行条料靠手动向前送一步,上模下行由导正销精确定位,弯曲凸、凹模完成弯曲工序;第四步:上模上行条料靠手动继续向前送一步,上模下行由切断凸、凹模完成切断工序,废料从下模的下漏料孔排出,同时制件从模具终端落下,完成整个冲压过程。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 17 -第四章 模具零件的设计 与计算4.1 凸、凹模刃口尺寸的计算4.1.1 凸、凹模间隙的选择凸、凹模间隙值的大小对冲压制件质量、模具寿命、冲压力的影响很大,是冲压工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺参数。根据零件材料及料厚,查文献表 2.4,确定冲裁刃口始用双面间隙值: Zmin=0.05 mm, Zmax=0.07 mm。至于压弯时凸模与凹模之间的间隙,按材料的性能、厚度以及弯曲件的高度和宽度(弯曲线的长度),取单边间隙C=(1.01.1)t,这里取 C=1.0 mm。另外,设计中考虑在合模时使毛坯完全压靠,以保证弯曲件的质量和尺寸精度。4.1.2 凸、凹模刃口尺寸计算 冲压制件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度,合理间隙的数值也必须靠模具的刃口尺寸来保证。因此,正确确定模具刃口尺寸极其公差,是设计冲模的主要任务之一。(1)切边凸、凹模刃口尺寸计算由于该零件切边形状比较复杂,且为薄材料,为了保证凸、凹模之间的间隙值,拟采用凸、凹模配合加工的方法。先做凸模,然后配做凹模,具体可采用成形磨削加工刃口。根据零件切边形状,如图 4-1 所示,其中未标注公差的尺寸,按 IT12 级取公差。凸模磨损后尺寸变小的记为 A 类,有 A1=20.7mm,A2=5mm052. 0012. 00尺寸变大的记为 B 类,有 B1=1.5mm, 对于 A 类030. 0尺寸:查文献得:磨损系数 x1=0.75, x2=0.75, A 类尺寸按式 (4-1)计算: (4-1)图 4-1 零件切边尺寸南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 18 -式中,凸模制造公差,= mmpd0013. 00013. 0009.2152. 075. 07 .20pxd= mm2pd004. 0004. 0009. 512. 075. 05pxd 对于 B 类尺寸:查文献6表 2-11 得:x1=1, x2=1, x3=1B 类尺寸按式 (4-2)计算: (4-2) = mm1pd075. 00075. 00044. 13 . 02 . 05 . 1xd该零件切边凹模刃口各部分尺寸按上述切边凸模的相应部分尺寸配制,保证双面间隙值 ZminZmax=0.050.07mm。同理可得其他4.2 凸、凹模的设计4.2.1 凸模的结构和固定形式由于冲件的形状和尺寸的不同,冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同,所以在实际生产中使用的凸模结构形式也就有很多种形式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的,它可以采用直身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有:台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘结剂浇注法固定等。本设计中采用用圆形和方形两种形式的凸模,材料选用 T10A 钢,淬火硬 度 HRC56-60 必要时表面可进行渗氮处理。圆凸模 可采用高精度外圆磨床加工,异形凸模可以采用 慢走丝线切割加工或成形磨削加工(成形磨削是 模具零件成形表面精加工的一种方法,可以获得 高尺寸精度、高表面加工质量。凸模固定方式如图 4-10 所示:凸模以过渡配合( K6)固紧在凸模固定板上,顶端形成台肩,以便固定,并保证在工作时不被拉出,安全可靠。图 4-10 凸模固定方式南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 19 -4.2.2 凸模长度的确定凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长,否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀,从而使冲件的质量及精度有所下降,严重时甚至会使凸模折断。根据模具设计结构形式,凸模的长度为 (4-8)式中,凸模的长度( mm); 凸模固定板的厚度( mm),取 H1=25mm 卸料板的厚度( mm),取 H2=25; 导料板的厚度( mm),取; 附加长度( mm)。主要考虑凸模进入凹模的深度(对于冲裁凸模取2mm,对于压弯凸模根据零件弯曲高度取5.2mm)以及模具闭合状态下卸料板的到凸模固定板间的安全距离(取10mm)将各数据代入式( 4-8)中得: 冲裁凸模长度 L=62.2mm 压弯凸模长度 L=68.2mm4.2.3 凸模的强度计算冲裁时凸模因承受了全部的压力,所以它承受了相当大的压应力。而在卸料时,又承受有拉应力。因此,在一次冲裁的过程中,其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般情况下,凸模的强度是足够的,因此没有必要作强度的校核9。但针对本过电片零件特点,其中有的凸模断面尺寸很小,因此必须对相应凸模的强度包括凸模的最小断面(危险断面)的承压能力和抗弯能力进行校核。(1)凸模承受能力的校核对凸模最小断面上的承受能力进行计算时,必须使冲裁力小于或等于危险断面所允许的最大压应力。由表2-9 查得,对于材料为 10 钢的冲件,最小的允许凸模相对直径()为 0.610.85,而该模具中凸模刃口最小壁厚1.2mm,,故凸模承受能力满足要求。(2)失稳弯曲应力的校核南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 20 -凸模在中心轴向压力的作用下,保持 稳定(不产生弯曲)的最大长度与导 向方式有关,由卸料板导向凸模最大 允许长度按式(4-9)计算: (4-9)式中,凸模最大允许长度( mm); 凸模材料弹性模量,可取; 凸模或凸包直径(mm); 冲件材料厚度( mm); 冲件材料抗剪强度(),这里对于 10 钢普通 10 钢现今对凸模直径5 进行校核计算,将各数据代入式(4-9)中得:L=129mm 所以大于凸模长度,故满足要求。 不满足的加保护套。4.2.4 凹模结构形式设计凹模在设计中采用整体加工而成,为了便于设计、制造、维修,压弯凹模 两件采用镶拼结构,嵌入冲裁凹模孔内,并用螺丝固定, 凸、凹之间的间隙为一个料厚。压弯凸模头部设计 为圆弧角( R=1),以避免压弯时擦伤产品。在直角 弯曲的压弯凹模靠近折弯线处,设计一条校正筋,如 图 4-11 所示,使压弯时在产品根部产生塑性变形, 减小回弹,保证弯曲角。凹模材料与凸模相同, 选用 T10A 钢,淬火硬度 HRC58-62。如图 4-12 所示,为冲裁凹模刃壁形式,适用于薄料冲裁模。一般可以使用电火花穿孔加工凹模。4.2.5 凹模结构尺寸的确定凹模设计应考虑的事项是关于凹模强度、制造方法及其加工精度等。特别是凹模孔的尺寸,在实用上是和制件尺寸一起来考虑的。它关系到制件质量的好坏,因此对其加工表面质量亦必须予以充分的考虑。凹模的厚度和外形尺寸,对于其承受的冲裁力,必须具有不引起破损和变形的足够强度。冲裁时,凹模承受冲裁力和水平方向的作用,由于凹模的结构形式不一,受力状态又比较复杂,特别是对于复杂形状的冲件,其凹模的强度计算就相当的复杂。因而,在目前一般的生产实际情况下,通常都是根据冲裁件的图 4-11 压弯凹模镶块南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 21 -轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等来进行概略的估算及经验修正的9。结构尺寸计算如下:(1)凹模壁厚 凹模壁厚 b 按文献10表 14-5 选择。从排样图 2-3 知冲件料宽 30.2 mm,料厚 0.2mm,由文献 10表 14-5 取b=30mm。(2)凹模厚度:凹模厚度 h 根据冲裁力 F 按文献10图 14-15 选择。先算冲裁力: (4-10)式中,L 冲裁件周边长度( mm);t 材料厚度( mm),t=0.2mm;t 材料抗剪强度( MPa),=240MPa;K 系数。考虑到模具刃口的磨损,模具间隙的波动,材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素,一般取K=1.3。算得整个冲压工序中冲裁周边长度L=388mm,代入式( 4-10)得: F=1.33882400.560KN由文献10图 14-15 中取凹模厚度 h=40mm。(3)凹模外形尺寸根据排样图 2-3 所注尺寸和上述凹模厚度 h 与壁厚 b,可以得出:凹模长 L=450 mm;凹模宽 B=250 mm;故初步有了凹模外形尺寸 LBh=45025040 mm。(4) 刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁,其高度h0可以按下列规则计算:冲件料厚 t3 mm,h0=3 mm;冲件料厚 t3 mm,h0=t;所以,这里取 h0=3 mm。(5) 凹模镶块尺寸设计对于凹模镶块的尺寸,可以参见相关零件图纸。4.3 模板的设计标准的级进模模板包括:卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、下模板,其中卸料板、固定板、凹模板是关键的三块模板,也是级进模比不可少的。该南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 22 -模具中固定板起着固定凸模的作用, 卸料板主要起卸料、压料同时还具有 一定的导向作用;凹模板前面已经提 到,既充当凹模刃口,又可以在其上镶拼凹模镶块。另外,在进行级进模设计时,有一项很重要,就是设计让位,一般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位,而且要充分让位,不但需要考虑静态让位,还要考虑动态让位11。本设计中在凹模板上直接开槽让位,工件成形后由凹模终端的斜面滑出,保证了送料的顺畅。凹模外形尺寸前面已述,该级进模其它模板的外形尺寸设计如下:凸模固定板 :LBH=45025020mm上垫板 : LBH=45025010mm下垫板 : LBH=45025010mm卸料板 : LBH=45025016mm上模板 : LBH=49037535mm下模板 : LBH=49037545mm故:模具闭合高度 H闭合=196.2mm4.4 卸料弹簧的选用先算卸料力,查文献 8表 2-15 得卸料力系数,则:(1)根据模具的结构初定 8 根弹簧,每根弹簧分担的卸料力为:(2)查文献 12表 10-1,并考虑到模具结构尺寸,初选弹簧参数为:弹簧钢丝直径 d=2mm,弹簧中径 D2=12mm,节距 t=4.28mm,工作极限负荷 Fj=188N,自由高度 h0=40mm,有效圈数 n=8.5,工作极限负荷下变形量 hj=17.3mm,展开长度 L=396mm。规格标记为:弹簧 21240(3)弹簧预压量。由 Fj=188N,hj=17.3mm,考虑卸料的可靠性,取弹簧在预压量为 h1时就应有 150N 的压力,故:南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 23 -(4)检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件:冲裁时卸料板的工作行程h2=6.2mm;考虑凸模的修模量 h3=4mm;弹簧的预压量为 h1=14.4mm;故弹簧总压缩量为h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mmhj=17.3mm17.2mm,所以该规格的弹簧满足要求。4.5 其它零件的设计在级进模中,一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。针对该级进模,这里主要介绍导正销的设计。本级进模设计当中,通过导正削与在前一个工位上冲了的两个孔实现精确定位,保证产品的精度。进行导正销设计时注意到控制导正销的长度,保证当模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度要小于产品的一个料厚,这样就可以有效地避免带料现象。模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度为 0.3mm。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 24 -第五章 冲压设备的选用根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差,但它成本低,且有三个方向可以操作的优点,故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高,只能靠两个方向操作,适用于大中型件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块,压边可靠易调,适用于较复杂的大中型拉深件的生产。综合考虑,采用开式曲柄压力机。5.1 冲压力的计算该级进模采用弹性卸料和下出料方式。由 4.2 节及 4.4 节计算知:;计算推件力,查文献 8表 2-15 得推件力系数,则: (5-1)式中,卡在凹模孔口中的工件个数,取6,故计算弯曲力,应该是自由弯曲力与校正弯曲力之和。即 (5-2)由于校正弯曲时,校正弯曲力比自由弯曲力大得多,故可以忽略,而的大小取决于压力即的调整,根据相关经验计算初定为所以,所选压力机的公称压力必须大于。5.2 选择压力机南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 25 -根据上述冲压力的计算,初步选用开式双柱可倾压力机J23-63 术规格如下:公称压力 630KN滑块行程 120mm最大闭合高度 290mm;最大装模高度 250mm;连杆调节量 55mm;工作台尺寸(前后 mm 左右 mm)480710模柄孔尺寸( 半径 mm 深度 mm);R2570滑块中心至床身中心距离 160mm;由 4.3 节计算知:模具闭合高度 H闭合=220mm故,所选压力机装模高度与模具闭合高度满足下式还可以看出取在 H闭合=220mm:,这样可以避免连杆调节过长,螺纹接触面积过小而被压坏。南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 26 -第六章 压力中心的计算冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点,称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致,冲压时会产生偏载,导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损,降低模具和压力机的寿命。因此,设计时应该正确算出冲裁时的压力中心,并使压力中心和模柄轴心线重合;若因冲件的形状特殊,从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合,也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围,以下通过解析法确定模具的压力中心。6.1 计算步骤(1)建立平面直角坐标系;(2)计算出各单一图形的压力中心到坐标轴的距离x1、x2、x3、xn 和 y1、 y2、 y3、 yn ;(3)将计算数据分别代入式( 6-1a)和(6-1b),即可求得压力中心坐标(x0, y0)。 (6-1a) (6-1b)6.2 计算压力中心根据排样图设计及各工位在模具上的相对位置,建立直角坐标系,如图 6-1 所示:南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 27 - 图 6-1 压力中心计算图将所计算的各工位上的冲压力及图6-1 中所标注,故在此坐标系中模具压力中心坐标为( 112.8,-1.13)。在实际生产中,可能出现冲模压力中心在加工过程中发生变化的情况,或者由于零件的形状特殊,从模具结构考虑不宜使压力中心与压力机滑块中心一致的情况,这时应注意使压力中心的偏差不致超出所选用压力机允许的范围 南京工程学院毕业设计说明书(论文)- 28 -第七章 总结设计是源头,设计虽然只占模具成本的10%左右,却决定了整个模具成本的 70%80%。所以,作者在设计时详尽地考虑了模具结构,考虑提高生产率,如何方便维修。但是,又不能完全依赖于设计,在实际生产中要具体问题具体分析,根据实际状况进行模具调整也是必需的。在生产中模具的维修、保养也是很重要的。在模具维修时,应该多注意细节,找出根本原因,针对其维修。在拆装模具时,要认真仔细,以防损伤模具。定期的维护、保养也可以大大提高模具寿命。从整个设计过程来看,该 手机屏蔽罩框 采用多工位级
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本文标题:HTC手机屏蔽罩框级进成型工艺与成形模具设计【20张CAD图纸和毕业论文】【2014年原创】
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