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侧板扣件弹片多工位级进模设计【17张CAD图纸和毕业论文】【2014年原创】

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编号:351465    类型:共享资源    大小:2.51MB    格式:RAR    上传时间:2014-11-04 上传人:好资料QQ****51605 IP属地:江苏
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扣件 弹片 多工位级进模 设计 cad 图纸 毕业论文 原创
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侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计
摘要:本文阐述了采用多工位级进模生产的可能性,分析了-侧板扣件弹片多工位级进模的成形工艺及特点。详细对比了零件的几种排样方案和冲切刃口的设计,列举了利用软件对零件的毛坯进行展开、冲压工艺的计算以及凸模强度的校核等过程;本文所介绍的级进模共有10个工位,是一副集多个工序为一体的模具,其成形的工序主要包括冲裁、成型、弯曲等;为了保证模具在工作时不干涉,在设计时应予以综合考虑;在文章的最后简单的介绍了级进模材料的选用及热处理并且详细列出了压力中心的计算过程。

关键词:级进模;排样;模具设计


Side panel fasteners shrapnel forming technology and progressive die design
Abstract: This paper describes the possibility of using multi-position progressive die production, analysis of the - side panels fasteners shrapnel multi-position progressive die forming technology and features. Detailed comparison of the parts of several nesting programs and cutting edge design, citing the use of software parts rough commence the calculation of the stamping process and punch strength check process; described in this article Progressive Die from 10-position, is a set of a plurality of processes as one of the mold, the step of forming including punching, forming, bending, etc.; in order to ensure that the mold is of non-interference in the work, should be designed considering; the end of this article a brief introduction of the progressive die material selection and heat treatment and sets out in detail the calculation of the center of pressure.

Key words: progressive mode; nesting; mold design




目  录
前 言 1
1 侧板扣件弹片介绍及冲压工艺性分析 3
1.1 侧板扣件弹片零件图的绘制 3
1.2 侧板扣件弹片工艺设计 3
2 排样设计 7
2.1 概述 7
2.2 毛坯排样 7
2.2.1 毛坯排样 7
2.2.2 搭边 8
2.2.3 步距 9
2.2.4 条料的宽度 9
2.2.5 材料利用率 10
2.3 冲切刃口设计 10
2.4 轮廓分解时分段搭接头应注意的问题 10
2.5 工序排样 11
2.5.1 工序排样类型 11
2.5.2 载体设计 11
2.5.3 条料定位方式 11
2.6 工序排样 12
2.7 条料尺寸及步距精度 13
3 工艺计算和设备选择 15
3.1冲压力的计算 15
3.2 成型力的计算 16
3.3 弯曲力的计算 17
3.4 总冲裁力的计算 17
3.5 卸料力的计算 17
3.6 卸料树脂的选用 18
3.7 确定压力中心 19
3.8 凸、凹模刃口尺寸的计算 19
3.8.1 凸、凹模刃口尺寸的计算原则 19
3.8.2 刃口尺寸计算方法 19
3.9 弯曲模的结构设计 21
3.10 设备的选择 22
3.10.1 完成各种工序所需的压力 22
3.10.2 压力机的校核 22
4 模具设计 24
4.1 模具结构概要设计 24
4.1.1 模具基本结构形式 24
4.1.2模具基本尺寸 24
4.1.3 模架的选定 25
4.2 模具工作零件设计 25
4.2.1模具零件的连接 25
4.2.2 模板类零件的连接 25
4.3 卸料机构的设计 26
4.3.1 卸料板的安装形式 26
4.3.2 小导柱、小导套 26
4.4导料与定距机构 27
4.4.1导料装置 27
4.4.2定距装置 28
4.5 安全机构设计 28
4.6 侧板扣件弹片模具非成型零件的设计 29
4.7 模具零件选材 29
4.8 侧板扣件弹片模具装配图 31
4.8.1 模具的工作原理 31
4.8.2 模具闭合状态时的结构图 32
5 级进模制造 33
5.1 级进模零件加工工艺 33
5.2 级进模装配技术 34
结论 35
致  谢 36
参考文献 37

前 言
模具作为特殊的工艺装备,在现代制造业中越来越重要。有了模具,企业有可能向社会提供品种繁多、质优价廉的商品,满足人们日益增长的多方面的消费需要。有了模具,人们的衣、食、住、行,可直接或间接地变得丰富多彩。说得具体一点,人们日常接触到的如:汽车、手表、手机、电话、电脑、空调传真机、复印机、彩电、冰箱、照相机、儿童玩具等,可以说一切用品,大到飞机、轮船、火车、火箭,小到一根缝衣针,都离不开模具加工或生产其中某个零件。模具的广泛应用,不仅得到了人们普遍的认识,同时,模具水平的高低,关系到现代制造业的发展与进步,关系到经济建设的速度。大力提高制造模具水平,是提升模具技术档次的关键。
冲模按其功能和模具结构,有单工序模、复合模和级进模之别。它们都是借助压力机,将被冲的材料放入凸、凹模之间,在压力机的作用下使材料产生变形或分离,完成冲压工作。
[1]


内容简介:
毕业设计(论文)任务书题目:侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计学生姓名:学号: 专业:材料成型及控制工程任务起至日期: 2013 年 3 月 11 日 至 2013 年 6 月 28 日 共 16 周一、 课题的任务内容:该制件侧板扣件弹片, 其结构较为复杂, 属大批量生产的产品。若采用单工序模生产, 所需模具数量多, 生产效率低并且难以精确定位。若采用多工位级进模生产, 原材料由自动送料器送入, 零件产品一次成形,将大大提高生产效率和零件质量的稳定性, 降低生产成本。因此,要求根据制件的结构特点,分析采用不同成形工艺的优缺点,确定采用级进模设计,设计出结构合理,使用可靠方便的级进模具,该模具能生产出达到图纸所要求的尺寸、公差和其它技术指标零件。二、原始条件及数据:文献三、设计的技术要求(论文的研究要求):1.根据文献绘制侧板扣件弹片的三维模型,分析比较不同的冲压工艺方案,确定理想的排样图。2.根据产品的要求,完成侧板扣件弹片级进模具的总体设计以及冲压设备的选型。3.进行模具结构零件的草图设计,完成必要的工艺分析、计算和校核。4.绘制模具装配总图和模具零件图。5.合理制订该模架主要零部件的加工工艺规程。四、毕业设计(论文)应完成的具体工作:1.毕业设计开题报告(字数在30004000);2.外文文献翻译(5000个汉字以上或20000个外文印刷符号);3.塑料制品、成型工艺及模具结构设计;4.模具零件结构设计及成型零件加工工艺设计;5.毕业设计说明书(字数不少于15000)。另外每周须(网上)填写毕业设计进程状况汇报及设计过程中的疑问(2次/周)。软硬件名称、内容及主要的技术指标(可按以下类型选择):计算机软件UG、Autocad图 纸装配图、零件图合计不少于3张A0图纸电 路 板机 电 装 置新材料制剂结 构 模 型其 他五、查阅文献要求及主要的参考文献:根据设计课题的内容和要求,结合本专业的最新发展动态,查阅至少10篇中、外文文献资料,其中外文文献资料至少2篇,并将外文文献资料译成中文(译文不得少于5000汉字或20000外文印刷符号)。本专业主要期刊:模具工业、模具技术、模具制造、电加工与模具、金属塑性加工等。其它主要参考资料:1 冲模设计手册编写组, 冲模设计手册,北京:机械工业出版社,20042 杨玉英,实用冲压工艺及模具设计手册, 北京:机械工业出版社,20043 张正修,冲模结构设计方法、要点及实例,北京:机械工业出版社,20074 陈炎嗣,多工位级进模设计与制造,北京:机械工业出版社, 20065 段来根,多工位级进模与冲压自动化,北京:机械工业出版社,20016 欧阳波仪,多工位级进模设计标准教程,北京:化学工业出版社,2008 7 余学文等, UG NX4级进模设计培训教程,北京:清华大学出版社,2009六、进度安排:(设计或论文各阶段的要求,时间安排):2.25之前:根据设计课题“侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计”要求;查阅中、外文文献资料,作好毕业设计前期准备工作。2.263.8:结合毕业实习在工厂看到的模具与查找的文献相结合,初步拟定零件的成形工艺及模具基本结构。制定模具结构设计方案,并进行方案分析、比较,确定设计方案。与指导教师进行开题交流,填写开题交流讨论记录表,上传提交开题报告。3.94.8 完成外文文献翻译并上传。4.94.13进行模具结构设计,绘制模具结构装配草图,并进行有关工程计算校核;绘制模具结构装配图;填写并上传毕业设计中期自检表。4.165.1:完成模具零件图的绘制工作。5.25.20:撰写毕业设计说明书,完成毕业设计全部内容。5.215.27:接受指导教师的审核、评阅,修改、完善毕业设计,并上传提交全部毕业设计资料。5.286.2:根据评阅教师的审核意见,进一步修改、完善毕业设计;打印设计图纸和说明书;准备毕业设计答辩。6.36.9:参加毕业设计答辩; 6.106.14:上传提交最终修改好的毕业设计全部资料和光盘。 2013年 1月 7 日 模 具 技 术 2 O 1 0 No 6 1 5 文章 编号 :1 0 0 1 4 9 3 4 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 1 5 0 4 0 侧板 扣件弹片 多工位级进模设计 欧 阳 波 仪 ( 株洲职业技术学 院 机械工程系 , 湖南 株洲4 1 2 0 0 1 ) 摘 要 : 针 对侧 板扣件弹片冲裁 、 弯 曲和起 伏 多道 工序 复合 的结 构特 点, 分析 了冲压 工艺性 , 确定 了级进模 冲压 生产 的工 艺方案。比较 了直排 和斜排 2种排 样形 式 , 设计 了合理的排样方案 , 提 高 了材料利 用率 。为 了配合 企业压 力机 闭合 高度 , 设计 了可 靠 的模具结构 , 应 用 了精确 的导 向装 置和 支撑 结构 、 螺钉 与 弹簧分 离的卸料装 置 以及精 确 的定位装置 , 保证 了模具 工作 的稳 定性 和可 靠性 。 同时, 工作零件 设计 时充分考虑 了企业线切割加工的优势 , 优化 凸模和 凹模 结构 , 提 高 了生产效率 。 关 键 词 :排 样 设 计 ; 级 进 模 ; 结 构 设 计 ; 斜 排 中 图分 类 号 :TG3 8 6 文 献 标 识 码 :B Ab s t r a c t : The m anu f ac t ur i ng pr oc e s s f or s hr apne l s i de f as t en er i s a c om pl e x pr o c e s s i nc l u di ng p unc hi ng,b en di ng, r ol l i ng a nd c om pl e x m ul t i s t ep pr oc e s s I n t hi s a r t i c l e, t h e de s i g n o f pr og r e s s i v e di e f or t he par t i s a na l y z e dBy c om pa r i ng t he v er t i c a l l a y out a nd t he t i l t l a y ou t, on e r e a s ona bl e l a yo ut i s de s i gne dBy a ppl yi ng i t ,t he m a t e r i a l u t i l i z a t i on r a t e i s i m pr ov ed Cons i de r i ng t he s hut he i ght of t he pr e s s ,r e l i a bl e mol d s t r uc t ur e i s d es i g ned wi t h t he a ppl i c a t i on o f a pr e c i s e or i e nt a t i on de v i c e,s uppor t i ng s t r uc t ur e,s c r ews wi t h s ep ar at i ng s pr i ng di s ch ar gi ng de v i c e a nd pr e c i s e pos i t i oni ng d ev i c e,whi c h m a ke t he mol d s t ab l e a nd r e l i ab l eI n or de r t o i m pr ov e pr od uc t i on e f f i c i e nc y,t he s t r u c t ur e s of t he pu nc h a nd t he di e ar e de s i g ne d c a t e r i n g f or wi r e c u t t i ng Ke y wo r d s: l ay ou t d e s i g n;pr o gr es s i v e di e;s t r uc t u r e de s i g n;t i l t l a y out 引言 侧板扣件 弹片 是 电子产 品中 的一个 零 件 , 如图 1 所示 , 料厚 为 0 8 mm。成形特征 多而复 杂 , 在复合模 中难 以实现 。若 用简单 的落料 、 冲 孔 、 拉深 、 弯曲和翻边 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 生不安全现象 , 而且 工序 较多 、 效率较低 , 故 不被推广 。为减 少零 件在生 收稿 日期 :2 0 1 0 0 6 0 4 作 者简 介 :欧 阳波 仪 ( 1 9 7 8 一 ) , 男 , 讲 师 。 产 中的多次 定位 对其 精度 和生 产率 的影 响 , 经 过反复 比较 , 采用较为复杂的多工位级进模 。 图 1立 体 图 1 6 1 工艺 分析 该零 件 材 料 为 厚 o 8 mm 的 S E C C。S E C C 为 电解亚 铅 镀 锌 钢 板 , 是 一 种 典 型 的 冲压 材 料 , 具 有很 好 的 抗 拉 性 能 和 屈 服 性 能 , 适 合 进 行 弯 曲和浅 拉 深 。 如 图 2所示 , 该零 件属 于典型 的多 工序 复 合件 , 零件结构对称 , 外形复杂。零件 A 处为典 型的 9 o 。 L形弯曲, 弯 曲部位在弯 曲前需先 冲裁 出 B处 的“ 止裂槽 ” ; C处为起伏后半边冲裁 , 需 特 别 注意 冲 裁 与起 伏 的 顺 序 安 排 ; D 处 为 2 mm 高的起伏 , 虽然成形难度不大 , 但是在排样顺 序 和后续工位让位 中需要 特别注 意。零件 前端 1 个砂6 mm 和 3 个 矿5 O mm 的密 集孔 , 一 方 面排 样时要考虑分 布冲裁 , 另一方 面对应 的凸模 和 凹模设计 时需要注意互换性 。 总之 , 零件结构 虽然复杂 , 尺寸精度要求 也 较高 , 但 材料 冲压性能较好 , 采用多工位级进模 冲压加工具有可行性。 图 2 尺 寸 图 2 排样设计 根据零件结构特征设计 了图 3所示的直排 和斜排 2种排 样形式 , 其 中直排形 式 中为保证 导正孑 L 与零件边 界 的安全距 离 , 必 须增 大零件 与 条 料 的搭 边 , 导 致 条 料 宽 度 达 到 8 3 8 mm, 而 斜排巧妙 的布局达 到减小 了条 料宽度 。所 以, 斜排 比直排利用率高 2 7 。 一 : ( a )直排 ( b )斜 排 图 3排 样 形 式 因 零 件 两 处 有 起 伏 特 征 , 为 防 止 成 形 时 因 材料流动影响冲裁尺寸 , 如 图 4所示 , 将 图 2中 C和 D 的两 处起 伏 成 形 安 排 在 冲 裁 外 形 之 前 完 成。图 2中 A处 的 L形弯 曲必 须“ 悬臂 ” 冲压 , 所以, 在进行弯曲之前必须将相应 的载体切断 , 从而形成了单边载体 。 另外 , 根据零件使用要求 , 两侧断面毛刺不 能太 高 , 需安排压毛边工序 。 所以, 图 4所示 的工步 中各工位分别为: ( 1 ) 冲导正孔 ; ( 2 )冲孔 ; ( 3 )起伏 ; ( 4 )冲妒5 5 iT l n l 孔 ; ( 5 )冲妒5 0 mm 和驴5 5 mm孔 、 落外形 ; ( 6 )冲 妒5 5 mm孔 ; ( 7 )冲妒6 mm 孔 、 压 毛 边 ; ( 8 )向下 弯曲; ( 9 )空位 ; ( 1 0 )4 5 。 弯曲; ( 1 1 )空位 ; ( 1 2 )压 平; ( 1 3 )空位 ; ( 1 4 )弯曲; ( 1 5 )空位 ; ( 1 6 )分离。 图 4 冲压工步 模 具 技 术 2 0 l O No 6 1 7 3 模 具 设 计 3 1 模 架 设 计 如 图 5所 示 为 提 高 模 具 的稳 定 性 和 刚 度 , 所 以 既设 计 了 外 导 装 置 , 又 对 称 布 置 了 4个 内 导 , 能有效保 证 凸模 、 卸 料 和 凹模 的定位 精 度 。 为了配合 企业 压力 机 闭合 高度 , 上 模增 加 了多 块顶块 , 下模增加 了模脚 , 这样 既降低 了模 具成 本 , 也减轻 了模具 质 量 , 使 模 具安 装 、 使 用 和维 护操 作 方 便 。上 、 下 模 均 采 用 压 板 压 紧 安 装 于 压 力机 滑 块 或 工 作 台面 上 。 3 2 卸 料 装 置 本 卸 料 装 置 不 仅 要 满 足 卸 料 功 能 , 还 要 完 成 压平 板 料 达 到 整 形 目的 。所 以 , 卸 料 弹 簧 尽 1 O 】 】 】 2 】 3 】 4 1 5 】 6 量 对 称 布 置 , 保 证 卸 料 装 置 平 衡 。如 图 5所 示 , 卸 料 螺 钉 与 卸 料 弹 簧 分 离 安 装 , 利 于 提 高 拆 装 效 率 。 3 3 定 位 装 置 该 模 具 采 用 了 2种 导 料 装 置 , 即 前 段 采 用 导 料 板 4 , 进 入 模 具 后 通 过 浮 顶 两 用 销 3 O完 成 导料和浮料 2种 功能 , 浮 料高 度必 须 满足 向下 弯 曲高度 要求 。因料带 较 宽 , 仅靠 浮顶 销 还不 够 , 不 能 保 证 条料 浮 顶 平 衡 , 所 以在 条 料 中 间 适 当部 位 设 置 了浮 顶块 。 多工位级 进模 采用 普通 的挡料 销 , 既 不能 实现连续送料 , 也 无法达到精 确送料 的要 求 , 所 以本模具 设置 导正 销进 行 定位 。同时 , 为 准确 检 测 送 料 精 度 , 在 模 具 中还 设 置 了 误 送监 测 器 。 1 9 2 0 2 l 22 1 底 板 2 下模 座 3 下垫 板 4 导 料 板 5 凹模 固定 板 6 卸 料 板 7 卸科 背 板 8 凸模 固定 板 9 上 垫 板 1 O 上 模 座 l 1 卸 料 弹 簧 l 2 导 正 孔 凸 模 l 3 起 伏 凹模 1 4 导 正销 l 5 卸 料 螺 钉 l 6 上 垫 块 1 7 起伏 让 位 块 1 8 弯 曲凸 模 1 9 内导 柱 2 0 内 导套 2 1 浮 料销 2 2 模 脚 2 3、 2 4 让 位 块 2 5 顶 销 2 6 弯 曲凹模 2 7 浮 顶 块 2 8 带 导正 孔 的 浮 顶 销 2 9 起 伏 凹模 镶 块 3 O 浮 顶 两 用 销 图 5模具 结构 1 8 Di e a nd M o ul d Te c hn o l o gy No 6 2 01 0 3 4工作 零 件 该模具的设计充 分考虑 了厂方线切割加工 的优 势 , 工 作 零 件 的 安 装 基 本 上 是 采 用 挂 台 或 挂耳方式 。为 了提 高加 工效 率圆形 凹模 镶块 的 外形尺寸尽量设计一致 , 如冲 6 mm和砂 5 5 mm 的孑 L 的凹模 镶块 的外 形尺 寸一致 , 提 高 了加 工 配磨效率 , 也提高了零件的互换性 。 4 结 论 根据产品 的材 料 、 结构 特点 、 性 能、 批 量等 因素合理设计 了侧板 扣件 弹片多工 位级进 模 , 同时根 据 企 业设 备 和技 术 现状 反 复论 证 排样 方 案和模具结构 , 经生产检验能保证产品质量 , 成 本 低 , 达 到 了预期 效 果 。 参考文献 : 1 冲模设计手册编写组 冲模设计手册 M 北京 : 机 械 工 业 出 版社 , 1 9 9 9 2 田嘉生 冲模设计基础 M 北京 : 航 空工业 出版 社 , 1 9 9 4 3 薛启翔 冲压模 具设计制造 难点与 窍门 M 北 京 : 机械工业出版社 , 2 0 0 3 ( 上 接 第 5页 ) 参考文献 : 1 R 一 A S c h mi d t ,F B i r z e r ,P H O f e l , 等 冷 成形 与精 冲: 冷 成形工 艺 、 材料 性能 、 零件 没计 手册 M 赵震 , 向华 , 庄新 村 , 译 北京 : 机械工业 出 版社 , 2 0 0 8 2 周 开华 简明精 冲手册( 2版) M 北京 : 国防工 业 出版 社 , 2 0 0 6 3 向华 , 赵震 , 庄新村 基于知识 的精冲工艺设计系 统的研 究 和 实 现 J 塑性 工 程 学报 , 2 0 0 9 , 1 6 ( 2 ): 5 3 5 6 4 王波 , 宋 长新 , 程敬 之 自动 特征识别 的新 方法 J 西安交通大学学报 , 2 0 0 2 , 3 6 ( 8 ) : 8 0 6 8 0 9 5 杨道庄 , 王华昌 , 李志刚 基于图的特征识别方法 在注塑模加工中的应用 J 模具技术 , 2 0 0 5 ( 3 ) : 4一 7 ( 上 接 第 8页) 参考 文 献 : 图 5普 通 淬火 组 织 4 0 0 X 1 张洁, 许晓静 冷作 模具用高速钢 热处理性能 和 变形研究 J 模具工业 , 2 0 0 3 ( 2 ) : 5 4 5 8 图 6 脉 冲 淬 火 组织 4 0 0 X 2 2曹丽云 , 袁工建 , 曹力生 脉冲电场作用下 GC r l 5 钢球化退火新工艺 J 新技术 新工艺 , 2 0 0 2 ( 6 ) : 2 8 2 9 E 3 周润 兰 , 喻胜华 应用概 率统计l- M- 北京 : 科学 出版 社 , l 9 9 9 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计摘要:本文阐述了采用多工位级进模生产的可能性,分析了-侧板扣件弹片多工位级进模的成形工艺及特点。详细对比了零件的几种排样方案和冲切刃口的设计,列举了利用软件对零件的毛坯进行展开、冲压工艺的计算以及凸模强度的校核等过程;本文所介绍的级进模共有 10 个工位,是一副集多个工序为一体的模具,其成形的工序主要包括冲裁、成型、弯曲等;为了保证模具在工作时不干涉,在设计时应予以综合考虑;在文章的最后简单的介绍了级进模材料的选用及热处理并且详细列出了压力中心的计算过程。关键词:级进模;排样;模具设计Side panel fasteners shrapnel forming technology and progressive die designAbstract: This paper describes the possibility of using multi-position progressive die production, analysis of the - side panels fasteners shrapnel multi-position progressive die forming technology and features. Detailed comparison of the parts of several nesting programs and cutting edge design, citing the use of software parts rough commence the calculation of the stamping process and punch strength check process; described in this article Progressive Die from 10-position, is a set of a plurality of processes as one of the mold, the step of forming including punching, forming, bending, etc.; in order to ensure that the mold is of non-interference in the work, should be designed considering; the end of this article a brief introduction of the progressive die material selection and heat treatment and sets out in detail the calculation of the center of pressure.Key words: progressive mode; nesting; mold design目 录前前 言言 .1 11 1 侧板扣件弹片介绍及冲压工艺性分析侧板扣件弹片介绍及冲压工艺性分析 .3 31.1 侧板扣件弹片零件图的绘制.31.2 侧板扣件弹片工艺设计.32 2 排样设计排样设计 .7 72.1 概述.72.2 毛坯排样.72.2.1 毛坯排样 .72.2.2 搭边 .82.2.3 步距 .92.2.4 条料的宽度 .92.2.5 材料利用率 .102.3 冲切刃口设计.102.4 轮廓分解时分段搭接头应注意的问题.102.5 工序排样.112.5.1 工序排样类型 .112.5.2 载体设计 .112.5.3 条料定位方式 .112.6 工序排样.122.7 条料尺寸及步距精度.133 3 工艺计算和设备选择工艺计算和设备选择 .15153.1 冲压力的计算 .153.2 成型力的计算.163.3 弯曲力的计算.173.4 总冲裁力的计算.173.5 卸料力的计算.173.6 卸料树脂的选用.183.7 确定压力中心.193.8 凸、凹模刃口尺寸的计算.193.8.1 凸、凹模刃口尺寸的计算原则 .193.8.2 刃口尺寸计算方法 .193.9 弯曲模的结构设计.213.10 设备的选择.223.10.1 完成各种工序所需的压力 .223.10.2 压力机的校核 .224 4 模具设计模具设计 .24244.1 模具结构概要设计.244.1.1 模具基本结构形式 .244.1.2 模具基本尺寸 .244.1.3 模架的选定 .254.2 模具工作零件设计.254.2.1 模具零件的连接 .254.2.2 模板类零件的连接 .254.3 卸料机构的设计.264.3.1 卸料板的安装形式 .264.3.2 小导柱、小导套 .264.4 导料与定距机构 .274.4.1 导料装置 .274.4.2 定距装置 .284.5 安全机构设计.284.6 侧板扣件弹片模具非成型零件的设计.294.7 模具零件选材.294.8 侧板扣件弹片模具装配图.314.8.1 模具的工作原理 .314.8.2 模具闭合状态时的结构图 .325 5 级进模制造级进模制造 .33335.1 级进模零件加工工艺.335.2 级进模装配技术.34结论结论 .3535致致 谢谢 .3636参考文献参考文献 .3737 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 1 前 言模具作为特殊的工艺装备,在现代制造业中越来越重要。有了模具,企业有可能向社会提供品种繁多、质优价廉的商品,满足人们日益增长的多方面的消费需要。有了模具,人们的衣、食、住、行,可直接或间接地变得丰富多彩。说得具体一点,人们日常接触到的如:汽车、手表、手机、电话、电脑、空调传真机、复印机、彩电、冰箱、照相机、儿童玩具等,可以说一切用品,大到飞机、轮船、火车、火箭,小到一根缝衣针,都离不开模具加工或生产其中某个零件。模具的广泛应用,不仅得到了人们普遍的认识,同时,模具水平的高低,关系到现代制造业的发展与进步,关系到经济建设的速度。大力提高制造模具水平,是提升模具技术档次的关键。冲模按其功能和模具结构,有单工序模、复合模和级进模之别。它们都是借助压力机,将被冲的材料放入凸、凹模之间,在压力机的作用下使材料产生变形或分离,完成冲压工作。单工序模,指在压力机的一次行程中,完成一道冲压工序的冲模。复合模,指模具只有一个工位,并在压力机的一次行程中,完成两个或两个以上的冲压工序的冲模。级进模,又称跳步模、连续模和多工位级进模。指模具上沿被冲原材料的直线送进方向,具有至少两个或两个以上工位,并在压力机的一次行程中,在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。常见的冲压工序有(圆孔和异形孔、窄缝、窄槽等) 、压弯(一次压弯和多次压弯) 、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。由于冲件各不相同,所完成的冲压工序和工位数也各不相同,内容非常丰富。其所用的模具在统称级进模的前提先,一般用制件名称或多少工位加制件名称冠在级进模的前面,以此称呼其不同的级进模,如簧片级进模、10 工位簧片级进模等。级进模在过去,因技术水平的限制,工位数相对较少,35 个常见,10 个工位就算多了,10 个工位以上的就很少见了,所以多工位这个词过去很少听到。近年来由于对冲压自动化、高精度、长寿命提出了更高的要求,模具设计与制造高新技术的应用与进步,工位数已不再是限制模具设计与制造的关键,从目前了解到的情况,工位间步距精度可控制在3m 之内,工位数已达几十个,多的已有 70 多个。冲压次数也大大提高,有原来的每分钟冲几十次,提高到每分钟冲几百次,对于纯冲裁高达 1500 次/min(带弯曲的加工 500600 次/min) ,级进模的重量亦有过去的几十公斤增加到几百公斤,直至上吨。冲压方式有早期的手工送料、手工低速操作,发展到如今的自动、高速、安全生产。调整好后的模具在有自动检测的情况下实现无人操作。模具的总寿命由于新材料的应用和加工精度的提高,也不是早先的几十 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 2 万次,而是几千万次,上亿冲次。当然级进模的价格和其它模具相比要高一些,但在冲件总成本中,模具费所占的比例还是很少很少。由此可见,多工位级进模是当代冲压模具中生产效率最高、最适合大量生产应用,已越来越多地被广大用户认识并使用的一种高效、高速、高质、长寿的实用模具。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 3 1 侧板扣件弹片介绍及冲压工艺性分析1.1 侧板扣件弹片零件图的绘制侧板扣件弹片二维零件图利用 AutoCAD 绘图软件绘制如图 1.1 所示的二维零件图。图 1.1 零件二维图1.2 侧板扣件弹片工艺设计1.零件的简单介绍侧板扣件弹片是大众系列轿车零部件的一个护罩,尺寸精度要求较高,所用材料为 SECC,材料厚度为 0.8mm。零件的主体形状为长方形形,切边以后一边成对不称弯曲,根据零件的形状特点,零件需要切边、冲孔、成型、弯曲等工序才能完成。零件的技术要求为冲裁断面整齐、边缘无毛刺和倒圆、允许外轮廓上的接刀口存在,特别是成形后要求角度为 90,为典型的 90弯曲件,该零件生产批量适中,要求设计级进模结构。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 4 180l2.确定零件的基本冲压工序图 1.1 所示零件为一圆形带孔弯曲件,其冲压工序分析如下:(1) 毛坯落料(2) 冲孔及切边(3) 弯曲3.毛坯展开按照弯曲毛坯展开的原则进行计算,图 1.3 为该零件毛坯展开的二维图图 1.3 展开毛坯图该零件的主要成形工序有:冲裁、成型、弯曲,冲裁和成型在零件的毛坯展开中可不予考虑,故毛坯展开时只须考虑弯曲部分,该零件的弯曲部分圆角半径满足,这类弯曲件的展开长度是根据弯曲前、后中性层长度不变的原则进行计算/2rt的。其展开长度等于直线部分的长度和弯曲部分中性层展开长度之和。具体计算步骤如下:(1)计算出各直线段的长度。(2)根据,查出中性层位移系数 X 的值。/r t(3)计算中性层弯曲半径。(4)根据、与弯曲中心角、计算 、弧的展开长度:12121l2l(5)计算毛坯总长度12nlablll(1.1)(1.2) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 5 考虑到采用传统的方法进行冲压工艺的计算耗时耗力,特别是查表的过程比较烦琐,本次毕业设计中将借助软件来完成冲压工艺的计算,图 1.4 和图 1.5 分别为用软件计算该零件弯曲内侧半径为 0.8mm 的过程:图 1.4 r=0.8mm 的弯曲部分和直边长度为 13.4mm 的展开总长度图 1.5 r=0.8mm 的弯曲部分和直边长度为 15.8mm 的展开总长度经计算,弯曲部分展开的总长度=15.8mmLLL 总直边弯曲 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 6 3. 分析零件冲压工艺性图中零件尺寸未注公差的按惯例取为 IT12 级,符合一般级进冲压的经济进度要求。材料为 SECC,该钢种具有低碳(绝大多数钢) 、高铬0.12%c(17%25%)和较高镍(8%29%)的成分特点。此类钢具有最佳的CrNi耐蚀性,但相应地价格也较高。Ni 的存在使得钢在室温下为单相奥氏体组织,这不仅可以进一步改善钢的耐蚀性,而且还赋予了优良的低温韧性、高的加工硬化能力、耐热性和无磁性等特性,其冷塑性加工性和焊接性能较好。外形落料形状不太复杂,属中小尺寸零件,料厚 0.8mm,尺寸精度要求一般,因此可用冲裁落料工艺;所冲孔径分别为 5mm、5.5mm、6mm 满足的要求,所冲裁的圆角半径 R 的最小1.3dt值也满足要求,且孔边距离较大,因此可用普通冲孔方法得到,亦可安排在弯曲前冲;图示有两个弯角,两边呈不对称弯曲,弯曲内侧半径分都是 0.8mm,经查表该种材料在退火或正火后的最小弯曲半径为 1t,均大于最小弯曲半径,每个弯角都可以一次弯曲成功;综上所述,该零件主要冲压工序的工艺性良好。4.拟订冲压工艺方案该零件所需要的基本冲压工序为切边、冲孔、成型、弯曲,可拟订出如下三种工艺方案:方案一:用简单模进行加工,即落料冲孔成型切边弯曲内侧弯曲外侧;方案二:用复合模进行加工,即首次冲孔落料复合,成型与切边复合,四个角一起弯曲;方案三:采用级进模冲制。采用方案一,生产率低,工件尺寸的积累误差大,操作不方便,不安全。因此该方案不适合。采用方案二,生产效率较方案一有所提高,但仍需多副模具,分多次加工且模具结构复杂,因此这种方案不是最佳方案。采用方案三,既可以得到较高的生产效率,又避免了操作不便、不安全,同时又能保证工件的精度要求,因此方案三是本零件成形的最佳方案。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 7 2 排样设计2.1 概述排样是模具结构设计的主要依据,排样图的好坏,直接关系到模具设计。排样图设计有错误,会导致制造出来来的模具无法冲出合格制件而将整副模具报废,对于初次实践多工位级进模的设计人员来说,这种体会往往是非常深刻的,永远不会忘记。因此,在进行多工位级进模排样设计时,一定要仔细、反复思考后,可以确定几种不同方案,进行分析比较,与有经验的模具工作者多研讨,得出一个最优化的方案才能使用。多工位级进模的排样设计,与单工序模的排样设计相比要复杂得多。在一副级进模里,因冲的制件不同,各工位就有不同的冲压工序,如冲切、一次压弯、二次压弯、再次压弯、压包、成型等,每个工位的冲压性质都须遵守一定的规则,合理分布,违背了就冲不出合格制件,所以必须要求具有丰富实践经验和较高冲压理论知识的设计人员,才能设计好排样。排样的设计过程中,还要善于与模具制造和模具用户随时交流,保持紧密合作。这样,即使是一副工位数较多,排样又较为复杂的级进模,但由于考虑周密,各工位安排合理,使冲压过程通畅无阻,模具的制造、操作使用与维护都很方便,对于这样的排样设计就是最成功的。2.2 毛坯排样毛坯排样就是确定冲压件毛坯外形在条料上的截取方位及与相邻毛坯的关系。毛坯排样方案对材料的利用率、冲压加工的工艺性以及模具结构和寿命等有着显著的影响。据统计,在冲压件的成本中,材料费所占比例在 60%以上。因此,合理排样对提高材料利用率、降低产品成本具有重要意义。2.2.1 毛坯排样典型的毛坯排样有如下三种,如图 2.1 所示。(a) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 8 (c)图 2.1 毛坯排样第一种方案要求的条料宽度较小,模具宽度也小,但模具长度会较长,弯曲部分在弯曲前的切边量也比较大,由于该制件的成形高度比较大,初步拟定采用导料杆进行导料,该方案弯曲部分两边切边量比较大,条料两侧变形比较严重,由于导料杆对条料的送料导向属于点接触间断性的,所以对条料的宽度精度和两侧的平直度要求较高且导料杆易和冲裁凸模具发生干涉。第二种方案较第一种方案更易于实现复杂弯曲工序,而且送进步距小,有利于提高生产效率,但该种方案是以毛坯的最大轮廓为横向排样的,条料比较宽,此方案材料浪费较严重,不能做到经济生产。第三种方案为斜排,将制件旋转一定的角度,是材料的利用率达到最大化,送进步距相对一、二两种方案来得更少,条料宽度也较小,经综合考虑,拟选用第三种方案。2.2.2 搭边搭边是指排样时毛坯外形与条料侧边及相邻毛坯外形之间设置的工艺余料。搭边的作用是保证毛坯从条料上分离,补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需要的工艺余料。搭边分为侧搭边和中心搭边。搭边的基本要求是要有足够的强度,而搭边的强度主要由搭边宽度决定。根据第三种排样方案,初步选用单侧载体进行运载条料,双载体又称标准载体,它是在条料两侧分别留出一定宽度的材料运载工序件,双载体比单载体更稳定,具有更高的定位精度。单载体尺寸如图 2.2 所示。 (b) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 9 图 2.2 单、双载体尺寸根据上表所提供的数据选取 B=3mm,初定整副模具定位方式为送料机与导正销混合使用,经查表可以得出送料机切去的余料宽度,根据条料厚度查得送料机切边量为 2mm;综上所述,该种排样的侧搭边一侧为 3。7mm,一侧为 4.4mm。2.2.3 步距步距指冲压过程中条料每次向前送进的距离,其值为排样时沿送进方向两毛坯之间的最小距离值。步距可定义为:S=L+as冲裁步距L沿条料送进方向,毛坯外形的最大宽度值a沿送进方向的搭边值如排样时方案三所述,即使冲裁步距等于毛坯外形轮廓的最大宽度值即33.3mm;由于弯曲部分切边量比较大,两弯曲对头部分仍有较大的搭边值,最终确定冲裁步距 S=37mm。2.2.4 条料的宽度条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需条料宽度方向的最小尺寸。理论上条料宽度可按下式计算:(2.1) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 10 2BDbB条料宽度的理论值D垂直于送进方向毛坯的最大轮廓尺寸,它随毛坯排样方位变化B侧搭边值本设计中 B=75.1+3.7+4=82.8mm。2.2.5 材料利用率材料利用率定义为A代表产品毛坯外形所包容面积;B代表条料宽度;S代表冲裁步距;2.3 冲切刃口设计在级进模设计中,为了实现复杂零件的冲压或简化模具结构,一般总是将复杂的外形和内形孔分几次冲切。冲切刃口外形的设计就是把复杂的外形轮廓和内形轮廓分解为若干个简单几何单元,各单元又通过组合和补缺等构成新的冲切轮廓的工艺设计过程。由于零件的一端有弯曲,因此在弯曲之前必须将带弯曲的部分与条料分离,而其余部分又必须与条料相连,以保证实现级进冲压,因此设计的外形冲切刃口如图2.3 所示。图 2.3 外形冲切刃口设计(2.2)100%ABS(2.3)3215.36100%100%73.2%72 61ABS 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 11 2.4 轮廓分解时分段搭接头应注意的问题内外轮廓分解后,各段之间必然要形成搭接头,不恰当的分解会导致搭接头处产生毛刺、错牙、尖角、塌角、不平直和不圆滑等质量问题。该零件在刃口分解时,有一部分直边是分两次冲切而成的,这就带来一个问题,两次冲切刃口平行、共线,但不重叠。平接在搭接头容易产生毛刺、错牙、不平直等质量问题,直边分二次冲切时,为消除搭接头处的毛刺,在第二次冲切的搭接头处用退位槽,第一次先冲出退位槽,第二次在接头处重叠冲切,即想办法将平接转化为交接,本次设计中,为了保证产品边缘无毛刺和倒圆,产品直边分两次冲切的部分在第一次冲切的工位上均设计了用于冲切退位槽的刃口。2.5 工序排样2.5.1 工序排样类型根据零件的冲压要求,由于含有弯曲工序,所以本零件的冲压不适用选落料型工序排样。考虑到零件最后冲压完成后出件,选切型工序排样。2.5.2 载体设计载体就是级进模冲压时条料上连接工序件并将工序件在模具上稳定的送进部分材料,载体与毛坯排样时的搭边有相似之处,但作用完全不同。搭边是为满足把工件从条料上冲切下来的工艺要求而设置的,而载体是为运载条料上的工序件至后续工位而设计的。载体必须要有足够的强度能平稳的将工序件送进。一旦载体发生变形,条料的送进精度就无法保证,甚至阻碍条料送进和造成事故,损坏模具。为了保证弯曲过程中工序件的准确位置,选择双载体,载体宽度为 3mm。2.5.3 条料定位方式由于多工位级进模将产品的冲压加工工序分布在多个工位上顺次完成,要求前后工位上工序件的冲切刃口能准确的衔接、匹配,这就要求工序件在每一工位都能准确定位,因此级进模必须有可靠准确的手段用于工序件准确位置的控制。X 向:条料送进方向的送进步距控制用送料机进行粗定位,导正销进行精定位。为了确保送料机定位精度,选用带有导向的送料机。Y 向:本零件涉及的弯曲工序,采用的浮顶机构工作可靠协调,所以直接采用槽式浮顶销兼宽度方向的导料。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 12 Z 向:由于工序件在加工过程中有弯曲工序,所以本设计中零件冲压过程采用单侧浮顶销。导正方式:为了保证零件上孔的精度,采用间接导正。导正孔布置在两侧的载体上。导正孔直径取 4.0mm。2.6 工序排样在多工位级近模冲压中,工序件在级进模内随着冲床每冲一次就向前送进一个步距,到达不同的工位。由于各工位的内容各不相同,因此,在级进模设计中要确定从毛坯板料到产品零件的转化过程,即级进模各工位所要进行的加工工序内容,这一设计过程就是工序排样。工序排样是级进模设计的灵魂,它决定了级进模的基本形式。(1)工序排样应遵循的原则(2)工序排样要保证产品零件的精度和使用要求。(3)工序应尽量分散,以提高模具寿命,简化模具结构。(4)合理安排各工序,使压力中心尽可能与模具几何中心接近。(5)同一工位各冲切凸模应设计应尽量设计为相同的高度,便于刃磨。(6)冲孔在前,外形冲切和落料在后。(7)为保证条料送进步距精度,第一工位安排冲切导正孔, 第二位设导正销,在其后的各工位上,优先在易窜动的工位上设导正销。(8)设置空位,可以提高凹模、卸料板和凸模的强度。(9)工件和废料应顺利排出。(10)排样方案要考虑模具加工设备条件。经过以上几方面的设计,综合比较分析后,可确定该零件的冲压工序排样图如图 2.4,即零件的冲制用十工位级进模。第一工位 冲导正孔第二工位 空位第三工位 冲圆孔第四工位 冲圆孔第五工位 成型第六工位 且废料第七工位 空位第八工位 弯曲第九工位 弯曲第十工位 切边 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 13 图 2.4 工序排样图2.7 条料尺寸及步距精度条料宽度 82.8mm步距 37mm步距精度:步距精度;制件沿条料送进方向最大轮廓尺寸精度提高 3 级后的实际公差值(mm) ;n多工位级进模的工位数;32Kn (2.4) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 14 K因数,见表 2.2。表 2.2 因数 K(取=0.01mm)330.95 0.0460.04370.0101418714.308869382210Kn 所以该零件的步距的对称偏差值为0.01mm 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 15 3 3 工艺计算和设备选择3.1 冲压力的计算冲裁力的计算冲裁在理论上可以近似认为是剪切断裂,所以最大冲裁力可以按板料的抗剪强度来计算。平刃冲模的冲裁力可以按下式计算:FKLtF冲裁力(N)L零件剪切周长 (mm)t材料厚度 (mm)材料抗剪切强度 (Mpa)K系数。考虑到模具间隙值的波动及均匀性、刃口的磨损、材料力学性能及厚度的波动润滑情况等因素对冲裁力的值都有影响,故一般取K=1.3第一工位上的冲裁力:(冲切导正孔 )31.3 18.84 0.5 4805818.08FKLtN(冲切导正孔 )41.3 18.84 0.5 4805818.08FKLtN第二工位上的冲裁力:(冲制条形孔 )11.3 56.56 0.5 48017646.72FKLtN(冲切5.5 的孔)31.3 12.874 0.5 4804016.688FKLtN第三工位上的冲裁力:(冲切5mm 的孔)11.3 12.874 0.5 4804016.688FKLtN第四工位上的冲裁力:(冲切孔)11.3 74.7 0.5 48023306.4FKLtN第六工位上的冲裁力:(切边)11.3 90.18538889 0.5 48028137.84133FKLtN第十工位上的冲裁力:(3.1) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 16 (切边落料 )11.3 74.60846667 0.5 48023277.8416FKLtN3.2 成型力的计算判断加强筋是否能够一次成形根据零件形状和材料性质,局部成型可以由一次或多次工序完成。对于压强筋等成形,材料一次成形极限用断面变形程度表示:pp=(l-l0)/l0(0.700.75)成形前的原始长度(mm)0l成形后加强筋的曲线轮廓长度(mm)l材料伸长率由 UG 软件计算得出 =6.2762mm,=5.5136mm,如图 3.1 所示:l0l图 3.1 在 UG 软件下测绘零件的相关尺寸所以可以得出:(0.700.75)0.700.750.70 0.350.75 0.350.2450.2625:经理论计算,计算结果满足上述条件,可以由一次工序完成。第三工位上的成型力:(3.2)006.27625.51360.1383125365.5136plll 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 17 F变形力(N);K系数,可取为 0.71,当加强筋形状窄而深时取较大值,宽而浅时取小值;L加强筋周长(mm);t毛坯厚度(mm);材料抗拉强度(Mpa)。b第四工位上的成型力:3.3 弯曲力的计算弯曲内圆角半径 R=0.8mm 所需要的弯曲力 F=292.5N弯曲内圆角半径 R=3mm,宽度 b=5.334mm 所需要的弯曲力 F=178.287N弯曲内圆角半径 R=3mm,宽度 b=7.5167mm 所需要的弯曲力 F=251.272N3.4 总冲裁力的计算=222402.83734+46531.8048=268934.64214NFFF第一段第二段3.5 卸料力的计算第一段卸料所需要的卸料力=1FK F卸冲0.05 222402.83734=11120.141867N(3.3)0.7 6.2762 0.5 (596628)6000.7 6.2762 0.5 6001318.002bbFKltMpaFN:取即:0.7 6.2762 0.5 (596628)6000.7 6.2762 0.5 6001318.002bbFKltMpaFN:取即:(3.4)bFKLt20.6bKbtFrt 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 18 67020.920.9556.00709317.3670jjjjFNhmmhhFmmF预预第二段卸料所需要的卸料力=2FK F卸冲0.05 46531.8048=2326.59024N钢的厚度在 0.1mm0.8mm 之间时,卸料系数为 0.0450.055,上式中取K=0.05。3.6 卸料树脂的选用第一段卸料树脂的选用(1)根据模具的安装位置,拟选用 10 根树脂,则每根树脂的负荷为:这里需要说明一下,按的要求选用树脂是比较保守的,特别是当卸料FF预卸力很大时,所选用的树脂数量过多,这样使模具结构庞大或受模具结构空间限制而使树脂无法布置。因此在实践中按,或使来选用树脂也能满足要FF1卸0.5FF预卸求。(2)查参考文献1,并考虑到模具结构尺寸,初选树脂参数为:=22mm,d=4mm,t=7.12mm,=670N,=60mm(规格标记为:树脂2DjF0h)4 22 60(3) 树脂的基本特性:4.检查树脂最大压缩量是否满足上述要求:17.3 1.5220.8hhhmm预工作修模20.8mm20.9jhmm故所选树脂是合适的。0.55560.07093556.00709310FFNn卸预(3.5) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 19 第二段卸料树脂的选用第二段安装与第一段相同规格、相同数量的树脂,以保证条料所受卸料力均衡。该种树脂的具体参数如图 3.2。3.7 确定压力中心成形力的合力中心称为压力中心.对于中心模具,压力中心应于模柄中心线大体重合,以保证压力过程中模具各零件受力均衡和工作平稳.如果压力中心不与模柄中心线一致,就会产生偏心力矩,使压力机滑块、导轨、模具的导柱与导套、模具刃口之间发生严重磨损甚至啃伤,使模具过早失效。模具的压力中心坐标值(x,y)经求解得:x0=290mm,y0=43mm。详细压力中心的求解见附录。3.8 凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸精度是否合理,直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值是否保证,也关系模具的加工成本和寿命。3.8.1 凸、凹模刃口尺寸的计算原则计算冲裁凸、凹模刃口尺寸的依据为:(1)冲裁变形规律,即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等,冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相等。 (2)零件的尺寸精度。 (3)合理的间隙值。 (4)磨损规律,如圆形件凹模尺寸磨损后变大,凸模磨损后变小,间隙磨损后变大。 (5)冲模的加工制造方法。因而计算刃口尺寸时应按下述原则进行。(1)保证冲出合格的零件(2)保证模具有一定的使用寿命1 122nn012nL xL xL xxLLL1122nn012nL yL yL yyLLL(3.6)(3.7) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 20 (3)考虑冲模制造修理方便、降低成本3.8.2 刃口尺寸计算方法制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同,凸、凹模刃口尺寸的计算和公差标注也不同。凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类。(一)凸模与凹模分别加工这种加工方法适用于圆形或简单规则形状的冲裁件。冲孔:零件孔的尺寸,根据上述原则,首先确定基准件凸模刃口尺寸0d,再加上便是凹模刃口尺寸。pdminZ0()ppddx min0min0()()dddpddZdxZ 落料:零件外径尺寸,根据上述原则,先确定基准见凹模刃口尺寸0D,再减去便是凸模刃口尺寸。dDminZ、冲孔凸、凹模刃口尺寸 (mm);pddd、落料凸、凹模刃口尺寸 (mm);pDdDd零件孔径公称尺寸 (mm);D落料件外径公称尺寸 (mm);零件公差 (mm);最小合理间隙 (mm);minZ、凸、凹模制造公差 (mm),通常按模具的制造精度来定;pd磨损量,磨损系数 x 是为了使零件的实际尺寸尽量接近零件公差带的x(3.8)0min0min0()()()ddddpdDDxDDZDxZ (3. 9) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 21 中间。x 值在 0.51 之间,与零件制造精度有关。零件精度为IT10 以上时,x=1;零件精度为 IT11IT13 时,x=0.75;零件精度为 IT14 时,x=0.5。采用凸、凹模分别加工法,采用分别标注凸、凹模刃口尺寸及公差,为了保证合理的间隙,必须满足下列条件:。若出现pdminmaxZZ的情况,但大得不多时,凸、凹模公差按公式pdminmaxZZ和适当调整,以满足上述条件。如果)(4 . 0minmaxZZp)(6 . 0minmaxZZd时,则应采用凸、凹模配做。pdminmaxZZ本次设计中,用于冲制4.1mm 的结构孔和3mm 的导正孔凸模和凹模采用分别加工的方法进行设计:a.冲制4mm 的孔,孔的精度为 IT12 级,公差为 0.1mm,x=0.75(4+0.75*0.1)0.02=4.0750.02(4.075+0.06)0.02=4.1350.02验算是否满足条件:=0.02+0.02=0.04mmpdmaxmin0.080.040.04ZZmm满足的条件。pdmaxminZZb. 冲制5mm 的孔,孔的精度为 IT12 级,公差为 0.12mm,x=0.75(5+0.75*0.1)0.02=5.0750.02(5.075+0.06)0.02=5.1350.02验算是否满足条件:=0.02+0.02=0.04mmpdmaxmin0.080.040.04ZZmm满足的条件。pdmaxminZZ 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 22 3.9 弯曲模的结构设计该零件的弯曲部分需要两次弯曲才能成形,工序安排如下:弯曲时应先成形外侧部分,而后成内侧部分。由于外侧要求成形后角度为 90,为典型的 090弯曲件0,而后压弯成所需要的角度(弯曲模的结构形式如图 3.4a 和 b 所示);在进行第二次弯曲时,还必须考虑对第一次弯曲的部位进行让位,防止第二次弯曲时破坏第一次的成形的部位或发生干涉3.10 设备的选择冲压设备的选择是设计中的一项重要内容,它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和产品的一系列重要问题。3.10.1 完成各种工序所需的压力各工序的所需力的总和分别为:=22632.48+41808+5818.08+19545.48267+17646.72+19233.48267+4016.6F冲裁88+4016.688+23306.4+28137.84133+30422.89467+23277.8416+23253.9632=263116.56214N=1318.002+1318.002=2636.004NF胀形12FF=2+=2 292.5+178.287+251.272=1014.559NF弯曲1F23FF=+=13446.732107N12FFF卸料11120.1418672326.59024=263116.56214+2636.004+1014.559+13446.73210FFFFF总胀形冲裁卸料弯曲7=280213.857247N=280.21385724KN初选型号为 J75G-125 闭式双点高速精密压力机,该压力机的主要技术参数如下:公称压力: 1250KN公称力行程: 2mm滑块行程: 30mm行程次数: 150400 次/min最大装模高度: 380mm装模高度调节量: 50mm工作台尺寸 (前后左右):800mm 1300mm 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 23 模具孔尺寸 (直径深度):80mm 120mm3.10.2 压力机的校核(一)行程和行程次数该零件的最大高度为 15mm,小于压力机的滑块行程,所以校核通过。(二)最大装模高度所设计冲模的闭合高度(在最低工作位置时,上下模板二底面间的距离),应小于压力机的最大装模高度。max5()hhmm模本设计中模具的闭模高度为 200.8 该压力机的装模高度为 380mm,模具的闭模高度相对与压力机的装模高度小得多,故得在压力机台面上放垫板。(三)压力机的台面尺寸校核模具的外形尺寸为 600mm 400mm,工作台板尺寸为 1300mm 800mm,满足实际工作条件。(311) 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 24 4 模具设计4.1 模具结构概要设计概要设计是级进模结构设计的开始,它以工序排样图为基础,根据产品零件要求,确定级进模的基本结构框架。4.1.1 模具基本结构形式(1)正倒装关系的确定:根据上述分析,本零件的冲制包含落料、冲孔、弯曲等工序。而且已确定为采用级进模冲压。因此选正装式结构。(2)导向方式确定:本零件的生产是大量生产,为了确保零件的质量和稳定性,选用外导向模架。本零件的精度要求比较高,所以在外导的基础上再加上内导向进行精确的导向。为了更好的保证其精度,选择四导柱式模架。(3)卸料方式确定:本零件冲压工序中包含落料和冲孔,所以应选用卸料机构。又由于零件冲压过程中有弯曲工序,所以应选用弹性卸料板。(4)模具结构示意图:根据已确定的几项结构,本零件冲压级进模结构如图 4.1所示。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 25 图 4.1 模具结构概要4.1.2 模具基本尺寸(1)模具的平面尺寸模具平面尺寸是指模具轮廓最大尺寸,它依凹模外形尺寸为基础,最终选择的模架尺寸为准,根据上面工序排样图,凹模的工作区域尺寸基本在 460mm 150mm 左右。圆整后,模具基本尺寸最终选择为 600mm 400mm。其它模板的尺寸取为与凹模板平面一致。(2)模板规格上模垫板:H=10mm,第一段的长度 =500,第二段的长度=300;1l2l上模固定扳:H=20mm,第一段的长度 =500,第二段的长度=300;1l2l卸料板:H=16m,第一段的长度 =500,第二段的长度=300;1l2l凹模板:H=35mm,第一段的长度 =500,第二段的长度=300;1l2l下模垫板:H=10mm,第一段的长度 =500 第二段的长度=300。1l2l4.1.3 模架的选定模架的基本作用是导向机构,连接上下模并使他们具有准确位置关系。由于采用自动送料,考虑到精度要求较高,选四导柱滑动模架。根据板平面和工作区高度要求, 下模座:600 500 45 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 26 上模座:600 500 40导柱:30 130导套:40 140 484.2 模具工作零件设计级进模由多个零件组成,各零件通过一定的联系方式相互联系在一起,形成一个有机的整体,完成特定的冲压加工任务。4.2.1 模具零件的连接模具零件相互连接在一起时的基本要素是位置要正确,连接要可靠、稳定。凸模等柱类零件采用孔与轴的过渡或过盈配合来定位,具有可靠性高,工作稳定等特点。在本设计中绝大多数异形凸模采用吊装式式固定,圆形凸模、异形凸模与凸模固定板之间分别采用 H7/m6 配合,对于保护凸模和凸模导向的卸料板,它与凸模之间的配合,采用单边 0.05mm,并使凸模工作过程中不离开卸料板,运动自如,使之工作寿命提高。4.2.2 模板类零件的连接模板类零件包括凸模固定板、凹模板等,一般采用销钉定位,内六角螺钉连接,当模板层数超过三层时,应分层连接。在本模具设计中在模板的四周采用六个螺钉连接,两个销钉定位,这样连接比较可靠稳定。4.3 卸料机构的设计4.3.1 卸料板的安装形式本次设计中,所采用的卸料方式为弹性卸料,通过卸料螺钉和弹性元件等安装在模具上组成的,模具闭合时,树脂被压缩,当上模开启时,包在凸模上的料在树脂回弹力的作用下推动卸料板被卸下,因此自由状态下的弹压卸料板总是高出凸模底面一顶高度。这样冲压开始时先压主料,然后再冲压;冲压结束后,料被顺利卸下。卸料螺钉的此种安装方式考虑到了卸料板与各凸模的间隙是很小的,所以安装卸料板是见非常麻烦的事。一般情况下,尽可能不把卸料板从凸模上卸下,考虑到凸模在刃磨时,既要不让卸料板从凸模上卸下,又要使卸料板低于凸模平面,可考虑如上图所示卸料板的安装形式。即将树脂安装在上模座内,然后用螺钉限位,只要旋出螺塞,树脂即可从模座内取出,不受树脂作用的卸料板随之可以自由移动。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 27 4.3.2 小导柱、小导套在精密级进模设计中,卸料板要对凸模进行导向。为了保证卸料板具有精确的导向精度,还必须要对卸料板进行导向,对卸料板进行导向称着为内导向,内导向机构包括小导柱和小导套,小导柱和小导套分别可以装配于凸模固定板或凹模或卸料板上,图 4.3 为本次设计中采用的内导向机构。图 4.3 内导向机构小导柱和小导套之间的间隙要小(表 4.1) ,一般为凸模和卸料板之间配合间隙的 1/2,这样才能起到卸料板的导向作用,小导柱和小导套之间可以设计成间隙配合,一般为 H6/h5。表 4.1 小导柱和小导套之间的间隙 (mm)4.4 导料与定距机构4 4. .4 4. .1 1 导导料料装装置置本次设计中采用单侧导料杆进行导料,它兼有浮料的功能,其工作原理如图 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 28 4.4 所示。图 4.4 导料杆的工作原理4.4.2 定距装置在多工位级进模中,定距定位比较可靠,也是应用最多的一种混合定距定位。这是由两种定位方式或三种定位方式联合在一起使用的。这种定位方法是在一瞬间内先粗定位,后精定位,最终达到精度定位的要求。目前应用比较普遍的几种组合有:挡料钉与导正销;送料机与导正销;自动送料器(装置或机构)与导正销或自动送料器、送料机与导正销等。本次设计中所采用的定距装置为送料机与导正销混合使用,导正孔在第一个工位上冲出,导正销的设置紧挨在冲导正孔的第二工位;送料机为导向式送料机,该送料机是在刃口后面多了一段起导向作用的尾巴,在冲裁前,这一部分先进入凹模内进行导向,如图 4.5 所示,故克服了冲裁时产生的侧向力,保持送料机正确位置,定位效果较好。 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 29 图 4.5 导向式送料机4.5 安全机构设计安全第一是冲压生产的其本要求,在冲压加工中除了要求冲压工作时严格遵守车间所规定的各种制度、守则和操作规程外,更重要的是模具设计过程中就要充分考虑安全。级进模常见的安全问题主要有:(1)条料的误送进,工序件送不到位。(2)操作者手进入上下模之间。(3)废料与凸模粘连。(4)小凸模折断。(5)凹模落料孔堵塞,使凹模胀裂。4.6 侧板扣件弹片模具非成型零件的设计这部分是对模具成型零件以外的其他零件的设计,如板类零件,紧固件,定位零件,辅助零件,支撑零件等。其中板类零件主要有:(1)上模座板;(2)上垫板;(3)凸模固定板;(4)卸料板;(5)凹模固定板;(6)下垫板;(7)下模座板。其设计要求都因结构要求,强度要求和需要而定。其中凸模固定板,凹模固定板,卸料板要求相对要高一些.紧固件,定位零件,辅助零件和一些支撑零件等都按需要而定.板类零件在设计时要考虑到各个模板的强度,因在该成型过程中,所需要的成型力小。板类零件的厚度一般均由经验估算。板类零件在连接时,一般采用销钉定位,内六角螺钉连接。模板层数少于三层时,可用螺钉连接,超过三层时,应该分层连接。取定螺钉数量和直径时还要考虑能承受卸料力。紧固常用内六角螺钉(GB7076) ,螺钉拧入模体的深度不要太深;销钉常用圆柱销(GBT119.1) ,其直径与螺钉直径相近,每个模具上只需两个销钉,其长度不要太长。在选用销钉和螺钉时,直径最好一致,以便于加工。板类零件的通孔现在一般用线切割加工。其制造的精度控制在 IT4 级精度内。4.7 模具零件选材级进模的特点是产品零件精度高、批量大,模具要求高精度、长寿命。因此模 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 30 具材料的要求比较高,模具材料选择是否合理,直接影响到模具的使用寿命、精度、效率。在冲压过程中,级进模受冲击载荷作用,而且被加工材料的变形阻力较大,尤其是凸模和凹模的刃口部,在工作过程中受到强烈的冲击、弯曲、剪切、磨檫和挤压作用。因此对模具主要零件选用材料时,应满足:(1)满足模具的使用要求,尤其是细长凸模,为了防止折弯和断裂,因此必须选择高的强度。(2)良好的工艺性能,如优良的机械加工性能、淬透性要好、热敏感性小(3)适当考虑经济性,应选择价格便宜,资源丰富,容易获得的材料。在可能的情况下应选用好的材料。表 4.2 和表 4.3 列出了级进模主要零件常用的材料。表 4.2 凸模具和凹模常用材料 侧板扣件弹片成形工艺与级进模设计 31 表 4.3 冷冲模主要零件选材及热处理要求4.8 侧板扣件弹片模具装配图4.8.1 模具的工作原理条料由导料板导入置凹模板上,凹模表面两侧设有槽式浮顶器,中间增设浮料销,板料的导向由槽式浮顶器完成,送料机挡块对第一个工位进行粗定位,在第一个工位上分别完成导正孔的冲制和送料机的冲切,在第二个工位上安排导正销,在以后的各个工位上由送料机进行粗定位,导正销进行精定位;模具在闭合的时
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本文标题:侧板扣件弹片多工位级进模设计【17张CAD图纸和毕业论文】【2014年原创】
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