毕业设计（论文）-E卡片冲压工艺分析及模具设计定稿.doc

E E 卡片冲压工艺分析及模具设计卡片冲压工艺分析及模具设计 摘摘 要要 在分析冲裁模冲压工艺的基础上 确定了级进模模具设计方案 通过查阅了相关文 献资料 对该零件进行工艺性分析 选择并确定了符合于给定条件的最优工艺方案 及 进行了工艺与设计的有关计算 如 选择基本工序 确定其顺序 工序数目及工序组合形 式 介绍了主要零部件的设计理念 详细剖析了设计中的的一些思路 以及某些非标准 零件的使用特点 通过计算复合模模具中的毛坯尺寸 冲压过程中的各工艺力等主要工 艺参数和落料刃口 冲孔刃口等主要工作部分尺寸 设计出主要零件结构和实体模型 绘制了模具的装配图及部分主要凸凹模的零件图 分析了模具的动作过程及加工制造方 案 关键词 关键词 级进模 冲压 工艺性 Analysis of E card stamping process and die design Abstract On the basis of the analysis of the blanking die stamping process determined the progressive die design By consulting the relevant literature analyze the parts select and determine the optimal process scheme corresponds to a given condition and carried out the calculation process and design such as choice of basic processes determine the sequence The number of processes and process combination form Introduced the main parts design concept detailed analysis of some of the ideas of the design and some non standard parts to use features Through the technological capacity of composite mold in the blank size the stamping process of main process parameters such as blanking punching and cutting edge edge is the size of working part design part structure and solid model the mapping of the mold assembly drawing and part of main dieparts diagram analyze the action process mold manufacturing and processing scheme Keyworeds progressive die stamping proc 目 录 1 绪论 1 1 1 冲压技术的发展及应用 1 1 2 模具发展现状 2 1 3 本课题的主要内容与意义 3 2 工艺分析及冲压方案确定 5 2 1 冲压件的工艺分析 5 2 2 工艺方案的分析和确定 6 2 2 1 工艺方案分析 6 2 2 2 冲压工艺方案的确定 6 2 3 冲压排样图设计 7 2 3 1 排样原则 7 2 3 2 排样图 9 3 模具主要工艺参数计算 10 3 1 模具刃口尺寸计算 10 3 1 1 冲裁刃口尺寸计算的基本原则 10 3 1 2 冲裁力的计算 11 3 1 3 刃口尺寸的计算 11 3 2 压力中心计算 11 4 模具总体设计 14 4 1 送料方式的选择 14 4 2 卸料方式的选择 14 4 3 模具定位与紧固件的选择 15 4 4 模具导向零件的选择 16 5 模具主要零部件设计 17 5 1 主要模板的设计 17 5 2 凸模高度设计 17 5 3 凹模设计 19 5 4 模具材料的选用 20 5 4 1 冲裁模具材料的选用及热处理要求 20 6 模具装配 24 6 1 模具的安装调试 24 6 1 1 确定装配方法和装配顺序 24 6 1 2 装配要点 24 6 2 模具总装图 25 7 冲压设备的选择 27 7 1 压力机选用 27 7 1 1 冲压设备规格的选择 27 7 1 2 公称压力 27 7 1 3 滑块行程和行程次数 28 7 1 4 装模高度 28 7 1 5 模具冲压设备的选择及参数 28 结论 30 参考文献 31 致 谢 32 太原工业学院毕业设计 1 1 绪论绪论 1 11 1 冲压技术的发展及应用冲压技术的发展及应用 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 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 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其主要表现和发展方 向如下 1 冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础 目前 国内外对冲压成形理论 的研究非常重视 在材料冲压性能研究 冲压成形过程应力应变分析 板料变形 规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展 特别是 随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善 2 冲模是实现冲压生产的基本条件 在冲模的设计制造上 目前正朝着以下两方面发展 一方面 为了适应高速 自 动 精密 安全等大批量现代生产的需要 冲模正向高效率 高精度 高寿命及 太原工业学院毕业设计 多工位 多功能方向发展 与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术 各种 高效 精密 数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD CAM 技术也在 迅速发展 另一方面 为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要 锌基 合金冲模 聚氨酯橡胶冲模 薄板冲模 钢带冲模 组合冲模等各种简易冲模及 其制造技术也得到了迅速发展 3 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件 高精度 高寿命 高效率的冲模需要高精度 高自动化的冲压设备相匹配 为了满足大批量高速生 产的需要 目前冲压设备也由单工位 单功能 低速压力机朝着多工位 多功能 高速和数控方向发展 加之机械乃至机器人的大量使用 使冲压生产效率得到大 幅度提高 各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用 如在数控四 边折弯机中送入板料毛坯后 在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲 从而 大幅度提高精度和生产率 在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时 一分钟 可冲几百片 并能自动叠成定 转子铁芯 生产效率比普通压力机提高几十倍 材料利用率高达 97 公称压力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次 min 以上 1 21 2 模具发展现状模具发展现状 现代模具工业有 不衰亡工业 之称 世界模具市场总体上供不应求 市场 需求量维持在 600 亿至 650 亿美元 同时 我国的模具产业也迎来了新一轮的发 展机遇 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 精密冲模 2 汽车覆盖件模 太原工业学院毕业设计 3 主要模具标准件 4 大型及精密塑料模 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 31 3 本课题的主要内容与意义本课题的主要内容与意义 1 通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识 初步掌握冲压模具设计的 流程 熟练掌握使用各种工具书籍 综合运用和巩固模具设计相关课程的基本理 论和专业知识 培养从事模具设计与机械设计的初步能力 为实际工作打下良好 的基础 2 培养分析问题和解决问题的能力 经过该设计环节 应该能全面理解掌握 冲压工艺 模具设计模具制造等相关机械设计的内容 掌握冲压工艺与模具设计 的基本方法和步骤 模具零件的常用加工方法及工艺规程编制 模具装配工艺制 定 独立解决在制定冲压工艺规程 设计冲模结构 编制模具零件加工工艺规程 中出现的问题 会查阅技术文献和资料 以完成从事冲压技术工作的人员在模具 设计与制作方面所必须具备的基本能力训练 3 培养认真负责 踏实细致的工作作风和严谨科学态度 强化质量意识的时 间观念 养成良好的职业习惯 4 总之 通过毕业设计使我们初步达到工程师所具备的基本素质 太原工业学院毕业设计 主要内容如下 设计 论文 各阶段名称起止日期 1开题报告2014 3 1 2014 3 15 2工艺分析及计算2014 3 15 2014 4 15 3模具结构设计及计算2014 4 15 2014 5 15 4绘制图纸及编写设计说明书2014 5 15 2014 6 16 太原工业学院毕业设计 2 2 工艺分析及工艺分析及冲压方案确定冲压方案确定 2 12 1 冲压件的工艺分析冲压件的工艺分析 图 2 1 工件 由零件图 对冲压件的形状 尺寸 精度要求 材料性能进行分析 工艺分 析就是对产品的的冲压工艺方案进行技术和经济上的可行性论证 确定冲压工艺 性的好坏 凡冲压工艺性不好的 应在保证产品使用要求的前提下 对冲压件的 形状 尺寸 精度要求及原材料做必要的修改 本零件采用 1 5mm 的 Q235 钢料带冲压而成 工件由图 2 1 可以看出 该零件 结构简单 精度要求不高 属于小型冲压件 对该冲压件进行分析 1 对于落料部分冲裁剪最小圆角半径 R 15 通过查阅资料根据夹角 90 时 R 0 25t 对于内部 r 5 的冲孔部分为 r 0 3t 以及其他处取最小 0 25t 作为落 料圆角 2 对于该冲裁件凹入部分的宽度则根据 b 1 5t 确定 3 该卡片的形状简单 排样方式简单废料少 4 冲裁件孔间距 a 2t 但不小于 3 4mm 这里 a 30 则满足要求 太原工业学院毕业设计 2 22 2 工艺方案的分析和确定工艺方案的分析和确定 2 2 12 2 1 工艺方案分析工艺方案分析 冲裁工序可分为单工序冲裁 复合工序冲裁和级进冲裁 1 单工序模在一副模具中完成只完成一种工序的冲模 如落料模 冲孔模 拉深模等结构较为简单 生产效率不高 一般适用于小批量生产 2 复合模是在单工序模的基础上发展起来的一种较先进的模 在一副冲模 中一次定位可以同时完成几个工序 复合模结构紧凑 一套模具能完成若干工序 大大减少了模具和占用的冲压设备的数量 减少了操作人员和周转时间 劳动生 产效率高 3 连续模是把完成一个冲件的几个工序 排列成一定的顺序 组成连续模 在冲裁过程中 条料在模具中依次在不同的工序位置上 分别完成冲件所要求的 工序 除开始几次冲程外 以后每次冲程都可以完成一个 或几个 冲裁件 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 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 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄 产量大 形状复杂 精度要求较高的中 小 型零件 从零件图可看出 该零件包括冲孔 落料 可以采用以下两种工艺方案 1 单工序一次性落料 2 连续冲压 采用级进模生产 对以上两种工艺方案进行分析比较 方案一 模具结构比较复杂 所以难以满足零件大批量生产的需求 由于零 件结构简单 为提高生产效率 主要应采用复合冲裁模或级进冲裁模方式 方案二 级进模本身能满足大批量生产 而且生产效率最高 模具分开加工 维修简单 费用低 也能够自动进料 节约人力 由于工件精度为 IT12 级 符合 级进模加工工件的精度要求 综上所述 最后确定用级进冲裁方式进行生产 太原工业学院毕业设计 2 2 2 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 根据上述原则 对上面的各道基本工序做不同的组合 得出排样图 工件由冲孔 落料两道工序冲压成形 2 32 3 冲压排样图设计冲压排样图设计 2 3 1 排样原则 排样原则 级进模里由于冲裁件各工位就有不同的冲压工序 每个工步都须遵循一定的 标准 否则无法用于生产 排样是模具结构设计的主要依据 排样图的好坏 直 接关系到模具的设计 在绘制排样图的过程中 应注意提高冲压原材料的利用率 但提高原材料的 利用率 不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价 排样原则如下 1 提高材料的利用率 对冲裁件来说 由于产量大 冲压的生产率高 所以材料费用常会占冲件成 本的 60 以上 材料利用率是一项很重要的经济指标 要提高材料利用率 就必 须减少废料面积 冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种 结 构废料是由工件的形状决定的 而工艺废料则是由冲方式和排样方式所决定的 因此要提高材料的利用率只要应从减少工艺废料着手 设计处合理的排样方案 有时 在不影响冲件使用性能的前提下 页可适当改变冲裁件的形状 2 排样方法 有废料排样 即工件与工件之间 工件与条料边缘间都有塔边存在 少废料排样 即工件与工件间有搭边存在 工件与条料边缘大废料搭边存 太原工业学院毕业设计 在 无废料排样 即工件与工件间 工件与条料边缘之间均无搭边存在 具体的排样形式有 直排 斜排 对排 混合排样 多排冲裁搭边 3 搭边 排样时冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺余料称为搭边 搭边的作用 1 补偿定位误差 防止由于条料的宽度误差 送料步距误差 送料歪斜误差 等原因而冲裁出残缺的废品 2 还应保持条料有一定的强度和刚度 保证送料的顺利进行 从而提高制件质 量 沿整个封闭轮廓线冲裁 使受力平衡 提高模具寿命和工件断面质量 搭边值的确定需要考虑的问题 1 材料的力学性能 塑性好的材料 搭边值要大 些 硬度高与强度大的材 料 搭边值小一些 2 材料的厚度 材料越厚 搭边值也越大 3 工件的形状和尺寸 工件外形越复杂 圆角半径越小 搭边值也越大 4 排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边 5 运料及挡料方式用手工送料 有侧压板导向的搭边值可小一些 综合考虑以上问题以及 冲模设计手册 表 3 20 确定搭边为 工件间搭边 a 1 8mm 侧面搭边 1 5mm 1 a 4 计算步距 条料宽度和材料利用率 送料步距 A 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距 送料步距的大小应为条料上两 个对应冲裁件的对应点之间的距离 本次设计 A 42 8 条料宽度 B 条料宽度的确定与模具的结构有关 确定的原则是 最小条料宽度要保证冲 裁时工件周边有足够的搭边值 最大条料宽度能在冲裁时顺利地在导料板之间送 进条料 并有一定的间隙 B L 2 60 2x1 5 63mm 1 a 太原工业学院毕业设计 式中 L 冲裁件与送料方向垂直得最大尺寸 冲裁件与条料侧边之间的搭边 1 a 材料的利用率 00 00 22833 97 100 68 79 227 146 23 A BS 式中 材料的利用率 A 一个步距内的工件的实际面积 S 送料步距 B 条料宽度 2 3 2 排样图排样图 根据上面所述 得出排样图 2 2 图 2 2 排样图 太原工业学院毕业设计 3 3 模具模具主要工艺参数计算主要工艺参数计算 3 13 1 模具刃口尺寸计算模具刃口尺寸计算 3 1 1 冲裁冲裁刃口尺寸计算的基本原则刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度 模具的合理间隙也要 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制造公差 是设计 冲裁模主要任务之一 冲裁有以下特点 1 由于凸 凹模之间存在间隙 使落下的料和冲出的孔都带有锥度 且落 料件的大端尺寸等于凹模尺寸 冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸 2 在尺量与使用中 落料件是以大端尺寸为基准 冲孔孔径是以小端尺寸 为基准 3 冲裁时 凸 凹模要与冲裁件或废料发生摩擦 凸模越磨愈小 凹模越 磨愈大 结果使间隙越来越大 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则 1 落料件尺寸由凹模尺寸决定 冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定 故设计落 料模时 以凹模为基准 间隙取在凹模上 设计冲孔模时 以凸模尺寸为基准 间隙取在凹模上 2 考虑到冲裁中凸 凹模的磨损 设计落料凹模时 凹模基本尺寸应取尺 寸公差范围的较小尺寸 设计冲孔模时 凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围 的较大尺寸 这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下 也能冲出合格的制件 凸 凹模间隙则取最小合理间隙值 3 确定冲模刃口制造公差时 应考虑制件的公差要求 如果对刃口精度要 求过高 即制造公差过小 会使模具制造困能 增加成本 延长生产周期 如果 对刃口要求过低 即制造公差过大 则生产出来的制件有可能不和格 会使模具 的寿命降低 若工件没有标注公差 则对于非圆形工件按国家 配合尺寸的公差 数值 IT14 级处理 对于圆形工件可按 IT17 IT9 级制造模具 冲压件的尺寸 公差应按 入体 原则标注单项公差 落料件上偏差为零 下偏差为负 冲孔件 上偏差为正 下偏差为零 太原工业学院毕业设计 3 1 2 冲裁力的计算冲裁力的计算 该模具采用刚性卸料和自然漏料方式 冲孔力 P01 L1 t 350 135 42 1 5 71 10KN 落料力 P02 L2 t 350 167 12 1 5 87 74KN L1 L2 数值由查表和计算所得 则冲裁力 P0 P01 P02 158 84KN 3 1 3 刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算 根据 冲模设计手册 表 3 7 刃口计算公式算得 冲孔部分计算凸模来配做凹模 冲孔凸模半圆部分尺寸 10 05 0 076 0 03 0 0 1 10 16 0 0 1 冲孔凸模矩形部分尺寸 21 1 0 152 0 03 0 0 2 21 55 0 0 2 冲孔凹模半圆部分尺寸 10 156 0 21 0 04 0 10 37 0 04 0 冲孔凹模矩形部分尺寸 21 552 0 21 0 04 0 21 76 0 04 0 矩形宽度方向以半圆部分尺寸为准 落料部分计算凹模配做凸模 落料凹模长度方向尺寸 59 75 0 368 0 07 0 5 0 59 380 74 0 落料凹模宽度方向尺寸 39 8 0 298 0 005 0 62 0 39 50 0 4 0 落料凸模长度方向尺寸 59 375 0 21 0 0 08 59 17 0 0 08 落料凸模宽度方向尺寸 39 497 0 21 0 0 08 39 29 0 0 08 3 23 2 压力中心计算压力中心计算 太原工业学院毕业设计 根据 冲模设计手册 公式 14 42 14 43 1 1 2 2 3 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3 1 2 3 以及 14 45 57 29 图 3 1 圆弧压力中心计算 其中 r 圆弧半径 mm a 中心半角 度 圆弧重心与圆心的距离 mm 太原工业学院毕业设计 根据上式以及下图计算压力中心 图 3 2 整体压力中心计算 计算可得压力中心为 43 54mm 30mm 太原工业学院毕业设计 4 4 模具总体设计模具总体设计 4 14 1 送料方式的选择送料方式的选择 随着我国工业的发展 冲压制件类型 工艺的复杂化以及人性化生产要求 手工送料的冲压加工生产由于存在着效率 速度 精度 安全等方面的一系列问 题 冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所飞取代 从而进一步满足了冲 压生产自动化 大幅度提高生产节拍 生产质量等的要求 普通压力机上的送料机构根据送料动力的不同可分为机械 液压 气动三大 类 在冲压加工中以机械与气动二类应用较多 气动送料机构具有灵巧轻便 通 用性强 其送料长度和材料厚度可调整 机构反应迅速的优点 但是 由于气动 送料机构是采用压差式气动原理工作 故机构工作噪声较大 影响冲压工作环境 主要用于冲压的前期送料和小批量 多品种的生产 机械送料机构尽管调整相对 困难且机构较大 但具有送料准确可靠 机构冲击与振动少 噪声低 稳定性好 等优点 仍是目前冲压加工中最常用的自动送料方式 多工位送料系统是一个类似移动臂的装置 主要作用是把冲压件从一个工位 移到另一个工位 一组模具内的每一副模具的冲压工作都在同一台压力机内完成 多工位送料移动杆沿着模区移动 它们是主要结构件 移动冲压件的端拾器就安 装在这些结构件上 在汽车车身冲压厂 根据送料的传动方式 多工位送料系统 主要有 机械送料 电子送料和组合式送料 因该级进模选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度 B 小 于送料方向的凹模长度 L 故采用横向送料方式 即由左向右送料 带料的送进选 择依靠压力机上的自动进料装置送进 4 24 2 卸料方式的选择卸料方式的选择 1 刚性卸料 刚性卸料是采用固定卸料板结构 常用于较硬 较厚且精度要求不高的工件 冲裁后卸料 当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大 太原工业学院毕业设计 单边间隙取 0 2 0 5 t 当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙 此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板 主要用于卸料力较大 材料厚度大于 2mm 且模具结构为倒装的场合 2 弹性卸料 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用 主要用于料厚小于或等于 2mm 的板 料由于有压料作用 冲件比较平整 卸料板与凸模之间的单边间隙选择 0 1 0 2 t 若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时 二者的配合间隙应小于 冲裁间隙 常用作落料模 冲孔模 正装复合模的卸料装置 因该冲压工件平直度较高 料厚为 1 5mm 刚性卸料模具方便 而且工件的精 度要求不高 所以采用刚性卸料 4 34 3 模具定位与紧固件的选择模具定位与紧固件的选择 1 凸模固定板选择 对于大型的凸 凹模零件 一般通过固定板间接固定在模板上 以节约贵重 的模具钢 固定板固定凸模 凹模 要求固紧可靠并有良好的垂直度 因此固定 板必须有足够的厚度 可按以下经验公式计算 对于凸模固定板 H 1 1 5 D 式中 D 为凸模直径 式中 H0 为凹模厚度 凸模固定板厚 15mm 2 模架的选择 模架根据模具凹模的尺寸进行选择标准件 本次设计选择标准模架尺寸 160 x125x140 170 I GB T2851 7 90 3 螺钉和销钉的选择 螺钉是紧固模具零件的 冲模中多采用内六角螺钉 螺钉主要承受拉力 其 尺寸及数量一般根据经验确定 小型和中型模具采用 M6mm M8mm M10mm 或 M12mm 等 选 4 6 个 要按具体位置进行布置 大型模具选 M12mm 或 M16mm 或更 大规格 选用过大会给攻螺纹丝带来困难 冲摸中圆柱销起定位作用 圆柱销承 受一般的错移力 一般圆柱销用两个以上 布置时候一般离模具刃口较远 对于 中小型模具选 d 6 8 10 12 几种尺寸 错移力较大的情况可适当选大一些 根 据本副模具的情况选择 M8mm 的内六角螺钉和 d 8mm 的圆柱销等 太原工业学院毕业设计 4 44 4 模具导向零件的选择模具导向零件的选择 为了便于装模或在精度要求较高的情况下 模具都采用导向装置 以保证精 确的导向 导向装置可分为 导柱和导套导向 导板导向 套筒式导向 本设计的模具由于零件材料属导较薄 采用滑动导柱导套导向 导柱和导套与 上下模板固定组成模架 滑动导柱 导套都是标准件 与模架一体 导柱尺寸 25X130 导套尺寸 25x85x33 太原工业学院毕业设计 5 5 模具主要零部件设计模具主要零部件设计 5 15 1 主要模板的设计主要模板的设计 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 该级进模各模板的外形尺寸设计如下 上模座 L x B x H 160 x125x35 凸模垫板 L x B x H 160 x125x 凸模固定板 L x B x H 160 x125x15 卸料板 L x B x H 160 x125x8 下模座 L x B x H 160 x125x40 5 25 2 凸模高度设计凸模高度设计 1 凸模固定板厚度 取 h1 15mm 2 卸料板采用平板式固定卸料板 厚度查 冲模设计手册 表 14 10 课得 h2 10mm 其尺寸取 160X125X10 3 导料板厚度由 冲模设计手册 表 14 15 的 h3 6mm 凸模长度 l h1 h2 h3 h 其中 h 为附加高度 包括凸模的修模余量 凸模深入 凹模的深度 凸模固定板与卸料板间的安全距离 由 实用模具设计与制造手册 可知 h 15 20mm 此处取 15mm 则 太原工业学院毕业设计 l 15 10 6 15 46mm 冲孔凸模设计如图 5 1 图 5 1 落料凸模设计如图 5 2 图 5 2 太原工业学院毕业设计 5 35 3 凹模设计凹模设计 凹模的设计制造有以下两种方案 1 凹模采用整体制造 该方案机械加工余量大 平面磨削也不方便 但由于准 配方便 冲裁精度较高 而且零件材料的硬度很低 对凹模损伤不是太严重 所 以本次设计采用工艺简单的整体凹模 2 采用镶拼结构 凹模各自以固定块固定 通过过盈配合镶嵌在凹模固定板 上 以慢走丝一次定位割出固定板各型腔 确保凹模位置准确 本设计选用的是整体制造 凹模型腔刃口尺寸以第三章计算尺寸为准 凹模厚 度由 冲模设计手册 中图 14 15 根据冲裁力选取 本次设计选取厚度为 25mm 凹模外形尺寸根据 冲模设计手册 表 14 6 选择标准尺寸 160 x125 凹模设计如图 5 3 图 5 3 太原工业学院毕业设计 5 45 4模具材料的选用模具材料的选用 5 4 1 5 4 1 冲裁模具材料的选用及热处理要求冲裁模具材料的选用及热处理要求 选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量 若批量不大就没有必要选择高寿 命的模具材料 还应考虑被冲工件的材质 不同材质适用的模具材料亦有所不同 对于冲裁模具 耐磨性是决定模具寿命的重要因素 钢材的耐磨性取决于碳化物 等硬质点相的状况和基体的硬度 两者的硬度越高 碳化物的数量越多 则耐磨 性越好 常用冲压模具钢材耐磨性 的劣优依次 为碳素工具钢 合金工具钢 基体钢 高碳高铬钢 高速钢 钢结 硬质合金 硬质合金 此外还必须 考虑工件的厚度 形状 尺寸大小 精度要求等因素对模具材料选择的影响 1 传统模具用钢 长期以来 国内薄板冲裁模用钢为 T10A CrWMn 9Mn2V Cr12 和 Cr12MoV 等 其中 T10A 为碳素工具钢 有一定强度和韧性 但耐磨性不高 淬火容易变形及开裂 淬透性差 只适用于工件形状简单 尺寸小 数量少的冲 裁模具 T10A 碳素工具钢的热处理工艺为 760 810 水或油 淬 160 180 回火 硬度 59 62HRC CrWMn 9Mn2V 是高碳低合金钢种 淬火操作简便 淬透性优于碳素 工具钢 变形易控制 但耐磨性和韧性仍较低 应用于中等批量 工件形状较复 杂的冲裁模具 CrWMn 钢的热处理工艺为 淬火温度 820 840 油冷 回火 温度 200 硬度 60 62HRC 9Mn2V 钢的热处理工艺为 淬火温度 780 820 油冷 回火温度 150 200 空冷 硬度 60 62HRC 注意回火温度在 200 300 范围有回火脆性和显著体积膨胀 应予避开 Cr12 和 Cr12MoV 为高碳高铬钢 耐磨性较高 淬火时变形很小 淬透 性好 可用于大批量生产的模具 如硅钢片冲裁模 但该类钢种存在碳化物不均 匀性 易产生碳化物偏析 冲裁时容易出现崩刃或断裂 其中 Cr12 含碳量较 高 碳化物分布不均比 Cr12MoV 严重 脆性更大一些 Cr12 型钢的热处理工艺 选择取决于模具的使用要求 当模具要求比较小的变形和一定韧性时 可采用低 太原工业学院毕业设计 温淬火 回火 Cr12 为 950 980 淬火 150 200 回火 Cr12MoV 为 1020 1050 淬火 180 200 回火 若要提高模具的使用温度 改善其淬透 性和红硬性 可采用高温淬火 回火 Cr12 为 1000 1100 淬火 480 500 回火 Cr12MoV 为 1110 1140 淬火 500 520 回火 高铬钢在 275 375 区域有回火脆性 应予避免 2 常用模具新钢种 为了弥补传统模具钢种性能的不足 国内开发或引进了以下性能较好的冲压 模具用钢 Cr12Mo1V1 代号 D2 钢为仿美国 ASTM 标准中的 D2 钢引进的钢种 属 Cr12 型钢 由于 D2 钢中 Mo V 含量增加 细化了晶粒 改善了碳化物的分 布状况 因此 D2 钢 的强韧性 冲击韧度 抗弯强度 挠度 比 Cr12MoV 钢 有所提高 耐磨性和抗回火稳定性也比 Cr12MoV 更高 可用深冷处理 提高硬度 并改善尺寸稳定性 用 D2 钢制作的冲裁模具寿命要高于 Cr12MoV 钢模具 D2 钢的锻造性能和热塑成形性比 Cr12MoV 钢略差 机械加工性能和热处理工艺与 Cr12 型钢相似 Cr6WV 钢为高耐磨微变形高碳中铬钢 碳 铬含量均低于 Cr12 型钢 碳 化物的分布状态较 Cr12MoV 均匀 具有良好的淬透性 热处理变形小 机械加工 性能较好 抗弯强度 冲击韧度优于 Cr12MoV 只是耐磨性略低于 Cr12 型钢 用于承受较大冲击力的高硬度 高耐磨板料冲裁模 其效果好于 Cr12 型钢 钢 的常用热处理工艺为 淬火温度 9701 000 一般可热油或硝盐分级淬火冷却 尺寸不大的部件可采取空冷 淬火后应立即回火 回火温度 160210 硬度 58 62HRC Cr4W2MoV 钢也是高耐磨微变形高碳中铬钢 替代 Cr12 型钢而研制的钢种 碳化物均匀性好 耐磨性高于 Cr12MoV 适于制作形状复杂 尺寸精度要求高的 冲压模具 可用于硅钢片冲裁模 Cr4W2MoV 钢的热处理工艺 要求强度 韧性较 高时 采用低温淬火 低温回火工艺 淬火温度 960 980 回火温度 280 320 硬度 60 62HRC 要求热硬性和耐磨性较高时 采用高温淬火 高温回火工 艺 淬火温度 1020 1040 回火温度 50 0 540 硬度 60 62HRC 7CrSiMnMoV 代号 CH 1 钢为空淬微变形低合金钢 火焰淬火钢 可以利 用火焰进行局部淬火 淬硬模具刃口部分 淬火温度 800 1000 具有良 太原工业学院毕业设计 好的淬透性和淬硬性 可达 60 HRC 以上 强度和韧性较高 崩刃后能补焊 可 代替 CrWMn Cr12MoV 钢 制作形状复杂的冲裁模 CH 1 钢的推荐热处理工 艺 淬火温度 900 920 油冷 190 200 回火 1 3 小时 硬度 58 62 HRC 6CrNiSiMnMoV 代号 GD 钢为高韧性低合金钢 淬透性好 空淬变形小 耐磨性较高 其强韧性显著高于 CrWMn 和 Cr12MoV 钢 不易崩刃或断裂 尤其 适用于细长 薄片状凸模及大型 形状复杂 薄壁凸凹模 GD 钢的推荐热处理工 艺 淬火温度 870 930 900 最佳 盐浴炉加热 45s mm 油冷或 空冷 风冷 175 230 回火 2 小时 硬度 58 62 HRC 由于空冷即可淬硬 也可采用火焰加热淬火 9Cr6W3Mo2V2 代号 GM 钢 为高耐磨高强韧合金钢 各项工艺性能良好 其耐磨性 强韧性 加工性能均优于 Cr12 型钢 能够用于高速压力机冲压下的 多工位级进模等精密模具 是较理想的耐磨 精密冲压模具用钢 GM 钢的热处理 工艺 淬火温度 1080 1120 硬度 64 66HRC 回火温度 540 560 回火 二次 Cr8MoWV3Si 代号 ER5 钢 属高耐磨高强 韧合金钢 具有较好的电火花 加工性能 强度 韧性 耐磨性都优于 Cr12 型钢 适用于大型精密冲压模具 用于硅钢片冲裁模 一次 刃 磨寿命为 21 万次 总寿命高达 360 万次 是目前 合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平 ER5 钢的推荐热处理工艺 对高耐磨性 高强韧性的模具 采用 1150 淬火 520 530 回火 3 次 对重载服役条 件下的模具 采用 1120 1130 淬火 550 回火 3 次 3 硬质合金及钢结硬质合金 当工件的批量极大时 可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的 硬质合金或钢结硬质合金 用作模具材料的硬质合金为钨钴类随着含钴量的增加 韧性及抗弯强度提高而硬度降低 对于承受冲击力较小的模具 可以选用含钴量 较低的 YG10X 承受冲击力中等或较大的模具 可以选用含钴量较高 YG15 或 YG20 硬质合金的缺点为韧性较差 难以加工 作为模具的工作部件可以设计为 镶拼结构 钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间 能够机械加工和热 处理 可以用于制作复杂的高寿命模具 用作冲裁模的钢结硬质合金有 DT GT35 TLMW50 GW50 等 厚板冲裁模具 厚板冲裁模承受的冲压力高于 太原工业学院毕业设计 薄板冲模 为重载冲裁模 易磨损 崩刃和断裂 所以要求模具材料应具有高的 耐磨性和强韧性 本次设计由于零件材料为 Q235 其硬度极地 为了节省模具材料费用 凸模 和凹模选择传统模具钢 Cr12 采用低温淬火 回火 950 980 淬火 150 200 回火 此钢适用于大批量生产 太原工业学院毕业设计 6 6 模具装配模具装配 6 16 1 模具的安装调试模具的安装调试 6 1 16 1 1 确定装配方法和装配顺序确定装配方法和装配顺序 采用直接装配法 先分组装配后总装配 分组装配的有凸模装配 选择凹模 为基准件 先装配下模 再装配上模 最后装配卸料板等辅助零件 6 1 26 1 2 装配要点装配要点 一般模具的装配要点如下所示 1 首先选择基准件 根据模具主要零件加工时的相互关系来确定 一般有凸 凹模 导向板 因定板等 2 装配次序是按基准件安装有关零件 以导向板为基准进行装配时 通过导 向板将凸模装入夹板 再装入上模座 然后再装凹模及下模座 当模具零件装入模 座时先装基准件 检查无误后钻铰销钉孔 后装的在装妥无误后要待试冲达到要求 时才钻铰销钉孔 打入定位销 3 导柱压入下模座后 除要求导柱表面与下模座平面间的垂直度误差符合要 求外 还应保证导柱下端面离下模座底面有 1 2mm 的距离 以防与压力机台面接触 4 导套装入上模座后 然后与下模座的导柱套合 套合后要求上模座能自然 从导柱上滑下 而不能有任何滞涩现象 5 调整凸凹模间隙 6 将装配好的模具安装在指定的压力机上试冲 试冲时重点检查各型孔与 凸模的间隙合理和均匀 条料送料准确 可靠 无阻滞和落料件 冲孔废料下落 顺畅试冲合格后交付生产使用 冲模试冲时可用切纸试冲 检查切下处是否都是光 面和毛边 如不一致 说明间隙不均匀 需校正至合格 再在装配时还未固定定位销 的上下模座用定位销固定 太原工业学院毕业设计 6 26 2 模具总装图模具总装图 通过以上的设计 可得到模具总装图 模具的上模部分由上模座 凸模垫板 凸模固定板 卸料板组成 卸料方式是采用的弹性卸料板卸料 上模各板以 2 个 8 圆柱销定位 上模座 垫板 凸模固定板三块板采用 4 个 M8 标准内六角螺钉紧固 螺钉标准件 采用 45 钢 热处理淬火硬度 24 28HRC 圆柱销采用 45 钢 热处理淬火硬度 40 45HRC 将导套 凸模 固定板等上模和其他组件装配 下模部分用 4 个 M8 的螺钉紧固 6 的圆柱销定位 螺钉选标准件 采用 45 钢 热处理淬火硬度 24 28HRC 圆柱销采用 45 钢 热处理淬火硬度 40 45HRC 冲孔废料及落料由下模座漏料孔漏出 下模装配顺序应为 先装配好导柱组件 将组件固定在下模座上 再装配好 导料板 使用挡料销和凹模 以销钉定位 最后将凹模装配到下模座上以销钉定 位 内六角螺钉紧固 最终得到装配图 如图 6 1 太原工业学院毕业设计 图 6 1 太原工业学院毕业设计 7 7 冲压设备的选择冲压设备的选择 7 17 1 压力机选用压力机选用 冲压设备类型的选择 主要是跟据冲压工艺性质 生产批量大小 冲压件的 几何形状 尺寸及精度要求等因素来确定 冲压件生产中 常用的是曲柄压力机和液压机 在中小型冲裁件 弯曲件或浅拉深件的冲压 生产中 主要选用开式压力机 这种压力机具有三面敞开的操作空间 操作方便 容易安装机械化装置和成本低廉等优点 但刚度较差 工作时床身的角变形会导 致冲模间隙分布不均 降低冲模的寿命和冲裁件的质量 因而适于精度要求不太 高的冲压件生产 因为此零件的精度要求不太高 属于中小型冲压件 所以采用 开式压力机 7 7 1 1 1 1 冲压设备规格的选择冲压设备规格的选择 在压力机的类型选定之后 应进一步根据变形工序的特点 变形力的大小 冲压件与毛坯的形状和尺寸 模具参数和操作上的要求来确定设备的规格 7 7 1 1 2 2 公称压力 吨位公称压力 吨位 压力机的承受能力受压力机本身各主要构件强度的限制其滑块上缩容许承受 的最大作用力时随曲柄转角位置的不同而变化的 公称压力是指滑块离下死点前 某一特定的距离 此距离称为公称压力行程 或转到离下死点前某一特定的角度 此特定角度称为公称压力角 时 滑块上所容许承受的最大作用力 在选择压 力及吨位时 应保证在全行程范围内 压力机的需用负荷在任何时刻均大于相应 时刻所需变形力的总和 也就时说 应该使在一次行程内所要完成的各种冲压工 序要需力的合力曲线 在全行程范围内均低于压力机的需用负荷曲线 在使用中 对于如一般的落料 冲孔等工序可直接按压力机的公称压力选择设备 对于拉深 工序 不能按压力机的公称压力选用 而近试地取为 在深拉深时 最大拉深力 F 0 5 0 6 压力机公称压力 太原工业学院毕业设计 在浅拉深时 最大拉深力 F 0 7 0 8 压力机公称压力 7 7 1 1 3 3 滑块行程和行程次数滑块行程和行程次数 滑块从上死点到下死点所经过的距离称为滑块行程 行程次数是指滑块每分 钟往复行程的次数 滑块行程大小的选择 应保证方便毛坯的放入和零件的取出 拉深和弯曲工序一般需要较大的行程 对于拉深工序其行程一般为拉深件高度的 2 5 倍 冲裁 精压工序所需行程较小 7 7 1 1 4 4 装模高度装模高度 压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时 滑块下表面到工作垫板上表面 的距离 装模高度加上垫板厚度即为压力机的封闭高度 没有垫板的压力机 其 装模高度与封闭高度相等 模具的封闭高度是指工作行程终了时 模具上模座上 表面与下模座下表面之间的距离 选择压力机时 必须使模具的封闭高度介于压 力机的最大装模高度与最小装模高度之间 一般应满足 max 5H H min 10H