引线片冲裁件冲裁工艺及模具设计毕业设计.docx

材料工程系模具设计与制造专业冲裁模具设计与制造说明书 姓 名： 赵仕文 班 级： 模具111 学 号： 111304106 指导教师： 翟 德 梅 日 期： 2013.11 河南机电高等专科学校冲裁模具设计与制造任务书题 目： 引线片冲裁件冲裁工艺及 模具设计 内 容：（1）完成引线片冲裁件结构工艺性分析和 冲裁工艺方案确定 （2）模具装配图及成型零件图的绘制（3）完成主要模具零件图的工艺规程编制（4）编写设计说明书（5）打印出说明书原始资料： 2013年 11月目录摘要。前言。一、零件要求。二、零件工艺性分析。1、材料分析。2、结构分析。3、精度分析。三、工艺方案确定及工艺计算。1、工艺方案确定。2、工艺计算。（1）排样设计。(2）冲裁工艺力计算。3、初选压力机。四、模具的总体设计。1、模具类型的选择。2、操作方式 。3、卸料、出料方式。4、确定送料方式。5、确定导向方式。五、模具零件设计及标准件的选择。1、工作件的设计。2、其他板类零件的设计。3、橡胶的选用及校核。4、模柄的选用。5、导柱与导套的选择。6、紧固零件的选择。7、所选设备的校核。六、模具总装图。七、结论。八、致谢。九、参考文献。 摘 要本设计题目为引线片冲裁模，体现了典型冲裁模的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该模具的设计，加强了设计者对冲裁模设计基础知识的理解和运用，为设计更复杂的冲裁模具做好了铺垫。本设计运用冲裁工艺及模具设计的基础知识，首先分析了板材的性能要求，为选取模具的类型做好了准备；然后计算了冲裁件的冲裁力，便于选取压力机吨位及确定压力机型号；最后分析了冲裁件的特征，便于确定模具的设计参数、设计要点及卸件装置。本设计采用了冲孔落料级进模成形引线片。成形原理可划分为两个阶段：首先冲孔凸模与凹模共同作用先冲出两个f 1.85mm 和两个f 6.5mm 的孔，而后利用第一步冲出的两个f 1.85mm 和两个f 6.5mm 的孔做精确定位使外形凸模与凹模共同作用使工件落料成形。关键词：冲孔落料级进模 冲孔凸模 凹模 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，从而导致我国模具在寿命、效 率、加 工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。大学三年的学习即将结束，毕业设计是在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在学校的近三年学习中，已完成了模具专业教学计划中所要求的理论课程。在毕业前夕，通过毕业设计的实践环节，进行已学知识的全面总结和应用，提高综合能力的培训及扩大模具领域的新知识。毕业设计其目的在于巩固所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养实际工作能力。通过设计，使我在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、零件结构设计、编写技术文件和阅读技术文献等方面受到一次综合训练。毕业设计要达到的具体要求是：1.系统总结，巩固过去所学的基础知识和专业课知识。2. 运用所学知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。3.通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以19左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区是模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展的时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，无疑也面临着更大的挑战。我做的是冷冲压模具设计，冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。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，尤其在大批量生产中应用十分广泛。许多工业部门越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防以及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当大。不少过去有铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已经被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工制造，大大提高了生产效率，降低了成本。可以说如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本、进行产品的更新换代是难以实现的。在大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是冲压模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是有了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽了最大努力做毕业设计。在设计的过程中，虽然有一定的困难，但在指导老师的细心指导、同学间的讨论和自己的努力下，自信会完满的完成毕业设计任务。由于我的水平有限，而且缺乏经验，设计中难免会出现疏漏和不妥之处，敬请各位老师指正。 设计者：赵仕文 2013.12.01一、零件要求制件如下图1所示：图1该制件名称为引线片冲裁件，其技术要求为： 1、毛刺小于0.15; 2、制件要求平整; 3、大批量生产；4、材料：Q235，t=1.5mm；5、未注明公差等级按IT14选取；设计任务：完成引线片冲裁工艺及模具设计。二、零件工艺性分析1、材料分析该制件材料为Q235，属于普通碳素结构钢，由于这种材料含碳量较低，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到很好地配合，用途广泛。化学成分（）：C0.20，Si0.35，Mn1.4，S0.045， P0.045；力学性能：抗剪强度为304373MPa，抗拉强度b432461 MPa，屈服强度s为235MPa，伸长率2125%。2、结构分析该零件结构不复杂，形状对称，零件局部宽度小于料厚，可以直接冲出来，因此零件满足冲裁要求。3、精度分析图示零件未标注尺寸公差按IT14选取，即普通冲裁可以达到零件的精度要求。由以上分析可知，该零件的冲裁性能好，冲裁加工能够达到设计要求。三、工艺方案确定及工艺计算 1)工艺方案确定该零件需要落料和冲孔两道工序完成，可采用的方案有三种：方案一：单工序冲裁，先落料后冲孔；方案二：复合冲裁，落料冲孔同时完成；方案三：级进冲裁，先冲孔在落料；由于是大批量生产，因此方案一不满足生产效率的要求，方案二和方案三都具有较高的生产效率，虽然方案二比方案三操作方便，制件不但要求得到较高的精度和平整度，而且被冲裁板料较薄并不允许产生翘曲，而且冲裁件部分厚度小于料厚，因此采取方案三比较容易冲裁得到，即采用级进冲裁，此方案为先冲出四个孔（两个大孔和两个小孔）和两个相同的矩形，接着进一个工位在冲裁出零件的外轮廓，即落料得到所需要的制件。 2）工艺计算 （1）排样设计根据工件形状，这里选用有废料的直对排排样类型，查表得搭边值a1=2mm，侧搭边值a=2.5mm，每个零件的面积经计算得99.9605，根据排样的方案可以得到两种方案: 方案一：条料的宽度B=29+2*2=33mm,进距S=13.72+1.5=15.22mm,查表3-4得，裁板误差=0.5mm，于是得到如图所示的排样图2 根据GB/T708-2006可知，这里选用的钢板规格为18001180mm，采用横裁法，则可裁的宽度为33mm的条料54条，每条条料可冲出77个零件；采用纵裁法，则可裁的宽度为33mm的条料35条，每条条料可冲出118个零件mm2。 两者比较得，采用横截法利用率比较高些。方案二: 条料的宽度B=11.51+2*2=15.51mm,进距S=30+1.5=31.5mm,查表3-4得，裁板误差=0.5mm，于是得到如图所示的排样图3根据GB/T708-2006可知，这里选用的钢板规格为18001180mm，采用横裁法，则可裁的宽度为15.51mm的条料116条，每条条料可冲出37个零件；采用纵裁法，则可裁的宽度为15.51mm的条料76条，每条条料可冲出57个零件。;两者比较得，采用横截法利用率比较高些。总和比较上边两种方案可以得出，方案二的利用率稍微高些，但是方案二的送进距离过大，给操作者带来很大的不便，且性价比不高，故而选取方案一作为排样方式。（2）冲裁工艺力的计算 由于采用级进模冲裁，则总的冲裁力为落料力和冲孔力之和， 其中: =Ktt=1.3354.62711.5450=47935N; =Kt=1.3326.2191.5450=23007N;则总冲裁力： =2（+）=2（47.935+23.007）=141.884KN;由表3-8查得: =O.045; = F=0.045247.935=4.31KN;由表3-30查得凹模刃口直壁高度为6mm，则n=4。 3）初选压力机 由前述计算出冲裁工艺力，可得总的冲压力 =+=141.884+4.31=146194N则选择J23-25开式压力机，主要参数如:公称压力：250000N；最大闭合高度:270mm, 最大装模高度:220mm；闭合高度调节量:55mm;工作台尺寸:370560mm;垫板尺寸：20050mm；模柄孔尺寸：R4060;四、模具总体设计1、模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模冲裁，所以模具类型为级进模。2、操作方式零件的生产批量为大批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。3、卸料、出件方式1）卸料方式卸料力分为两种，为刚性卸料和弹性卸料。由于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，单边间隙取（0.20.5）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。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（0.10.2）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。 工件平直度较高，料厚为1.5mm相对较薄，卸料力较小，弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，所以采用弹性卸料。2)出件方式因采用级进模生产，故采用向下落料出件。4、确定送料方式因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，即由前向后送料。5、确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。但上下配合度不好。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。常用于纵向送料的落料模、复合模。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用中间导柱模架的导向方式，即方案四最佳。五、模具零件设计及标准件的选择（1）工作零件设计 工作零件包括凹模、凸模，由于零件外形不规则，其模具采用配合加工制作制造，即落料时以凹模为基准，只需计算凹模刃口尺寸和公差；冲孔以凸模为基础，只需计算凸模刃口尺寸及公差。1）模具间隙 由于零件有平面度的要求，这里选用类冲裁间隙，有表查得C=（37）t，即=0.031.5=0.045mm,=0.071.5=0.105mm2)落料凹模和冲孔凸模刃口的制造公差都按IT7选取，公差值由GB/T1800.3-查得，则尺寸9.8、13.3、4.2、R1.85由冲压件尺寸公差按IT14精度查表查得偏差值，其具体值见下表1。零件尺寸R1.8515398磨损系数查表0.750.750.75111模具制造偏差GB/1800.3-0.0150.0150.0150.250.010.0120.010.450.43表1落料凹模刃口尺寸计算如下：凹模磨损后，变大的尺寸有9.4、3.7、15.3、1.5刃口尺寸计算公式: ； ； ； ； ；凹模磨损后，变小的尺寸有3.25刃口尺寸计算公式:; ;凹模磨损后，无变化的尺寸有R1.85 =(C+0.5 )0.5 =(1.85+0.50.048) 0.50.250.048mm =(1.8740.006)mm凸模的刃口尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.045mm0.105mm之间。冲孔凸模刃口尺寸计算如下：；3)冲孔凸模由于凸模为圆形和矩形，且圆形凸模径向尺寸较小，因此采用凸模固定板固定，凸模与固定板采用H7/m6的过渡配合，并通过台阶D压紧在固定板的台阶孔上，防止凸模被顶出，其工作部分采用表2-27查得:1.85的凸模： 1.85（）5（D）50（L）; 6.5的凸模： 6.581150;矩形凸模： 1.651.850；如下图4所示：图4凸模压应力校核：圆形凸模的校核 1.44 非圆形凸模压应力校核 =31.957：凸模材料的许用压应力；带有导向装置的凸模弯曲应力校核：圆形凸模： 6.12非圆形凸模：I: 凸模最小横截面积的惯性矩；F: 冲裁力N;D: 凸模的最小直径mm；： 允许的凸模最大自由度mm； 综上所述凸模的压应力和弯曲应力都合适。4)凹模采用整体式结构，外形为矩形，计算凹模的尺寸如下： 凹模的厚度H: H=Kb=O.4233=13.86，取H=15，查表3-得K=0.42； 凹模的壁厚C: C=（1.52）H=22.530，取C=30; 凹模的长度L: L=33+230=93; 凹模的宽度B: B=152230=90;根据凹模外形尺寸的计算，则可查得标准凹模外形为10090，落料凹模Cr12MoV,热处理6065HRC。（2）其他板类零件的设计 当凹模的外形尺寸确定后，可根据凹模的外形尺寸查阅有关标准的凸模固定板、垫板、卸料板和模座的外形尺寸: 卸料板:其厚度为凹模厚度的0.81，得1009016，材料为45钢； 垫板：查JB/T7643.3得，垫板100908，材料为45钢； 凸模固定板:查JB/T580-94得，凸模固定板1009016，材料为45钢；模座:查GB/T2855.2-2008得，滑动导向下模座16010030，材料为HT200； 查GB/T2855.1-2008得，滑动导向上模座16010040，材料为HT200；（3）橡胶的选用根据模具的总体设计可以得到，选用橡胶作为弹性卸料装置1） 根据卸料力求橡胶的横截面积F=212.826F：橡胶横截面积; P1：橡胶所产生的弹性压力，设计时取大于或等于卸料力N; P: 与橡胶压缩量有关的单位MPa,查表8-7压缩量取30%，p取1.52；2） 橡胶的高度尺寸使用橡胶时，不应使最大相对压缩量过大，避免橡胶过早失去弹性而损坏，其允许最大压缩量应不超过自由高度的45%,一般取=(0.350.45)由工作行程计算式，可得自由高度=（3.54）：卸料板或者推件板压边工作行程与磨具修边量或者调整量46mm之和再加1mm经计算得=12mm3） 校核橡胶的自由高度h与直径D之比满足大于0.5小于1.5的要求，故而选用的橡胶合理（4）模柄的选用根据初选设备J23-25模柄孔的尺寸，查得JB/T7646.1-2008得：压入式模柄4060，材料为Q235钢； (5) 导柱与导套的选择 查GB/T2861.1-2008和 GB/2861.3-2008得： 导柱：20*130，材料为20钢，表面用渗碳处理； 导套：20*70*28，材料为20钢，表面用渗碳处理； (6) 紧固零件的选择 模具上常用的紧固零件是螺钉和销钉，螺钉和销钉都是标准件，根据凹模的厚度而选择，凹模的厚度为16mm，即螺钉选择M6*40，销钉选择公称直径为5*40。（7）所选设备的校核由标记为“下模座 中间导柱 160*100*40GB/T2885.1-2008”可知，下模座平面的最大外形尺寸为:294*259mm，长度方向单边小于压力机工作台面尺寸（500-194）mm/2=103mm,下模座的平面尺寸单边大于压力机工作台孔尺寸（294-220）mm/2=37mm，故而满足模具的安装要求。模具的闭合高度为:30mm+8mm+16mm+12mm+16mm+16mm+40mm=138mm,小于压力机的最小闭合高度，因此选用的设备合适。六、模具总装图通过以上设计，可得到如图5所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、凸模（8个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。 图5-引线片级进模装配图1、 凹模 2、螺钉 3、导料板 4、弹性橡胶体 5、导套 6、螺钉7、下模座 8、模柄 9、止转销 10、销钉 11、垫板 12、导柱 13、凸模固定板 14.凸模 15、螺钉 16、卸料板 17、侧刃切刀 18、螺钉 19、下模座 七、结论经过一段时间的论文设计，至此已基本完成了任务书所规定的任务。本设计涉及的课程很多，涉及到机械制图、冷冲压工艺及模具设计、模具制造工艺学、金属学与热处理、成型设备、CAD绘图等相关课程的知识。这些课程的学习，以及课程设计的演练都为这次毕业设计做了很好的准备。基础课和专业课的学习，它们为我毕业设计做了前提准备，它们是我设计的理论基础和知识基点；金工实习让我深入而清楚的看到了在实际生产中机械产品的结构和工作运转情况；而两次课程设计则是和这次毕业设计设计很接近，有很多相似之处，它们为我这次的毕业设计的顺利进行起到了很好的铺垫作用。此次毕业设计也是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 毕业