接触簧片级进模设计.doc

哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 接触簧片级进模设计 摘 要 冲压制品已在工业 农业 国防和日常生活中的方面得到广泛应用 特别是在 机 械业中则为突出 机械产品的外壳大部分是冲压制品 产品性能的提高要求高素质的 冲压模具和冲压性能 成型工艺和制品的设计 冲压制品的成型方法很多 其主要用于是冲孔 落料 弯曲 拉伸等 而冲压 模 约 占成型总数的 60 以上 当然如利用电气控制 可实现半自动化或自动化作业 冷冲冲裁模主要用于金属制品的成型 它是冲压制品生产中十分重要的工艺装 置 冲压模的基本组成是 上下模座 下模垫板 下模固定板 凹模镶块 抬料钉 导料板 卸料板 导柱导套 卸料板弹钉 卸料板等 冲裁模成型的广泛适用 正是我这个设计的根本出发点 本文是对接触簧片级进模的设计 第二章进行了工艺分析和三种排样方法的对 比选择 在第三章进行了冲压力和冲压中心的计算 第四章主要进行了模具的结构 设计 包括凸凹模 凸模固定板 垫板 卸料部分 凸凹模工作尺寸及冲裁间隙 另外在第六章进行了剩余模具零件的设计和强度校核 关键词 接触簧片 冲裁件 冲压模 级进模 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 Reed contacts Progressive Die Design Abstract Stamping products has been extensively applied in the industry agriculture national defense and in the daily lives of area especially in the machinery industry Mechanical products is the most pressing housing products and the improvement of product performance requires of high quality performance stamping molds stamping process and product design There are many ways of molding products of stamping Piercing is mainly used for blanking bending stretching etc And Stamping molds almost form more than 60 percent of the total number For example Electrical Control can be realized as semiautomatic or automatic operation Cold metal stamping die mainly used for the molding products and it is very important in the production of stamping technology devices The basic component of stamping molds is block model from top to bottom mould plate fixed plate of mould plate die inserts raising nails I plate plate unloading I Introduction sets column unloading bombs nail plate plate Discharge and so on The widely application of blanking moulding is exactly the basic perpose of my design This paper is to contact reeds progressive die design the second chapter of the technological analysis and three arrangement way of comparative choice In the third chapter at the center of the pressure and stamping computation The fourth chapter basically the die structure design including the punch die and punch fixed plate plate unloaded parts die and punch the size and work cutting clearance In addition to the remaining in chapter 6 mould parts design and intensity Key wards Contact reeds Blanking pieces stamping mold progressive die 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 I 目 录 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 国内外级进模发展的现状 1 1 2 研究目的和意义 2 1 3 研究内容和方法 2 第第 2 章章 工艺工艺分分析 排样设计及方案比对确定析 排样设计及方案比对确定 4 2 1 零件的工艺性分析 4 2 2 排样图设计 5 2 3 方案比较和确定 5 2 4 本章小结 6 第第 3 章章 冲压力及压力中心冲压力及压力中心 7 3 1 冲压力计算 7 3 2 压力中心计算 8 3 3 本章小结 9 第第 4 章章 模具结构设计模具结构设计 10 4 1 凹模厚度 10 4 2 凸模固定板的厚度 10 4 3 垫板的采用和厚度 11 4 4 卸料零件的计算 11 4 5 推件力的计算 11 4 6 计算凹凸模工作部分尺寸 12 4 7 冲裁间隙 14 4 8 本章小结 15 第第 5 章章 模具零件设计及模具零件设计及强强度校核度校核 16 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 II 5 1 模架 16 5 2 凸凹模 16 5 3 卸料零件的设计 25 5 4 导料板的设计 27 5 5 定位装置 28 5 6 连接与固定零件的设计 30 5 7 导向零件的设计与标准 31 5 8 标准架的选用 31 5 9 模具材料的选用 32 5 10 本章小结 32 第第 6 章章 模具制造工艺模具制造工艺 34 6 1 级进模的装配精度要点 34 6 2 本章小结 35 结结 论论 36 致致 谢谢 37 参考文献参考文献 38 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 1 第 1 章 绪论 模具是现代化的生产重要工艺装备 在国民经济的各个部门都越来越多地依模 具来进行生产加工 越来越引起人们的重视 模具也趋向标准化 随着模具的迅速发展 在现代工业生产中 模具已经成为生产各种工业产品不 可缺少的重要工艺设备 这次毕业设计是在学习完所有机械课程的基础上进行的 是对我综合能力的考核 是对我所学知识的综合运用 也是对我所学知识的回顾与 检查 本次设计是在指导老师认真 耐心的指导下 对模具的经济性 模具的寿命 生产周期 及生产成本指标下进行全面 仔细的分析下而进行设计的 在此 我表 示衷心的感谢他们对我的教诲 冲模是模具设计制造专业的主要专业课程之一 它具有很强的实践性和综合性 通过学习这门课程 使我对冲压模具有了新的认识 从中也学到了不少知识 激发 了我对冲压模具的爱好 但因本人经验有限 因此很难避免的存在一些不合理之处 望各位老师批评和 指正 以使我的毕业设计做到合理 同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础 1 1 国内外级进模发展的现状 模具是制造业的一种基本工艺设备 它的作用是控制和限制材料 固态或液态 的流动 使之形成所需要的形体 用模具制造零件以其效率高 产品质量好 材料 消耗低 生产成本低而广泛应用于制造业中 模具工业是国民经济的基础工业 是国际上公认的关键工业 模具生产技术水 平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志 它在很大程度上决定着产 品的质量 效益和新产品的开发能力 振兴和发展我国的模具工业 正日益受到人 们的关注 早在 1989 年 3 月中国政府颁布的 关于当前产业政策要点的决定 中 将模具列为机械工业技术改造序列的第一位 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分 又是高新技术产业化的重要领域 模具在机械 电子 轻工 汽车 纺织 航空等工业领域里 日益成为使用最广泛 的主要工艺装备 它承担了这些工业领域中 60 90 的产品的零件 组件和部件的 成产加工 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上 仅以汽车 摩托车行业的模具市 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 2 场为例 汽车 摩托车是模具最大的市场 在工业发达的国家 这一市场占整个模 具市场一半左右 汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一 汽车工业重点是发 展零部件 经济型轿车和重型汽车 汽车模具作为发展重点 已在汽车工业产业政 策中得到了明确 汽车基本车型不断增加 2005 就达到 170 种 一个型号的汽车所 需要的模具达几千副 价值上亿元 为了适应市场的需求 汽车将不断换型 汽车 换型时约有 80 的模具需要更换 中国摩托车产量居世界第一 据统计 中国摩托 车共有 14 种排量 80 多个车型 1000 多个型号 单辆摩托车约有零件 2000 种 共 计 5000 多个 其中一半以上需要模具生产 一个型号的摩托车生产需要 1000 副模 具 总价值为一千多万元 其他行业 如电子及通讯 家电 建筑等 也存在巨大 的模具市场 目前世界模具市场供不应求 模具的主要出口国是美国 日本 法国 瑞士等 中国模具出口数量极少 但中国模具钳工技术水平高 劳动成本低 只要配备一些 先进的数控制模设备 提高模具加工质量 缩短生产周期 沟通外贸渠道 模具出 口将会有很大发展 研究和发展模具技术 提高模具水平 对于促进国民经济的发 展有着特别重要的意义 1 2 研究目的和意义 课题目的是使学生通过该课题的毕业设计 对大学所学知识的一次综合运用和 系统实践 培养学生将知识转化为生产力的能力 学生通过分析和计算确定冲压模 具的结构和工艺 通过检索 收集和整理典型冲裁零件和弯曲零件及工艺的有关资 料 确定整体设计方案 进行工艺分析和工艺设计 选择相关设备并设计相应模具 最终生成能切合实际的 较完整的模具图纸 并写出说明书 在时间充足的情况下 利用三维造型软件将该模具进行三维实体造型 此工件是电插座里的接触簧片 其应用非常广泛 接触簧片级进模的设计实现 了接触簧片的连续快速生产 缩短了生产时间 减少了生产成本 1 3 研究内容和方法 本设计为接触簧片的级进模设计 工件为接触簧片 材料为金属条料 设计为多工位级进模 有六个工位 实现了高速自动冲裁 进而提高材料利用率 和生产效率 排样采用采用纵向方向排样 冲裁工序能够由一步工序完成 通过先切边冲孔 然后弯曲再落料 这样设计结构合理 可以较为简单的完成生产 其次是模具的分析设计 包括相关计算 压力机的选用压力机选用原则压力机 主要参数 凸模 凹模的制造工艺分析等 凸模的设计 凹模设计 模架设计 定 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 3 位装置 压料 卸料及出件和其他零件的设计 导向零件 导料装置 紧固零件 尺寸公差及表面粗糙度自动送料装置等 由于经验不够 全部设计均为参考材料结合自身所学而得 通过毕业设计 训 练和提高我们的设计技能 包括搜集资料 学习资料和应用资料的能力 查阅设计 手册和有关参考文献的技能 设计计算 绘图及编写技术文件的能力 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 4 第 2 章 工艺分析 排样设计及方案比对确定 2 1 零件的工艺性分析 此工件采用的材料为弹簧钢带 在生产和包装的整个过程都不可直接用手接触 条料和工件 防止工件氧化 并且在生产和运输过程中不能使条料和工件弯曲变形 工件的形状比较复杂 要求精度较高 整个工件整体上有四处弯曲 零件尺寸 公差无特殊要求 按 IT10 级选取 主要工序有冲孔 冲裁 成形 弯曲 模具若采 用单工序模 供需很多 工件小 手工操作 定位难达到要求 质量难以保证 若 采用复合模 不能同时完成工件的冲裁和弯曲 而且该工件属于定型产品中的零件 大批量生产 因而适宜采用多工位级进模生产 难点与解决方案 1 零件外形复杂且精度要求高 冲裁外轮廓的异形凸凹模加工难度很大 刃 口的寿命难以保证 解决方案 合理设计工作零件的结构形式 用光学成型磨床加工异形凸凹模 选择性能好的材料提高寿命 2 产品有两道弯曲 并且弯曲部位的形状精度要求高 对弯曲的垂直度有要 求 在高速成形状态下 当弯曲卸载时 变形金属没有足够的时间定形以至很容易 产生弯曲回弹 弯曲部位形状精度难以保证 解决方案 增加整形工步 增加工艺性考虑使弯曲尽量为对称弯曲 3 产品在弯曲部分对圆角有要求 有些弯曲部分为内直角 解决方案 增加整形工序 凸模为整形凸模 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 5 图 2 1 工件图 2 2 排样图设计 接触簧片是大批量生产 冲压材料使用弹簧钢带 料宽为mm 误差为33 mm 排样图如图所示 排样图为 7 个工位 各个工位的工序内容如下 2 0 第一工位 由侧刃切边定位 第二工位 冲出工件上的圆孔 槽及两个工件之间的分离长槽 第三工位 空工位 第四工位 两次压弯 第五工位 空工位 第六工位 切断 2 3 方案比较和确定 排样设计方案一 要求连续模生产 采用横向方案排样 但由于工件的横向长 度太小 就只有mm 而纵向长度有 29mm 加工起来比较困难 故不采用 10 排样设计方案二 要求连续模生产 采用纵向方向排样 由于零件较为细长 但冲裁工序还是能由一步工序完成 由于弯曲形状比较简单 因此用一步弯曲 而 不使用二步弯曲 由于工件只有一个孔 所以模具可以不使用额外的定位工序 只 要通过此孔就可以实现 所以通过先切边冲孔然后弯曲再落料 这样设计结构合理 可以较为简单的完成生产 采用该设计方案 排样设计方案三 要求连续模生产 采用纵向方向排样 由于零件较为细长 但冲裁工序还是能由一步工序完成 由于弯曲形状比较简单 因此用一步弯曲 而 不使用二步弯曲 由于工件只有一个孔 所以模具可以不使用额外的定位工序 只 要通过此孔就可以实现 工序顺序由冲孔弯曲再落料 由于没有先切边定位 会造 成定位上的偏差和设计上的不便 故不采用 具体排样如下图所示 图 2 2 排样图 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 6 送料为自动送料 由侧刃切边 冲裁孔导正 2 4 本章小结 本章对工件进行了工艺分析 并对三种排样方法进行了比较 最终采用采用纵 向方向排样 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 7 第 3 章 冲压力及压力中心 3 1 冲压力计算 3 1 1 冲裁力 冲裁力是冲压过程中凸模对板料的压力 它是随凸模行程而变化的 对冲裁力 有直接影响的因素主要是板料的力学性能 厚度与冲裁件轮廓周长 但是 冲裁间 隙刃口锋利程度 冲裁速度 润滑情况等也对冲裁力有较大影响 综合考虑上述影 响因素 参考文献 1 式 3 25 得冲裁力公式 3 1 LKF1 式中 K 系数 通常取 1 3 L 冲裁件的周边长度 取 3 2 13 12642945 174212312 3 L 冲裁件的料厚 取 0 5mm 冲裁件的抗剪强度 查得 2 157MP 将以上数值代入上式得 NF1287 1 冲裁力 F1是零件外轮廓的力 冲内孔的力则应按式 3 26 计算 1 2 F 3 3 b dF 2 式中 冲裁件的抗拉强度 2 参考表 8 2 可得 b Mpa b 196 冲裁件直径 取mm d3 d 材料厚度 取mm 5 0 取 3 14 将其代入上式得 NF16 923 2 3 1 2 弯曲力 二个部位的弯曲均属于自由弯曲 弯曲力由下式计算 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 8 3 4 tr Kbt F b 2 6 0 式中安全因数 抗拉强度 半角半径mm 弯曲材料厚度3 1 KMP b 196 1 r mm 弯曲件的宽度mm 5 0 t12 b 由上式可计算出两个部分的弯曲力都为 305 8N 3 1 3 卸料力 卸料力按公式 3 5 3 5 FK F 卸卸 公式中 卸料力因数 其值由表 2 15查得 则 K卸 4 07 0 卸 K NNFKF04 90107 0 12872 卸卸 3 1 4 推件力 垂直于凹模平面的刃壁 其高度 h 可按下列规则计算 冲件料厚 mmt3 mmh3 但凹模需要更长寿命 刃壁高度 h 可以比上述增加 并带有斜度 以利于工件 或废料落下 所以综上所述 mmh9 3 6 FnKF 总推推 由上可知 刃口形式采用锥形刃口形式 故塞在凹模孔口内的冲件数取 18 thn 参考文献 1 表 3 16 根据料厚 可查得 系数 则mmt5 0 mm03 0 推 K 1 12 7116NF 推 以上四项冲压力的总和为 3 7 NF2242412 711604 9012 8 30516 92312872 总 3 2 压力中心计算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置 为了确保压力机和模具 的正常工作 对于带有模柄的冲压模 压力中心应通过模柄的轴心线 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 9 n nn LLL XLXLXL X 21 2211 0 3 8 n nn LLL YLYLYL Y 21 2211 具体位置详见装配图 3 3 本章小结 本章对冲压力及压力中心进行了计算 通过查表和公式 最终确定冲裁力为 923 16N 弯曲力为 305 8N 卸料力为 901 04 冲压力总和为 22424N 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 10 第 4 章 模具结构设计 根据先前的排样图得出模具的基本结构 图 4 1 基本结构图 各主要零件的尺寸计算 4 1 凹模厚度 按公式 计算 其中mm 查表得 故 mmKbH15 12 33 b3 0 K 4 mm15936 9 12 333 0 KbH 1 但该工件上还需冲较小的小孔和切边弯曲 且均在同一凹模上进行 所以凹模厚度 应适当增加 故取 H 20mm 按公式 4 2 mm40 302 5 1 HC 综合考虑取 31 Cmm 根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸 长度 宽度为 mm100mm125 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 11 4 2 凸模固定板的厚度 实际取整数为 20 mm16208 08 0 1 mmHHmm 4 3 垫板的采用和厚度 是否采用垫板 以承压面娇小的凸模进行计算 冲最小圆孔的凸模承压面的尺 寸 如图 2 1 所示 按公式 其承压力 4 3 2 923 16 130 64 3 14 1 5 F MP A 查表 2 39得 弹簧钢带的为 90 140MP 9 P 刚在允许范围内 因此需采用垫板 垫板厚度取 8mm 4 4 卸料零件的计算 该模具采用弹性卸料装置 卸料力按公式 2 10 4 4 FK F 卸卸 公式中 卸料力因数 其值由表 2 15查得 则 F卸 4 07 0 卸 K NNFKF04 90107 0 12872 卸卸 卸料装置初定 4 跟弹簧 则每根弹簧分担的卸料力为 4 N F F26 225 n 卸 预 5 4 5 推件力的计算 垂直于凹模平面的刃壁 其高度 h 可按下列规则计算 冲件料厚 3mmh3mm t 但凹模需要更长的寿命 刃壁高度 h 可以比上述增加 并带有斜度 以利于工 件或废料落下 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 12 所以综上所述 mmh9 4 6 FnKF 总推推 由上可知 刃口形式采用锥形刃口形式 故塞在凹模孔口内的冲件数取 参考文献 1 表 3 16 根据料厚 可查得 系数18 thnmmt5 0 则 mm03 0 推 K 1 12 7116NF 推 4 6 计算凹凸模工作部分尺寸 凸模和凹模采用配合加工方法 采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙而且可以 放大基本件的公差 不必检验 凹模的制造偏差 凸模的制造偏差 d p 同时还能大大简化设计模具的绘图工作 设计时基准件的刃口及制造公 maxmin ZZ 差应详细标注 而另一非基准公称尺寸 不注公差 当在图标上注明 凸 凹 模刃口按凸 凹 模实际刃口尺寸赔作 保证最小双面间隙值 即可 mm06 0 Zmin 之所以采用上述方法 是考虑到级进模的寿命问题 尽量在加工时将尺寸公差控制 在零件图的公差范围内 4 6 1 第一个工位 冲一边的侧刃凸模 侧刃切料宽度 一般 对于金属材料取 1 2 5mm 对非金属材料取tb 1 5 4mm 薄料取小值 尺寸 长 13mm 宽 8mm 由表 2 12查得 9 尺寸为 13mm 和尺寸为 8mm 时 0 02mm P 查表 2 13 X 1 0 9 根据表 2 14 9 4 7 r 0 P B BX 根据表 2 16 尺寸为 13mm 和尺寸为 8mm 时的公差分别为 9 0 07mm 0 058mm 1 2 则 1 00 P 0 02 0 02 B 13 1 0 0 07 13 07mm 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 13 2 00 P 0 02 0 02 B 8 1 0 0 058 8 058mm 4 6 2 第二个工位 冲另一边的侧刃凸模 侧刃切料宽度 一般 对于金属材料取 1 2 5mm 对非金属材料取tb 1 5 4 14mm 薄料取小值 尺寸 长 13mm 宽 8mm 由表 2 12查得 9 尺寸为 13mm 和尺寸为 8mm 时 mm P 02 0 查表 2 13 9 0 1 X 根据表 2 14 9 4 8 r 0 P B BX 根据表 2 16 尺寸为 13mm 和尺寸为 8mm 时的公差分别为 9 07 0 1 mm058 0 2 则 1 00 P 0 02 0 02 B 13 1 0 0 07 13 07mm 2 00 P 0 02 0 02 B 8 1 0 0 058 8 058mm 4 6 3 第三个工位 冲孔 如图 2 2 1 所示 故先决定凸模刃口尺寸 并以此为基准件配置凹模 保证最小 双面间隙值为 0 020mm 按凸模磨损后 其尺寸变小进行计算 已知 mm3 min BBmm04 0 由表查得 9 12 2 尺寸为 3mm 时 mm02 0 P 由公差表查得该尺寸精度为 IT10 级 故 X 取 1 按文献 1 式 3 10 计算得 4 9 1j 000 P 0 02 0 02 B 3 1 0 04 3 04mmBX 冲 B 区窄槽和分离长槽凸模 工件尺寸 长 17 95mm 22mm 宽 4mm 1mm 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 14 由表查得 9 12 2 尺寸为 17 95mm 和尺寸为 22mm 时 mm02 0 P 根据表 9 14 2 4 10 r 0 P B BX 根据表 尺寸为 17 95mm 和尺寸为 4mm 和尺寸为 22mm 和尺寸为 1mm 时的 9 16 2 公差分别为 mm07 0 1 mm048 0 2 mm084 0 3 mm04 0 4 查表 2 13 尺寸为 17 95mm 和尺寸为 4mm X 1 尺寸为 22mm 和尺寸为 1mm X 1 则 1 00 P 0 02 0 02 B 17 95 1 0 07 18 02mm 11 00 P 0 02 0 02 B 22 1 0 084 22 084mm 2 00 P 0 02 0 02 B 4 1 0 048 4 048mm 22 00 P 0 02 0 02 B 1 1 0 04 1 04mm 4 6 4 第六个工位 冲切断长槽凸模 工件尺寸 长 12mm 宽 1mm 由表查得 尺寸为 12mm 和尺寸为 1mm 时 9 12 2mm P 02 0 查表 9 14 20 1 x 根据表 尺寸为 12mm 和尺寸为 1mm 时的公差分别为 9 14 2mm01 0 1 mm04 0 2 1 00 P 0 02 0 02 B 12 1 0 07 12 07mm 2 00 P 0 02 0 02 B 1 1 0 04 1 04mm 4 7 冲裁间隙 冲裁间隙值的选取对工件质量 冲裁力的大小 模具的寿命都有显著影响 冲 裁间隙较大时会出现肥料穿过板料而随凸模上升的现象 也会使脆性材料从凹模孔 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 15 中高速穿出 以至工件报废 甚至危及操作者的安全 由表先择间隙 凹模工作部分尺寸均按凸模研配 保证两侧共有 9 10 2 0 04mm 0 06mm 的均匀间隙 4 8 本章小结 通过翻阅资料及结合自身所学 在本章进行了模具结构的详细计算 最终确定 凹模尺寸长度 宽度为 125mm 100mm 凸模固定板的厚度为 20mm 垫板厚度为 8mm 卸料力 225 26N 推件力为 7116 12N 本章也对凸凹模工作尺寸部分进行了 详细的计算 包括每个工位刀具的详细尺寸设定 以及冲裁间隙的确定 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 16 第 5 章 模具零件设计及强度校核 有了上述各步计算所得数据及确定的工艺方案 便可对模具进行总体设计 35 8 20 15 20 8 45 173mmH模 根据凹模的外形尺寸 可确定下模板的外形尺寸 5 1 模架 模具为 7 工位级进模 步距为 13mm 模具长 246mm 模具结构如装配图所示 采用对角导柱滚珠导向钢板模架 上模部分由上模座 垫板 凸模固定板 弹压卸 料板和各个凸模组成 弹压卸料板与上模之间安装有限位柱 下模部分由下模座 凹模基体以及凹模垫板和导料板组成 多工位级进模选择模架精度 主要根据模具的冲裁间隙 配合精度和模具复杂 程度 模具冲裁间距小于 0 05mm 时 采用滚珠过盈导向模架 本模具采用上述模 架 上模座 246mm 221mm 35mm 材质为 HT200 下模座 246mm 221mm 45mm 材质为 HT200 导 柱 1 22h5 160mm 材质为 20 钢 导 柱 2 25h5 160mm 材质为 20 钢 导 套 1 22H6 100mm 33mm 材质为 20 钢 导 套 2 25H6 100mm 38mm 材质为 20 钢 模 柄 A50mm 95mm GB2862 1 81 材质为 Q235 钢 导柱 导套渗碳深度 0 8 1 2mm 硬度 58 62HRC 设计时 滚柱与导柱 导套之间应保持 0 01 0 02mm 的过盈量 为保证均匀接 触 滚柱尺寸必须严格控制 滚柱直径一般取 3 5mm 本模具为高精度模具 滚柱 精度取 IT5 滚柱排列对称 分布均匀 于中心线斜角一般取 5 10 使每个滚柱 在上下运动时都有其各自的滚道而减少磨损 滚柱夹持的长度 应保证上模回程至 止点时 仍有 2 3 圈滚柱与导柱 导套配合 起导向作用 5 2 凸凹模 5 2 1 冲孔凸模的结构设计及制造工艺设计 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 17 1 冲孔凸模的结构设计 1 冲孔凸模的结构形式的确定 冲孔凸模不管其断面形状如何 其基本结构均由安装固定部分和工作部分两大 部分组成 冲小孔凸模从等因素考虑 在这两部分增加过渡段 2 考虑到卸料的因素 采用铆接固定 该凸模与固定板之间的配合采用基孔制过渡配合 考虑到凸模的强度 采 7 n6 H 用弹压卸料板导向 卸料板与该小凸模之间的配合采用的间隙配合 7 n6 H 3 凸模的长度计算 凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构确定 同时要考虑到凸模的修模量及固 定板与卸料板之间的安全距离等问题 该套模具采用弹性卸料 故凸模长度应按下 式计算 6 1 12Lhhh 式中 L 凸模长度 h1 凸模固定板厚度 由 3 5 1 中可知 22mmh1 h2 卸料板厚度 由文献 8 可知 22mmh2 材料厚度 取 0 5mm h 附和长度 包括凸模凸模修量 凸模进入凹模的深度 凸模固定板与卸料板 之间的安全距离 一般取 h 15 20mm 将其带入上式得 修正取 66 5mm 62 5mm200 52220L 4 冲孔凸模的周界尺寸的确定 刃口尺寸的确定 取mm 与固定板的配合尺寸 这部分尺寸应与固定 0 0 02 3 04 板之间采用过渡配合 取4 5mm 这部分长度方向尺寸取 20mm 过渡部分直径 7 m6 H 尺寸取mm 即可 0 0 01 4 5 5 冲孔凸模的强度校核 参考文献 1 表 3 31 可得弯曲应力和压应力的校核公式 6 2 270 d L F 6 3 压 t d 4 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 18 式中 d 凸模最小直径 取 3mm F 冲裁力 由 2 4 1 1 可知 923 16NF 冲压材料的抗剪强度 由文献 2 表 8 2 可得 157Mpa 料厚 取 0 5mm 凸模材料的许用应力 查文献 5 可知 取 压 pa981M 压 将其代入上式得 270 3 3 80 923 16 L d 32 0 981 1575 04 故 该凸模的强度符合要求 2 冲孔凸模的制造工艺设计 1 冲孔凸模的公益性分析 该冲孔凸模是完成制件冲孔的工作零件 它是凹模对应孔配制的基准件 从零 件图可以看出 该零件分为三段 第一段为刃口段 尺寸为mm 这段尺寸 0 0 02 3 04 必须保证 第二段为过渡段 这段尺寸的公差带可以放宽 因为它不是配合部位 第三段尺寸与固定板之间采用过渡配合 该段尺寸也应满足 固定方式采取铆接方 式固定 即将固定板的型孔倒角 1 45 后 再将反铆后的凸模装入 最后一起 磨平 该凸模采用 Cr12 在加工前必须严格控制锻造工艺 这样才能更好的发挥材料 的性能 2 工艺方案 根据工厂现有设备条件 采用下列方案 备料 锻造 退火 车削 淬火 磨削 钳工精修 检验 3 工艺过程 表 5 1 冲孔凸模的制造工艺表 序 号 工序名称工序内容工艺装备 1下料锯下12mm120mm 的棒料 弓形锯床 2锻造将毛坯锻打成12mm115mm 的棒料 3热处理球化退火 HB207 255 4车削车端面 打顶尖孔 按图车外形留单边 0 2mm 的加数控车床 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 19 工余量 并从端面至 59mm 处隔断 5车削调头 车端面 打顶尖孔数控车床 6热处理淬火 HRC58 62 7磨削先磨两顶尖孔 再磨外圆至图示尺寸 8钳工钳工精修 达到图示尺寸 9检验 5 2 2 冲槽凸模的结构设计及制造工艺设计 1 冲槽凸模的结构设计 1 凸模的结构形式的确定 考虑到加工的方便 将凸模做成直通式 2 凸模的固定方式 因为做成直通式 而且凸模宽度很窄 所以采取铆接方式固定 即将固定板的 型孔倒角 1 45 后 再将反铆后的凸模装入 最后一起磨平 四周与凸模固定板 之间的配合采用过渡配合 紧配 6 7 n H 3 凸模长度尺寸的确定 该尺寸与冲孔凸模长度尺寸一样 取 66 5mm 4 凸模的周界尺寸 凸模的周界尺寸即为该凸模的刃口尺寸 5 凸模的强度校核 参照冲孔凸模的强度校核步骤及文献 1 表 3 31 经校核符合强度要求 2 冲槽凸模的制造工艺设计 1 凸模的工艺性分析 该凸模是完成冲矩形长槽工作 它的四周尺寸与凹模对应尺寸配做 长度尺寸 与冲孔凸模长度一致 在装配好之后与其一起磨平 从零件图中可以看出 在加工 四周轮廓时用线切割加工即可一次完成 该材料还采用 Cr12 同上 应严格控制锻 造工艺 2 工艺方案 根据工厂现有设备条件 采用下列方案 第一步 备料 第二步 锻造 第三步 退火 第四步 铣六方 第五步 磨六方 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 20 第六步 钳工 第七步 淬火 第八步 磨削 第九步 线切割 第十步 钳工精修 第十一步 检验 3 加工工艺过程的制定 表 5 2 冲槽凸模的制造工艺表 序号工序名称工序内容工艺装备 1备料锯下尺寸为的六方坯mmmmmm60519 料 弓形锯床 2锻造将坯料锻打成的mmmmmm605 4 5 18 六方 3热处理球化退火255207 HB 4铣六方铣六方至尺寸mmmmmm 5 592 4 2 18 铣床 平口钳 5磨六方磨六方至17 9mmmmmm 1 591 4945 17 磨床 6热处理淬火6258 HRC 7磨削磨上下表面至零件图示尺寸磨床 8线切割线切割外轮廓至零件图示尺寸慢走丝线切割机 床 9钳工精修钳工精修至零件图示尺寸 10检验 序号工序名称工序内容工艺装备 1备料锯下尺寸为的六方坯mmmmmm60223 料 弓形锯床 2锻造将坯料锻打成的mmmmmm605 15 22 六方 3热处理球化退火255207 HB 4铣六方铣六方至尺寸mmmmmm 2 592 1 4 22 铣床 平口钳 5磨六方磨六方至mmmmmm 1 591 122 磨床 6热处理淬火6258 HRC 7磨削磨上下表面至零件图示尺寸磨床 8线切割线切割外轮廓至零件图示尺寸慢走丝线切割机 床 9钳工精修钳工精修至零件图示尺寸 10检验 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 21 5 2 3 落料凸模的结构设计及制造工艺设计 1 落料凸模的结构设计 1 凸模的结构形式的确定 考虑到加工的方便 将凸模做成直通式 2 凸模的固定方式 因为做成直通式 所以采取铆接方式固定即可 四周与凸模固定板之间的配合 采用 H7 n6 过渡配合 紧配 3 凸模长度尺寸的确定 该尺寸与冲孔凸模长度尺寸一样 取 66 5mm 4 凸模的周界尺寸 凸模的周界尺寸即为该凸模的刃口尺寸 5 凸模的强度校核 参照冲孔凸模的强度校核步骤及文献 1 表 3 31 经校核符合强度要求 2 落料凸模的制造工艺设计 1 凸模的工艺性分析 该凸模是完成最后工位的落料工作 它的四周尺寸与凹模对应尺寸配做 长度 尺寸与冲孔凸模长度一致 在装配好之后与其一起磨平 从零件图中可以看出 在 加工四周轮廓时用线切割加工即可一次完成 该材料还采用 同上 应严格控12Cr 制锻造工艺 2 工艺方案 根据工厂现有设备条件 采用下列方案 第一步 备料 第二步 锻造 第三步 退火 第四步 铣六方 第五步 磨六方 第六步 钳工 第七步 淬火 第八步 磨削 第九步 线切割 第十步 钳工精修 第十一步 检验 3 加工工艺过程的制定 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 22 表 5 3 冲槽凸模的制造工艺表 序号工序名称工序内容工艺装备 1备料锯下尺寸为的六方坯mmmmmm67213 料 弓形锯床 2锻造将坯料锻打成的六mmmmmm675 1 5 12 方 3热处理球化退火255207 HB 4铣六方铣六方至尺寸mmmmmm 7 662 112 铣床 平口钳 5磨六方磨六方至mmmmmm 6 661 112 磨床 6热处理淬火6258 HRC 7磨削磨上下表面至零件图示尺寸磨床 8线切割线切割外轮廓至零件图示尺寸慢走丝线切割机床 9钳工精修钳工精修至零件图示尺寸 10检验 5 2 4 弯曲模的结构设计及制造工艺设计 1 弯曲凸模的结构设计 1 凸模的结构形式的确定 考虑到加工的方便 将凸模做成直通式 2 凸模的固定方式 因为做成直通式 所以采取铆接方式固定即可 四周与凸模固定板之间的配合 采用 H7 n6 过渡配合 紧配 3 凸模长度尺寸的确定 该尺寸比冲孔凸模长度尺寸小 2mm 取 64 5mm 4 凸模的周界尺寸 凸模的周界尺寸即为该凸模的刃口尺寸 5 凸模的强度校核 参照冲孔凸模的强度校核步骤及文献 1 表 3 31 经校核符合强度要求 2 弯曲凸模的制造工艺设计 1 凸模的工艺性分析 该凸模是完成第四工位的弯曲工作 它的四周尺寸与凹模对应尺寸配做 长度 尺寸与冲孔凸模长度一致 从零件图中可以看出 在加工四周轮廓时用线切割加工 即可一次完成 该材料还采用 同上 应严格控制锻造工艺 12Cr 2 工艺方案 根据工厂现有设备条件 采用下列方案 第一步 备料 第二步 锻造 第三步 退火 第四步 铣六方 第五步 磨六方 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 23 第六步 钳工 第七步 淬火 第八步 磨削 第九步 线切割 第十步 钳工精修 第十一步 检验 3 加工工艺过程的制定 表 5 4 冲槽凸模的制造工艺表 序号工序名称工序内容工艺装备 1备料锯下尺寸为的六方坯料mmmmmm651422 弓形锯床 2锻造将坯料锻打成的六mmmmmm65 5 13 5 21 方 3热处理球化退火255207 HB 4铣六方铣六方至尺寸mmmmmm 7 64 2 13 2 21 铣床 平口钳 5磨六方磨六方至mmmmmm 6 64 1 1312 21 磨床 6热处理淬火6258 HRC 7磨削磨上下表面至零件图示尺寸磨床 8线切割线切割外轮廓至零件图示尺寸慢走丝线切割机 床 9钳工精修钳工精修至零件图示尺寸 10检验 5 2 5 凹模的结构设计及制造工艺设计 1 凹模的结构设计 1 凹模刃口形式的确定 冲孔的刃口形式有两种 直筒形和锥形两种 选择刃口形式时 主要根据冲裁 件的形状 厚度 尺寸精度以及模具的具体结构来确定 该冲裁件的形状教简单 冲裁精度属经济级 为了减小凹模内壁磨损程度 采用该种刃口形式 凹模内能有 废料或冲裁件 表 可得刃口锥度 5 46 20 2 凹模的外形尺寸 外形尺寸 即平面尺寸与厚度 该套模具属级进模 由于有三个工位 冲裁面 积较大 故采用矩形凹模较为合适 由于冲裁是凹模受力状态比较复杂 目前还不 能用理论方法精确计算 必须综合考虑各方面因素 在实际生产中 首先参考文献 1 采用下列经验公式概略地确定凹模的外形尺寸 A 按公式 mmKbH15 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 24 计算 其中 查表得 故mmb12 33 3 0 K mmmmmmKbH15936 9 12 333 0 但该工件上还需冲较小的小孔和切边弯曲 且均在同一凹模上进行 所以凹模 厚度应适当增加 故取 MMH20 B 凹模的长度以及宽度尺寸 为了保证凹模的强度 螺孔与销孔 销孔与刃口之间的最小距离 销孔与螺 5 孔之间的最小距离为 8mm 销孔与销孔之间的最小距离为 5mm 以及螺孔至刃口的 最小距离为 12mm 经计算机辅助设计 CAD 处理后 修正得到如图 凹模 周 界尺寸 125mm 100mm 20mm 具体尺寸凹模零件图 3 凹模的固定方法 用 2 个销钉和 4 个螺钉固定在下模座上 4 凹模强度校核 按上述方法确定的凹模外形尺寸 即保证凹模有足够的强度和刚度 故对凹模 一般不进行强度校核 校核强度的目的主要在于检查其厚度 H 因为凹模下面的模 板或垫板上的空口较凹模孔口大 使凹模工作时收弯曲 若凹模厚度不够便会产生 弯曲变形以致损坏 因此只有当凹模平面尺寸较大 尤其是大型工件的落料凹模 且厚度较薄时 必须进行弯曲压力的校核 2 凹模的制造工艺设计 1 工艺分析 该凹模是完成制件外形 冲孔 冲工件槽与外形弯曲的工作零件 由零件图可 知 第一个工位上的冲孔 冲槽与两个侧刃冲孔均采用 实配法 前者与凸模实际 尺寸配制保证最小间隙为 0 09mm 后者与侧刃凸模实际尺寸配制 保证最小单边冲 裁间隙为 0 045mm 为了减少模具刃口内壁的磨损 故将刃口做成锥形 而侧刃只 有三面是锥形 还有一面起到侧刃导向作用 故有一面刃口形式做成直通式 第四工位时完成弯曲 与弯曲凸模配做 保证零件公差 同样为了减少模具刃 口内壁的磨损将刃口做成锥形 最后个工位是落料凹模孔 同样为了减少内壁的磨损 将其形式做成锥形 从凹模零件图可知 这三个工位的凹模孔口精度 可以采用电火花线切割达到 且该线切割机床应具有割锥度的功能 从凹模零件图上尺寸精度可以看出 四个辅 助导柱导向以及四个圆柱销孔精度通过该线切割机床加工也可以达到 最后四个螺 纹孔的装配并无影响 零件材料为高合金工具钢 Cr12 该材料只有严格控制锻造和热处理工艺 则可 改善钢中碳化物的不均匀性 故在热处理退火值钱必须进行锻造 这样才能发挥该 材料在模具中应发挥的功能 锻造时锻造设备吨位的选择 以及加热温度必须严格 控制 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 25 为了清除锻坯的内应力 改善组织和降硬度 以利于机械加工 一般采用球化 退火 参考其球化退火规范 得 加热温度 时间 等温温度 3 C 870850 h42 冷却方式 炉冷至以下空冷 退火硬度 HB297 255 C 750720 h86 C 500 该零件的最终热处理为淬火 具体淬火规范 得如图所示 预热温度 3 520 550 时间有 30 60mm 加热温度 960 980 时间 0 25 0 35min mm 冷却 剂 冷却油 水溶性有机溶液 铜板 空气 260 320 硝盐硬度 HRC58 62 2 工艺方案 A 下料 用锯床切割所需材料 B 锻造 改善内部组织 并锻成所需要的形状 C 退火 消除锻造内应力 改善加工性能 D 刨 铣 刨六面 厚度留磨余量 0 4 0 6mm E 磨 磨出上下面及相邻两侧面 对角尺 F 划线 划出刃口轮廓线 孔 螺孔 销孔 穿丝孔等 的位置 G 加工型孔部分 当凹模较大时 为减少线切割加工量 需将型孔漏料部分铣 车 出 只切割刃口高度 对淬透性差的材料 可将型孔的部分材料去除 留 3 5mm 切割余量 H 孔加工 加工螺孔 销孔 穿丝孔等 I 淬火 达设计要求 J 磨 磨削上下平面及相邻两侧面 对角尺 K 退磁处理 L 线切割 表 5 5 凹模的制造工艺表 工序号工序名称工序内容及要求 1备料锻造毛坯 2热处理退火 3铣平面铣上下平面 及相邻两侧面留磨余量 0 6mm 尺寸保证 126 101 21 4磨平面磨上下平面及相邻两侧面 对角尺出 125 4 100 4 20 4 哈尔滨石油学院本科生毕业设计 论文 26 5划线划出刃口轮廓线 孔 螺孔 销孔 穿丝孔等 的位置 6铣 车 钻 铣非园漏料孔以及弯曲的两个槽 钻圆形漏料孔及弹顶器孔 用精孔钻钻出小于 2 的刃口孔 7孔加工加工螺孔 销孔 穿线孔等 8淬火使达设计要求 9磨削上下平面及相邻两侧达设计要求 10线切割非圆刃口线切割凹模孔口达设计要求 5 3 卸料零件的设计 卸料装置分固定卸料装置 弹压卸料装置和废料切刀三种 其中卸料板用于卸 掉卡箍在凸模上或凸 凹模上的冲裁间或废料的板件 废料切刀是在冲压过程中将 废料切断成数块 从而实现卸料的零件 固定卸料装置装于下模的凹模上 结构简单 卸料力大 使用安全可靠 一般 仅起卸料作用 用于硬料 厚料 工件精度要求不高的冲裁 多用在mm8 0 连续模中 弹压卸料装置即可装于上模又可装于下模 即有卸料又有压料的的双重 功能 在该套模具中还具有保护小冲头的功能 由于卸料力是由弹压元件提供 卸 料力不如上面的固定卸料力大 所以一般用于卸硬度不是很高的料 零件平面度要 求较高的冲裁 综上所述 从产品零件的使用要求和模具卸料力两方面综合考虑 故先用弹压 卸料装置 5 3 1 弹压卸料板的设计 考虑到凸模的强度问题 采用弹压卸料板作凸模导向零件 其导向间隙必须小 于冲裁间隙 而且弹压卸料板本身需要用两根以上的小导柱导向 以免弹压卸料板 的摆动和倾斜 以增加其导向