论文铰链支座多工位级进模.doc

1 毕业设计论文 铰链支座多工位级进模 系 别 机电工程系 专业名称 机械设计制造及自动化 学 号 26100201123 学生姓名 黄汉杰 指导教师 罗小发 指导单位 电子科技大学中山学院 完成时间 2010 04 18 电子科技大学中山学院教务处制发 2 前前 言言 多工位级进模是冲压模具中的一种 它是在单工序冲压模具基础上发展起来的多工序 集成模具 在一幅模具中可以完成冲裁 压弯 成形拉深等多道工序 它可以 复杂的制 件外形或孔型 经分解变成简单的冲压 相对而言 多工位级进模的单个工序的冲压难 度比单工序模具要简单多了 因而能够将复杂的零件用一幅级进模冲压而成 并且可以 在无人操作的情况下进行高速冲压 模具可以用优质 高强度 高耐磨材料制造 模具 加工采用先进的 CNC 制模设备和合理工艺 因此 多工位级进模具有高效 高精度 长 寿命的特点 它已经成为大生产 降低生产成本的最佳选择 它是当代先进冲压模的代 表 因此深受人们的重视 也被指定为我国 十一五 规划中重点发展的模具之一 多工位级进模的结构比较复杂 模具制造精度要求高 在进行模具设计时要考虑的内 容比较多 要求模具设计师的水平也高 能够设计与制造高精度 高功能 长寿命的多 工位级进模 一般需要经验丰富的理论与实践相结合的模具专业人才和较为配套的先进 精密制模设备才能有保障 当前 设计与制造多工位级进模 国内已经有一定基础 个别企业生产的产品已经有 较高的水平 但大部分企业还有较大的差距 总量供不应求 进口较多 本毕业设计是专门针对多工位级进模进行深入探讨并根据实际零件进行模具设计 包 括零件的工艺分析 排样方案 参数化计算 模具内部结构的关键参数以及模具零件的 制造方法等一系列内容 实例充分 内容丰富 图文并茂 是一篇联系实际 针对性强 的模具毕业论文 3 摘要摘要 4 第第 1 章章 绪论绪论 9 1 1 冲压的概念 特点及应用 9 1 2 冲压的基本工序及模具 10 1 3 冲压技术的现状及发展方向 10 1 4 产品的工艺分析 14 1 5 冲模结构分析 15 1 6 冲模工作过程 16 1 7 零件加工前的相关计算 16 第第 2 章章 模具模具 19 1 计算凸 凹模刃口尺寸 采用分开加工法 19 2 2 模架与模柄的选择选择模架 23 2 3 模具结构设计 24 2 4 冲压模具的零件图 28 第第 3 章章 模具模具 38 3 1 选择坚固件及定位零件 38 3 2 设计和选用卸料与出件零件 39 3 3 压力机的校核 41 第第 4 章章 冲压模具零件加工工艺的编制冲压模具零件加工工艺的编制 42 4 1 凹模加工工艺过程 42 4 2 卸料板加工工艺过程 42 4 3 凸模固定板加工工艺过程 43 4 4 上模座加工工艺过程 43 4 5 下模座加工工艺过程 44 第第 5 章章 问题探讨与设计总结问题探讨与设计总结 45 5 1 模具设计中的问题与解决方案的创新设计 45 5 2 总结 49 参考文献参考文献 51 生产图纸生产图纸 52 4 铰链支座多工位级进模设计铰链支座多工位级进模设计 摘要摘要 分析了铰链支座的工艺性 详细介绍了级进模排样方案和总体结构 阐述了关键部件的设 计计算方法 实践证明 该模具结构灵活 可靠 能保证产品质量 对此类零件的级进模设 计有参考价值 AbstractAbstract The technological p roperty of the hinge pedes tal pa rt is analyzed The overall s t ructure of the p rogressive die for the pa rt and the design layout a re int roduced in detail The method for the design and calculation of the key pa rts of the die are stated Practices s how that the die s t ructure is flexible and reliable and can ens ure the product quality It can serve as a reference to the design of the progressive dies for simila r parts 1 1 引引 言言 图 1 所示铰链支座展开外形较复杂 材料为 Q215 厚度 4mm 生产批量为 100 万次成形工 艺包括冲孔 切边 压包 弯曲等工序 此外 制件上的轴需采用压制 冷镦等工艺完 成 制件上直径 5 5mm 的孔 因料较厚 属小孔冲裁 冲裁工艺性不好 冲孔凸模应有 可靠的保护装置 制件上的 R0 5mm 弯曲半径 由资料 1 查得 Q215 在弯曲方向与纤 维垂直时的最小弯曲半径为 0 1 t 因此可 1 次弯出 由于制件材料为热轧钢 表面 质量差 氧化皮多 也给冲压带来了许多问题 如模具内腔可能因充满氧化皮而胀裂 模具活动部分易被污垢阻塞等 因此合理安排冲裁间隙 保证模具寿命非常重要 5 2 2 排样设计排样设计 铰链支座属对称件 为避免冲切侧向力 采用了双排排列 排列方向如采用纵排则减小了 条料宽度 增大了步距 降低了条料刚性和稳定性 且后续弯曲工位的凹模必须设计较 大的避让孔 大大降低了凹模强度 因此决定采用横排排列 对于制件载体的连接形 式 为了提高材料利用率 可采用图 2 所示的无桥 无载体排样方案 其设计思路是 依靠制件本身作为载体和桥 最后两步分离制件 此设计的优点是节约材料 经计算 材料利用率达 60 但缺点是冲制件圆角的星形凸模很小 且带尖角 极易损坏 另外 最 后分离制件时必须采用单侧冲切 侧向力很大 导致模具寿命不高 综上所述 在克服图 2 排样方案缺点的基础上 设计了如图 3 所示的无载体全桥连接的 排样方案 避免了带尖角的小孔冲裁和最后一步的单侧冲切 大大减小了侧向力 提高 了模具寿命 图 3 所示排样方案包括冲裁 弯曲 压印 冷镦等工序 工序设计的 总体原则是应先完成带有材料流动的成形工序 以避免因材料流动导致排样变形 故先 进行压印 冷镦 弯曲等工序 再进行冲裁工序 为使材料很好定位 还安排了条料 侧刃和冲导正销孔工位 具体工位如下 冲侧刃和导正销孔 压印 冲 L 形 切废料 冷镦 压包切边 弯曲 冲圆孔 一字孔 T 型孔 冲十字 孔 6 3 级进模总体结构 铰链支座级进模结构如图 4 所示 其中凸模与固定板为双面过盈配合 过盈量为 0 02 0 04mm 凸模与卸料板为双面间隙配合 间隙为 0 06 0 10mm 导正销与固定 板 卸料块与卸料板 浮顶器与凹模 圆形凸模与固定板均为 H7 h6 间隙配合 小导 柱与小导套为 H7 h5 配合 模柄与模架 小导柱与卸料板 圆柱销与凹模 上 下 模座 固定板 导料板均为 H7 m6 配合 圆形镶块与凹模为 H7 n6 过渡配合 小导 套与固定板 凸模护套与卸料板为 H7 r6 配合 7 4 模具关键零件设计 4 1 弯曲凸 凹模设计 为方便修磨 弯曲凸模设计成镶拼形式 弯曲凹模与固定板之间采用快换结构 以方 便修磨 为防止回弹 在具体结构上采用了校正弯曲 弯曲凸 凹模结构见图 5 8 4 2 压印模块设计 为提高制件上轴的强度 刚度和抗疲劳性 级进模采用了压制 冷镦等工序在 4mm 厚 的条料上完成轴的成形 轴的尺寸及技术要求允许下偏差 压印模块工作尺寸按体积不 变原则确定 因压印过程中材料纵向阻力很大 材料主要在横向发生流动 可忽略长 度方向材料的流动 故体积不变原则可转化为面积不变原则 即压印出的截面积与制 件上轴的截面积相等 图 6 所示压印凸 凹模在第 2 工位即在 4mm 厚条料上压印成形 出近似圆的八边形 上下为圆弧过渡 以利于第 5 工位冷镦成形 在第 5 工位冷镦成形 时 将压印成形的八边形镦成圆形 出件后 抛光处理制件轴的表面达到图纸要求即可 5 结束语 该铰链支座级进模经实际生产检验 模具结构灵活 可靠 能保证产品质量 对此类 零件级进模设计有一定的参考价值 9 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 11 1 冲压的概念 特点及应用冲压的概念 特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备 主要是压力机 上的模具对材料施加压力 使其产生分离 或塑性变形 从而获得所需零件 俗称冲压或冲压件 的一种压力加工方法 冲压通常 是在常温下对材料进行冷变形加工 且主要采用板料来加工成所需零件 所以也叫冷冲 压或板料冲压 冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一 隶属于材料成型工程 术 冲压所使用的模具称为冲压模具 简称冲模 冲模是将材料 金属或非金属 批量 加工成所需冲件的专用工具 冲模在冲压中至关重要 没有符合要求的冲模 批量冲压 生产就难以进行 没有先进的冲模 先进的冲压工艺就无法实现 冲压工艺与模具 冲 压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素 只有它们相互结合才能得出冲压件 与机械加工及塑性加工的其它方法相比 冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具 有许多独特的优点 主要表现如下 1 冲压加工的生产效率高 且操作方便 易于实现机械化与自动化 这是因为冲压是 依靠冲模和冲压设备来完成加工 普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次 高速压 力要每分钟可达数百次甚至千次以上 而且每次冲压行程就可能得到一个冲件 2 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度 且一般不破坏冲压件的表面质量 而 模具的寿命一般较长 所以冲压的质量稳定 互换性好 具有 一模一样 的特征 3 冲压可加工出尺寸范围较大 形状较复杂的零件 如小到钟表的秒表 大到汽车纵 梁 覆盖件等 加上冲压时材料的冷变形硬化效应 冲压的强度和刚度均较高 4 冲压一般没有切屑碎料生成 材料的消耗较少 且不需其它加热设备 因而是一种 省料 节能的加工方法 冲压件的成本较低 但是 冲压加工所使用的模具一般具有专用性 有时一个复杂零件需要数套模具才 能加工成形 且模具 制造的精度高 技术要求高 是技术密集形产品 所以 只有在冲 压件生产批量较大的情况下 冲压加工的优点才能充分体现 从而获得较好的经济效益 冲压地 在现代工业生产中 尤其是大批量生产中应用十分广泛 相当多的工业部 门越来越多地采用冲压法加工产品零部件 如汽车 农机 仪器 仪表 电子 航空 航天 家电及轻工等行业 在这些工业部门中 冲压件所占的比重都相当的大 少则 60 以上 多则 90 以上 不少过去用锻造 铸造和切削加工方法制造的零件 现在大多数也 10 被质量轻 刚度好的冲压件所代替 因此可以说 如果生产中不谅采用冲压工艺 许多 工业部门要提高生产效率和产品质量 降低生产成本 快速进行产品更新换代等都是难 以实现 的 1 21 2 冲压的基本工序及模具冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多 各类零件的形状 尺寸和精度要求又各不相同 因而 生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的 概括起来 可分为分离工序和成形工序两 大类 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状 尺寸和断面质量的冲 压 俗称冲裁件 的工序 成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得 一定形状和尺寸的冲压件的工序 上述两类工序 按基本变形方式不同又可分为冲裁 弯曲 拉深和成形四种基本工序 每种基本工序还包含有多种单一工序 在实际生产中 当冲压件的生产批量较大 尺寸较少而公差要求较小时 若用分散的 单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求 这时在工艺上多采用集中的方案 即把两 种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成 称为组合的方法不同 又可将其分为 复合 级进和复合 级进三种组合方式 复合冲压 在压力机的一次工作行程中 在模具的同一工位上同时完成两种或两种 以上不同单一工序的一种组合方法式 级进冲压 在压力机上的一次工作行程中 按照一定的顺序在同一模具的不同工位 上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式 复合 级进 在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序 冲模的结构类型也很多 通常按工序性质可分为冲裁模 弯曲模 拉深模和成形模等 按工序的组合方式可分为单工序模 复合模和级进模等 但不论何种类型的冲模 都可 看成是由上模和下模两部分 组成 上模被固定在压力机工作台或垫板上 是冲模的固定部分 工作时 坯料在下模 面上通过定位零件定位 压力机滑块带动上模下压 在模具工作零件 即凸模 凹模 的作用下坯料便产生分离或塑性变形 从而获得所需形状与尺寸的冲件 上模回升时 模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸 凹模上卸下或推 顶出来 以便进行下一次 冲压循环 1 31 3 冲压技术的现状及发展方向冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展 许多新技术 新工艺 新设备 新 材料不断涌现 因而促进了冲压技术的不断革新和发展 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 11 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 近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟 技术 即利用有限元 FEM 等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程 根据分析结果 设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题 并通过在计算机上 选择修改相关参数 可实现工艺及模具的优化设计 这样既节省了昂贵的试模费用 也 缩短了制模具周期 研究推广能提高生产率及产品质量 降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工 艺 也是冲压技术的发展方向之一 目前 国内外相继涌现出精密冲压工艺 软模成形 工艺 高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密 高效 经济的冲压新工艺 其中 精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法 它扩大了冲压加工范围 目前精密冲裁加工零 件的厚度可达 25mm 精度可达 IT16 17 级 用液体 橡胶 聚氨酯等作柔性凸模或凹模 的软模成形工艺 能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件 在特定 生产条件下具有明显的经济效果 采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在 形 状复杂 批量小 强度高和精度要求较高的板料零件 具有很重要的实用意义 利用金 属材料的超塑性进行超塑成形 可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序 这对于 加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性 无模多点成形工序是用高度可调的凸 模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术 我国已自主设计制造了具有国 际领先水平的无模多点成形设备 解决了多点压机成形法 从而可随意改变变形路径与 受力状态 提高了材料的成形极限 同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力 实 现无回弹成形 无模多点成形系统以 CAD CAM CAE 技术为主要手段 能快速经济地实 现三维曲面的自动化成形 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 精密 高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的 技术水平 目前 50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米 多功能级进模不仅可 以完成冲压全过程 还可完成焊接 装配等工序 我国已能自行设计制造出达到国际水 平的精度达 2 5 微米 进距精度 2 3 微米 总寿命达 1 亿次 我国主要汽车模具企业 已能生产成套轿车覆盖件模具 在设计制造方法 手段方面已基本达到了国际水平 但 12 在制造方法手段方面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 但 在制造质量 精度 制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础 计算机技术 信息技术 自动化技术等 先进技术正在不断向传统制造技术渗透 交叉 融合形成了现代模具制造技术 其中高 速铣削加工 电火花铣削加工 慢走丝切割加工 精密磨削及抛光技术 数控测量等代 表了现代冲模制造的技术水平 高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度 和表面质量 主轴转速一般为 15000 40000r min 加工精度一般可达 10 微米 最好的表 面粗糙度 Ra 1 微米 而且与传统切削加工相比具有温升低 工件只升高 3 摄氏度 切削力小 因而可加工热敏材料和刚性差的零件 合理选择刀具和切削用量还可实现硬 材料 60HRC 加工 电火花铣削加工 又称电火花创成加工 是以高速旋转的简单管 状电极作三维或二维轮廓加工 像数控铣一样 因此不再需要制造昂贵的成形电极 如 日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加工机床 配置有电极损耗自动补偿系统 CAD CAM 集成系统 在线自动测量系统和动态仿真系统 体现了当今电火花加工机床的 技术水平 慢走丝线切割技术的发展水平已相当高 功能也相当完善 自动化程度已达 到无人看管运行的程度 目前切割速度已达到 300mm min 加工精度可达 1 5 微米 表 2 面粗糙度达 Ra 01 0 2 微米 精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床 数控光学曲线磨 床 数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术 模具加工过程中的检测技术也 取得了很大的发展 现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外 其良好的温 度补偿装置 可靠的抗振保护能力 严密的除尘措施及简单操作步骤 使得现场自动化 检测成为可能 此外 激光快速成形技术 RPM 与树脂浇注技术在快速经济制模技术 中得到了成功的应用 利用 RPM 技术快速成形三维原型后 通过陶瓷精铸 电弧涂喷 消失模 熔模等技术可快速制造各种成形模 如清华大学开发研制的 M RPMS 型多 功能快速原型制造系统 是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺 分层 实体制造 SSM 和熔融挤压成形 MEM 的系统 它基于 模块化技术集成 之概念而设 计和制造 具有较好的价格性能比 一汽模具制造公司在以 CAD CAM 加工的主模型为 基础 采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批 量生产开辟了新的途径 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 13 机的滑块行程次数已达 2000 次 min 以上 在多功能压力机方面 日本田公司生产的 2000KN 冲压中心 采用 CNC 控制 只需 5min 时间就可完成自动换模 换料和调整工 艺参数等工作 美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工中心 在相同的时间内 加工 冲压件的数量为普通压力机的 4 10 倍 并能进行冲孔 分段冲裁 弯曲和拉深等多种作 业 近年来 为了适应市场的激烈竞争 对产品质量的要求越来越高 且其更新换代的周 期大为缩短 冲压生产为适应这一新的要求 开发了多种适合不同批量生产的工艺 设 备和模具 其中 无需设计专用模具 性能先进的转塔数控多工位压力机 激光切割和 成形机 CNC 万能折弯机等新设备已投入使用 特别是近几年来在国外已经发展起来 国内亦开始使用的冲压柔性制造单元 FMC 和冲压柔性制造系统 FMS 代表了冲压 生产新的发展趋势 FMS 系统以数控冲压设备为主体 包括板料 模具 冲压件分类存 放系统 自动上料与下料系统 生产过程完全由计算机控制 车间实现 24 小时无人控制 生产 同时 根据不同使用要求 可以完成各种冲压工序 甚至焊接 装配等工序 更 换新产品方便迅速 冲压件精度也高 4 冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产 已得到模具行业和广泛重视 因为冲模属单件小批量生 产 冲模零件既具的一定的复杂性和精密性 又具有一定的结构典型性 因此 只有实 现了冲模的标准化 才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化 商品化 从而降低模具 的成本 提高模具的质量和缩短制造周期 目前 国外先进工业国家模具标准化生产程 度已达 70 80 模具厂只需设计制造工作零件 大部分模具零件均从标准件厂购买 使生产率大幅度提高 模具制造厂专业化程度越不定期越高 分工越来越细 如目前有 模架厂 顶杆厂 热处理厂等 甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲 模 这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短 我国冲模标准化与专业化生产近 年来也有较大发展 除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外 标准件品种也有扩 展 精度亦有提高 但总体情况还满足不了模具工业发展的要求 主要体现在标准化程 度还不高 一般在 40 以下 标准件的品种和规格较少 大多数标准件厂家未形成规模 化生产 标准件质量也还存在较多问题 另外 标准件生产的销售 供货 服务等都还 有待于进一步提高 14 1 41 4 产品的工艺分析产品的工艺分析 设计要求 设计零件的多工位级进模 冲压件图如下图所示 15 1 图表零件包括 冲孔 冲切外形 压凸 弯曲等冲压工序 4mm 的圆轴部分 需要采用压 制 冷镦等工艺完成 在 4mm 的厚板上 冲制 5 5mm 的孔 冲孔凸模和小凸模应该有保护 措施 延长其使用寿命 图示零件 V 形弯曲为单角弯曲 采用一般 V 形弯曲模是难以保证成形质量的 为了适应 大批量生产的需求 选用连续弯曲的工艺方法 在一套级进模中完成工件的成形 图示零件为对称件 为避免单角弯曲时 对模具零件产生侧向力 可采用双排对称排样 方式 图示排样图可采用无载体全桥连接双排 横排的派样方式 选用双册刃和导正销定位的 定距方式 导正销控设置在零件的搭边上 在工序顺序上先进行压印 冷镦 弯曲等工序 再 进行冲裁工序 可避免因材料流动导致排样变形而影响工件质量 冲压工序按排样分 9 个工位 1 冲切侧刃搭边和冲导正销孔 8mm 2 压印 A A 剖面 3 冲切工件间 L 形废料 4 冲切废料 5 冷镦 4mm 处 见 B B 剖面 6 压凸台 间工件图 I 放大处 冲切废料 7 两侧 90 弯曲 8 冲 5 5 孔和冲切工件间一字形和 T 形废搭边 16 9 冲切十字形搭边 工件分离 图示排样方法无载体 可节省材料 全桥接搭边 可避免冲切冲切分离时的单边剪切 改善工件分离时的冲切质量 1 51 5 冲模结构分析冲模结构分析 1 结构特点 圆孔凸模 1 采用台阶固定 异形凸模采用 台阶固定 异形凸模 L 形凸模 7 T 形 凸模 29 十字凸模 30 采用圆销固定方式 便于加工 凸模与固定板孔配合过赢量为 0 02 0 04 双面 凸模与卸料板孔的双面间隙为 0 06 0 10mm 对小孔凸模 1 4 12 采用凸模保护 套 凸模保护套与卸料板孔的配合为 H7 r6 卸料板与上固定板间用小导柱导向 凹模板 18 中的弯曲部分采用镶块结构 弯曲凸模与固定板之间采用快换结构 以 方便修磨 为减少回弹 结构上采用校正弯曲方式 工件要求 4mm 轴部分 采用压印 冷镦工序 在 4mm 厚的板料上完成轴的成形 在第 2 工位上 即在 4mm 厚的板料上 压印成近似圆的八边形 上下为圆弧过度 在第 4 工位上切去两侧余料 第 5 工位上将八边形镦成圆形 出件后抛光表面即可 在第 2 工位开始 用导正销作精定位 以后在第 4 5 7 8 工位 可分别设置导 正销定位 以防条料送进时偏移 托料销 20 用于冲压后条料的顶起 以方便送料 工件用料为热轧钢板 表面质量差 氧化皮多 应使用大冲裁间隙 延长模具使用 寿命 冲压时 应及时清理模具工作面 以减小磨损 上模设置限位柱 14 控制压印 冷镦和压凸的深度 1 61 6 冲模工作过程冲模工作过程 首先送料时 用侧刃挡块初定位 以后各次送料时 侧刃块作粗定位 导正销作作精 定位 冲压前 应调整好压印 冷镦 压凸等工序中上模进入下模的深度 并保证弯曲时能 校正成形 可用限位柱调整 冲裁刃口刃磨或弯曲成形 凸 凹模维修后应重新调整 保证冲压成形质量 上模上行后 托料销 20 将条料托起 方便送料 上模再次下行时 卸料板 15 将条料 压紧在凹模工作面上进行冲压 17 1 1 7 7 零件加工前的相关计算零件加工前的相关计算 1 1 工件展开长度计算 工件展开长度计算 L 13 13 32 2 5 r k 4 通过查表得出 k 0 2 L 13 13 32 2 5 0 5 0 2 4 99 69 2 2 条料宽度条料宽度 B 0 c 2a Dmax 0 查表得 侧搭边值 a 4 5mm 导料板与最宽条料之间的间隙 C 1mm 条料宽度的单向 负向 偏差 1 1mm B 0 1 4 52 99 69 0 1 1 109 1mm 为方便生产 取 110mm B 0 排样图 18 3 3 计算条料利用率 计算条料利用率 100 60 LB nA 110455 103420 4 4 计算冲压力 计算冲压力 加工的工件包括 9 个工步 冲压力包括 F镦F冲裁F弯曲F压印F推F卸 下面分别展开计算 LT F冲裁 b 其中冲裁长度 L 45 2 1 5 2 2 35 2 42 5 2 2 20 5 2 5 2 8 5 2 6 5 2 5 4 7 5 8 4 4 20 2 5 2 13 17 2 829 6mm 查表得 Q215 的 抗拉强度 333 mpa 圆整后取 350mpa b 829 6 4 350 1161 44 KN F冲裁 0 045 1161 44 52 26 KN F推 0 04 1161 44 46 46 KN F卸 弯曲力计算弯曲力计算 分析 工件弯曲部分采用 U 形压弯 两边对称 受力均匀 因而一次弯曲成形 3484 KN F弯曲 tr kbt b 7 0 2 冷镦力计算 分析 相对总压力非常小 因为之前的压印力已经将胚料局部变成八边形 再再镦 F镦 成圆柱的变形力可以在试模中调整压力机的压力 从而获得圆柱的最佳外形 压印力 APAP A 为零件压印部分的投影面积 p 为单位压力 mpa F压印 2 mm 其中单位压力 p 取材料屈服极限的 5 倍 通过查表 Q215 的屈服极限 215mpa s 因此 p 5 215 1075mpa 19 AP 212 6 KN F压印 4766 2 KN F总F镦F冲裁F弯曲F压印F推F卸 5 5 计算压力中心 计算压力中心 本设计采用对称方式排样 用解释法求压力中心 建立坐标系 按比例画出条料 选定坐标 XOY 由于零件左右对称 即 0 Xc 故只需要求出Yc 计算 202 73 Yc 34321 3434332211 llll ylylylyl 所以压力中心为 所以压力中心为 0 0 202 73202 73 第第 2 2 章章 模具模具 1 1 计算凸 凹模刃口尺寸 采用分开加工法 计算凸 凹模刃口尺寸 采用分开加工法 Q215 材料的含碳量为 0 09 0 15 通过查表得知该金属材料的冲裁模初始双边间隙 0 32mm 0 4mm 凸 凹模制造公差 其中图纸已经给出部 zminzmax d 4 1 p 4 1 分制造公差 0 2mm 其余未标注公差均按照 IT14 级处理 d0 05mm0 2 4 1 p0 05mm0 2 4 1 0 1mm d p 0 4 0 32 0 12mm zmaxzmin 4700 所以 压力得以校核 2 2 滑块行程滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出 这 里只是材料的厚度 t 4 导料板的厚度 H 12 及凸模冲入凹模的最大深度 14 即 S1 4 12 14 30 S 130 所以得以校核 3 行和次数行和次数 行程次数为 45 min 因为生产批量为中批量 又是手工送料 不能太快 因此是 得以校核 4 滑块模柄孔尺寸滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为 50 模柄孔深度为 80 而所选的模柄夹持部 分直径为 60 长度为 70 故符合要求 得以校核 5 闭合高度闭合高度 由压力机型号知 Hmax 380 M 90 H1 100 Hmin Hmax M 380 90 290 M 为闭合高度调节量 mm H1 为垫板厚度 mm 由式 1 24 Hmax H1 5 H Hmin H1 10 得 380 100 5 262 290 100 10 即 275 262 200 所以所选压力机合适 即压力机得以校核 43 第第 4 4 章章 冲压模具零件加工工艺的编制冲压模具零件加工工艺的编制 4 14 1 凹模加工工艺过程凹模加工工艺过程 表表 4 1 凹模加工工艺过程凹模加工工艺过程 工序号工序名称工序内容设备 1备料将毛坯锻成 500mm 170mm 35mm 2热处理退火 3铣铣六面 厚度留单边磨量 0 2 0 3mm铣床 4平磨磨厚度到上限尺寸 磨侧基面保证互相垂直平面磨床 5钳工划各型孔 螺孔 销孔位置划漏孔轮廓线 6钳工加工好凸模 配作冲孔凹模达要求 7铣铣漏料孔达要求铣床 8钳工钻铰 6 10 钻攻 4XM12 015 0 0 钻床 9热处理淬火 回火 保证 HRC60 62 10平磨磨厚度及基面达到要求平面磨床 11线切割按图切割各型孔 留 0 005 0 01 单边研量 线切割机 床 12钳工研光各型孔达要求 13检验 4 24 2 卸料板加工工艺过程卸料板加工工艺过程 表表 4 2 卸料板加工工艺过程卸料板加工工艺过程 工序号工序名称工序内容设备 1备料将毛坯锻成 500mmX132mmX28mm 2热处理退火 3铣铣六面 厚度留单边磨量 0 2 0 3mm铣床 4平磨磨厚度到上限尺寸 磨侧基面保证互相垂直平面磨床 5钳工划各型孔 螺孔 销孔位置划漏孔轮廓线 44 6线切割按图切割各型孔 保证双面间隙 0 5mm 线切割机 床 7钳工钻铰 2X 10 钻沉孔 015 0 0 钻床 8平磨磨厚度及基面见光平面磨床 9钳工研光各型孔达要求 10检验 4 34 3 凸模固定板加工工艺过程凸模固定板加工工艺过程 表表 4 3 凸模固定板加工工艺过程凸模固定板加工工艺过程 工序号工序名称工序内容设备 1备料将毛坯锻成 500mmX130mmX20mm 2热处理退火 3铣铣六面 厚度留单边磨量 0 2 0 3mm铣床 4平磨磨厚度到上限尺寸 磨侧基面保证互相垂直平面磨床 5钳工划各型孔 螺孔 销孔位置划漏孔轮廓线 6线切割按图切割各型孔 保证配合尺寸 线切割机 床 7钳工钻铰 2X 10 钻攻 4XM12 015 0 0 钻床 8钳工铆接处倒角 9平磨磨厚度及基面见光平面磨床 10钳工研光各型孔达要求 11检验 4 44 4 上模座加工工艺过程上模座加工工艺过程 表表 4 4 上模座加工工艺过程上模座加工工艺过程 工序号工序名称工序内容设备 1备料取标准上模座 45 2热处理退火 4平磨平磨上下平面达要求平面磨床 5钳工划螺孔 销孔位置划模柄孔轮廓线 6线切割按图切割各型孔 保证配合尺寸 线切割机 床 7钳工 钻铰 2X 10 钻攻 4XM12 配钻模柄防转 015 0 0 孔 钻床 8钳工研光各型孔达要求 9检验 4 54 5 下模座加工工艺过程下模座加工工艺过程 表表 4 5 下模座加工工艺过程下模座加工工艺过程 工序号工序名称工序内容设备 1备料取标准上模座 2热处理退火 4平磨平磨上下平面达要求平面磨床 5钳工划螺孔 销孔位置划模柄孔轮廓线 6线切割按图切割各型孔 线切割机 床 7钳工钻铰 2X 10 钻沉孔 015 0 0 钻床 8钳工研光各型孔达要求 9检验 46 第第 5 5 章章 问题探讨与设计总结问题探讨与设计总结 5 1 模具设计中的问题与模具设计中的问题与解决方案的创新设计解决方案的创新设计 问题一问题一 零件材料为 Q215 根据排样的对称情况 弯曲线与材料轧纹方向平行 通过查表得知相 对弯曲半径 r rmin t t 0 4 因此得到最小弯曲半径 r rmin 0 4 t 0 4 4 1 6mm 但工件的 r 0 5mm 严重超出范围 这样加工的话可能会使得工件的弯曲部分出现开裂 严重影响 工件的质量 解决方案解决方案 为了简单地使加工出的产品达到标准 我的解决方案是 不使用轧纹方向与 条料进给方向平行的材料 而是改用轧纹方向与条料进给方向垂直的材料 因而压弯方 向与条料的轧纹方向垂直 通过查表 其最小相对弯曲半径 r rmin t t 0mm r rmin 0 工件弯 曲半径 r 0 5mm 没有超出标准 产品能获得良好的力学性能 47 问题二问题二 条料的厚度为 6mm 产品的主体厚度为 4mm 中间有高为 2mm 的小凸台 因此必须在 第一工位将板料镦压成 4mm 并挤压出高 2mm 的小凸台 这样就延伸出一个问题 如果安 排工件的折弯方向在上 凸台在上 则不便于条料的固定 从而影响加工精度 相反如 果安排工件的折弯方向在下 凸台在下 则需要在凹模板上开让位槽 影响级进模加工 的连贯性 解决方案 解决方案 两种方式相比较 我决定还是把小凸台安排在下方进行挤压 在凹模板上开让位槽 牺牲级进模的加工连贯性 来换取工件的加工精度 这个问题我会记下来 希望在以后 的工作中得到更好的解决方案 48 问题三问题三 由于排样图采用无载体全桥连接双排 对称的排样方式 这种方式虽然加大了条料的利用 率和便于零件在级进模的加工 但是同时会带来条料的托料 导向问题 不能像一般级 进模那样采用导板导向 也不能单单采用导正销精定距 条料的定向和托起成为这个级 进模的重要难题 解决方案 解决方案 我的解决办法是在条料的关键位置安放托料螺钉 因为托料螺钉的独特结构 以及下面装有托料弹簧 同时具有托料导向的作用 因此这种设计解决了以上问题 保 证模具正常的工作 问题四 问题四 零件中有一个直径为 4mm 的轴 在一块板料中加工轴也是这副模具必须解决的 技术问题 处理不当的话会使得板料变形 或者影响轴的制造公差 甚至会损坏模具的 结构 49 解决方案 解决方案 为提高制件上轴的强度 刚度和抗疲劳性 级进模采用了压制 冷镦等工序在 4mm 厚 的条料上完成轴的成形 轴的尺寸及技术要求允许下偏差 压印模块工作尺寸按体积不 变原则确定 因压印过程中材料纵向阻力很大 材料主要在横向发生流动 可忽略长 度方向材料的流动 故体积不变原则可转化为面积不变原则 即压印出的截面积与制 件上轴的截面积相等 图 6 所示压印凸 凹模在第 2 工位即在 4mm 厚条料上压印成形 出近似圆的八边形 上下为圆弧过渡 以利于下一工位工位冷镦成形 在下一工位冷镦 成形时 将压印成形的八边形镦成圆形 出件后 抛光处理制件轴的表面达到图纸要求 即可 50 问题五 问题五 由于本级进模有 11 个工位 工位多 条料比较长 影响步距精度 从而降低模具的 加工精度 解决方案 解决方案 为了保证步距精度 本级进模除了用侧刃定距以外 还用了双导正销进行双 重精定位 比一般级进模的步距精度高 5 2 总结总结 毕业论文完成之后 还以写一份毕业论文总结报告 这对自己来说 是一个总结 也 是一个提醒 因为毕业论文的完成 既为大学四年划上了一个完美的句号 也为将来的 人生之路做好了一个很好的铺垫 51 我所