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支撑板冷冲压工艺及级进模设计【11张CAD图纸+毕业答辩论文】【冲压模具】

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支撑 支持 冲压 工艺 级进模 设计 全套 cad 图纸 毕业 答辩 论文 模具
资源描述:

摘  要

冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺,最主要的是包括经济和技术两方面内容。在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可以取得的经济效益;在技术方面,根据产品图纸,主要分析零件的结构特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。因此工艺分析,主要是讨论在不影响零件使用的前提下,能否使零件以最简单最经济的方法冲压出来。

由于产品没有特殊要求,故模具结构采用冲孔、落料的工序设计,并采用正装方式设计模具结构,即凹模装在下模部分。由于料不厚,冲压速度较快,卸料采用刚性卸料结构。废料和产品均采用在凹模(下模)向下推出。因本冲裁件生产批量大故采用条料。。

在冲压零件中,材料费用占60%以上,排样的目的就在于合理利用原材料,因此材料的利用率是决定产品成本的重要因素,必须认真计算,确保排样相对合理,以达到较好的材料利用率。

冲压是高效的生产方式,采用复合模,尤其是多工位的级进模,可在一台压力机上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高,劳动条件好生产成本低,一般每分钟可生产数百件。


关键词:冲压工艺;排样;模具结构;级进模



Abstract


Stamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of the production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit; In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accuracy requirements and materials performance factors such as whether accord with the requirement of stamping process. Process analysis, therefore, is mainly discussed in does not affect the parts use premise, can make the easiest and most economical way to stamping out.

Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the way of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material.

In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of the layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to achieve a better material utilization.

Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi-station progressive die, stamping can be completed in a pressure on the multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general can produce hundreds of pieces per minute.


Key words: Stamping process;Layout ;The mould structure ; Progressive die




目  录

摘  要III

AbstractIV

目  录V

1 绪论1

1.1 本课题的研究内容和意义1

1.2 国内外的发展概况2

1.3 本课题应达到的要求5

2 冲压工艺设计6

2.1 冲压件简介6

2.2 冲压的工艺性分析6

2.3 冲压工序7

2.4冲裁间隙8

2.5 冲压工艺方案的确定8

3 支撑板连续模设计9

3.1 模具结构9

3.2 确定其搭边值9

3.3 确定排样图10

3.4 材料利用率计算11

3.5 凸、凹模刃口尺寸的确定11

3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定11

3.5.2冲两圆孔及异性孔的凸、凹模刃口尺寸的计算13

3.6 冲压力计算14

3.6.1 落料部分冲压力15

3.6.2 冲2个圆孔部分冲压力15

3.6.3 冲两个异形孔部分冲压力16

3.6.4 总冲压力16

3.7压力机选用16

3.8 压力中心计算17

3.9 模具主要零部件的结构设计18

3.9.1 凹模结构及设计18

3.9.2 冲两小圆形孔及异形孔的凸模设计19

3.9.3 落料凸模设计21

3.9.4 卸料板设计22

3.9.5 凸模固定板设计23

3.9.6 凸模垫板设计24

3.10 标准件确定25

3.10.1 模架确定25

3.10.2 上模螺钉确定26

3.10.3 上模销确定26

3.10.4 下模螺钉确定26

3.10.5 下模销确定26

3.10.6 卸料螺钉确定26

3.10.7模柄确定26

3.10.8模柄上止转销的确定27

3.11 模具闭合高度、校验压力机27

4 结论与展望28

4.1 结论28

4.2 不足之处及未来展望28

致  谢29

参考文献30


1 绪论


1.1 本课题的研究内容和意义

模具,是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中,60%~80%的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品的质量高低,所以,模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具本身价值的几十倍乃至上百倍。

采用模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点,用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高,很大程度上取决于模具工业的发展水平,因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。

我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命的模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表,已经能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面,已从电机、电器铁芯片模具,发展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等多种家电零件模具。在大型塑料模具方面,已能生产电视的塑壳模具、大容量洗衣机全套塑料模具,以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面,已能生产相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面,目前,国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具,例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等模具,也都达到了较高的水平,并可以替代进口模具。

具经过行业结构调整后,将呈现十大发展趋势:一是模具的精度将更加精密;二是模具日趋大型化;三是多功能复合模具将进一步发展;四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐增大;五是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛;六是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展;七是快速经济模具的前景十分广阔,八是压铸模的比重将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求;九是塑料模具的比例将不断增大;十是模具技术水平将不断提高,中高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所导致的模具市场未来的趋势。


内容简介:
编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计(论论文文)题目:题目: 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号: 0923255学生姓名: 花喜 指导教师: 钟建刚 (职称:副教授) (职称: )2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文) 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级: 机械 96 学 号: 0923255 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日I无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题:一、题目及专题:1、题目支撑板冷冲压工艺及级进模设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 来源于无锡惠龙有限公司,是电器产品上的一个零件。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向,选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求,从应用性方面来说,模具又是生产效率极高的工具之一,能有效保证产品一致性和可更换性,具有很好的发展前途和应用前景。该产品外形适中,但冷冲压工艺设计复杂,计算过程较繁,其准确性非常重要,要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风,因此对本课题的研究对学生也是一次很好的煅练机会。 三、本设计(论文或其他)应达到的要求:三、本设计(论文或其他)应达到的要求: 综合应用各种所学的专业知识,在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析,制订完整的冲压工艺方案,并完成整副模具设计、数据计算和图纸(所有图纸折合 A0 不少于 2.5 张)绘制,具体内容如下:II1完成模具装配图:1 张(A0 或 A1) ; 2零件图:主要是非标准件零件图(不少于 5 张) ; 3冷冲压工艺卡片:1 张 ; 4设计说明书:1 份(15000 字以上,其中参考文献不少于 10 篇,外文不少于 5 篇) ; 5翻译 8000 以上外文印刷字符,折合中文字数约 5000 字的有关技术资料或专业文献,内容要尽量结合课题。 四、接受任务学生:四、接受任务学生: 机械 96 班班 姓名姓名 花喜 五、开始及完成日期:五、开始及完成日期:自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计(论文)指导(或顾问):六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日 III摘摘 要要冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺,最主要的是包括经济和技术两方面内容。在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可以取得的经济效益;在技术方面,根据产品图纸,主要分析零件的结构特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。因此工艺分析,主要是讨论在不影响零件使用的前提下,能否使零件以最简单最经济的方法冲压出来。由于产品没有特殊要求,故模具结构采用冲孔、落料的工序设计,并采用正装方式设计模具结构,即凹模装在下模部分。由于料不厚,冲压速度较快,卸料采用刚性卸料结构。废料和产品均采用在凹模(下模)向下推出。因本冲裁件生产批量大故采用条料。在冲压零件中,材料费用占 60%以上,排样的目的就在于合理利用原材料,因此材料的利用率是决定产品成本的重要因素,必须认真计算,确保排样相对合理,以达到较好的材料利用率。冲压是高效的生产方式,采用复合模,尤其是多工位的级进模,可在一台压力机上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高,劳动条件好生产成本低,一般每分钟可生产数百件。关键词:关键词:冲压工艺;排样;模具结构;级进模IVAbstractStamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of the production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit; In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accuracy requirements and materials performance factors such as whether accord with the requirement of stamping process. Process analysis, therefore, is mainly discussed in does not affect the parts use premise, can make the easiest and most economical way to stamping out. Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the way of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material. In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of the layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to achieve a better material utilization.Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi-station progressive die, stamping can be completed in a pressure on the multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general can produce hundreds of pieces per minute. Key words: Stamping process;Layout ;The mould structure ; Progressive dieV目目 录录摘 要.IIIAbstract .IV目 录 .V1 绪论.11.1 本课题的研究内容和意义.11.2 国内外的发展概况.21.3 本课题应达到的要求.52 冲压工艺设计.62.1 冲压件简介.62.2 冲压的工艺性分析.62.3 冲压工序.72.4 冲裁间隙.82.5 冲压工艺方案的确定.83 支撑板连续模设计.93.1 模具结构.93.2 确定其搭边值.93.3 确定排样图.103.4 材料利用率计算.113.5 凸、凹模刃口尺寸的确定.113.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定.113.5.2 冲两圆孔及异性孔的凸、凹模刃口尺寸的计算.133.6 冲压力计算.143.6.1 落料部分冲压力.153.6.2 冲 2 个圆孔部分冲压力.153.6.3 冲两个异形孔部分冲压力.163.6.4 总冲压力.163.7 压力机选用.163.8 压力中心计算.173.9 模具主要零部件的结构设计.183.9.1 凹模结构及设计.183.9.2 冲两小圆形孔及异形孔的凸模设计.193.9.3 落料凸模设计.213.9.4 卸料板设计.223.9.5 凸模固定板设计.233.9.6 凸模垫板设计.243.10 标准件确定.253.10.1 模架确定.25VI3.10.2 上模螺钉确定.263.10.3 上模销确定.263.10.4 下模螺钉确定.263.10.5 下模销确定.263.10.6 卸料螺钉确定.263.10.7 模柄确定.263.10.8 模柄上止转销的确定.273.11 模具闭合高度、校验压力机.274 结论与展望.284.1 结论.284.2 不足之处及未来展望.28致 谢.29参考文献.30支撑板冷冲压工艺及级进模设计11 绪论绪论1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义模具,是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中,6080的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品的质量高低,所以,模具被称之为“百业之母” 。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具本身价值的几十倍乃至上百倍。采用模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点,用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高,很大程度上取决于模具工业的发展水平,因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命的模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表,已经能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面,已从电机、电器铁芯片模具,发展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等多种家电零件模具。在大型塑料模具方面,已能生产电视的塑壳模具、大容量洗衣机全套塑料模具,以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面,已能生产相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面,目前,国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具,例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等模具,也都达到了较高的水平,并可以替代进口模具。具经过行业结构调整后,将呈现十大发展趋势:一是模具的精度将更加精密;二是模具日趋大型化;三是多功能复合模具将进一步发展;四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐增大;五是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛;六是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展;七是快速经济模具的前景十分广阔,八是压铸模的比重将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求;九是塑料模具的比例将不断增大;十是模具技术水平将不断提高,中高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所导致的模具市场未来的趋势。冲压件的生产过程一般都是从原材料剪切下料开始,经过各种冲压工序和其它必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件,进行冲压模具设计与制造就是根据已有的生产条件,综合考虑影响生产顺利进行的各方面因素,合理安排零件的生产工序,优化确定各工艺参数的大小和变化范围,合理设计模具结构,正确选择模具加工方法,选用机床设备等,使零件的整个生产达到优质、高产、低耗、安全的目的。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无锡太湖学院学士学位论文2得一定形状和尺寸的冲压件的工序。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。冷冲压模具是一种应用于模具行业冷冲压模具及其配件所需高性能结构陶瓷材料的制备方法,高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化锆、氧化钇粉中加铝、镨元素构成,制备工艺是将氧化锆溶液、氧化钇溶液、氧化镨溶液、氧化铝溶液按一定比例混合配成母液,滴入碳酸氢铵,采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料,反应生成的沉淀经滤水、干燥,煅烧得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉,再经过成型、烧结、精加工,便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本发明的优点是本发明制成的冷冲压模具及其配件使用寿命长,在冲压过程中未出现模具及其配件与冲压件产生粘结现象,冲压件表面光滑、无毛刺,完全可以替代传统高速钢、钨钢材料。模具材料对模具寿命的影响是模具材料性质、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等的综合反映。其中,材料性质和热处理质量影响最为明显。模具材料性质对模具寿命的影响是很大的。如将同一种工件,使用不同的模具材料做弯曲试验,试验结果:用9Mn2V 材料,其寿命为 5 万次;用 Crl2MoV 渗氮,其寿命可达 40 万次。因此,在选用材料时,应根据制件的批量大小,合理选用模具材料。模具工作零件的硬度对模具寿命的影响也很大。但并不是硬度愈高、模具寿命愈长。这是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密切的关系。有的冲模要求硬度高,寿命长。如采用 T10 钢制造冲模,硬度为5458HRC,只冲几千次,制件毛刺就很大。如果将硬度提高到 6064HRC,则刃磨寿命可达 23 万次。但如果继续提高硬度,则会出现早期断裂。有的冲模硬度不宜过高,如采用 Crl2MoV 制造凹模硬度为 5862HRC 时,一般寿命为 23 万件,失效形式是崩刃和开裂以及如果将硬度降到 5458HRC,寿命提高到 56 万件,但硬度降低到5053HRC 会出现凹模刃口易磨钝现象。由此可见,模具硬度必须根据材料性质和失效形式而定。应使硬度、强度、韧性及耐磨性、耐疲劳强度等达到特定冲压工序所需要的最佳配合。冲模制造的精度与使用寿命关系很大,特别是模具表面粗糙度对模具影响很大。如用 Crl2MoV 钢制造落料模,如果表面粗糙度值 Ra1.6um 时,其寿命为 3 万件左右。如经精抛光,表面粗糙度值 Ra0.4um,寿命可提高到 45 万件。因此,对模具工作零件表面,一般都要经过磨削、研磨、抛光等精加工和精细加工。在实际生产中,对于薄板冲模使用,很少出现非正常磨损的情况。但对于厚板冲模时则发现易出现非正常磨损,我们总是针对出现的问题进行研究总结。因为一副冷冲模,从设计、加工制造、装配、调试到安装、使用,都耗费了众多工时,同时冲模的凸、凹模使用的材料,大都是优质合金钢。因此,冲模的成本都是比较高的。所以在生产中了解影响冲模寿命的因素及采取相应的对策来指导生产,具有重大的现实意义。1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对冷冲模具的需求量不断增长。近年来,冷冲模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展,冷冲模具工业企业的所有制支撑板冷冲压工艺及级进模设计3成分也发生了巨大变化,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发展。随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而冷冲模具制造是整个链条中最基础的要素之一,冷冲模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多冷冲模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件,并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。虽然中国冷冲模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在冷冲模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命冷冲模具依赖进口。随着科学技术的不断进步,现代工业产品的生产日益复杂与多样化,产品性能和质量也在不断提高,因而对冷冲压技术提出了更高的要求。为了使冷冲压技术能适应各工业部门的需要,冷冲压技术自身也在不断革新和发展。冷冲压技术的发展思路就是尽可能地完善和扩充冷冲压工艺的优点,克服其缺点。在冷冲压技术的发展过程中,应注意以下几方面:(1)冷冲压技术的发展过程中应正确地确定工艺参数及冷冲模具工作部分的形状与尺寸,提高冲压件的质量、缩短新产品试制周期,应在加强冲压成形理论研究的基础上,使冲压成形理论达到能对生产实际起指导作用,逐步建立起一套密切结合生产实际的先进的工艺分析计算方法。国外已开始采用弹塑性有限元法对汽车覆盖零件的成形过程进行应力应变分析和计算机模拟,以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和可能出现的问题。(2)加快产品更新换代,克服模具设计周期长的缺点。应大力开展模具计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)技术的研究。在我国,目前要特别注意加强多工位级进模CAD/CAM 技术的研究。(3)满足大量生产需要以及减轻劳动强度。应加强冷冲压生产的机械化和自动化研究,使一般中、小件能在高速压力机上采用多工位级进模生产,达到生产高度自动化,进一步提高冲压的生产率。(4)扩大冷冲压生产的运用范围。使冷冲压既适合大量生产,也适合小批量生产;既能生产一般精度的产品,也能生产精密零件。应注意开发如精密冲裁(特别是厚料精冲)、高能成形、软模成形、施压和超塑性加工等新成形工艺,还要推广简易模(软模和低熔点无锡太湖学院学士学位论文4合金模)、通用组合模、数控冲床等设备的运用。此外,对冲压板料性能的改进,模具新材料、模具新加工方法的开发也应进一步加强。当今世界正进行着新一轮的产业调整。一些模具制造逐渐向发展中国家转移,中国正成为世界模具大国。近年来,外资对我国模具行业投入量增大,工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。日本的模具产能约占全球的 40%,居世界第一位,每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈,因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具行业是人力成本较高的行业,日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍,而人力成本中有 70%以上是非核心技术人员。因此,现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本低的地区生产,只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本使用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势,这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展,模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势,但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国主要世界上主要的制造大国之一,在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术,受上游行业需求影响,德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本,预计未来德国不会放弃模具制造领域,相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。国外模具设计愚想十分明确,力求设计的模县尽可能以低造债,短周期,高质量去适应自动化生产并符台生产批量等各种因素的要求,从而降低产品成本和价格,以获得最大的利润即使是一个紧固螺钉也要精打细算,例如在美国 BorgWorner 公司的试验中心有一副模板面积为 600900mm 的大摸具,其模板周围仅 M12 的螺钉八只,而国内一般就要选用 M16 或 M18 的螺钉。国外多工位级进模大多采用镶拼结构,凸模用标准型式进行镶嵌,凹模拼块用环氧树脂粘结周定,普遍使用气动迭料器,通过锁紧进给机构,利用压缩空气推动活塞往复进行送料。国外塑料模向一模多腔方向发展,型腔数量可多达 1000 个,尺寸精度 5 微米 并普遍采用热流道塑料模,这种模具的成本虽然比冷流遘模具高 20,但工件成本却降低3050。法国已成功地把热流道技术应用在注塑成型 46 公斤重塑件的注塑模上。CADCAM 是模具生产走向全面自动化的根本措施,但还没有普遍推广使用。国外工业发达国家摸具采用 CADCAM 约占 2030,只用 CAD 系统,可缩短设计时间4070,画图质量提高,可避免图纸错误,国内 CADCAM 总的情况是处于起步和研究阶段,1984 年华中理工大学与国营 733 厂共同开发了国内第一个精冲模具 CADCAM系统,北京机电研究院开发了冲裁模 CADCAM 系统。1987 年华中理工大学与北京模具厂,星火模具厂等共同开发了我国第一个注堡摸 CAD 系统。CADCAM 还没有普遍推广使用的主要原因是:设备投资大;技术不够成熟;培训工作跟不上,基础工作和标准化工作不够。我国模具技术水平大约比国外工业发迭国家落后 20 年,要缩小这个差距,必额认真、踏实地去做一些事情:1.首先要充分认识到加速发展模具工业的重要意义,在现有体制上,要对模具工实行支撑板冷冲压工艺及级进模设计5一定的优惠政策。2.开发精密,复杂,大型,长寿命模具,实现模具国产化。3.发展模具成套加工精密设备和三座标检测设备。4.发展 CADCAM 自动加工系统。5.加速模具标准化,专业化、商品化生产。1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求冷冲压是一种先进的材料(金属非金属)加工方法,它是建立在材料塑性变形基础上,利用模具和冲压设备对板料进行加工,以获得要求的零件形状、尺寸及精度。冲模主要用于金属及非金属板材的压力加工,其加工方式可分为分离与成形两大类。1.分离工序包括剪切,切断、切槽、切口、切边、落料、冲孔等几大类,其划分依据主要是被加工材料的形态及受力状态。分离工序所加工的板材可以是平面的也可以是立体的,当然也可以加工型材、棒材等。其所用的冲模可通称为冲裁模。其中有代表性的为落料模、孔模、切边模以及包含复合工序的复合模和连续模。落料模通常用来在平板上封闭冲裁出所需零件。冲孔模通常用来在零件上封闭冲夫多余的材料,得到所需要的孔。切边按通常用来在毛坯或零件上冲去多余的边料。其余分离工序各包括有不同个数的冲裁面,均不封闭。2.成形工序广义成形工序指利用永久变形特固态坯料制成所需形状和尺寸的制件加工。广义成形除包括狭义成形所合的内容以外还包括其他压力加工,如锻造、轧制、锻压、挤压等。这些压力加工所用模具不在本课程讲授范围之内。狭义成形是指保持作为板坯的板料状态而改变其外观的加工。狭义成形通常包括拉探、胀形、翻边、扩口、缩口等工序弯曲也可以划为成形的一种。冲模除按加工方式划分外,还可按加工工序的组合程度划分单二序模、复合模、级进模以及多工位机床用的传递模。此外,还有一些划分方法,如经济模,自动模,汽车制造业的大、中、小冲模等,不一一列举。冲裁是利用模具使板科产生分离的冲压工序,包括落料与冲孔。它可以制成零件,也可为弯曲、拉延、成形等工序准备毛坯。从板科上冲下所需形状的零件(或毛坯)叫落科。在工件上冲出所需形状的孔(冲去的为废料)叫冲孔。冲裁时不仅要求次冲出符合图纸形状叫零件,还应有一定质量要求,冲裁件质量是指切断面质量、尺寸精度及形状误差。切断面应平直,光洁、无裂纹和撕裂、夹层等缺陷、毛刺小零件,表面应尽可能平坦,即穹弓小,尺寸精度度保证不超出图纸规定的公差范围。影响冲裁件质量的因素很多,从生产实际知道,凸、凹模间隙大小及力的均匀性、模具刃口状态、模具结构与制造精度、材料品质等,对冲裁件都有影呐。但我们必须从其中找出对冲裁质量起着决定性作用的因素。间隙就是一个。级进模又称连续模,它将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上,在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形,至最后工位成为制件。无锡太湖学院学士学位论文6综合应用各种所学的专业知识,在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析,制订完整的冲压工艺方案,并完成其中的模具设计、数据计算和图纸。支撑板冷冲压工艺及级进模设计72 冲压工艺设计冲压工艺设计2.1 冲压件简介冲压件简介形状和尺寸如下图所示。材料为 08F,板材厚度为 2mm。图 2.1 产品图图中尺寸未注公差取国标 GB/T1800-79冲压件未注尺寸偏差极限2标准中的 m 级。材料为带料,规格可定制。依据 GB/T 180079,分析图中未注公差尺寸可得两类:第一类为包容表面尺寸,分别有:2.6,2.8,10.2第二类为被表面包容尺寸,有:24.8,18,30。第三类为暴露表面及中心距尺寸,有:15,4,10,6,8。第一类包容表面尺寸,查参考文献1,P3,表 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差,得各相关尺寸的公差,带公差后的尺寸分别为:,+0.302.6+0.302.8+0.4300.21第二类被包容表面尺寸,查参考文献1,P6,表 1 未注公差冲裁圆半径线性尺寸的极限偏差,得各相关尺寸的公差,带公差后的尺寸为:,。00.52-24.800.43-1800.52-03第三类为暴露表面及孔中心距尺寸,查参考文献1,表 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差,得各相关尺寸的公差,带公差后的尺寸分别为:,150.21540.15100.21560.1580.215将至整合后其相关尺寸公差为,0.302.60.302.8+0.4300.2100.5224.800.431800.5230,。150.21540.15100.21560.1580.2152.2 冲压的工艺性分析冲压的工艺性分析冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺,最主要的是包括技术和经济两方面内容。在技术方面,根据产品图纸,主要分析零件的结构特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求;在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析,主要是讨论在不影响零件使用的前提下,能否使零件以最简单最经济的方法冲压出来。影响冲压件工艺性的因素很多,从技术和经济方面考虑,主要因素:无锡太湖学院学士学位论文81冲裁件结构特点,内、外形复杂程度;2冲裁件外形和内孔圆角半径的大小;3冲孔时孔的大小;4冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离;5冲压材料,是否是常见材料。6生产批量的大小7冲裁件的尺寸要求,表面粗糙度要求,尺寸公差要求等。本冲压件工艺分析如下:1结构分析形状不是太复杂,主要是圆孔形、梯形外表面,凸台行。2冲裁件外形和内孔圆角半径。本冲裁件有内形圆角半径尺寸,无外形圆角半径尺寸。其中 90的最小圆角半径为:R0.5;无 90的内形圆角查参考文献2,P1-44,表 3-18 冲裁件圆角 r 的最小值,又零件材料为低碳钢,所以90时,冲裁件圆角 r 最小值为 0.35t=0.71.5t,故也无悬臂。4冲孔时孔不宜过小本冲裁件冲孔直径为 2.6,查参考文献3,P1-45,表 3-20 用自由凸模冲孔的最小尺寸,得:dt=2mm,因此符合要求。5冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离查参考文献2,P1-45,表 3-22 孔与孔之间、孔与边缘之间距离的许可值,得:C1.2t=2.4mm2.5。从产品图中可知孔与边缘之间最小距离为 2.5mm,而孔与孔之间的距离较大,应该符合要求。6冲压材料,为 08F 钢,是常见的冲裁材料。力学性能:抗拉强度 b (MPa):295(查参考文献4P411 页,表 7-1)抗剪强度 (MPa):360伸长率 10 (): 35屈服点 s (MPa):175由于零件是一个平面形状,内部有 2 个小圆孔,外部是一个梯形。关键是冲孔和落料能否同时进行?7生产批量。本冲裁件产量为 300 万件/年,因此属于大批量生产,可选用连续模和高效冲压设备,以提高生产效率,降低生产成本。8冲裁件的尺寸要求,表面粗糙度要求,尺寸公差要求。本零件尺寸没有较高的要求,所有尺寸均为未注公差尺寸。未注公差尺寸公差均按IT14 级计算。表面粗糙度没有特殊要求。支撑板冷冲压工艺及级进模设计92.3 冲压工序冲压工序冲压工序为:冲孔、落料。2.4冲裁间隙冲裁间隙根据料厚 t=2 和材料 08F 钢,查参考文献2,P35 页,得:单面间隙 C0.1230.180mm。因此双面间隙为:0.2460.360mm。2.5 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定经过对冲压件的工艺分析后,结合产品进行必要的工艺计算,并在分析冲压工艺,工序顺序组合方式的基础上,提出各种可能的冲压分析方案。方案一:单工序模。根据本产品形状特点,分两个单工序模,即:外形落料模,冲小圆孔模。这些单工序模结构简单,制造方便,成本低,但生产速度慢,不适用于大批量生产且不能适应自动化生产,在各副后续模具间定位精度较低,各结构间定位精度也难以保证。方案二:复合模。根据参考文献3,P55 页,表 2-29 凸凹模最小壁厚,得到 t=2mm时,凸凹模的最小壁厚为 4.9mm。本产品中的最小壁厚为 2.4mm,,因 2.4mm4.9mm 不符合要求,故不能采用复合模。方案三:连续模。优点是能实现冲压自动化生产,日产量非常高。可节省劳动力成本,能保证产品精度和质量。但模具结构复杂,制造成本较高,模具调试难度大,制造周期长,通常材料利用率较低,因此生产批量必须大,否则产品成本很高。本产品适宜设计成连续模。因此综合考虑工艺和模具设计的可行性,产品质量,生产周期,产品批量,节省成本等因素,采用方案三。无锡太湖学院学士学位论文103 支撑板连续模设计支撑板连续模设计3.1 模具结构模具结构由于产品没有特殊要求,故模具结构采用冲孔、落料的工序设计,并采用正装方式设计模具结构,即凹模装在下模部分。由于料不厚,冲压速度较快,卸料采用刚性卸料结构。废料和产品均采用在凹模(下模)向下推出。因本冲裁件生产批量大故采用条料。模具结构参考如图 3.1 所示。图 3.1 模具结构图3.2 确定其搭边值确定其搭边值考虑到成型范围,应考虑以下因素:1.材料的机械性能 软件、脆件搭边值取大一些,硬材料的搭边值可取小一些。本冲压件启连接作用。材料比较软,所以搭边值可适当取大些。2.冲件的形状尺寸 本冲压件的形状不是很复杂且其尺寸也不是很大,故其搭边值可以小一些。3.材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些。而本冲压件的料厚为 2mm,比较薄,所以搭边值可适当取小些。支撑板冷冲压工艺及级进模设计114.送料及挡料方式 由于本冲压件生产批量大且尺寸精度要求不高,所以采用自动送料,有侧刃装置的送料及挡料方式。5.卸料方式 由于本冲压件的料厚小,所以不适宜用刚性卸方式卸料,故采用弹性卸料方式卸料。采用弹性卸料方式可减小搭边值。6.材料为:08F 钢,落料形状为梯形板。综上所述,根据参考文献2P48 页,表 2-13,确定该冲裁件的搭边值为:两工件间的搭边值:a=2mm工件侧面搭边值:a1=2.2mm3.3 确定排样图确定排样图在冲压零件中,材料费用占 60%以上,排样的目的就在于合理利用原材料,因此材料的利用率是决定产品成本的重要因素,必须认真计算,确保排样相对合理,以达到较好的材料利用率。排样方法可分为三种:1有废料排样2少废料排样3无废料排样少废料排样的材料利用率也可达 70%90%。但采用少、无废料排样时也存在一些缺点,就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差,使工作的质量和精度较低。另外,由于采用单边剪切,可影响断面质量和模具寿命。根据本工件的形状和批量,对模具寿命有一定要求,固采用有废料排样方法。排样时工件之间以及工件与带料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的工件。还可以使条料有一定的刚度,便于送进。本产品外形是倒梯形,因此排样主要由外形决定,为了提高材料利用率可考虑斜排,具体由下面计算决定。送料步距 A20mm。条料宽度 B=0)(2caD其中:D30,a=2.2, (查参考文献2,P49, 表 2.5.3)所以,带料宽度 B30+2 2.2=34.405 . 005 . 0排样方案:第 1 工位冲 2 个的孔并且将其另两个孔一起冲孔完成,第 2 工位落2.6料。排样工位图如图 3.2 所示。无锡太湖学院学士学位论文123.2 排样图3.4 材料利用率计算材料利用率计算在冲压零件中,材料利用率是一个非常重要的因素,提高利用率是企业降低成本的途径之一。由于本产品采用连续模生产,送料采用自动送料,因此可以假设原材料为带料,通常带料是定做的,因此尺寸为:宽 80mm,厚 2mm,长度很长故不计算。材料利用率只需计算一个步距内的材料利用率就可以了。经计算得一个步距内材料利用率为:材料利用率计算公式:%1000SS其中:S0100m 的材料总面积S 实际产品面积故 S0=34.420=688mm2 S=S落-S孔=540-80.2932=513.7068 mm2 S为总面积,由于形状复杂计算不方便,采用 CAD 软件画图后,测量所得面积为:540 mm2 材料利用率%67.746887068.513%1000SS3.5 凸、凹模刃口尺寸的确定凸、凹模刃口尺寸的确定本模具有多工序组成,侧刃不需要计算,只需计算与产品冲裁部份有关的工序,即冲孔和落料,共有两种不同结构的尺寸,即落料和两个圆孔及形状较为奇特的内形,下面分两类进行计算3.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定落料部份凸、凹模刃口尺寸的确定(1)计算原则本产品外形属于落料工序,因此计算原则以凹模为基准。因为本冲裁件外形为梯形,故采用配合加工法,并进行计算。(2)凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算公式。工件上的相关尺寸有:,。00.5224.800.523000.431880.21560.150.50.15R支撑板冷冲压工艺及级进模设计13凸、凹模制造公差取对应尺寸公差的 1/4。查参考文献2P35 页,冲裁双面间隙 Zmin=0.246mm,Zmax=0.360mm由于以凹模为基准,所以查参考文献2P40 页,得计算公式:磨损后凸模增大尺寸,设工件尺寸为,0A则,max0()pdAA 磨损后凸模尺寸变小(B 类) ,设工件尺寸为,0B则,0min()pdBB 磨损后凸模尺寸不变(C 类) ,设工件尺寸为 C/2,则,min(0.5 )0.125dCC 式中 p=/4一分析几个尺寸得:磨损后尺寸变大的尺寸有:,;00.5224.800.523000.431880.21560.150.50.15R1尺寸计算00.5224.8=24.8,=0.52maxA凹模偏差 p=/4=0.13mm根据 t=2,查参考文献2,P39,表 2.3.1得磨损系数 =0.5所以 0.130.13max000()(24.80.5 0.52)24.54pdAAmm 2尺寸计算 00.5230=30,=0.52maxA凹模偏差 p=/4=0.13mm根据 t=2,查参考文献2,P39,表 2.3.1得磨损系数 =0.5所以 00.130.13max00()(300.5 0.52)29.74pdAAmm 3尺寸计算00.4318=18,=0.43maxA凹模偏差 p=/4=0.1075根据 t=2,查参考文献2,P39,表 2.3.1得磨损系数 =0.75所以 00.10750.1075max00()(180.75 0.43)17.6775pdAAmm 4尺寸计算60.15=6.15,=0.3maxA凹模偏差 p=/4=0.075根据 t=2,查参考文献2,P39,表 2.3.1得磨损系数 =0.75无锡太湖学院学士学位论文14所以 00.0750.075max00()(6.150.75 0.3)5.925pdAAmm 5尺寸计算0.50.15R=0.65,=0.3maxA凹模偏差 p=/4=0.075根据 t=2,查参考文献2,P39,表 2.3.1得磨损系数 =0.75所以 00.0750.075max00()(0.650.75 0.3)0.425pdAAmm 二分析后得,磨损后尺寸不变的尺寸有:80.215=7.785,=0.43minC所以=(7.785+0.5*0.43)=8min(0.5 )0.125dCC 0.125*0.430.05375因此凹模尺寸为:R,0.07500.425mm0.13024.54mm0.13029.74mm0.1075017.6775mm,0.07505.925mm0.0537508mm凸模尺寸为以凹模为基准,配做,保证双面间隙为:0.2460.360mm。3.5.2 冲两圆孔及异性孔的凸、凹模刃口尺寸的计算冲两圆孔及异性孔的凸、凹模刃口尺寸的计算(1)计算原则冲孔计算原则以凸模为基准,凹模大一个最小双面间隙。由于圆形便于加工,故采用分开加工法制造并计算。(2)凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算工件上的相关尺寸有:,0.302.61定形尺寸计算0.302.6查参考文献2P38 页,得计算公式:凸模尺寸:0min()ppdd 凹模尺寸:min0minmin0(2)(2)dddpddcdxc 其中工件尺寸为:d0查参考文献1,P22,表 2-11得凸、凹制造公差分别为:凸模制造公差 p=0.020,凹模制造公差 d=0.020所以:p+d=0.040Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.1140.040故能满足 p+dZmax-Zmin要求,所以,取p=0.02mmd=0.02mm将尺寸化为尺寸:,=0.300.302.6min2.6d根据 t=2,查参考文献2,P39,表 2-11得磨损系数 =0.5支撑板冷冲压工艺及级进模设计15所以凸模尺寸:000min0.0750.075()(2.60.5 0.30)2.75ppddmm 所以 凹模尺寸:020. 00020. 000min996. 2)246. 075. 2()2(dcddpd2凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算公式。工件上的相关尺寸有: ,,R0.43010.20.302.81 0.15凸、凹模制造公差取对应尺寸公差的 1/4。查参考文献2P35 页,冲裁双面间隙 Zmin=0.246mm,Zmax=0.360mm由于以凸模为基准,所以查参考文献2P40 页,得计算公式:磨损后凹模增大尺寸,则,max0()pjaa 磨损后凹模尺寸变小,则,0min()pjbb 磨损后凹模尺寸不变(C 类) ,则,min(0.5 )0.125jCC 式中 p=/4以磨损减小的尺寸的计算 10.43010.2查参考文献2P41 页,得计算公式:式中,0min0.25()jbbx min10.2b0.43 查参考文献2P39 页可得 x=0.5,由至可得000.25*0.430.1075(10.20.5*0.43)10.415jb所以,00.107510.415jb以磨损减小的尺寸的计算 20.302.8查参考文献2P41 页,得计算公式:式中,0min0.25()jbbx min2.8b0.3 查参考文献2P39 页可得 x=0.75由至可得000.25*0.30.075(2.80.75*0.3)3.025jb 以 R磨损减小的尺寸的计算 31 0.15查参考文献2P41 页,得计算公式:式中,0min0.25()jbbx min0.85b0.3 查参考文献2P39 页可得 x=0.75由至可得000.25*0.30.075(0.850.75*0.3)1.075jb凸模尺寸为:,0.07503.24200.107510.41500.0753.02500.0751.075R凹模以凸模为基准配做,保证双面间隙为:0.2460.360mm。3.6 冲压力计算冲压力计算冲压力是保证能否完成冲压的主要动力,同时也是选择压力机的主要依据之一,因无锡太湖学院学士学位论文16此必须认真计算冲压力。本模具冲压力(F总)共有三大部分组成,即落料部分力(F落) 、冲孔部分力(F孔)和侧刃冲裁力(F侧)组成,由于这三部分力是同时进行的,因此模具的冲压力取三者之和,即 F总= F落+ F孔+ F侧,下面分别进行计算。3.6.1 落料部分冲压力落料部分冲压力根据本模具的结构,落料部分冲压力(F落)包括落料冲裁力(F冲) 、卸料力(F卸)和推件力(F推) 。即:F落= F冲+ F卸+ F推已知材料 08F 钢,材料厚度 2mm,材料的抗剪强度取中间值 =360MPa 进行计算。1冲裁力FL1.3 2 63.94 36059847.84NKt 冲式中 L落料件的周长,用 CAXA 软件计算得 L=63.94mm t 板料厚度,2mm 材料抗剪强度,360MPa2卸料力NFKF392.299284.59847050. 0冲卸卸式中 K卸推件力系数,查参考文献2,P43 页,公式 2.4.2,得 K卸=0.053推件力4 0.065 59847.8415560.4384NFnK F推推冲式中 K推推件力系数,查参考文献2,P43 页,得 K卸=0.065n为凹模孔内堆积的个数,差参考文献4 p249 得,当 t=0.55 时,凹模刃口高度取 h=5mm10mm,n=h/t=44落料总冲压力 F落=F冲+F卸推F=59847.84+2992.392+15560.4384=78400.6704N3.6.2 冲冲 2 个圆孔部分冲压力个圆孔部分冲压力根据本模具的结构,冲孔力(F孔)类同于落料部分,包括冲裁力(F冲) 、卸料力(F卸)和推件力(F推) 。产生冲孔力的结构有:2 个 2.6 的小孔。采用 CAXA 软件计算, 2 个 2.6 小孔的总周长为 L=16.328mm。1冲裁力FL1.3 2 16.328 36015283.008NKt 冲式中 L所有冲孔的周长(mm) t 板料厚度,2mm 材料抗剪强度,360Mpa2卸料力NFKF1504.764008.15283050. 0冲卸卸式中 K卸推件力系数,查参考文献2,P43 页,支撑板冷冲压工艺及级进模设计17得 K卸=0.0503推件力4 0.065 15283.0043973.58104NFnK F推推冲式中 K推推件力系数,查参考文献2,P43 页,得 K推=0.065n为凹模孔内堆积的个数,凹模刃口高度取 h=5mm-10mm,n=h/t=44落料总冲压力 F落=F冲+F卸=15283.008+764.1504+3973.58104=20020.7394N3.6.3 冲两个异形孔部分冲压力冲两个异形孔部分冲压力2 个异形孔的总周长 L=30.56mm1冲裁力FL1.3 2 30.56 36028604.16NKt 冲式中 L所有冲孔的周长(mm) t 板料厚度,2mm 材料抗剪强度,360Mpa2卸料力 NFKF208.1430164.28604050. 0冲卸卸式中 K卸推件力系数,查参考文献2,P43 页,得 K卸=0.0503推件力4 0.065 28604.167437.0816NFnK F推推冲式中 K推推件力系数,查参考文献2,P43 页,得 K推=0.065n为凹模孔内堆积的个数,凹模刃口高度取 h=5mm-10mm,n=h/t=44落料总冲压力F落=F冲+F卸+F推=28604.16+1430.208+7437.0816=37471.4496N3.6.4 总冲压力总冲压力总冲压力 F总=F落+F孔+F侧=78400.6714+20020.7394+37471.4498=135893N3.7压力机选用压力机选用冲压设备的选择是冲压工艺过程设计中的一项重要内容。它直接关系到设备的安全和合理使用,同时也关系到冲压工艺过程能否顺利完成以及模具的寿命、产品的质量、生产效率、成本的高低等一系列重要的问题。其主要内容包括:设备类型、名义压力及其允许负荷、功能的核算、行程距离和行程次数、闭合高度及台面尺寸等。为了保护冲压设备,通常压力机的冲压力(F压)选用 1.3 倍总冲压力以上。无锡太湖学院学士学位论文18即,F压1.3F总=1.3135809N177KN。综合上述,查参考文献2,P318 页,附录 A-1,选得开式压力机型号为:J23-40,标准型压力机。压力机参数如下:公称压力:400KN发生在名义压力时滑块距下死点的距离:8mm滑块行程:100mm标准行程次数:80r/min最大闭合高度:300mm工作台尺寸:左右 300mm前后 150mm工作台孔尺寸:20080mm模柄孔尺寸:50mm70mm图 3.3 双柱可倾压力机3.8 压力中心计算压力中心计算一副模具的压力中心就是这副冲模各个压力的合力作用点,一般都指平面投影。冲模的压力中心,应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上,否则冲压时会产生偏心载荷,导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损,这不仅降低模具和压力机的使用寿命,而且也影响冲压件的质量,因此必须计算其压力中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心,对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具,其压力机中心的计算,是采用平行力系合力作用线的求解方法,即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。本次设计的工件从排样图上看,主要有冲孔力、落料力和推件力,因此方向是对称的,X方向是不对称的。由于方向压力中心计算比较复杂,将借助于计算 CAD 软件进行分析计算,压力中心图如图 3.4 所示,所以 X 方向压力中心坐标为:X0=-3.9。由于方向是对称的,所以 X0=-3.9。故压力中心坐标为(-3.9,0)支撑板冷冲压工艺及级进模设计19图 3.4 压力中心图3.9 模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计根据本模具采用顺装结构,凹模采用整体式,且放在下模,因此各部份的凹模孔均在凹模上,模具主要零件有:凹模(包含落料孔、冲 2 个小圆孔和异性孔) 、小孔凸模、落料凸模、凸模固定板、凸模垫板、卸料板、挡块、承料板和侧面导板等。3.9.1 凹模结构及设计凹模结构及设计1凹模及刃口形状采用直刃口,由于材料厚度为 2mm,刃口高度取 h=8mm,下方为台阶形,比周边大0.5mm,形状如下图所示。图 3.5 凹模刃口形状2凹模材料和热处理查参考文献4,P438 页,表 7-19,得材料为 Cr12MoV,热处理 6064HRC。3凹模外形尺寸凹模厚度:H=Kb(15mm)b=30,t=2mm 查参考文献2,P72 页,得,K=0.42得: H=0.4230=12.6mm,(15mm)所以: H=15mm凹模壁厚:C=(1.52.0)H(3040mm)C=1.5H=1.515=22.5mm30mm,故取 C=30mm 根据压力中心,压力中心较大的一侧长方向为 20.1mm,宽方向为 15mm。所以,凹模边长尺寸,长度方向为:2(30+20.1)=100.2mm,故取 102mm宽度方向为:2(30+15)=90mm,无锡太湖学院学士学位论文20故取 90mm长度:厚度=102:15=6.8:110:1,由于外形与高度相比相差不大,对以后的加工和热处理变形影响不大,因此厚度可选 15mm因此凹模外形尺寸为 1029015。凹模如下图所示。图 3.6 凹模4凹模固定和定位方式凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量,规格及它们的位置应可凹模的大小,可在标准的典型的组合中查到。位置可根据结构需要做适当调整。螺钉,销钉之间以及它们到模板边缘尺寸,应满足有关设计要求。凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直,上下平面应保持平行。3.9.2 冲两小圆形孔及异形孔的凸模设计冲两小圆形孔及异形孔的凸模设计1冲两小圆形孔及异形孔凸模材料和热处理支撑板冷冲压工艺及级进模设计21查参考文献2,P69 页,可知,得材料为 SKDII,热处理 5862HRC。2冲 2 个小圆形孔凸模形状及长度外形为台阶形圆柱体,采用头部台阶固定方式,可参考文献2,P71 页图 2.8.8(a)可得。柱体部分与凸模固定板成过渡配合,配合代号为 H8/k7,从而形成定位。凸模总长度:L=H固+H压+H卸+0.5mm =20+15+15+6=50.5mm注:H固:固定板高度;H压:压缩后固定板与卸料板之间的高度;H卸:卸料板的高度。形状如下图所示。图 3.8 圆孔凸模3冲 2 个异性孔凸模形状及长度外形为直通式柱体,采用铆接台阶的固定方式,可参考文献2,P71 页图 2.8.8(c)可知。柱体部分与凸模固定板成过渡配合,配合代号为 H8/k7,从而形成定位。凸模总长度:L= H固+ H压+ H卸+0.5mm =20+15+15+0.5=50.5mm 注:H固:固定板高度;H压:压缩后固定板与卸料板之间的高度;H卸:卸料板的高度。形状如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文22图 3.9 异形孔凸模3.9.3 落料凸模设计落料凸模设计1落料凸模材料和热处理查参考文献4,P438 页,表 7-19,得材料为 SKDII,5862HRC。2落料凸模形状及长度外形为带圆角的 T 字形,故采用内六角螺钉固定的固定方式,形状如下图所示。T 字体部分与凸模固定板成过渡配合,配合代号为 H8/k7,从而形成定位。落料凸模总长度:L= H固+ H压+ H卸+0.5mm=20+15+15+0.5=50.5mm注:H固:固定板高度;H压:压缩后固定板与卸料板之间的高度;H卸:卸料板的高度。支撑板冷冲压工艺及级进模设计23图 3.10 落料凸模3.9.4 卸料板设计卸料板设计1卸料板的材料和确定查参考文献4,P439 页,表 7-20 得,材料为 45 钢,热处理硬度 4045HRC。2卸料板形状确定外形与凹模基本相同,即为长方体,由于在压料时要避让左、右两侧导料板,故必须做成倒凸字形状。3卸料板尺寸计算周界与凹模尺寸相同 102mm90mm。本模具采用刚性性卸料方式,据经验可得厚度取:H卸=15mm由于料厚 t=2mm,查参考文献2,P78 页得,卸料板与凸模之间单面间隙为:C=(0.20.5)t=(0.41)mm,可取 C=0.6卸料板的尺寸应为 102mm90mm15mm,如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文24图 3.11 卸料板3.9.5 凸模固定板设计凸模固定板设计1凸模固定板材料和热处理查参考文献4,P439 页,表 7-20 得材料为 45 钢,热处理硬度 4348HRC。2凸模固定板形状外形为长方体,中间有 2 个圆凸模孔,2 个异形凸模孔和一个落料凸模孔。3凸模固定板尺寸确定周界与凹模尺寸相同,根据各凸模的大小,确定凸模固定板的尺寸为:尺寸为:102mm90mm20mm,如下图所示。支撑板冷冲压工艺及级进模设计25图 3.12 凸模固定板3.9.6 凸模垫板设计凸模垫板设计1凸模垫板材料和热处理查参考文献4,P439 页,表 7-20 得材料为 45 钢,热处理硬度 4348HRC。2凸模垫板形状外形为长方体。3凸模垫板尺寸确定周界与凹模尺寸相同,102mm90mm,考虑的固定方式 6 个销钉孔与上模座和固定板固定,落料凸模采用螺钉固定,所以在凸模垫板上需增加沉孔,查参考文献5 p136得,厚度取 8mm,形状如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文26图 3.13 凸模垫板3.10 标准件确定标准件确定。根据模具结构本小节主要进行模架、弹性元件、卸料螺钉、螺钉、销、模柄等标准件的确定。3.10.1 模架确定模架确定根据凹模外形尺寸 102mm90mm,和产品特点选用滑动导向对角导柱模架,查参考文献5,P9097 页得,选用 LB 为 125100 的滑动导向对角导柱模架。因此上模座尺寸为 12510030,GB/T 2855.1-2008,下模座尺寸为 12510035,GB/T 2855.2-2008,闭合高度为 120150mm,左、右导柱尺寸为 22110 和 25110,GB/T 2861.1-2008,左、右导套尺寸为 228028 和 258028,GB/T 2861.3-2008。上模座、下模座材料为:HT200。导柱、导套材料为:20 钢,热处理硬度为:5862HRC。支撑板冷冲压工艺及级进模设计273.10.2 上模螺钉确定上模螺钉确定根据凸模固定板的尺寸 102mm90mm20mm,凸模垫板高度、上模座高度,查参考文献4 P254 页,表 5-14 及参考文献6 表 14-6,总的卸料力 F 卸=2992.39+764.15+1430.21=5186.75N,故采用 M8 的内六角卸料螺钉,螺钉间最小距离为50mm,最大距离为 90mm,故采用 4 个内六角螺钉,定位尺寸为:78mm66mm。内螺纹做在凸模固定板上。查参考文献8,P2 页,表 1,得:螺钉规格为:GB/T 70.1M850。材料 45 钢,热处理硬度 4348HRC。3.10.3 上模销确定上模销确定同上,根据凸模固定板的尺寸 102mm90mm20mm、上模座高度 30mm、凸模垫板高度 15mm,查参考文献4 P254 页,表 5-13,采用 2 个对称分布的 8 圆柱销,其定位尺寸为:78mm34mm查参考文献8,P2 页,表 1,得:圆柱销规格为:GB/T 119.1840材料 45 钢,热处理硬度 4348HRC。3.10.4 下模螺钉确定下模螺钉确定根据凹模的尺寸 102mm90mm15mm,下模座高度 35mm,查参考文献4,P254 页,表 5-14 及参考文献6 表 14-6,采用 M8 的内六角螺钉,在前后到料板上各分布各两个,螺钉间最小距离为 66mm,最大距离为 78mm,故采用 4 个内六角螺钉,内螺纹做在凹模上。查参考文献5,P147 页,表 1 得:螺钉规格为:GB/T 7653M840。材料 45 钢,热处理硬度 4348HRC。3.10.5 下模销确定下模销确定同上,根据凹模板的大小,下模座高度 35mm、凹模厚度 15mm,查参考文献4 ,P254 页,表 5-13,采用 2 个对称分布的 8 圆柱销,定位尺寸为 78mm34mm查参考文献8,P2 页,表 1,得:圆柱销规格为:GB/T 119.1840材料 45 钢,热处理硬度 4348HRC。3.10.6 卸料螺钉确定卸料螺钉确定采用圆柱头内六角卸料螺钉,共 4 个,分布及定位尺寸详见图纸。查参考文献5,P147 页,得:螺纹为 M8,螺纹端长度=20mm;圆柱头部分直径为:14.5mm,高度为:h=9mm;卸料螺钉长度 L=29mm。卸料螺钉规格:M820卸料螺钉材料:45 钢,热处理硬度达:3540HRC。3.10.7 模柄确定模柄确定根据连续模的结构特点,选用压入式模柄,并用 1 个止转销止转。根据压力机的参数,模柄孔为 4224,再查参考文献5,P142 页,得,选 40 的模柄,外加衬套进行装夹。模柄规格为:A40100JB/T 7646.12008。材料为 Q235A。无锡太湖学院学士学位论文28该模柄与上模座之间形成 52H7/m6 的过渡配合。3.10.8 模柄上止转销的确定模柄上止转销的确定根据压入式模柄的规格,必须用 1 个 8mm 的圆柱销止转。规格为:GB/T 119.1812。材料 45 钢,热处理硬度 4048HRC。3.11 模具闭合高度、校验压力机模具闭合高度、校验压力机1模具闭合高度计算根据以上计算得模具闭合高度 H闭=145mm,模架闭合高度为 120150mm,模架闭合高度符合模具要求。2校验压力机主要参数压力机闭合高度调节量为 100mm,最大闭合高度为 300mm,最小闭合高度为200mm。145200,故在此压力机工作台面上需放置 6580mm 高的垫块,才能保证压力机对模具正常工作。所以模具闭合高度也符合压力机要求。实际模具行程工作为 2mm,压力机发生在名义压力时滑块离下死点的距离为 8mm,因此符合要求。压力机工作台面尺寸:450mm300mm,模具外形尺寸:246mm221mm,足于模具安放。压力机工作台孔尺寸:230mm,模具漏料范围 42mm34mm,能保证顺利漏料。因此压力机主要参数符合要求。支撑板冷冲压工艺及级进模设计294 结论与展望结论与展望4.1 结论结论本课题源自于类同企业产品的支撑板。利用 CAD 软件进行冲压模具设计,设计全部模具零件,完成装配。经过冲压工艺及冲模设计的学习,对各种级进模、复合模的学习可以设计各种模具。根据设计零件的尺寸、材料、批量生产 等要求,首先分析零件的工艺性,确定冲裁工艺方案及模具结构方案,然后通过工艺设计计算,确定排样和裁板,计算冲压力和压力中心,初选压力机,计算凸、凹模刃口尺寸和公差,最后设计选用零、部件,对压力机进行校核,绘制模具总装草图,以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。通过排样的学习,可以最大限度的提高材料的利用率;冲压工艺过程设计和冲压模具设计的基本方法。通过本次的冲压设计,能够运用所学的基本理论知识,分析和解决生产中常见的产品质量、工艺及模具方面的技术问题,合理选用冲压设备。其中在结构设计中,主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计,对于部分零部件选用的是标准件,就没深入设计,并且在结构设计的同时,对部分零部件进行了加工工艺分析,最终完成任务。4.2 不足之处及未来展望不足之处及未来展望毕业设计是检验
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