汽车后备箱裙板支架自动送料级进模设计.doc

毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 汽车后备箱裙板支架自动送料级进模设计 摘要 I 摘摘 要要 冲压模具在实际工业生产中应用广泛 冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产 中 冲压模具可以大大的提高劳动生产效率 减轻工人负担 具有重要的技术进步意义 和经济价值 在这次设计中 首先我们使用 UG 软件的三维造型功能 对零件进行三维造 型 对零件进行工艺性分析 绘制零件的二维图 以加深对零件的理解 了解冲裁件 拉深件和成形件结构的工艺性 设定零件的工艺方案 比较工艺方案并确定工艺方案 计算毛坯的尺寸 计算冲裁次数 计算各个工序的工作压力 设计并绘出模具简图 选 取各个合适的零件 了解落料模 拉深模 整形模 弯曲模和冲孔模的特点和需要注意 的问题 在模具简图的基础上进行模具结构工艺性分析 进行模具结构设计并选择冲压 设备 关键词 关键词 模具设计 工艺方案 结构设计模具设计 工艺方案 结构设计 ABSTRACT II ABSTRACT Punching die has been widely used in industrial more Self acting feed technology of punching die is also used in production punching die could increase the efficiency of production and could alleviate the work burden so it has significant meaning in technologic progress and economic value In this design first we use the 3D sculpt function of UG to create 3D model of the part During the procedure the work piece s craftwork character is analyzed the work piece s 2 D drawing and 3 D mold are made so that the work piece can be better comprehended Learn the structural craftwork character of the work piece so does the drawing and forming craftwork character Make sure the work piece s craft project compare them and make the final decision Calculate the size of the roughcast and select its shape Calculate the times of the drawings make sure the size of the semi manufactured work piece of every steps and draw the working procedure s sketch Calculate the every working pressure design and draw die s sketch select every appropriate parts Comprehend every needed dies character and the issues that is needed to be paid more attention On the base of the dies sketch the dies structure is analyzed and then go on designing their structures and selecting punch equipments Keywords Craft project manufacture structure design 目录 III 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 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 2 第二章 工艺分析及冲压方案确定 3 2 1 冲压件的工艺分析 3 2 2 工艺方案的分析和确定 4 2 2 1 工艺方案分析 4 2 2 2 冲压工艺方案的确定 5 2 3 冲压排样图设计 5 2 3 1 排样原则 5 2 3 2 排样图 7 第三章 模具主要工艺参数计算 8 3 1 模具冲裁间隙选择 8 3 2 模具刃口尺寸计算 9 3 2 1 冲裁刃口尺寸计算的基本原则 9 3 2 2 冲裁力的计算 9 3 2 3 刃口尺寸的计算 9 3 3 拉深工艺及模具设计 16 3 3 1 盒型拉深成型原理 16 3 3 2 拉深工艺性分析 17 3 3 3 拉深件圆角半径的要求 18 3 3 4 拉深件工序安排的一般原则 18 3 3 5 拉深次数确定 18 3 3 6 拉深力的计算 19 3 3 7 拉深凸凹模的间隙 19 3 3 8 拉深凸凹模径向尺寸计算 19 3 4 局部成型 19 3 4 1 零件成型工艺分析 19 成都工业学院毕业论文 IV 3 4 2 极限变形程度 20 3 4 3 局部成型力 20 3 5 弯曲成型 20 3 5 1 弯曲件的结构工艺性 20 3 5 2 弯曲件精度 20 3 5 3 弯曲件的回弹 20 3 5 4 弯曲力的计算 21 第四章 模具总体设计 21 4 1 送料方式的选择 21 4 2 卸料方式的选择 21 4 3 模具定位与紧固件的选择 22 4 4 模具导向零件的选择 22 第五章 模具主要零部件设计 23 5 1 主要模板的设计 23 5 2 凸模结构设计 23 5 3 凹模结构设计 23 5 4 模具材料的选用 23 第六章 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 第七章 冲压设备的选择 25 7 1 压力机选用 25 7 2 1 冲压设备规格的选择 26 7 2 2 公称压力 吨位 26 7 2 3 滑块行程和行程次数 26 7 2 4 装模高度 26 7 2 5 模具冲压设备的选择及参数 26 第八章 结论 28 参考文献 29 致 谢 30 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 1 第一章第一章 绪论绪论 1 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 成都工业学院毕业论文 2 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 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 3 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 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 汽车覆盖件模 2 精密冲模 3 大型及精密塑料模 4 主要模具标准件 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 3 本课题的主要内容与意义本课题的主要内容与意义 本课题主要研究的是级进模的设计 级进模是在压力机一次冲程中 在有规律排列的 几个工位上分别完成一部分冲裁工序 在最后工序冲出完整工件 因为级进模是连续冲 压 生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件 故生产效率高 级进模冲裁可以减少模 具数量 操作方便安全 便于实现冲压生产自动化 但它在定位中产生的累计误差会影 响工件精度 因此级进模多用于生产批量大 精度要求不高 需要多工序冲裁的小零件 加工 根据零件图的设计要求 进行冲压工艺分析 制定工艺方案 编制零件的加工工艺过 程卡 设计内容还包括 排样图设计 总的冲压力计算机压力中心计算 刃口尺寸计算 弹簧 橡胶件的计算和选用 凸 凹模或凸 凹模结构设计以及其他冲模零件的设计 成都工业学院毕业论文 4 绘制模具装配图和工作零件图 编写毕业设计说明书 主要内容如下 1 结合本设计课题 查阅相关资料 并完成基本参数的计算及冲压机的选用 2 确定模具类型及结构 分析设计已知工件级进模具 充分分析工件结构 工艺性 了解级进模机构及工作原理完 3 对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算 4 对模具典型零件需进行选材及工艺路线分析 5 绘制模具零件图及装配图 6 编写设计说明书 该课题是来源于实际 零件结构典型 使用量大 难度适中 本课题在分析零件结构 特征的基础上 优化设计模具 采用多工序级进模 紧密结合生产实际的课题 对学生 了解和掌握冲压模具制品生产过程 模具设计 提高工程设计和解决实际问题的能力 具有很重要的意义 经过本模具的设计后 能较好的掌握冲压模具的设计流程和方法 使其具备一定的冲压模具设计能力 为以后走入工厂打下良好的基础 第二章第二章 工艺分析及工艺分析及冲压方案确定冲压方案确定 2 1 冲压件的工艺分析冲压件的工艺分析 图 2 1 工件 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 5 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 2mm 的 SPH440 钢料带冲压而成 工件由图 2 1 可以看出 该零件外形尺寸 较大 结构较复杂 但由于是通过焊接与其他零件连接 装配要求低 精度要求不高 属 于中小型冲压件 零件冲裁成形的难点在于需要折弯一个结构复杂的边 因此工序的合理 分布和冲模结构设计 将成为零件能否顺利成形的关键 本模具包含有冲孔 多次冲裁 拉深 局部成型 弯曲及落料等工序 总体来说 该零件冲压工艺性较好 2 2 工艺方案的分析和确定工艺方案的分析和确定 2 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 初几次冲程外 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 由于在级进模中工序可以分散在不同的 工位上 故不存在复合模的 最小壁厚 问题 设计时还可根据模具强度和模具的装配 需要留出空工位 从而保证模具的强度和装配空间 多工位级进模通常具有高精度的内 外导向和准确的定距系统 以保证产品零件的加工精度和模具寿命 多工位级进模常采 用高速冲床生产冲压件 模具采用了自动送料 自动出件 安全检测等自动化装置 操 作安全 具有较高的生产效率 多工位级进模结构复杂 镶块较多 模具制造精度要求 很高 给模具的制造 调试及维修带来一定的难度 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 所以模具工作零件选材必须好 常 采用高强度的高合金工具钢 高速钢或硬质合金等材料 必须应用慢走丝线切割加工 成型磨削 坐标镗 坐标磨等先进加工方法制造模具 多工位级进模主要用于冲制厚度 较薄 一般不超过 2mm 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 多次冲裁外形 拉深 局部成型 弯曲和落料等 基工序 可以采用以下三种工艺方案 1 先落料 再冲孔 再冲外形采用多副单工序模生产 2 落料 冲外形复合冲压 再冲孔采用一复合模一单工序生产 成都工业学院毕业论文 6 3 连续冲压 采用级进模生产 对以上三种工艺方案进行分析比较 方案一 模具结构简单 但需要多套模具才能完成零件的加工 生产效率较低 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 复合模定位精度高并且满足大批量生产的要求 仍然需要一副复合模和多副 单工序模 成本较高 同时需要考虑提高劳动效率和节约人力成本 该工件并不适合用 复合模加工 方案三 级进模本身能满足大批量生产 而且生产效率最高 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 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 排出顺序 得出具体的工 艺方案 工件由拉深 冲孔 两次冲外形 冲中间孔及局部成型 弯曲 最后落料共七道工序 冲压成形 2 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 在一幅级进模里 因冲的制件不同 各工位就有不同的冲压工序 每个工位的冲压性 质都须遵循一定的规则 如果违背就冲不出合格的制件 所以必须设计好 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 级进弯曲是指弯曲件采用级进模在多个工位上分步弯曲成形的一种冲压方法 由于在 冲压过程中 毛坯始终在长长的条料上进行 所以级进弯曲除了遵守多道单工序模弯曲 变形规律之外 其弯曲工序往往比单工序模要增多一些 使级进模结构变得较为复杂 级进弯曲模一般由冲裁工序 拉深工序和弯曲工序组成 冲裁工序在开始的几个工位 拉深 弯曲工序后面工位 冲裁工序在级进冲压过程中 担当切除弯曲件展开外形之外 的多余部分料 加工出必要载体和供定距用导正销孔 弯曲后冲孔和分离制件等 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 排样工作虽然比较简单 但很有讲究 而且非常重要 排样原则如下 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 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 7 前提下 页可适当改变冲裁件的形状 排样方法 根据材料经济利用的程度 排样方法可以分为 A 有废料排样法 有废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间 都有工艺余料 称搭边 存在 冲裁是闲着冲裁件的封闭轮廓进行 所以冲裁件质量较好 模具寿命 较长 但材料利用率较低 B 少废料排样法 少废料排样法是只有在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边 而在冲裁件与条料侧边或在冲裁件与冲裁件之间无搭边存在 这种排样方法的冲裁只沿 着冲裁件的部分外轮廓进行 材料利用率可达 70 90 C 无废料排样法 无废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在 这 种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断条料获得 所以材料利用率可达 85 95 采用少 无废料的排样法 材料利用率高 不但有利于一模获得多个冲裁件 而且可以 简化模具结构 降低冲裁件 但少 无废料排样的应用范围有一定的局限性 受到工件 形状 结构的限制 且由于条料本身的宽度公差以及条料导向与定位所产生的误差会直 接影响冲裁件尺寸二使冲裁件的精度降低 同时 往往因模具单面受力而加快磨损 降 低模具寿命 也会直接影响冲裁件的断面质量 因此 排样时必须全面权衡利弊 无论时采用有废料或少 无废料的排样 根据冲裁件在条料上的不同布置方法 排样 方法又有直排 斜排 对排 可以根据不同的冲裁件形状加以选用 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 A 搭边的作用 1 起起补偿条料的剪裁误差 送料步距误差 以及补偿由于条料与导料板之间有间 隙所造成的松辽歪斜误差的作用 2 使凸 凹模刃口双边受力 由于搭边的存在 使凸 凹模刃口沿整个封闭轮廓线 冲裁 受力平衡 合理间隙不易破坏 模具寿命与工作断面质量都能提高 3 对于利用搭边拉条料的自动送料模具 搭边使条料有一定的刚度 以保证条料的 连续送进 B 搭边的数值 搭边过大 浪费材料 搭边过小 起不到上述应有的作用 过小的搭边还可能被拉入 凸模和凹模的间隙 使模具容易磨损 甚至损坏模具刃口 搭边的合理数值就是保证冲裁件质量 保证模具较长寿命 保证自动送料时步被拉弯 拉断条件下允许的最小值 由于制件的周边长较大 综合考虑以上问题 搭边为 工件间搭边 a 5 5mm 侧面搭 成都工业学院毕业论文 8 边 5 8mm 1 a 计算步距 条料宽度和材料利用率 选定排样方法和确定搭边值之后 就要计算送料步距和条料宽度 这样才能画出排样 图 1 送料步距 A 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距 简称步距或进距 每个步距可以冲出 一个零件 也可以冲出几个零件 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 2 条料宽度 B 条料式由板料剪裁下料而得 为保证送料顺利 剪裁时得公差带分布规定上偏差为零 下偏差为负值 条料在模具上送进时一般都有导向 当是使用导料板导向而无测压装置 时 在宽度方向也会产生送料误差 条料宽度 B 得计算应保证在这二种误差得影响下 仍能保证在冲裁件与条料侧边之间有一定得搭边值 当用手将条料紧贴搭边导料板时 条料宽度按下式计算 227mm 1 2bBLa 0 0 9 2072 5 82 4 2 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 3 材料的利用率 用 CAXA 查询功能 工件的面积为 22833 97 平方毫米 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 得出下面的排样图 图 2 2 排样图 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 9 第三章第三章 模具模具主要工艺参数计算主要工艺参数计算 3 1 模具模具冲裁间隙选择冲裁间隙选择 冲裁间隙值的选取对工件质量 冲裁力的大小 模具寿命都有显著的影响 1 冲裁间隙对总裁件的质量的影响 当间隙大时 材料所受拉伸作用增大 冲裁完毕后 因材料的弹性恢复 冲裁件尺寸 向实体方向收缩 使落料件尺寸小于凹模尺寸 而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸 当间 隙小时 凸模压入板料接近于挤压状态 材料受凸 凹模挤压力大 压缩变形大 冲裁 完毕后 材料的弹性恢复使落料件尺寸增大 而冲孔件的孔径则变小 2 冲裁间隙对模具寿命的影响 因为总裁过程中 模具端面受到很大的垂直压力与侧压力 而模具表面与材料的接触 面限在刃口附近的狭小区域 这就意味即使整个模具和板材的接触面之间产生局部附着 现象 当接触面发生相对滑动时 附着部分便发生剪切而引起磨损 附着磨损 这是模 具磨损的主要形式 当模具间隙减小时 接触压力会随之增大 摩擦距离也随之增长 摩擦发热严重 因此模具磨损加剧 甚至使模具与材料之间产生粘着现象 而接触压力 的增大 还会引起刃口的压缩疲劳破坏 使之崩刀 小间隙还会产生凹模胀裂 小凸模 折断 凸 凹模相互啃刃等民常损坏 这些都是导致模具寿命大大降低 因此 适当增 大模具间隙 可使凸 凹模侧面与材料间摩擦减小 并减缓间隙不均匀的不利因素 从 而提高模具寿命 但间隙过大时 板料的弯曲拉伸相应境大 使模具刃品商面上的下面 上在正压力增大 容易产生崩刃或产生塑性变形加剧 降低模具寿命 同时 间隙过大 卸料力会随之增大 也会加剧模具的磨损 所以选用合理的总裁间隙对于提高总裁制品 的精度 模具寿命 减小冲裁力是至关重要的 本冲压件连接支架 并无较高尺寸精度要求 但应尽量少毛刺 选用较小的间隙 冲 切 各处凸模均为切边型凸模 类似于简单模中的冲孔 以凸模为基准设计 按级进模 刃口设计原则 凸模基本尺寸以相应部分的名义尺寸为准 凹模尺寸以各相应部分单边 放大 查询 冲压设计速查手册 表 3 33 可知 冲裁单边间隙取 0 03 0 07t 成都工业学院毕业论文 10 3 2 模具刃口尺寸计算模具刃口尺寸计算 3 2 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 3 2 2 冲裁力的计算冲裁力的计算 1 1 1 3 250 2 1214 4789365 0 02 78936515787 n4 0 03 78936594723 8 n pP P QP QP P K tLN K t L KFN FK FN F K K 冲裁力 F 安全系数 取1 3 材料厚度 冲裁周边总长 材料抗剪裂强度 卸料力 F 推料力 冲裁力 卸料力系数 推料力系数 梗塞在凹模内的制件数量 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 11 3 2 3 刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算 凸 凹模加工方法一般分为两种 凸 凹模分开加工法和凸 凹模配合加工法 当凸 凹模分开加工时 模具具有互换性 便于模具成批制造 但是制模精度要求高 制造困 难 相应地会增加加工成本 凸 凹模配合加工适合于较复杂的 非圆形的模具 制造 简便 成本低廉 由于本模具冲裁形状较简单 故采用凹模 凸模分别加工计算的方法 制件精度为 IT12 级 设凸模 凹模分别按照 IT6 和 IT7 级制造 查 冲压工艺及模具设计 中表 2 6 知 2Cmin 0 3mm 2Cmax 0 34mm 表 3 1 系数 x 非圆形圆形 10 750 50 750 5 料厚 t mm 工件公差 mm 1 1 2 2 4 4 0 16 0 20 0 24 0 30 0 17 0 35 0 21 0 41 0 25 0 49 0 31 0 59 0 36 0 42 0 50 0 60 0 16 0 20 0 24 0 30 0 16 0 20 0 24 0 30 表 3 2 公差等级表 1 冲孔 冲圆孔 基本尺寸 15 查公差等级表 可知 x 0 75 0 18 0 15 0 18 0 15 00 0 0 011 0 011 d150 75 0 1815 135 p p dx 0 018 0 018 min0 0 0 d15 1350 315 435 d dp dZ 校核 0 011 0 018 0 04 符合要求 成都工业学院毕业论文 12 冲长圆形孔 基本尺寸为 7 5 0 09 0 7 5 00 0 0 009 0 009 d7 5 1 0 157 65 p p dx 0 015 0 015 min0 0 0 d7 650 37 95 d dp dZ 校核 0 009 0 015 0 024 0 04 符合要求 切外形 1 基本尺寸有 7 5 11 98 0 09 0 7 5 00 0 0 009 0 009 d7 5 1 0 157 65 p p dx 0 015 0 015 min0 0 0 d7 650 37 95 d dp dZ 校核 0 009 0 015 0 024 0 04 符合要求 0 18 0 11 00 0 0 014 0 014 d11 1 0 1811 18 p p dx 0 018 0 018 min0 0 0 d11 180 311 48 d dp dZ 校核 0 014 0 018 0 032 0 04 符合要求 0 35 0 98 00 0 0 022 0 022 d980 75 0 3598 26 p p dx 0 035 0 035 min0 0 0 d98 260 398 56 d dp dZ 校核 0 022 0 035 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合理dp 范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d98 26 p 0 18 0 d98 56 d 切外形 2 基本尺寸有 2 5 7 3 10 15 17 2 23 2 39 0 1 0 2 0 00 0 0 006 0 006 d2 0 1 0 12 1 p p dx 0 01 0 01 min0 0 0 d2 1 0 32 4 d dp dZ 校核 0 006 0 01 0 04 符合要求 0 12 0 5 00 0 0 008 0 008 d50 75 0 125 09 p p dx 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 13 0 012 0 012 min0 0 0 d5 090 35 39 d dp dZ 校核 0 008 0 012 0 04 符合要求 0 15 0 7 3 00 0 0 009 0 009 d7 3 1 0 157 45 p p dx 0 015 0 015 min0 0 0 d7 450 37 75 d dp dZ 校核 0 009 0 015 0 04 符合要求 0 15 0 10 00 0 0 009 0 009 d100 75 0 1510 11 p p dx 0 015 0 015 min0 0 0 d10 11 0 310 41 d dp dZ 校核 0 009 0 015 0 04 符合要求 0 18 0 15 00 0 0 011 0 011 d15 1 0 1815 18 p p dx 0 018 0 018 min0 0 0 d15 180 315 48 d dp dZ 校核 0 011 0 018 0 04 符合要求 0 18 0 17 2 00 0 0 011 0 011 d17 2 1 0 1817 38 p p dx 0 015 0 015 min0 0 0 d17 380 317 68 d dp dZ 校核 0 011 0 015 0 04 符合要求 0 21 0 23 2 00 0 0 013 0 013 d23 20 75 0 2123 357 p p dx 0 021 0 021 min0 0 0 d23 3570 323 378 d dp dZ 校核 0 013 0 021 0 04 符合要求 0 25 0 39 00 0 0 016 0 016 d390 75 0 2539 187 p p dx 0 025 0 025 min0 0 0 d39 1870 339 487 d dp dZ 校核 0 016 0 025 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 成都工业学院毕业论文 14 0 0 12 d39 187 p 0 18 0 d39 487 d 切外形 3 基本尺寸有 4 2 5 10 99 11 03 43 62 48 107 68 0 12 0 4 2 00 0 0 008 0 008 d4 2 1 0 124 32 p p dx 0 012 0 012 min0 0 0 d4 320 34 62 d dp dZ 校核 0 008 0 012 0 04 符合要求 0 12 0 5 00 0 0 008 0 008 d50 75 0 125 09 p p dx 0 008 0 008 min0 0 0 d5 090 35 39 d dp dZ 校核 0 008 0 012 0 04 符合要求 0 18 0 10 99 00 0 0 011 0 011 d10 99 1 0 1811 17 p p dx 0 018 0 018 min0 0 0 d11 170 311 47 d dp dZ 校核 0 011 0 018 0 04 符合要求 0 18 0 11 03 00 0 0 011 0 011 d11 03 1 0 1811 21 p p dx 0 018 0 018 min0 0 0 d11 21 0 311 51 d dp dZ 校核 0 011 0 018 0 04 符合要求 0 25 0 43 62 00 0 0 016 0 016 d43 620 75 0 2543 807 p p dx 0 025 0 025 min0 0 0 d43 8070 343 832 d dp dZ 校核 0 016 0 025 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合理dp 范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d43 807 p 0 18 0 d43 832 d 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 15 0 25 0 48 00 0 0 016 0 016 d480 75 0 2548 187 p p dx 0 025 0 025 min0 0 0 d48 1870 348 487 d dp dZ 校核 0 016 0 025 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d48 187 p 0 18 0 d48 487 d 0 35 0 107 68 00 0 0 022 0 022 d107 680 75 0 35107 942 p p dx 0 035 0 035 min0 0 0 d107 9420 3108 242 d dp dZ 校核 0 022 0 035 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d107 942 p 0 18 0 d108 242 d 冲孔底孔 基本尺寸有 12 50 98 0 13 0 12 00 0 0 011 0 011 d120 75 0 1312 097 p p dx 0 018 0 018 min0 0 0 d12 0970 312 397 d dp dZ 校核 0 011 0 018 0 04 符合要求 0 25 0 50 00 0 0 016 0 016 d500 75 0 2550 187 p p dx 0 025 0 025 min0 0 0 d50 1870 350 487 d dp dZ 校核 0 016 0 025 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d50 187 p 成都工业学院毕业论文 16 0 18 0 d50 487 d 0 35 0 98 00 0 0 022 0 022 d980 75 0 3598 262 p p dx 0 035 0 035 min0 0 0 d98 2620 398 562 d dp dZ 校核 0 022 0 035 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d98 262 p 0 18 0 d98 562 d 2 落料 基本尺寸有 102 207 0 0 35 102 00 0 0 022 0 022 d1020 75 0 35102 262 p p dx 0 035 0 035 min0 0 0 d102 2620 3102 562 d dp dZ 校核 0 022 0 035 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d102 262 p 0 18 0 d102 562 d 0 0 46 207 00 0 0 029 0 029 d2070 5 0 45207 225 p p dx 0 046 0 046 min0 0 0 d207 2250 3207 525 d dp dZ 校核 0 029 0 046 0 04 因此 只有缩小 提高制造精度 才能保证间隙在合dp 理范围内 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 3 0 12mmp 0 6 2Cmax 2Cmin 0 6 0 3 0 18mmd 0 0 12 d207 225 p 0 045 0 d207 525 d 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 17 3 3 拉深工艺及模具设计拉深工艺及模具设计 3 3 1 盒型拉深盒型拉深成型原理成型原理 从几何形状特点看 矩形盒状零件可划分成 2 个长度为 A 2r 和 2 个长度为 B 2r 的直边加上 4 个半径为 r 的 1 4 圆筒部分 若将圆角部分和直边部分分开考虑 则圆 角部分的变形相当于直径为 2r 高为 h 的圆筒件的拉深 直边部分的变形相当于弯曲 但实际上圆角部分和直边部分是联系在一起的整体 因此盒形件的拉深又不完全等同于 简单的弯曲和拉深 有其特有的变形特点 这可通过网格试验进行验证 拉深前 在毛坯的直边部分画出相互垂直的等距平行线网格 在毛坯的圆角部分 画 出等角度的径向放射线与等距离的同心圆弧组成的网格 变形前直边处的横向尺寸是等 距的 即 纵向尺寸也是等距的 拉深后零件表面的网格发生了明显的 321 LLL 变化 如图 1 所示 这些变化主要表现在 图 1 盒形件的拉深变形特点 直边部位的变形 直边部位的横向尺寸变形后间距逐渐缩小 愈向直边中间部位缩小 愈少 纵向尺寸变形后 间距逐渐增大 愈靠近盒形件口部增大愈多 可见 此处的变 形不同于纯粹的弯曲 2 圆角部位的变形 拉深后径向放射线变成上部距离宽 下部距离窄的斜线 而并非 与底面垂直的等距平行线 同心圆弧的间距不再相等 而是变大 越向口部越大 且同 心圆弧不位于同一水平面内 因此该处的变形不同于纯粹的拉深 根据网格的变化可知盒形件拉深有以下变形特点 成都工业学院毕业论文 18 1 盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样 也是径向伸长 切向缩短 沿径向愈往口部 伸长愈多 沿切向圆角部分变形大 直边部分变形小 圆角部分的材料向直边流动 即 盒形件的变形是不均匀的 2 变形的不均匀导致应力分布不均匀 图 2 在圆角部的中点 最大 向两边逐渐减 小 到直边的中点处 最小 故盒形件拉深时破坏首先发生在圆角处 又因圆角部材料在 拉深时容许向直边流动 所以盒形件与相应的圆筒件比较 危险断面处受力小 拉深时 可采用小的拉深系数也不容起皱 图 2 盒形件拉深时的应力分布 3 盒形件拉深时 由于直边部分和圆角部分实际上是联系在一起的整体 因此两部分 的变形相互影响 影响的结果是 直边部分除了产生弯曲变形外 还产生了径向伸长 切向压缩的拉深变形 两部分相互影响的程度随盒形件形状的不同而不同 也就是说随 相对圆角半径 r B 和相对高度 H B 的不同而不同 r B 愈小 圆角部分的材料向直边部 分流得愈多 直边部分对圆角部分的影响愈大 使得圆角部分的变形与相应圆筒件的差 别就大 当 r B 0 5 时 直边不复存在 盒形件成为圆筒件 盒形件的变形与圆筒件一 样 当相对高度 H B 大时 圆角部分对直边部分的影响就大 直边部分的变形与简单弯曲的差别就大 因此盒形件毛坯的形状和尺寸必然与 r B 和 H B 的值有关 对于不同的 r B 和 H B 盒形件毛坯 的计算方法和工序计算方法也就不同 3 3 2 拉深工艺性分析拉深工艺性分析 1 拉深件形状应尽量简单 对称 尽可能一次拉深成形 2 尽量避免半敞开及非对称的空心件 应考虑设计成对称 组合 的拉深 3 在设计拉深件时 应注明必须保证外形或内形尺寸 不能同时标注内外形尺寸 汽车后备箱裙板支架自动送料模设计 19 带台阶的拉深件 其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准 4 拉深件口部尺寸公差应适当 5 一般拉深件允许壁厚变化范围 0 6t 1 2t 若不允许存在壁厚不均现象 应注明 6 需多次拉深成形的工件 应允许其内 外壁及凸缘表面上存在压痕 3 3 3 拉深件圆角半径的要求拉深件圆角半径的要求 1 凸缘圆角半径 rd 凸缘圆角半径 rd 指壁与凸缘的转角半径 要求 1 rd 3 t 2 2 当 rd 0 5mm 时 应增加整形工序 2 底部圆角半径 rpg 底部圆角半径 rpg 指壁与底面的转角半径 要求 1 rpg 3mm t 2mm 2 rpg t 增加整形工序 每整形一次 r