连接件多工位精密冲压模具设计【级进模含UG三维及29张CAD图-独家】.zip
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级进模含UG三维及29张CAD图-独家
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连接件多工位精密冲压模具设计【级进模含UG三维及29张CAD图-独家】.zip,级进模含UG三维及29张CAD图-独家
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连接件多工位精密冲压模具设计摘 要模具技术水平的高低是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具是高新技术产业的重要组成部分，是工业生产的基础装备。模具技术是一门综合性很强精密基础工艺装配技术，涉及新技术，新工艺，新材料，新设备的开发与推广应用；是冶金，材料，计量，机电一体化等多门学科以及铸造，锻造，热处理，机加工，检测等多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率，高一致性，高精度，高复杂性，低消耗等特点。模具制造业以成为与高新技术产业为依托的产业。此次设计选用的工件为连接件，针对连接件做出了冲压模具设计。模具在我国被称之为“百业之母”，德国称之为“金属加工中的帝王”，有的国家甚至称之为印钞机；我相信我们的日常生活离不开他，模具会为其他行业奠定扎实的基础，也必将创造出属于他自己真实而又巨大的价值。关键词：模具，工艺装配，高精度，连接件，冲压模具IABSTRACTThe level of mould technology is one of the important symbols to measure the level of a countrys manufacturing industry. The mold is an important part of the high-tech industry, and it is the basic equipment of the industrial production. Mold technology is a comprehensive and very strong precision basic technology assembly technology, involving the development and popularization of new technology, new technology, new materials, new equipment; it is a multi discipline of metallurgy, material, metrology, mechatronics, as well as the system workers of casting, forging, heat treatment, machining and testing. Cheng. Products produced by moulds are characterized by high efficiency, high consistency, high precision, high complexity and low consumption. Mold manufacturing industry has become an industry relying on high-tech industries.The design of the workpiece selected for the connector, for the connection piece made stamping die design. The mold is called the mother of 100 industry in our country. Germany calls it the emperor of metal processing, some countries even call it banknote printing machine; I believe that our daily life can not be separated from him, the mold will lay a solid foundation for other industries, and will also create a real and huge value of his own.Keywords: mold, process assembly, high precision, connector, stamping dieIII目 录1 冲裁件的工艺分析11.1制件的冲压工艺分析11.2尺寸精度分析12.工艺方案的制定22.1基本工序的确定22.2冲压顺序的安排22.3工序组合23确定最佳工艺方案34排样方案44.1排样的方式44.2调料宽度及导料间距54.3材料的利用率75.模具总体结构86工艺计算106.1计算冲压力106.2计算压应力106.3求解压力中心106.4凸，凹模工作部分尺寸计算117选择常用冲压型号177.1公称压力177.2设备比较与选择178模具设计188.1凸模设计188.2模具柄的设计208.3上模螺钉的布局，以及弹簧的布局208.4导料板的布局218.5下模模具螺钉的布局228.6卸料所用螺钉确定238.7限位支撑柱238.8上模垫板248.9卸料板258.10凹模板278.11主要的装配关系和要求298.12主要零部件的材料和热处理298.13连接件冲压模具装配图309冲压工艺文件3310冲模在压力机上的安装3810.1冲压模具对压力机的要求3810.2对冲模的要求3810.3导向冲模的安装38总体体会39致 谢40声 明41参考文献42VI1 冲裁件的工艺分析1.1制件的冲压工艺分析 如图1.1所示。 图1.1 零件图零件的材料为，材料的厚度为，并且外形如图所示，整个部分尺寸适中，最高精度为级，且图案部分的尺寸游刃有余，强度合适，符合冲裁件的工艺要求。由于冲孔和落料，翻边的计算不同1.2尺寸精度分析从尺寸上看，整个零件外形尺寸要求不高，到达了级，冲孔尺寸要求较高，达到了级，其余部分均按级的公差确定。272.工艺方案的制定2.1基本工序的确定该零件的冲压工艺有：冲孔，翻边，落料。2.2冲压顺序的安排根据该工件的材料厚度，尺寸大小，显然宜用矩形条料毛坯，而模具既可做成单工序模，复合模，级进模，其冲压工艺上可采用：1）.先冲孔，再翻孔，后落料；2）.落料，后冲孔，翻孔；3）.冲孔落料同时进行，翻孔；2.3工序组合1）单工序模： a落料，冲椭圆，翻孔，共3步； b冲孔、翻孔，落料，共3步均可采用圆孔定位；2）复合模+单工序： c冲孔落料同时进行（倒装），再加一副翻孔模；3）级进模：E冲侧刃，冲圆孔，冲翻边预孔，翻孔，落料； F冲侧刃、圆孔，冲翻边预孔，翻孔，落料； g冲侧刃、圆孔、翻边预孔，翻孔，落料；以上方案在工艺上均可行，由于零件比较薄，且外形并不小，且生产批量大，故在生产方式上采用连续模一模一件进行生产。3确定最佳工艺方案级进模具：e方案模具的工步较多，模具整体的受力较均匀，零件的整体精度较高，但由于工步较长，有点浪费材料，模具比较大，生产成本相对而言比较高。 f方案较e方案而言，工位减少，模具自身的体积就减小，但是存在工序相对集中凹模镶件的强度不够。 g方案较e，方案而言，工步减少，模具自身的体积减小，经济效应明显，相对于方案凹模的强度提高够。综上所述：级进模的整体方案不论是从材料上、成本上、制件的质量上，还是模具的结构上均比单工序模，复合单工序模要好；而在所有的级进模中f方案，更成熟更接近于完美，更能够达到模具的所需强度，制件的精度，成本的经济都；故在综合考虑采用f方案即级进模：冲侧刃、冲孔，冲翻孔与孔，翻孔，落料；4 排样方案4.1排样的方式 如图4.1所示。 方案一方案二方案三图4.1 排样的方式图三种排样都是采用需要用侧刃进行定位粗定位，导正钉做精定位。总上所述故最终选择采用其方案一排样方式。4.2调料宽度及导料间距 有侧刃时的条料宽度 送料步距长长度 搭边值和，如表4.1所示。剪切条料公差及导料板与条料之间的间隙如表4.2所示。和值如表4.3所示。表4.1 搭边a和a1的数值圆件及圆角矩形件边长矩形边长 或圆角材料厚度工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a1.82.02.22.52.83.01.21.51.82.02.22.51.01.21.51.81.82.00.81.01.21.51.51.81.01.21.51.81.82.01.21.51.82.52.02.21.51.82.02.22.22.51.82.22.22.52.52.82.22.52.52.82.83.22.52.82.53.23.23.53.03.53.54.04.04.50.6t0.75t0.7t0.8t0.9t0.9t对于其他材料，应将表中数值乘以一下系数：中等硬度钢0.9；硬钢0.8；硬黄铜；硬铝；黄铜，紫铜；铝；其它非金属材料（皮革纸，纤维板）。表4.2 剪切条料公差及导料板与条料间的间隙料宽料厚b0b0b0b000.40.10.50.20.70.40.90.60.50.60.81.00.60.20.70.30.90.51.10.70.70.81.01.20.80.30.90.41.10.61.30.8表4.3 b1和c值材料厚度t/mmcb11.50.102.00.152.50.204.3材料的利用率 5 模具总体结构(1) 模具类型：多工位级进模。(2) 毛坯形式及定位：毛坯采用条料生产，前进方向由侧刃及定位钉定位，条料两侧由导料板进行限位，手动操作。(3) 卸料方式：弹性卸料，采用弹簧与螺钉，螺钉套，垫板配合使用；由于该模具为级进模毛坯在模具所要滞留的时间比较长，而且在每次的冲压过程中，条料难免会变形，因此卸料板故意取得比较厚，其目的是：让卸料板及能卸料，又能当压料板使用，起到校平，榨压条料的作用。(4) 导向方式及导向零件：对于凸凹模，模具采用了导柱导套进行导向，而导柱采用了滑动导方式；对于卸料板及固定板,采用了导柱与导套配合的平面引导方式进行导向,导柱与导套的配合为。对于条料由导料板进行导向。(5) 凸模固定方式：凸模中除了圆凸模采用台阶式固定意外，其余凸模包括侧刃均采用穿销钉挂的方式进行固定，凸模固定板由于要装导柱，故意取得厚点。(6) 漏料方式：对于冲压下的废料及成品零件采用自然漏料，对于冲压后的条料采用手动操作移除。 (7) 模架：自制钢模架，四根导柱导向，对称分布，防止侧偏力，要求导柱直径为，导柱与导套的配合为。(9) 大致结构和总体尺寸：根据排样图，一摸一件，考虑合适的螺钉，销孔布局区域，凹模总体积尺寸约为 (详细计算见工艺计算c)。选取模架，其上模板尺，下模板尺寸，上模垫板厚度左右，上模固定板厚度(详细计算见工艺计算d)左右，卸料版厚度左右，下模垫板厚度，导料板厚度，加上弹簧预压初步计算，得到模具闭合后的高度在。 6 工艺计算6.1计算冲压力根据产品尺寸，计算得：落料的冲裁长度为；圆孔的冲裁总长度为两侧刃的冲裁长度总的冲裁长度为，取;其抗拉强度为,取先假设模具为弹性卸料和自然漏料结构，来计算总冲压力，并且计算卸料和漏料力时,不分冲裁区域（落料部分还是冲孔部分），都以总冲裁力为基数。由于冲裁不大（），这样计算结果影响更小，更安全.查表可得:,:;分别取; (n取2) ;6.2计算压应力根据产品尺寸，由绘图软件计算得: 压力工件水平投影面积: 由压应力公式,得:6.3求解压力中心 用求解的各凸模压力中心，如图6.1所示。 图6.1 求解各个凸模压力中心图冲模压力中心到的距离： 到的距离：6.4凸，凹模工作部分尺寸计算 a.落料模工作部分尺寸 凹模刃口尺寸为 凸模刃口尺寸为 查表得，取,. 因为，即，故不能满足 ：因此: b.冲孔模工作部分 凸模磨损后可能变小的尺寸： 凸模磨损后可能变大的尺寸： 凸模磨损后大小不变的尺寸： 当工件尺寸标注偏差形式为时: 当工件尺寸标注偏差形式为时: 当工件尺寸标注偏差形式为时：基准件刃口尺寸计算，如表所示。表6.1 基准件刃口尺寸计算零件尺寸mm零件公差刃口性质刃口磨损尺寸变化刃口磨损系数x刃口尺寸公差基准件刃口尺寸mm0.3冲孔凸模变小0.750.02冲孔凸模变小0.3冲孔凸模变小0.750.020.52冲孔凸模变小0.50.020.3冲孔凸模变小0.50.0270.43冲孔凸模变小0.50.020.3冲孔凸模变小0.750.020.25冲孔凸模变大0.50.020.52冲孔凸模变大0.50.020.43冲孔凸模变大0.50.020.87冲孔凸模变大0.50.025此表中除尺寸和外，工件其余尺寸均取级公差，所有尺寸按“入体”原则表示，以便于刃口尺寸计算。根据实际经验及相关资料数据，在落料凹模和冲孔凸模按凹凸模的实际尺寸配做时，保证其双面间隙为均匀。c.凹模的外形尺寸设计 凹模厚度 故H取 凹模壁厚 故c取 凹模板宽度 故B取 凹模板长度 mm 故A取d.凸模固定板外形尺寸设计 凸模固定板厚度 mm 故取 固定板的长，宽均跟凹模一样。 故取 故取e.细小冲头的抗压强度校核 矩形冲头： 冲头的抗压强度(); 材料的剪应力;); t材料厚度; a,b矩形的短边与长边. 椭圆长轴长，短轴长,将椭圆近似看成长，短的矩形；所冲的材料厚度为，材料为； 得 旗形孔将其看成长,短的矩形， 冲头的长度=凸模固定板厚度+卸料板厚度+导料板厚度+自由尺寸 故冲头取标准长度,所校核小冲头其最大长度分别为，远远大于使用要求，因此冲头不会发生抗压变形。g弹簧的选择与计算 所选弹簧必须满足压力的要求，即 由于钢丝直径的弹簧满足不了其要求，然而以上的弹簧其弹簧外径太大，不利于模具强度，故采用双层的圆柱压缩弹簧。 双层弹簧的最大总载荷P： 双层弹簧中两个弹簧的单面间隙Z: 查表得 =mm 工作圈数n: 其中 总圈数N：, 取 弹簧的自由长度H： 取 查表得：弹簧的 F与计算的相近，加上一些放大计算，以及出于整副模具的装备，闭模高度的考虑，选取弹簧。 当该弹簧压缩到尺寸H1时所能承受的负荷,曲线图，如图6.2所示。图6.2 弹簧所承受压缩与承受负荷图7选择常用冲压型号7.1公称压力7.2设备比较与选择a.曲柄压力机：能够进行冲裁，弯曲，拉深和挤压得冲压设备，承受负荷较均匀，开式曲柄压力机其床身前面，左面和右面三个方向是敞开的，因此操作和安装，调整模具都很方便。b.偏心压力机：均为开式压力机，与曲柄压力机相比,具有行程不大且可以调整的特点，使冲压生产率提高，适宜作冲裁，弯曲和浅拉深等冲压工序。c.摩擦压力机：其滑块行程可调，摩擦压力机工作超负荷时，飞轮与摩擦盘之间会打滑，不会使几件损坏，适合于中小尺寸工件的校正，压印和成型等冲压工序，但生产率较低。d.液压机: 液压机的行程是可调的，能够在任意位置发出最大的工作力，而且工作平稳，没有震动，噪声小，工作速度可调，容易达到较大的锻造深度。e.高速压力机：其冲压速度最高可达到次,标准压力达到以上，主要用于电子，仪表，汽车等行业的大批量生产。f.数控冲模回转头压力机：由计算机控制的高效率，高精度，高自动化板材加工设备，板料自动送进，模具自动选择，通用性强，生产率高；采用步冲方式，用小冲头冲出圆孔，方孔及任意形状的曲线孔，但加工成本高。综合学校的实际情况我们选取开式压力机，然而在开式压力机中我们最理想的压力机型号是,然而我们学校最为接近的是，因此我们选择,最大闭封高度为，模柄孔尺寸为,深.电动机功率为。8 模具设计8.1凸模设计冲孔凸模：选用标准长度,按照其相应标准做成挂台形式，再加上外形为圆形，方便锻造，方便于加工方便于安装，为了避免R角，故做一个的退刀槽。侧刃及侧刃挡块：由于侧刃起着切屑导向作用，其长厚比较高，考虑到整体的布局故采用穿销钉挂的方式进行固定，其加工方式采用线切割。各凸模部分尺寸及固定方式，如图8.1所示8.2模具柄的设计根据其模架大小，以及压力机型号，最终选择用直径为模柄接头，其下端固定部分直径为其固定高度为，模柄的固定上采用凸缘式固定；模柄的最佳固定方式其实应该为压入式，但为了减少加工，古采用了凸缘式，如图8.2所示。图8.2 模柄图8.3上模螺钉的布局，以及弹簧的布局见零件图8.4导料板的布局（导料板详细尺寸见零件图）。8.5下模模具螺钉的布局见零件图。8.6卸料所用螺钉确定螺钉选用方案：）.圆柱头卸料螺钉。）内六角卸料螺钉。）.内六角螺钉卸料螺钉套垫圈与在使用上其效果一样，但再装配时所用的工具更为简单（只需内六角扳手，无需一字改刀），而在拆卸时比更容易，操作者更好受力。同，相比，优势在于;a.虽然数量与种类上看起来比较多，但材料来源广，其成本低。b.在加工上无需在上模座板上加工沉台孔，只需要通孔。c.螺钉长度不需要很长，从而在刚度与强度上更好。d.采用垫圈使得所受的力更为分散，对模板不会施加太大的力，起到了保护模板的作用。e.卸料螺钉套在确定安装高度，以及弹簧高度时更容易策测量，从而保证了装配的精确度，如图8.8所示。、8.7卸料板）为了不影响装配精度，不影响凸模在固定板内的自由移动，故特意将凸模孔在该板上单边放大0.1mm，之所以没有将单边放的太大，是为了保证卸料板的强度，然而凸模只需要不受到卸料板的干涉就好；）为了给导料板上的螺钉孔让位，故意在固定板上做了较大通孔，使得在冲压过程中不受影响；）与此同时为了让卸料板能够更准确的与固定板相结合，特意在固定板上增加了4根导套，在固定板上加了4个导套，使二者配合进行导向，从儿使得两板之间活动得来去自如，这也是为啥不在固定板的侧壁上打孔，用来固定压字凸模的重要原因（尺寸空间太小，强度不够，会影响导套），由于有导套的存在，而上模板中有导柱盲孔，因此才在上模垫板上开了6个槽，用来排气以及方便对导套。）为了使冲压材料能够平展的在导料板里进行冲裁，不让凸模，侧刃受到影响，冲出的工件平整，同时起到压料的作用，因此卸料办设计成了T型（前面提到过），其主视图，左视图，俯视图，及局部剖分别如图：、8.10凹模板a.凹模的设计落料凹模，图案凹模，及椭圆凹模，最理想的设计及装配方式是做镶块，一方面：便于加工；一方面：椭圆凸模及旗形凹模较集中，且旗形凹模尺寸较小，而且不规则，在力的作用下很容易损伤；另一方面：镶块与凹模板无间隙的配合，既能改善其受力状态，增大其刚度，又便于拆装。但是由于受生产量不大，为小批量生产，以及生产成本的考虑，我们最终选择了整体式，这样一来，既节约了材料又降低了加工成本，但存在一个弊端：不方便维修，一个工位坏了，就不能工作了。b.凹模材料选择及凹模板设计凹模板整体厚度h=20mm,然而我们所需刃口深度4mm,因此凹模下端进行单边放大，这样有利于卸料，由于凹模板所选用材料为经过热处理，虽然强度够，但该部件为受力件，因此在凹模板下面增加了淬火垫板，之所以要加淬火垫板是为了增加其硬度，不至于被凸模的冲击力冲变形；最初也曾考录过直接增加凹模板厚度，最终没有采取其原因有：.加工成本高，因为整个凹模对垂直度，平行度，平面度要求高，一般的加工难以达到其精度要求。材料成本高，的价格远远比钢搞得多，若直接增加凹模厚度，不仅增加成本还造成材料的浪费，其主视图，右视图，俯视图，局部视图分别如：8.15，8.16，8.17，8.18。图8.15 凹模主视图图8.17 凹模俯视图8.11主要的装配关系和要求落料凸模与相应的固定板配合取较紧的过硬配合，图案凸模与相应固定板取过硬配合，压印凸模，旗形凸模，椭圆凸模均取较紧的过硬配合，另外要求图案凸模，旗形凸模，压印凸模，椭圆凸模尾部磨平，材料淬火。与此同时，固定板所设直径为的导柱进行导向，二者配合取过硬配合，小导套与固定板之间的陪合亦取过硬配合。8.12主要零部件的材料和热处理除落料凸凹模形装尺寸规整较大之外，其余凹模及凸模的工作部分尺寸很小，要注意淬火时的变形和开裂，故材料选用这种合金钢（材料广泛，性能不错），而不宜用T10A等碳素工具钢。还要注意除落料凸模外，其余凸模淬火之后，凸模尾部都应该进行退火，以方便其固定.模柄，上模垫板，固定板，卸料板，导料板，下模垫板，上模座板，下模座板均选用钢。上下模垫板直接承受冲击载荷，需淬火到以上。8.13连接件冲压模具装配图见零件图总图9冲压工艺文件冲压工艺卡片1冲压一车间冷冲压工艺卡片产品名称产品代号零件名称连接件零件编号材料毛坯尺寸每条件数消耗定额工时定额产品零件数第XX页Q235共XX页工序号工序说明工装（模具）简图设备型号公称压力模具编号操作人员1更改标记处数文件号签字日期设计审核 10冲模在压力机上的安装10.1冲压模具对压力机的要求a.压力机的公称力，行程，装模高度等技术参数，应满足冲模冲压的要求。b.冲模的安装固定方式与压力机的结构形式相适应。c.压力机的操作系统，离合器，制动器等机构的动作要正常，可靠，无连冲现象。d.压力机应有一定的精度和足够的刚度，强度。e.工作台面和滑块底平面应擦拭干净，不准有油污和金属渣屑等杂物。f.压力机气垫工作压力应符合要求，一般应达到。g.应该将所配置的光电感应设备用上，以保证操作者的安全，以及设备的正常可靠地工作。h.模具安装用的压板，螺栓，螺母，模柄套等安全专用工具应齐备，不得用不规范件代用。10.2对冲模的要求a.导向部分的动作应灵活，无卡涩现象，有正确润滑。b.模外廓上下平面应擦拭干净，无油污，无影响使用的外在缺陷。c.模具模柄尺寸，模座上用于螺栓固定的槽尺寸和位置，及下模的部分孔应与压力机相应尺寸符合。10.3导向冲模的安装a.开动压力机，将压力机滑块上升到上死点位置。b.把压力机滑块底面，下台面拭擦干净c.安装前检查导向零件（导柱，导套，导板）导向精度，保证上，下模沿导向零件运动时灵活，无阻滞现象。d.模具应在闭合状态下安装。e.将模具放在压力机台面规定位置。f.用压力机行程尺检测滑块底面至冲模上平面间距离是否大于压力机行程，可用调节压力机丝杠，保证该距离大于压力机行程。g.点动压力机，将滑块降至下死点位置，并调节丝杠，使滑块底平面与冲模上平面接触。h.安装过程中，调节丝杠使上模连同滑块上下运动时，不可使导柱，导套脱离或导板与零件脱离。i.安装试冲前，冲裁模凸模不要进入凹模洞口中。 总体体会春去夏来，光阴如梭，为期两个多月的毕业设计已经告一段落了，在这两个多月的毕业设计中我深深的体会到我们所学的专业理论知识太少了
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