冲压级进模毕业设计说明书.doc

冲压级进模毕业设计说明书 毕业设计论文题目学院专业学 号 学生姓名 指导教师 二一三年月摘 要ABSTRACTPunching 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 burdenso 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 pieces craftwork character is analyzed the work pieces 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 pieces 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 procedures sketch Calculate the every working pressure design and draw dies 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 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论111冲压技术的发展及应用112模具发展现状213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321冲压件的工艺分析322工艺方案的分析和确定4221工艺方案分析4222冲压工艺方案的确定523冲压排样图设计5231排样原则5232排样图7第三章 模具主要工艺参数计算831模具冲裁间隙选择832模具刃口尺寸计算9321冲裁刃口尺寸计算的基本原则9322冲裁力的计算9323刃口尺寸的计算933拉深工艺及模具设计16331 盒型拉深成型原理16332拉深工艺性分析17333拉深件圆角半径的要求18334拉深件工序安排的一般原则18335 拉深次数确定18336拉深力的计算19337拉深凸凹模的间隙19338拉深凸凹模径向尺寸计算1934局部成型19341零件成型工艺分析19342极限变形程度20343局部成型力2035弯曲成型20351弯曲件的结构工艺性20352弯曲件精度20353弯曲件的回弹20354弯曲力的计算21第四章 模具总体设计2141送料方式的选择2142卸料方式的选择2143模具定位与紧固件的选择2244模具导向零件的选择22第五章 模具主要零部件设计2351主要模板的设计2352凸模结构设计2353凹模结构设计2354模具材料的选用23第六章 模具装配2461 模具的安装调试24611 确定装配方法和装配顺序24612装配要点2462 模具总装图25第七章 冲压设备的选择2571压力机选用25721冲压设备规格的选择26722公称压力吨位26723滑块行程和行程次数26724装模高度26725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第一章 绪论11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12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21冲压件的工艺分析图2-1 工件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22工艺方案的分析和确定221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222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23冲压排样图设计231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7090C 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8595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 55mm侧面搭边 58mm 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 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材料的利用率用CAXA查询功能工件的面积为2283397平方毫米式中-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232排样图根据上面所述得出下面的排样图图2-2 排样图第三章 模具主要工艺参数计算31模具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 1 23323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 03mm 2C 034mm 表系数x料厚t mm 非圆形圆形10750507505工件公差mm112244016020024030017035021041025049031059036042050060016020024030016020024030 1冲孔冲圆孔基本尺寸15查公差等级表可知 x 075 校核00110018004 符合要求冲长圆形孔基本尺寸为75 校核00090015 0024004 符合要求切外形1基本尺寸有751198校核00090015 0024004 符合要求校核00140018 0032004 符合要求校核00220035004因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm切外形2基本尺寸有2573101517223239校核0006001004 符合要求校核00080012004 符合要求校核00090015004 符合要求校核00090015004 符合要求校核00110018004 符合要求校核00110015004 符合要求校核00130021004 符合要求校核00160025004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm切外形3基本尺寸有4251099110343624810768校核00080012004 符合要求校核00080012004 符合要求校核00110018004 符合要求校核00110018004 符合要求校核00160025004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm校核00160025004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm校核00220035004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm冲孔底孔基本尺寸有125098校核00110018004 符合要求校核00160025004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm校核00220035004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm2落料基本尺寸有102207 校核00220035004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm 校核00290046004 因此只有缩小提高制造精度才能保证间隙在合理范围内 042C-2Cmin 0403 012mm 062C-2Cmin 0603 018mm33拉深工艺及模具设计331 盒型拉深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 14 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 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 rB 和相对高度 HB 的不同而不同rB 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 rB 05 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 HB 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 rB 和 HB 的值有关对于不同的 rB 和 HB 盒形件毛坯的计算方法和工序计算方法也就不同拉深工艺性分析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06t 12t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1rd t 2 2当rd05mm时应增加整形工序2 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1rpg mmt 2mm2rpgt增加整形工序每整形一次rpg可减小123 矩形拉深件壁间圆角半径rpy矩形拉深件壁间圆角半径rpy指矩形拉深件的四个壁的转角半径要求rpy 15mm3t mm及rpy 15mmH5 mm334拉深件工序安排的一般原则l在大批量生产中在凹凸模壁厚强度允许的条件下应采用落科拉深复合工艺2除底部孔有可能与落料拉深复合冲压外凸缘部分及侧壁部分的孔槽均需在拉深工序完成后再冲出3当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角半径时应增加整形工序4修边工序一般安排在整形工序之后5修边冲孔常可复合完成 拉深次数确定毛坯相对厚度tD 角部的相对圆角半径r 0114一道工序内所能拉深的矩形盒型件的最大相对高度hd 为060工件相对高度h 153630 067 0608所以该工件为一次拉深在生产中可根据第一次的拉深力F计算压边力FQ 025F 16580N337拉深凸凹模的间隙查冲压设计速查手册间隙系数K 02c 24mm338拉深凸凹模径向尺寸计算外形基本尺寸有1571135凸模的尺寸34局部成型341零件成型工艺分析此制件的局部成型是平板毛坯在模具的作用下发生局部胀形主要是由凸模接触区内的材料在双向拉应力作用下的变薄来实现的342极限变形程度343局部成型力N35弯曲成型351弯曲件的结构工艺性1 弯曲零件的结构设计其圆角半径不宜小于最小弯曲半径否则会使外层圆角处的拉伸应力超过材料的强度极限但也不宜过大过大会因为回弹而影响制件精度 查阅冲模设计速查手册表4-6本零件的最小弯曲半径为10t 2mm2 为了便于成型弯曲件的直边高度H大于2倍的材料厚度3 弯曲不应位于零件宽度突变处352弯曲件精度查阅冲模设计速查手册表4-6可知本零件的弯曲部分直线尺寸精度为IT14级353弯曲件的回弹查阅查阅冲模设计速查手册表4-13制件弯曲后的回弹角度为2354弯曲力的计算第四章 模具总体设计41送料方式的选择随着我国工业的发展冲压制件类型工艺的复杂化以及人性化生产要求手工送料的冲压加工生产由于存在着效率速度精度安全等方面的一系列问题冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所飞取代从而进一步满足了冲压生产自动化大幅度提高生产节拍生产质量等的要求 普通压力机上的送料机构根据送料动力的不同可分为机械液压气动三大类在冲压加工中以机械与气动二类应用较多气动送料机构具有灵巧轻便通用性强其送料长度和材料厚度可调整机构反应迅速的优点但是由于气动送料机构是采用压差式气动原理工作故机构工作噪声较大影响冲压工作环境主要用于冲压的前期送料和小批量多品种的生产机械送料机构尽管调整相对困难且机构较大但具有送料准确可靠机构冲击与振动少噪声低稳定性好等优点仍是目前冲压加工中最常用的自动送料方式 多工位送料系统是一个类似移动臂的装置主要作用是把冲压件从一个工位移到另一个工位一组模具内的每一副模具的冲压工作都在同一台压力机内完成多工位送料移动杆沿着模区移动它们是主要结构件移动冲压件的端拾器就安装在这些结构件上在汽车车身冲压厂根据送料的传动方式多工位送料系统主要有机械送料电子送料和组合式送料因该级进模选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式即由右向左送料带料的送进选择依靠压力机上的自动进料装置送进42卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料的比较刚性卸料是采用固定卸料板结构常用于较硬较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大单边间隙取0205t当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板主要用于卸料力较大材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用冲件比较平整卸料板与凸模之间的单边间隙选择0102t若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时二者的配合间隙应小于冲裁间隙常用作落料模冲孔模正装复合模的卸料装置 因该冲压工件平直度较高料厚为2mm卸料力较大弹压卸料模具比刚性卸料模具方便操作者可以看见条料在模具中的送进动态且弹性卸料板对工件施加的是柔性力不会损伤工件表面所以采用弹性卸料43模具定位与紧固件的选择固定板选择对于大型的凸凹模零件一般通过固定板间接固定在模板上以节约贵重的模具钢固定板固定凸模凹模要求固紧可靠并有良好的垂直度因此固定板必须有足够的厚度可按以下经验公式计算对于凹模固定板H 0608H0式中H0为凹模厚度对于凸模固定板H 115D式中D为凸模直径因此选择凹模固定板即下模底座厚50mm凸模固定板厚20mm模板的选择模板分为带导柱和不带导柱两种情况按其形状有适用于圆形正方形或长方形模具的可按冷冲模国家标准或工厂标准选择合适的形式和尺寸或参照标准进行设计螺钉和销钉的选择螺钉是紧固模具零件的冲模中多采用内六角螺钉螺钉主要承受拉力其尺寸及数量一般根据经验确定小型和中型模具采用M6mmM8mmM10mm或M12mm等选46个要按具体位置进行布置大型模具选M12mm或M16mm或更大规格选用过大会给攻螺纹丝带来困难冲摸中圆柱销起定位作用圆柱销承受一般的错移力一般圆柱销用两个以上布置时候一般离模具刃口较远对于中小型模具选d 681012几种尺寸错移力较大的情况可适当选大一些根据本副模具的情况选择M8mm的内六角螺钉和d 8mm的圆柱销等44模具导向零件的选择为了便于装模或在精度要求较高的情况下模具都采用导向装置以保证精确的导向导向装置可分为导柱和导套导向导板导向套筒式导向本设计的模具由于零件材料属导较薄采用导柱导套导向为了保证冲模精度采用钢球滚珠滚动导向导柱和导套与上下模板固定组成模架模座上安装6个大的导柱起粗定位镶拼的凹模板上每块板安装4个小导柱精定位本模具采用两种导柱导套来保证模具上下模的精确导向滑动导柱导套都是标准件大导柱采用滚动导向可卸导柱组件小导柱的下部与导柱孔采用R7h5的过盈配合导套的外径与模座导套孔采用R7h5的过盈配合导套的长度需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上导柱与导套之间采用H7h6的间隙配合第五章 模具主要零部件设计51主要模板的设计标准的级进模模板包括卸料板固定板凹模板垫板上模板下模板其中卸料板固定板凹模板是关键的三块模板也是级进模比不可少的该模具中固定板起着固定凸模的作用卸料板主要起卸料压料同时还具有一定的导向作用凹模板前面已经提到既充当凹模刃口又可以在其上镶拼凹模镶块另外在进行级进模设计时有一项很重要就是设计让位一般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位而且要充分让位不但需要考虑静态让位还要考虑动态让位该级进模模板的外形尺寸设计如下上模板 上垫板 凸模固定板 卸料板 下垫板 下模板 52凸模结构设计根据零件精度及排样图决定冲裁凸模单个制造然后用适当方法固定在固定块上固定块最终通过销钉螺钉固定在凸模固定板各型腔中凸模尺寸以第四章计算尺寸为准冲裁凸模应保持长度一致长度根据冲裁的情况分别计算具体参见零件图53凹模结构设计凹模的设计制造有以下两种方案1凹模采用整体制造该方案机械加工余量很大平面磨削也不方便成形模块向上凸起且成形模块磨损后不可修复必须整块凹模更换2采用镶拼结构凹模各自以固定块固定通过过盈配合镶嵌在凹模固定板上以慢走丝一次定位割出固定板各型腔确保凹模位置准确本设计选用的是第二套方案以快速更换冲裁凹模镶块因为凹模 尤其冲裁凹模 是易损件需要更换可保证模具的重复装配精度提高模具的使用寿命凹模型腔刃口尺寸以第四章计算尺寸为准54模具材料的选用利用模具生产制品零件其模具质量的好坏寿命的长短直接关系到产品制造精度性能和成本是提高劳动生产率降低消耗创造效益尽快使产品占领市场的重要性条件而模具的质量使用寿命制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用热处理工艺要求模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求冷冲模材料应具有的性能冷冲模包括冲裁模弯曲模拉深模成形模和冷挤压模等冷冲模在工作中承受冲击拉深压缩弯曲疲劳磨擦等机械的作用模具常常发生脆断堆塌磨损啃伤和软化等形成的失效因此作为冷冲模主要材料的钢材应具有的以下几点性能1应具有较高的变形抗力主要抗力指标包括淬火回火抗压强度弯强度等其中硬度是模具注意重要的抗力指标高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力2应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性也是作为防止断裂的一个重要依据其基体中碳含量越高冲击韧性越高故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具都需要有较高的韧性3应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能对于在一定条件下工作的模具钢为了提高耐磨性需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏如模具长期使用有刮痕凹槽等4应具有较好的冷热加工工艺性钢材的加工性能包括可锻性可加工性淬透性淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等以方便模具的加工易于成形及防止热处理后变形等总上所述因冲裁件板料厚度t3mm但形状较复杂大批量生产综合考虑冲压力和模具制造成本选用CrWMn淬火硬度5862HRC合金钢制造凸模采用Cr12淬火硬度6064HRC特种钢制造凹模上下模座垫板固定板卸料板圆柱销等用45钢制造其他标准件按实际情况选用第六章 模具装配61 模具的安装调试611 确定装配方法和装配顺序采用直接装配法先分组装配后总装配分组装配的有凸模装配选择凹模为基准件先装配下模再装配上模最后装配卸料板等辅助零件612装配要点一般模具的装配要点如下所示1 按装配图标题栏准备模具零部件2 装配凸模凸模固定板组件 将冲孔凸模安装在凸模固定板相应孔内并打上防转销 将落料凸模安装在凸模固定板相应孔内并铆接 端面磨平3 按装配调整要领将导料板卸料板在凹模上安装合适后固紧螺钉钻铰销孔装入定位圆销4 将凹模组件与下模座安装合适后固紧螺钉钻铰销孔装入定位圆销5 将上模座与凸模固定板垫块安装合适后固紧螺钉钻铰销孔装入定位圆销6 装配后的冲裁凸模凹模的工件端面应磨平保证粗糙度Ra0将装配好的模具安装在指定的压力机上试冲合格后交付生产使用试冲时重点检查各型孔与凸模的间隙合理和均匀条料送料准确可靠无阻滞和落料件冲孔废料下落顺畅62 模具总装图通过以上的设计可得到模具总装图模具的上模部分由上模座上垫板凸模固定板卸料板等组成卸料方式是采用的弹性卸料板卸料上模各板以8个12圆柱销定位上模板上垫板凸模固定板三块板采用12个M14标准内六角螺钉紧固螺钉标准件采用45钢热处理淬火硬度28HRC圆柱销