止转垫板冷冲压工艺及其连续模设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 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 止转垫板冷冲压工艺及其连续模设止转垫板冷冲压工艺及其连续模设 计计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号 0923278 学生姓名 刘 奎 指导教师 钟建刚 职称 副教授 职称 II 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 止转垫板冷 冲压工艺及连续模设计 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 0923278 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 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 2 专题 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 来源于无锡海诺有限公司 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 连续模在模具中技术含量高 制造 装配难度大 因此本课题研究连续模的冲压工艺 排样方案 模具结构分析等方面 同时要求学生要有良好的心理素质和仔细认 真的作风 对学生也是一次很好的练习机会 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 II 1 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 刘 奎 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 本设计为一止转垫板的冷冲压连续模具设计 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 冲孔 落料压力 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 其中在结构设计中 主要对 落料凸模 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 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 最终才完成这篇毕业设计 本次对止转垫板进行的连续模设计 利 用 CAXA 软件对制件进行设计绘图 明确了设计思路 确定了冲压成型工艺过程并对各 个具体部分进行了详细的计算和校核 如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠 保 证了与其他部件的配合 并绘制了模具的装配图和零件图 关键词 关键词 止转垫板 冲压工艺 排样 连续模 IV Abstract The design for a locking plate of cold stamping die design according to the size of the design components materials mass production etc the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program and then through the process design calculations determine the nesting and cutting board calculate the pressure and pressure washed centers primary presses computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances the final design selection of parts and components to press for checking drawing die assembly drawings as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures In which the structural design primarily to the punch and die punch and die positioning parts unloading and out of pieces of equipment mold pressing equipment fasteners etc has been designed for the selection of some components are standard parts there is no in depth design and structural design while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project Progressive die design of the locking plate is to design parts drawing using CAXA softwere Defined the design determine the stamping forming process and the detailed calculation and test for each specific parts So the structure is designed to ensure reliable mould work ensure the cooperation with other components And to draw the mold assembly drawing and parts drawing Key words Locking plate Staming process Stock layout Progressive die V 目目 录录 摘 要 III ABSTRACT IV 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 1 1 2 1 国外模具发展概况 1 1 2 2 国内模具发展概况 2 1 3 本课题应达到的要求 3 2 冲压工艺设计 4 2 1 冲压件简介 4 2 2 冲压的工艺性分析 4 2 3 冲压工序 5 2 4 冲裁间隙 5 2 5 冲压工艺方案的确定 6 3 止转垫板连续模设计 7 3 1 模具结构 7 3 2 确定其搭边值 8 3 3 确定排样图 8 3 4 材料利用率计算 9 3 5 凸 凹模刃口尺寸的确定 9 3 5 1 落料部份凸 凹模刃口尺寸的确定 9 3 5 2 冲 4 个小孔凸 凹模刃口尺寸的确定 10 3 5 3 中间大孔凸 凹模刃口尺寸的确定 12 3 6 冲压力计算 12 3 6 1 落料部分冲压力 13 3 6 2 冲孔部分冲压力 13 3 6 3 侧刃部分冲压力 14 3 6 4 总冲压力 14 3 7 压力机选用 14 3 8 压力中心计算 15 3 9 模具主要零部件的结构设计 15 3 9 1 凹模结构及设计 16 3 9 2 小凸模 1 设计 17 3 9 3 小孔凸模 2 设计 18 3 9 4 落料凸模设计 18 3 9 5 中间大孔凸模设计 19 VI 3 9 6 卸料板设计 20 3 9 7 凸模固定板设计 21 3 9 8 凸模垫板设计 21 3 9 9 侧刃设计 22 3 9 10 侧刃挡块设计 23 3 9 11 前侧导板设计 23 3 9 12 后侧导板设计 24 3 10 标准件确定 24 3 10 1 模架确定 24 3 10 2 上模螺钉确定 24 3 10 3 上模销确定 25 3 10 4 下模螺钉确定 25 3 10 5 下模销确定 25 3 10 6 卸料螺钉确定 25 3 10 7 弹性元件设计 25 3 10 8 模柄确定 26 3 10 9 模柄上止转销的确定 26 3 11 模具闭合高度 校验压力机 26 4 结论与展望 27 4 1 结论 27 4 2 不足之处及未来展望 27 致 谢 28 参考文献 29 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 1 1 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 现代模具行业是技术 资金密集型的行业 现代模具是高技术背景下的工艺密集型工 业 它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时 也直接为高新技术产业服务 由于现在模具生产要采用一系列高新技术 如 CAD CAE CAM CAPP 等技术 计算 机网络技术 激光技术 逆向工程和并行工程 快速成形技术及敏捷制造技术 高速加 工及超精加工 微细加工 复合加工 表面处理技术等等 因此 模具工业已成为高新 技术产业的一个重要组成部分 模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平 而 模具技术水平的高低 又决定着产品的质量 效益和新产品的开发能力 因此模具技术 已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志 如今汽车 电子 电器 航空 仪表 轻工 塑料 日用品等工业部门极其依赖模 具 没有模具 就没有高质量的产品 模具不是一般的工艺装备 而是技术密集型的产 品 工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待他们认为 模具是发 展工业的一把钥匙 模具是一个企业的心脏 模具是富裕社会的一种动力 冲压模具在实际工业生产中应用广泛 在传统的工业生产中 工人生产的劳动强度 大 劳动量大 严重影响生产效率的提高 随着当今科技的发展 工业生产中模具的使 用已经越来越引起人们的重视 而被大量应用到工业生产中来 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 冲压模具作为模具行业里不可或缺的一部分 已成为制造业的重要基础工艺装备 用模具生产制件所达到的高精度 高复杂程度 高一致性 高生产率和低耗能 低耗 材 使模具工业在制造业中的地位越来越重要 工业发展水平的不断提高 工业产品更新速度加快 对模具的要求越来越高 尽管 改革开放以来 模具工业有了较大发展 但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的 需要 因此 要使国民经济各个部门获得高速发展 加速实现社会主义四个现代化 就 必须尽快将模具工业搞上去 从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用 1 2 国内外的发展概况国内外的发展概况 1 2 1 国外模具发展概况国外模具发展概况 全球主要模具生产国包括亚洲地区的日本 韩国与大陆 以及美洲地区的美国 欧 洲地区的德国 技术先进国家如日本 美国 德国等 对于高精度与复合性模具开发 不论在设计能力或制造技术上 均有领先的地位 同时也拥有训练精良的技术研发人才 国外模具设计预想十分明确 力求设计的模具尽可能以低价格 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 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 无锡太湖学院学士学位论文 2 如今高新技术在欧美模具企业得到广泛应用 欧美许多模具企业的生产技术水平在国 际上是一流的 将高新技术应用于模具的设计与制造 已成为快速制造优质模具的有力 保 无锡太湖学院学士学位论文 2 证在欧美 CAD CAE CAM 已成为模具企业普遍应用的技术 在 CAD 的应用方面 已经 超越了甩掉图板 二维绘图的初级阶段 目前 3D 设计已达到了 70 89 PRO E UG CIMATRON 等软件的应用很普遍 应用这些软件不仅可完成 2D 设计 同时可获得 3D 模型 为 NC 编程和 CAD CAM 的集成提供了保证 应用 3D 设 计 还可以在设计时进行装配干涉的检查 保证设计和工艺的合理性 数控机床的普遍 应用 保证了模具零件的加工精度和质量 CAE 技术在欧美已经逐渐成熟 在冲模设计 中应用 CAE 软件 模拟金属变形过程 分析应力应变的分布 预测破裂 起皱和回弹等 缺陷 CAE 技术在模具设计中的作用越来越大 意大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后 试模时间减少了 50 以上 经过多年的耕耘 不仅在模具精度 具结构 模具寿命 制模周期等方面取得了明 显的突破 而且在板才成型的过程模拟 模具优化和可靠性设计等方面形成了新的理论 和方法 为适应新的市场环境 进一步实现快速制模 开辟新的技术空间 打下了基础 1 2 2 国内模具发展概况国内模具发展概况 我国冲压模具无论在数量上 还是在质量 技术和能力等方面都已有了很大发展 但与国发经济需求和世界先进水平相比 差距仍很大 一些大型 精度 复杂 长寿命 的高档模具每年仍大量进口 特别是中高档轿车的覆盖件模具 目前仍主要依靠进口 一些低档次的简单冲模 已趋供过于求 随着国民经济的高速发展 市场对模具的需求量不断增长 近年来 模具工业一直 以 15 左右的增长速度快速发展 模具工业企业的所有制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 浙江宁波和黄岩地区 的 模具之乡 广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业 科龙 美的 康佳等集团纷 纷建立了自己的模具制造中心 中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家 我国涌现出了一大批模具行业的龙头企业 如 汽车覆盖件模具有 四大家 模具行 业已有近百家企业被授予 中国重点骨干模具企业 称号 在产业布局上 我国模具业正在 从较发达的珠三角 长三角地区向内地和北方扩展 出现了一些新的模具生产较集中的 地区 更为重要的是 我国模具产业不仅规模庞大 而且档次也越来越丰富 大型 精 密 复杂 长寿命模具为代表的高水平模具比例达到了 35 以上 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 许多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 当前国际经济发展处于恢复过程 国际投资 消费市场正在进一步升温 经济形势 无锡太湖学院学士学位论文 3 企稳向好的趋势日益明显 这给模具行业步入发展快车道带来良好的发展环境 随着世 界经济的恢复 相信中国模具的发展将会进一步的加快速度 中国廉价劳动力成本的优 势和整体经济持续快速发展的良好势头 中国模具发展的前景将十分广阔 预计在今后 的十年里 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 3 中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一 1 3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求 冲压模具的设计在其生产 加工以及使用过程中尤为重要 特别是它的结构设计 对加工 装配 工期 成本乃至冲压产品的质量及生产效率产生极大的影响 本课题要 求对给定零件止板垫片进行落料 冲孔 成形连续模设计 通过对零件进行详细的冲压 工艺 排样方案 模具结构分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺 如 凸模 凹模 凸凹模 凸模固定板 垫板 凹模固定板 卸料板 导尺 挡料销 导正销等 从应用性方面来说 模具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 通过该课题能够让学生掌握中等复杂 程度零件冲压连续模设计与制造的一般方法 对零件冲压连续模工艺方案的制定 工艺 计算及连续模具设计有了更深层次的认识 并学会对模具设计资料的检索与整合以及对 已有资料的充分合理的使用 连续模在模具中技术含量高 制造 装配难度大 该课题 将会是对学生理论学习水平的实践和检验 可对以后从事类似的工作有一定的指导性与 实践性意义 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 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 10 钢 板材厚度为 0 7mm 零件图如下 图 2 1 零件图 图中尺寸未注公差取国标 GB T15055 2007 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 分析图中尺寸可得两类 第一类为冲裁件线性尺寸 分别有 第二类为冲裁圆度半径线性尺寸 有 R3 5 5 0R25 1 R 2 14 20 2 4 第一类冲裁件线性尺寸 查参考文献 2 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 12 0 10 5 0R25 1 R 0 15 0 20 0 20 2 4 2 14 20 第二类冲裁圆角半径线性尺寸 查参考文献 2 P4 表 5 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 0 40 5 3R 2 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 主要分析零件的形状特点 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 1 冲裁件形状 内 外形是简单还是复杂 2 冲裁件外形和内孔圆角半径避免太小 3 冲裁件凸出的悬臂与窄槽的宽度不宜过小 4 冲孔时孔不宜过小 5 冲裁时孔与孔之间 孔与边缘之间距离不宜过小 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 5 6 冲压材料 是否是常见材料 7 生产量的大小 一般来说 大批量生产时 可选用连续和高效冲压设备 以提高 生产效率 中小批量生产时 常采用简单模或复合模 以降低模具制造费用 8 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 冲压材料 为 10 钢 是常见的冲裁材料 力学性能 抗拉强度 b MPa 370 查参考文献 4 P411 页 表 7 1 抗剪强度 MPa 300 伸长率 10 29 屈服点 s MPa 210 由于零件是一个平面形状 内部有 3 个孔 外部是圆弧和直线组成 关键是冲孔和 落料能否同时进行 2 图形分析 形状不是太复杂 主要是圆形 圆弧形状 3 冲裁件外形和内孔圆角半径 本冲裁件无内形圆角半径尺寸 只有一个 90 的外形圆角半径尺寸 为 R3 5 查参考文献 3 P1 44 表 3 18 冲裁件圆角 r 的最小值 90 时为 0 5t 0 35mmt 0 7mm 因此完全符合要求 6 冲裁时孔与孔之间 孔与边缘之间距离 从产品图中可知孔与孔之间距离很大 应该符合要求 孔与边缘之间的距离最小 为 1 4mm 查参考文献 3 P1 45 表 3 19 孔与孔之间 孔与边缘之间距离的许可值 得 1 2t 0 84mm 1 4 因此符合要求 8 生产批量 本冲裁件产量为 200 万件 年 因此属于大批量生产 可选用连续和高 效冲压设备 以提高生产效率 9 冲裁件的尺寸要求 表面粗糙度要求 尺寸公差要求 尺寸 23 0 1 有较高的公差要求 2 个 4 2 的小孔要求对称分布 其它尺寸没 有较高公差要求 按未注公差处理 表面粗糙度没有特殊要求 2 3 冲压工序冲压工序 冲压工序为 落料 冲孔 2 4冲裁间隙冲裁间隙 根据料厚 t 0 7 和材料 10 钢 查参考文献 4 P46 页 得单面间隙 C 0 031 0 039 无锡太湖学院学士学位论文 6 因此双面间隙为 0 062 0 078mm 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 分三个单工序模 即 外形落料模 冲 小孔模和内形冲孔模 这些单工序模结构简单 制造方便 成本低廉 但生产速度慢 因此批量不能太大 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 定位不高 方案二 复合模 根据参考文献 4 P257 页 表 5 17 凸凹模最小壁厚 得到 t 0 7 时 凸凹模的最小壁厚为 2mm D 15mm 本产品的最小壁厚为 1 4 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 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 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 7 3 止转垫板连续模设计止转垫板连续模设计 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 同时为了正确控制送料步距采用侧刃定距 由于 料不厚 冲压速度较快 卸料采用弹性卸料结构 建议弹性材料采用弹簧 废料和产品 均采用在凹模 下模 向下推出 带料采用自右向左自动送料装置 模具结构如图 3 1 所 示 图 3 1 模具结构图 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 2 确定其搭边值确定其搭边值 搭边值的大小应考虑以下因素 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 本产 品是 10 钢 属于低碳钢 正好是表中的基准值 1 冲件的形状尺寸 冲件的形状复杂或尺寸较大时 搭边值大一些 本产品最外层是 由 20 R3 5 和直线组成的类似圆的图形 2 材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些 本产品厚度为 0 7mm 3 材料及挡料方式 采用自动送料 有侧刃装置 4 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些 本模具采用弹性卸料 5 材料为 10 钢 落料部分全是圆弧和直线 综上所述 根据参考文献 1 P72 页 表 2 13 搭边 a 和 a1数值 1 得 两工件间的搭边值 a 1 0mm 工件侧面搭边值 a1 1 2mm 3 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条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 本产品外形是带大圆弧形 因此排样主要由外形决定 为了提高材料利用率可考虑 单斜排 具体由下面计算决定 送料步距 A 22 52mm 通过 CAXA 软件测得 条料宽度 B D 2a1 nC 其中 20 a1 1 2 n 2 C 1 5 查参考文献 1 P74 表 2 16 b1和 C 值 B 20 2 1 2 2 1 5 25 4mm 因此带料宽度为 25 4mm 排样方案 第 1 工位冲 4 个小孔 第 2 工位冲中间圆孔 第 3 工位落料 第 1 个侧 刃放在第 1 工位 第 2 个侧刃放在第 4 工位 由于各工位间有足够的空间和安装固定凸 模空间 且工位数不多 故无需设置空工位 排样工位图如图 3 2 所示 侧刃形状和大小 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 9 参考参考文献 4 P282 表达 5 43 定距侧刃的结构尺寸 排样图如图 3 2 所示 3 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 25 4mm 厚 0 7mm 长度很长故不计算 材料利用率 只需计算一个送料步距就可以了 材料利用率计算公式 100 0 S S 其中 S0 一个送料步距内总面积 S 实际产品面积 故 S0 22 52 25 4 572 008 mm2 S S落 S孔 217 904mm2 由于形状复杂计算不方便 采用 CAXA 软件画图测量 S 的值 故材料利用率 09 38 100 008 572 904 217 100 0 S S 可见材料利用率远小于 45 材料利用率偏低 建议在冲压本产品时套冲其它小零 件或利用冲下的废料冲压其它产品 本模具设计时暂不考虑这些建议 3 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 共有三种不同结构的尺寸 即落料 4 个小孔和中间圆孔 下面分三部份分 别计算 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 配做凸模 无锡太湖学院学士学位论文 10 由于外形复杂 故采用凸 凹模配合加工法来制造 并进行设计计算 2 凸 凹模制造公差及凸 凹模刃口尺寸计算 工件尺寸有 20 0 20 23 0 10 R3 5 0 40 凸 凹模制造公差取对应尺寸公差的 1 4 冲裁双面间隙 Zmin 0 062 Zmax 0 078 3 落料凸 凹模刃口尺寸计算 由于以凹模为基准 所以查参考文献 1 P64 P65 页 得公式 磨损后凹模尺寸变小 A 类 设工件尺寸为 则 0 A 0 d AAd 磨损后凹模尺寸变大 B 类 设工件尺寸为 则 0 B d BBd 0 磨损后凹模尺寸不变 C 类 设工件尺寸为 C 则 2 dd CC 式中 d 4 分析三个尺寸得 均属于磨损后尺寸变大的尺寸 即 B 类 20 0 20 4 05 3 R 属于磨损后尺寸不变的尺寸 即 C 类 1 023 1 尺寸计算20 0 20 转化为单向尺寸 0 40 0 2 20 B 20 2mm 0 40mm 凹模偏差 d 4 0 10mm t 0 7 查参考文献 1 P64 表 2 11 得磨损系数 0 5 所以 mmBB d d 10 0 0 10 0 00 20 40 0 5 0 2 20 2 尺寸计算4 05 3 R 转化为单向尺寸 0 80 0 9 3 R B 3 9mm 0 80mm 凹模偏差 d 4 0 20mm t 0 7 查参考文献 1 P64 表 2 11 得磨损系数 0 5 所以 mmBB d d 20 0 0 20 0 00 5 3 80 0 5 09 3 3 尺寸计算1 023 C 23mm 0 2mm 凹模偏差 d 4 0 05mm 所以 025 0 232 dp CC 因此凹模尺寸为 23 0 025 mmR 20 0 0 5 3 mm20 0 10 0 凸模尺寸为以凹模为基准 配做 保证双面间隙为 0 062 0 078mm 3 5 2 冲冲 4 个小孔凸 凹模刃口尺寸的确定个小孔凸 凹模刃口尺寸的确定 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 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 11 这四个小孔两两相等 尺寸为 4 2 0 15 R0 5 0 12 定位尺寸为 14 2 0 2 23 0 1 因此有两类尺寸 各 2 个尺寸 1 定形尺寸计算 查参考文献 1 P63 页 得计算公式 凸模尺寸 dd p p 0 凹模尺寸 Zdd d pd 0min 其中工件尺寸为 d 0 1 4 2 0 15 的计算 查参考文献 1 P63 表 2 10 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 0 040 Zmax Zmin 0 078 0 062 0 016 0 040 故不能满足 p d Zmax Zmin要求 所以取 p 0 4 Zmax Zmin 0 006mm d 0 6 Zmax Zmin 0 009mm 将尺寸 4 2 0 15 化为单向公差尺寸 0 30 30 0 0 05 4 根据 t 0 7 查参考文献 1 P64 表 2 11 得磨损系数 0 5 所以凸模尺寸 mm dd p p 0 006 0 0 006 0 0 9 3 30 0 5 005 4 凹模尺寸 mm Zdd d pd 009 0 0 009 0 00min 954 3 054 0 9 3 2R0 5 0 12 的计算 查参考文献 1 P63 表 2 10 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 0 040 Zmax Zmin 0 070 0 054 0 016 0 040 故不能满足 p d Zmax Zmin要求 所以取 p 0 4 Zmax Zmin 0 006mm d 0 6 Zmax Zmin 0 009mm 将尺寸 R0 5 0 12 化为单向公差尺寸 0 24 R 24 0 0 38 0 根据 t 0 7 查参考文献 1 P64 表 2 11 得磨损系数 0 5 所以凸模尺寸 mm dd p p 0 006 0 0 006 0 0 50 0 24 0 5 038 0 凹模尺寸 mm Zdd d pd 009 0 0 009 0 00min 554 0 054 0 50 0 转化为直径尺寸 凸模尺寸 mm 0 012 0 00 1 凹模尺寸 mm 018 0 0 108 1 2 定位尺寸计算 无锡太湖学院学士学位论文 12 查参考文献 1 P64 页 得计算公式 Lp L 8 1 14 2 0 2 的计算 中心距为 Lp L 8 14 2 0 05 223 0 1 的计算 中心距为 Lp L 8 23 0 025 3 5 3 中间大孔凸 凹模刃口尺寸的确定中间大孔凸 凹模刃口尺寸的确定 1 计算原则 中间大孔属于冲孔工序 因此计算原则以凸模为基准 配做凹模 由于外形都是圆弧形比较复杂 加工不方便 故采用凸 凹模配合加工法来制造 并进行设计和计算 2 凸 凹模制造公差及凸 凹模刃口尺寸计算公式 工件上尺寸有 R1 25 0 10 14 2 0 20 凸 凹模制造公差取对应尺寸公差的 1 4 冲裁双面间隙 Zmin 0 062 Zmax 0 078 3 冲孔凸 凹模刃口尺寸计算 由于以凸模为基准 所以查参考文献 1 P64 P65 页 得公式 磨损后凸模尺寸变小 A 类 设工件尺寸为 则 0 A 0 p AAp 磨损后凸模尺寸变大 B 类 设工件尺寸为 则 0 B p BBp 0 磨损后凸模尺寸不变 C 类 设工件尺寸为 C 则 2 pp CC 式中 p 4 分析 2 个尺寸得 R1 25 0 10 属于磨损后尺寸变大的尺寸 即 B 类 14 2 0 20 属于磨损后尺寸变小的尺寸 即 A 类 1 R1 25 0 10 尺寸计算 转化为单向尺寸 0 20 0 35 1 R B 1 35 0 20 凸模偏差 p 4 0 05mm 根据 t 0 7 查参考文献 1 P64 表 2 11 得磨损系数 0 5 所以凸模尺寸为 mmBB p p 05 0 0 05 0 00 25 1 20 0 5 035 1 2 14 2 0 20 尺寸计算 转化为单向尺寸 40 0 0 0 14 A 14 0 0 40 凸模偏差 p 4 0 10mm t 0 7 查参考文献 1 P64 表 2 11 得磨损系数 0 5 所以 0 10 0 0 10 0 0 2 144 05 014 p AAp 因此凸模尺寸为 mmR 05 0 0 25 1 mm14 200 10 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 13 凹模尺寸为以凸模为基准 配做 保证双面间隙为 0 062 0 078mm 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 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 的冲压力取三者之各 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 10 钢 材料厚度 0 7mm 材料的抗剪强度取中间值 300MPa 进行计算 1 冲裁力 N206273005566 750 73 1LF Kt 冲 式中 L 落料件的周长 t 板料厚度 0 7mm 材料抗剪强度 300MPa 2 卸料力 N8262062740 0 卸卸 冲 FKF 式中 K卸 卸料力系数 查参考文献 1 P52 页 表 2 2 得 K卸 0 04 3 推件力 N794220627550 07 冲推推 FnKF 式中 K推 推件力系数 查参考文献 1 P52 页 表 2 2 得 K推 0 055 n 为凹模孔内堆积的个数 查参考文献 4 P249 页 凹模刃口高度取 h 5mm n h t 7 4 落料总冲压力 F落 F冲 F卸 F推 20627 826 7942 29395N 3 6 2 冲孔部分冲压力冲孔部分冲压力 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 4 2 小孔 2 个 R0 5 小孔和 1 个中间大圆孔 由于中间 大圆孔计算复杂 采用 CAD 软件计算 连同 2 个 4 2 小孔 2 个 R0 5 小孔的总周长为 L 79 69mm 1 冲裁力 N2175630069 790 73 1LF Kt 冲 式中 L 所有冲孔的周长 mm t 板料厚度 0 7mm 材料抗剪强度 300Mpa 2 卸料力 无锡太湖学院学士学位论文 14 N8712175640 0 卸卸 冲 FKF 式中 K卸 推件力系数 查参考文献 1 P52 页 表 2 2 得 K卸 0 04 3 推件力 N837721756550 07 冲推推 FnKF 式中 K推 推件力系数 查参考文献 1 P52 页 表 2 2 得 K卸 0 055 n 为凹模孔内堆积的个数 查参考文献 4 P249 页 凹模刃口高度取 h 5mm n h t 7 4 落料总冲压力 F落 F冲 F卸 F推 21756 871 8377 31004N 3 6 3 侧刃部分冲压力侧刃部分冲压力 根据本模具的结构 侧刃力只包括冲裁力 且有两个侧刃 N1361503087 490 73 1LF Kt 冲 式中 L 两侧刃的总周长 由于计算较复杂采用 CAD 软件计算 结果为 49 87mm t 板料厚度 0 7mm 材料抗剪强度 300Mpa 3 6 4 总冲压力总冲压力 总冲压力 F总 F落 F孔 F侧 29395 31004 13615 74014N 3 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 行程距离和行和次数 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 即 F压 1 3F总 1 3 74014N 97KN 综合上述 查参考文献 4 P478 页 附录 A 7 选得开式压力机型号为 J23 10 标准型 可倾式压力机 压力机参数如下 公称压力 100N 发生在名义压力时滑块距下死点的距离 4mm 滑块行程 60mm 标准行程式次数 130r min 最大闭合高度 180mm 工作台尺寸 左右 360mm 前后 240mm 工作台孔尺寸 130mm 模柄孔尺寸 30mm 50mm 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 15 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 落料力和侧刃冲裁力 因此 X 方向是不 对称的 Y 方向是对称的 由于 X 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 30 由于 Y 方向是对称的 所以 Y0 0 故压力中心坐标为 30 0 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 4 个小孔 1 个中心大圆孔和侧刃孔 小孔凸模 中心大圆凸模 落料凸模 凸模固定板 凸模垫板 卸料板 侧刃 挡块 和侧面导板等 无锡太湖学院学士学位论文 16 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 0 7mm 刃口高度取 h 5mm 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 60 64HRC 3 凹模外形尺寸 凹模厚度 H Kb 15mm b 26 t 0 7mm 查参考文献 1 P224 页 得 K 0 35 所以 H 0 35 26 9 1mm 取 H 15mm 凹模边缘壁厚 C 1 5 2 0 H 30mm C 1 5 H 1 5 15 22 5mm10 1 由于外形与高度相比相差较大 对以后的加工 和热处理变形不利 因此厚度改为 H 160 10 16mm 因此凹模外形尺寸为 160 90 16 4 凹模固定和定位方式 凹模放在下模座上 用螺钉与下模座固定 再用销与下模座定位 形状如下图所示 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 17 图 3 6 凹模 3 9 2 小凸模小凸模 1 设计设计 1 冲小孔凸模材料和热处理 查参考文献 4 P438 页 表 7 19 得材料为 Cr12MoV 热处理 58 62HRC 2 冲孔凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体 采用头部台阶固定方式 形状如图 3 7 所示 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 t 0 32 20 18 9 18 0 7 0 5 56 1mm 注 H固 H压 H卸分别为 固定板高度 压缩后固定板与卸料板之间的高度 卸料 板的高度 无锡太湖学院学士学位论文 18 图 3 7 小凸模 1 3 9 3 小孔凸模小孔凸模 2 设计设计 1 冲小孔凸模材料和热处理 查参考文献 4 P438 页 表 7 19 得材料为 Cr12MoV 热处理 58 62HRC 2 冲孔凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体 采用头部台阶固定方式 形状如图 3 7 所示 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 t 0 32 20 18 9 18 0 7 0 5 56 1mm 注 H固 H压 H卸分别为 固定板高度 压缩后固定板与卸料板之间的高度 卸料 板的高度 图 3 8 小凸模 2 3 9 4 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 Cr12MoV 58 62HRC 2 落料凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体 采用头部台阶固定方式 形状如图 3 8 所示 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 落料凸模总长度 L H固 H压 H卸 t 0 32 20 18 9 18 0 7 0 5 56