毕业设计---架板冲压工艺及级进模设计.doc

洛阳理工学院毕业设计 论文 I 架板冲压工艺及级进模设计 摘 要 冲压是利用安装在冲压设备 主要是压力机 上的模具对材料施加压力 使 其产生分离或塑性变形 从而获得所需零件的一种压力加工方法 而弯曲是将板 料 棒料 管材和型材弯曲成一定角度和形状的冲压成形工序 本文主要研究工作有 利用金属零件特征之间的关系建立级进模排样设计模型 引入冲压排样设计 原则 进一步将钢制的零件的形状特征应用与模具设计中 建立模具模型进行模 具工艺设计和结构设计 从而确定总体的模具形式 即先通过级进模进行落料 冲孔和一次弯曲成形 再经过单工序弯曲模进行二次弯曲成形即可 模具设计制 造后 可能在制造和生产调试过程中表现出设计的不足和错误 通过总结 概括 这些问题 可以进行修正工艺设计和模具结构设计 或增加新的工艺规则 为以 后的模具设计提供宝贵的经验 基于以上的设计工作 可以建立一套可行的 适合于小型金属零件的冲压级 进模的设计方法 并在实际生产中应用 关键词 级进 弯曲 冲压 连续 洛阳理工学院毕业设计 论文 II Frame Plate Stamping Process and Progressive Die Design ABSTRACT Stamping mold in stamping equipment mainly press to put pressure on the material to produce a separation or plastic deformation to obtain the required parts of a pressure processing methods curved sheet bar tube and profiles are bending at an angle and shape of metal forming processes In this paper research work The relationship between the characteristics of metal parts to create a progressive die layout design model the introduction of stamping nesting design principles further shape characteristics of the steel parts used in mold design create a mold model mold process design and structural design to determine the overall form of the mold That is first through the progressive die punching and a Bending forming to the second bend after the bending modulus of a single process Mold into after manufacture performance in the manufacturing and production process of debugging a design deficiencies and errors by summing up to summarize these issues amendment process design and mold structure design or increase the new rules of the process provide valuable experience for future mold design Based on the above design you can create a viable and suitable for the level of small metal parts stamping progressive die design method and application in the actual production KEY WORDS Progressive Bending Stampings Continuous 洛阳理工学院毕业设计 论文 III 前 言 冲压工艺在工业生产中的应用十分广泛 而冲压模具是实现冲压工艺必不可 少的装备 冲模设计水平将直接影响到产品的质量 生产效率 生产成本与操作 者的安全 而本次毕业设计的目的在于培养学生的实践操作能力 在于验证理论 与实践的结合 他的意义是十分广阔的 他不仅让学生们体验到了作为一个设计 人员的艰辛与不易 也让他们认识到了现实与理想中的差距 会让他们在以后的 道路中会更成熟 理性 级进冲模是冷冲压模具中的一种先进 高效的冲压模具 对于某些形状较为 复杂的 具有冲裁 弯曲 拉深等多工序的冲压零件可在一副模具上完成 级进 冲模是实现自动化 半自动化生产 确保冲压加工质量稳定的一种模具结构形式 级进冲模较一般冲压模具而言 结构较为复杂 其制造难度及精度要求相对较高 制造周期较长 因而对模具设计及工艺编排专业人员的要求更高 级进冲模按材料在模具内的送进方式主要有 一次送料级进模 其原料为带 料 二次送料级进模 其原材料为半成品的落料件 而本次毕业设计主要针对一 次送料级进模的设计 较为详细的介绍了在设计级进模的过程中 如何针对不同 冲制零件的结构特点进行合理的工艺分析 如何按不同冲压工艺要求和成形条件 正确进行排样图的设计以及在总装配中工作零件 辅助零件与标准零件的选用与 配置 本冲模毕业设计可以说是本人三年来大专模具生涯学习的结晶 虽然在设计 的过程中遇到了一系列的问题 但是在过程中得到了方世杰老师的指导 并应用 了有关工厂企业中的一些实践经验 其中汇集 节录的他人作品仅用于学习与研 究 由于本人水平有限 书中难免有不足之处 在此恳请读者批评指正 本人深 表感谢 洛阳理工学院毕业设计 论文 IV 目 录 前 言 绪 论 1 第 1 章 冲压件的分析与排样设计 3 1 1 冲压件的工艺性分析 3 1 2 工艺方案及模具结构类型 3 1 3 排样设计 4 1 4 模具总体结构设计 5 第 2 章 工作零件的尺寸计算 6 2 1 弯曲件展开尺寸的计算 6 2 1 1 二次弯曲展开尺寸的计算 6 2 1 2 一次弯曲展开尺寸的计算 6 2 2 刃口尺寸的计算 7 2 3 弯曲部分凸 凹模的计算 7 第 3 章 冲压力和压力中心的计算 9 3 1 冲裁工艺力的计算 9 3 2 卸料力 推件力及顶件力的计算 9 3 3 弯曲力的计算 10 3 4 压力机公称压力的确定 10 3 5 压力中心的确定 11 第 4 章 模具结构及主要零部件的设计 12 4 1 工艺零件的设计原则 12 4 2 工作零件的结构设计 13 4 2 1 冲孔凸模的结构设计 13 4 2 2 落料凹模的结构设计 15 4 3 结构零件的设计 15 4 3 1 定位装置的设计 16 4 3 2 卸料装置的设计 17 4 3 3 托料装置的设计 17 4 3 4 限位装置的设计 17 洛阳理工学院毕业设计 论文 V 4 3 5 弹压卸料板弹簧的选用 18 4 4 模架及其他板料的选择 19 4 4 1 模架的选择 19 4 4 2 其他板料的尺寸及材料的选择 20 第 5 章 压力机的选则和校核 21 5 1 压力机的选择 21 5 2 压力机的校核 21 第 6 章 模具装配图及零件图的绘制 23 6 1 模具装配图的绘制 23 6 2 模具零件图的绘制 25 第 7 章 模具的装配及注意事项 26 第 8 章 模具装配效果图 27 结 论 28 谢 辞 29 参考文献 31 外文资料 32 洛阳理工学院毕业设计 论文 1 绪 论 冲裁模在冲压中至关重要 没有符合要求的冲裁模 批量冲压就难以实现 没有先进的冲裁模 先进的冲压工艺也无法实现 冲压工艺与模具 冲压设备与 冲压材料构成冲压加工的三大要素 只有他们结合才能得出适合的冲压件 与机 械加工及塑性加工的其他方法相比 冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具 有独特的优点 主要表现在以下几个方面 1 冲压加工的生产效率高 操作方便 易于实现机械化和自动化 这是因为冲压依靠冲模及冲压设备完成加工的 普通压力机的行程次数为每分钟 几十次 高速压力机要每分钟数百次甚至上千次以上 而且每次冲压行程就可以 得到一个冲压件 2 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸及形状精度 一般不破坏冲 压件的表面质量 且模具的寿命一般比较长 所以冲压的质量很稳定 互换性好 具有 一模一样 的特性 3 冲压可加工出尺寸范围较大 形状较为复杂的零件 如小到钟表 的秒针 大到汽车纵梁 覆盖件等 加上冲压时材料的冷变形硬化效应 冲压的 强度和硬度都较高 4 冲压一般没有切屑 碎屑产生 材料的消耗较小 也不需要加热 设备 所以是一种节省材料 节能的加工方法 冲压件的成本较低 但是 冲压加工时模具一般具有专一性 又是一个复杂零件需要数套模具才 能加工成形 且模具制造的精度高 技术要求高 是技术密集型产品 所以 只 有在冲压件生产批量较大的情况下 冲压加工的优点才能充分得到体现 从而获 得较好的经济效益 冲压工艺在现代工业生产中 尤其是大批量生产中应用十分广泛 相当多的 工业部门越来越多的使用冲压加工方法加工产品零部件 如汽车 农机 仪器仪 表 电子 航空航天 家电及轻工业等行业 在这些工业部门中 冲压件所占的 比重相当大 少则 60 以上 多则 90 以上 不少过去用锻造铸造和切削方法加 工制造的零件 现在大多也被质量轻刚度好的冲压件所替代 因此可以说如果生 产中不采用冲压工艺 许多工艺部门要提高生产效率和产品质量 降低生产成本 对产品进行快速更新换代都是难以实现的 随着科学的不断进步和工业生产的迅 洛阳理工学院毕业设计 论文 2 速发展 许多新技术 新工艺 新设备 新材料不断涌现 因而促进了冲压工艺 的不断革新和快速发展 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 国内外对冲压成形技术 的研究非常重视 在材料冲压成形研究 冲压成形过程应力应变分析 板料变形 规律研究 坯料与模具间相互作用的研究等方面取得了重大成果 2 冲模是实现冲压的基本条件 在冲压模设计上朝两个方面发展 一方面 为了适应高速 自动 精密 安 全大批量生产的需要 冲模向高效率高精度高寿命及多工位多功能发展 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 各种简易冲模及制造技 术也得到迅速发展 3 冲压设备与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的基本条件 高效率 高精度 高 寿命的冲模需要高精度高自动化的设备相匹配 近年来 为了适应市场的激烈竞 争 对产品质量的要求越来越高 切更新换代周期越来越短 冲压生产为了适应 这一新的要求 开发了各种适应不同批量生产的工艺设备和模具 4 模具标准化 不仅要有各种规格和精度的模架标准 还要发展典型模具结构和零部件的标 准化工作 降低模具设计复杂程度 降低模具制造技术 缩短生产准备周期 5 发展模具的计算机辅助设计与辅助制造 计算机辅助设计 就是用电子计算机作为信息处理手段 进行最佳判断 计 算 实现综合设计 计算机辅助制造 就是生产人员借助计算机对模具制造实行 监督 控制和管理 将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统 是向自 动化发展的有效途径 对提高模具设计与制造质量 简化模具设计和生产管理将 起巨大的作用 洛阳理工学院毕业设计 论文 3 第 1 章 冲压件的分析与排样设计 冲裁件的工艺性 是指冲裁件对冲裁工艺的适应程度 即冲裁件的结构 形 状 尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求 冲裁件工艺性优劣对 冲裁件质量 模具寿命和生产效率都有很大影响 1 1 冲压件的工艺性分析 图 1 1 架板制件图 1 材料 该冲裁件的材料为钢 具有良好的可冲压性和弯曲性 Q235 2 零件结构 该冲裁件的结构较为复杂 并在弯角处有四处圆角 R0 5 3 尺寸精度 零件图上所有的未注公差的尺寸 属自由尺寸 可按IT12 级确定工件尺寸的公差 结论 适合冲裁 弯曲 1 2 工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料 冲孔 弯曲三个基本工序 可以采用以下几种冲压方案 方案一 先落料 后冲孔 然后分别一次弯曲和二次弯曲 即采用单工序模 生产 方案二 落料 冲孔 弯曲连续冲压 即采用连续模生产 方案三 先落料 冲孔和一次弯曲 后二次弯曲 即采用连续模和单工序 洛阳理工学院毕业设计 论文 4 弯曲模生产 方案比较 单工序模具结构简单 制造方便 但是需要三套模具 成本相对 来说较高 且生产率低 更重要的是在多次的移动过程中必定会增大误差 使冲 件的精度 质量大打折扣 达不到所需要求 难以满足生产的需要 级进模是一 种多工位 高效率的加工方法 但级进模制造复杂 成本也较高 而如果综合单 工序模和级进模两者的优点来设计出适合的模具 将大大的减少成本 故通过以上的方案比较 采用方案三 即设计出两套模具 先通过级进模完 成落料 冲孔和一次弯曲成形 然后通过单工序弯曲模进行二次弯曲成形 1 3 排样设计 排样是级进模具结构设计的主要依据 排样图的好坏 直接关系到模具设计 而排样图的设计有错误 会导致制造出来的模具无法冲出合格制件而将整幅模具 报废 所以说在设计之前一定反复的比较 分析 得出一个最优化的排样方案来 具体排样方案有以下两种 方案一 切断 弯曲 落料 2 落料 1 侧刃切边与冲孔 方案二 切断 空工位 弯曲 落料 2 落料 1 侧刃切边与冲孔 冲工艺孔 洛阳理工学院毕业设计 论文 5 图 1 2 排样图比较 方案比较 方案二材料利用率比方案一高 而且方案一送料困难 模具结构 复杂 导致模具加工困难 综合分析 采用方案二 如上图 1 2 所示 查 1 表 3 9 确定条料搭边值 两工件间的搭边值为 2mm 1 a 工件边缘的搭边值为 mm05 3 a 步距为 8mm1 条料的宽度为 5mm4 最后确定冲件的排样图如图 1 2 方案二所示 一个步距内的材料的利用率为 即条料的利用率为 4651 0 1845 74 376 BS A 51 46 查阅相关板材标准 取宽的条料利用自动送料机送料即可 mm45 1 4 模具总体结构设计 模具采用对角导柱标准模架 模具上模部分主要由上模板 垫板 凸模固定 板及卸料板组成 卸料方式采用弹性卸料 以矩形弹簧为主要弹性元件 以圆形 截面弹簧为辅助元件 下模部分由下模板 凹模 固定板 垫块 垫板等组成 冲压过程中的废料从下模垫板中落下 落到下模座上 然后用工具人工勾出即可 洛阳理工学院毕业设计 论文 6 第 2 章 工作零件的尺寸计算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差直接影响冲裁件的尺寸精度 模具的合理间隙 值也靠凸 凹模刃口尺寸及其公差来保证 因此 正确计算凸 凹模刃口尺寸和 公差是冲裁模设计中的一项重要工作 而在弯曲件的展开尺寸计算过程中 由于 应变中性层的长度弯曲变形前后不变 因此其长度就是所要求的弯曲件坯料展开 尺寸的长度 而要想求得中性层的长度 必须先找到中性层的确切位置 2 1 弯曲件展开尺寸的计算 2 1 1二次弯曲展开尺寸的计算 根据冲裁件尺寸知 25 0 2mm 0 5mm 2 0 5 t r tr故 查 1 表 4 6 得 0 22 x 由 1 式 4 23 得 xtrllL 2 21 mm9758 6 mm222 0 5 0 2 14 3 5 52 2 211 xtrllL 故mm9516 13mm9758 6 22 1 LL 2 1 2一次弯曲展开尺寸的计算 查 1 表 4 6 得 0 22 x 由 1 式 4 23 得 xtrllL 2 21 mm9032 38 13mm222 0 5 0 2 14 3 5 49758 6 2 2 211 xtrllL 2 2 刃口尺寸的计算 落料部分以落料凹模为基准计算 落料凸模按间隙值配作 冲孔部分以冲孔 洛阳理工学院毕业设计 论文 7 凸模为基准计算 冲孔凹模按间隙配作 经查 1 表 3 5 查得间隙值为 设计时 凸模按级设计制造 凹模按mm246 0 min zmm360 0 max z6IT 级制造加工 由于在级进模设计中 落下的都是废料 所以以冲孔模设计 7IT 具体的计算过程按照 1 式 3 5 和 3 6 来计算 具体的尺寸如下表 2 1 所示 表 2 1 刃口尺寸计算 制造公差计算结果 基本尺寸 mm 公差 IT12 冲裁间隙 mm 磨损 系数 凸模 IT6 凹模 IT7 凸模凹模 20 100 0060 0102 102 346 5 10 120 0080 0125 225 466 13 050 180 0110 01813 2313 476 110 180 0110 01811 1811 426 18 10 180 0110 01818 2818 526 3 150 10 1 0 0080 0123 253 496 冲孔4 0 120 0080 0124 094 336 冲孔3 0 10 0 75 0 0060 0103 103 346 4 10 12 mm246 0 min z mm360 0 max z mm114 0 246 0 360 0 minmax zz 10 0080 0124 224 466 2 3 弯曲部分凸 凹模的计算 对于弯曲件 必须合理的确定凸 凹模之间的间隙 间隙过大则回弹 工件 的形状和尺寸误差增大 过小会加大弯曲力 使工件厚度减薄 擦伤工件并降低 模具寿命 由 1 式 4 34 ttmax 2CtCtZ 由 1 表 4 16 得 05 0 t C 故 mm07 2 mm05 0 02 2 2 ttmax CtCtZ 由于弯曲有回弹现象 所以在设计过程中应尽量减少回弹的发生 由表 1 表 4 3 查得 弯曲的回弹角的大小为 故一次弯曲的凸 90 1 模的弯曲角为 89190 T 洛阳理工学院毕业设计 论文 8 由 1 式 4 4 Et r r r s T 31 其中 mm MPa10 MPa mm mm 3 s T T 弯曲件材料厚度 材料的弹性模量 材料屈服点 凸模的弯曲角 弯曲件的弯曲角 弯曲件的圆角半径 凸模的圆角半径 t E r r 由 7 附表 10 查得 MPa10120 253MPa 3 s E 故 mm492 0 mm 210120 5 0253 31 5 0 31 3 s T Et r r r 凹模的圆角半径则根据 1 经验公式可得 即 150 P mm4 2 a r 在弯曲工作部分的尺寸和公差可由 1 式 4 35 和 75 0 A 0 A LL 求得 0 AT T ZLL mm275 18mm14 4 135 4 1 mm135 14mm18 0 75 0 14 75 0 021 0 0 021 0 0 0 TA 0 011 0 0 011 0 0 T T T ZLL LL 凹模尺寸 凸模尺寸 洛阳理工学院毕业设计 论文 9 第 3 章 冲压力和压力中心的计算 冲裁工艺力包括冲裁力以及卸料力 推件力和顶件力 冲裁时分离材料所需 的力为冲裁力 将冲裁后由于弹性恢复而扩张 堵塞在凹模洞口内的工件推出或 顶出所需的力为推件力或顶件力 将因弹性收缩而箍紧在凸模上的工件卸料的力 为卸料力 冲压力合力的作用点成为模具的压力中心 为了保证压力机和模具的 正常工作 应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合 否则 会使冲模 和压力机滑块产生偏心载荷 导致滑块和导轨间和模具导向零件之间非正常的磨 损 还会使合理间隙得不到保证 从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模 具 因此 只有正确的计算出冲裁件的工艺力 才能选择合适的压力机 3 1 冲裁工艺力的计算 由 1 式 可以计算冲件的冲裁工艺力 其中 KLtF MPa mmt 3 1 mm N 材料抗剪强度 材料厚度 系数 取 冲裁周边长度 冲裁力 K L F 由 4 表 3 2 查得 本冲件材料的抗剪强度为 取 MPa380 310330MPa 由冲件的尺寸 计算出冲件的周边长度为 mm8 119mm 9 3813 9 251814 1 L 故 kN103kN8 102kN3302 8 1193 1 1 KLtF 3 2 卸料力 推件力及顶件力的计算 卸料力 推件力 顶件力可由 1 式 3 21 3 22 3 23 计算得出 即 FKF FnKF FKF DD TT XX 顶件力 推件力 卸料力 洛阳理工学院毕业设计 论文 10 由 1 表 3 14 查得 06 0 55 0 04 0 DTX KKK 故 kN18 6 kN10306 0 kN98 84kN10355 0 5 1 kN12 4 kN10304 0 1DD 1TT 1XX FKF FnKF FKF 3 3 弯曲力的计算 由冲件可知 该零件弯曲属于 U 形件弯曲 弯曲力的计算可由公式 计算求得 tr KBt F b 2 UZ 7 0 其中 3 1 MPa mm mm mm N b UZ 安全系数 取 抗剪切强度 弯曲件内半径 材料厚度 弯曲件宽度 自由弯曲力 K r t B F 通过计算得知 弯曲件的宽度为 查 3 表 2 4 得 mm18MPa330 b 故 kN69 18N 25 0 330490 383 17 07 0 b 2 1 UZ tr tKB F 对设置顶件式压料装置的弯曲模 顶件力也要由压力机滑块承担 近 Q F Q F 似取自由弯曲力 即 则总的自由弯曲力为 60 30 UZ的 F UZQ 6 0 3 0FF kN29 90 24 30kN69 186 1 3 16 1 3 1 UZQUZU FFFF 总 3 4 压力机公称压力的确定 压力机的公称压力必须大于或等于各种冲裁工艺力的总和 由于模具结构 Z F 的不同 的计算应根据实际情况具体分析 在这里采用的是弹性卸料装置和下 Z F 出料方式的冲裁模结构 由 1 式 3 25 计算得 DXZ FFFF kN3 113kN18 612 4 103 DXZ FFFF 又因为 kN26 U 总 F 所以 kN139kN26113 UZZ 总总 FFF 洛阳理工学院毕业设计 论文 11 3 5 压力中心的确定 由于本冲件的结构较为复杂 故用 Pro E 软件进行分析得 压力中心如下图 3 1 所示 图 3 1 压力中心 洛阳理工学院毕业设计 论文 12 第 4 章 模具结构及主要零部件的设计 多工位级进模又称连续模 即在压力机的一次行程内 在模具的不同工位上 完成多道冲压工序 级进模除可进行冲孔 落料工序外 还可完成压筋 弯曲 拉深等成形工序 甚至还可以在模具中完成装配工序 冷冲压模具组成零件按其 不同的作用 可分为工艺零件与结构零件两大类 工艺零件主要有工作零件 定 位零件 卸料零件 结构零件主要有基础零件 导向零件 连接零件 工艺零件 直接进行各工艺的冲压工作 而结构零件在模具的制造 使用中起装配 导向 辅助 安装的作用 级进冲模一般包含有两种或两种以上的冲压工艺 各类模具零件必须满足各 种特定工序的技术条件 以适应高速 连续 稳定的冲压加工 而绝不能用设计 一般冲压零件的方法进行级进模的零件设计 4 1 工艺零件的设计原则 1 工艺零件应有足够的强度和刚度 由于级进冲模是高速 连续的冲压加工 工艺零件的磨损比一般冲压模具大 得多 受力状态也是不平衡 不对称 不垂直的 模具损坏的可能性也较大 所 以 在级进模设计时应进行受力分析 工艺计算以及工艺零件的刚度 强度的校 核 并按照不同的冲压工艺 冲件材料 技术要求合理的选择模具零件的结构形 式以及模具零件的结构形式 模具材料及热处理方式 尤其是凸 凹模等主要工 作零件的设计是否正确合理 2 工艺零件应有统一的基准 级进冲模中 凸 凹模的主要工作零件种类不同 在设计时 应遵循其基准 统一的原则 以冲件的尺寸基准作为各凹模型孔间坐标位置的统一基准 并以该 统一基准作为凹模 卸料装置 固定板等模具零件的型孔坐标基准及各凸模的安 装位置基准 3 工艺零件间应有合理的间隙 级进冲模工作零件 卸料零件 定位零件间都要保持不同的间隙要求 以保 持冲压的稳定和冲制时的精度 对不同冲压工序的工艺零件间都要保持稳定均匀 洛阳理工学院毕业设计 论文 13 的配合间隙 4 废料的排除应方便 可靠 在级进冲模的连续冲裁过程中 产生的废料较一般冲模要多得多 因此要在 凸模上设置废料顶杆 凹模上设置高压气孔 以便及时的清除废料 4 2 工作零件的结构设计 4 2 1冲孔凸模的结构设计 1 凸模的结构设计 对于较小的凸模 由于直径或相对直径较小 加工成台阶式结构 较大的直 接加工成直通式凸模 凸模的固定形式采用通用的台肩形式与固定板固定 凸模 与凸模固定板的配合采用过渡配合 凸模外形结构如图 4 1 所示 图 4 1 异形凸模外形 2 凸模的长度设计 凸模长度主要根据模具结构 并考虑修模 装配等的需要来确定 这里由于 凸模比较细小 所以在保证刚度和强度的前提下给几个小的凸模添加保护装置 这样可以确保工作的时候保证不会被折断 并采用弹性卸料装置 起到二次保护 凸模的作用 其凸模长度应根据以下公式计算 hthhL 21t 其中 mm mm mm mm mm 2 1 t 材料厚度 增加长度 凸模固定卸料板的厚度 凸模固定板的厚度 凸模的长度 t h h h L 经计算得出凸模的长度是 洛阳理工学院毕业设计 论文 14 mm68mm2381523 21t hthhL 3 凸模强度 刚度校核 在一般情况下 凸模的强度和刚度是足够的 没必要进行校核 但是当凸模 的截面尺寸很小而冲压件板料厚度较大或根据结构需要确定的凸模特别细长时 则应进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核 在这里只对细小的凸模进行校核 承压能力的校核 凸模最小断面承受的压应力必须小于凸模材料强度允许的 压力 即 tdAF4 minmin 即圆形凸模 式中 MPa MPa mm mm mm N MPa min 2 min 冲裁材料抗剪强度 凸模材料的许用压应力 冲裁材料厚度 凸模最小直径 凸模最小断面积 凸模纵向总压力 凸模最小断面的压应力 t d A F 故 2mmmm1300330244 min td 而 故凸模材料的强度和刚度满足要求 3mm min d 4 失稳弯曲能力的校核 级进冲模中的凸模一般均有弹压卸料板或导向保护套导向 相当于一端固定 另一端铰支的压杆 由 5 式 nF EJ L 2 max 2 式中 凸模所受总压力 安全系数 淬火钢 凸模最小截面惯性矩 对于模具钢 可取凸模材料的弹性模量 N 3 2 mmJ MPa102 2 4 5 F nn EE 简化后即 F d L 2 max 270 式中 凸模所受总压力 凸模工作部分最小直径 N mm F d 故 mm53 91mm 139 4 270270 2 max F d L 洛阳理工学院毕业设计 论文 15 而 mm80 max L 经校准符合设计要求 模具的刃口要求有较高的耐磨性 并能承受冲裁时的冲击力 因此应有高的 硬度与适当的韧性 在这里由于形状复杂且模具有较高的寿命要求 故凸模选 等模具钢制造 热处理 Cr12MoV Cr12CrWMn 62HRC 58 4 2 2落料凹模的结构设计 1 凹模的结构设计 凹模的设计同凸模的设计 固定方式仍采用台阶式结构 但是由于落料凹模 较多 采用多个镶块拼接可能会造成强度不够 所以在这里把前面的多个落料凹 模设计成一整体结构 落料凹模与凹模固定板的配合部分采用过渡配合 H7 n6H7 m6或 2 凹模的壁厚设计 凹模的外形和尺寸可由下图 4 2 得出 图 4 2 凹模外形 取 凹模的壁厚在最薄处取 mm25 mm4 3 Hh mm5 1 c 4 3 结构零件的设计 4 3 1定位装置的设计 在级进模中 条料送进步距及工件定位要精确 故常常使用导正销与侧刃配 合定位的方式 只有这样定位才能取得最佳的定距效果 在定位零件中 侧刃作 洛阳理工学院毕业设计 论文 16 为定距和初定位 导正销作为精定位 1 侧刃定位 侧刃和侧刃挡块除作为条料的首次定位 还可控制条料的送进步距 侧刃的 结构为长方形 控制冲件的外形并采用双边定位 一般侧刃的公称尺寸等于步距 的公称尺寸加上 故侧刃的外形尺寸规格为 材料mm1 0 05 0 mm15 3 mm 1 18 为等 Cr12MoV Cr12CrWMn 2 导正销定位 导正销主要用于自动送料的级进模的定位 它能调整模具上的任意步距 导 料位置的导正 是通过导向板和导正销插入料上的导正孔来导正 在这里则是采 用废料上的工艺孔来定位 根据 1 图 8 36 可知 导正销的结构采用固定式 同 时为提高导向精度 采用双排导正孔导正 由于在设计模具时需要一定的寿命 因此导正销一般采用合金钢制造 其热处理硬度不低于 淬火后还须正确60HRC 的回火以消除其内应力 导正销的具体尺寸规格为 如下图 mmmm633 4 3 所示 图 4 3 浮动导正销 1 上托 2 上模固定板 3 弹簧 4 导正销 5 卸料板 4 3 2卸料装置的设计 由于多工位级进模的结构比较复杂 且工位较多 故采用把多个镶块拼装结 构固定在一块刚度较大的基体上 卸料版的安装形式为采用卸料螺钉吊装在上模 洛阳理工学院毕业设计 论文 17 同时 级进模又是多工序 多工位的冲压加工 冲压前 材料必须被完全压紧 故这里采用弹压卸料的结构形式 由于在卸料版和凸模固定板之间须有较大移动 空间距离 因此在此之间安装弹簧或橡胶 考虑到冲件较小 模具结构也不是很 大 故使用矩形截面弹簧 卸料板和固定板之间则采用卸料螺钉连接 4 3 3托料装置的设计 多工位级进模依靠送料装置的机械动作 把带料按照设计的进距尺寸送进来 实现自动冲压 由于带料经过冲裁 弯曲等变形以后 在厚度方向上会有所不同 为了顺利的送进带料 必须将以成形的带料托起 以便顺利进行下一工位的冲压 因此 需要设置托料装置来实现上述过程 由于条料不大且厚度较厚 故采用托 料钉来进行托料 具体结构如下图 4 4 所示 图 4 4 托料钉托料 1 卸料版 2 导料板 3 凹模固定板 4 托料钉 5 垫板 6 弹簧 7 紧固螺钉 4 3 4限位装置的设计 级进模结构复杂 凸模较多 在存放 搬运 试模过程中若凸模过多地进入 凹模 容易损伤模具 为此要给级进模安装限位装置 限位装置安装在上下模座 上 分别设置限位柱 在两根限位柱之间装上限位套 在工作时取下限位套即可 具体结构如下图 4 5 所示 洛阳理工学院毕业设计 论文 18 图 4 5 限位装置保护 1 限位柱 2 限位套 3 限位柱 4 3 5弹压卸料板弹簧的选用 根据模具安装位置和空间结构 拟使用矩形截面弹簧 初选弹簧的个数为 14 n 由 5 式 121 PnFF XY 为预压力为总卸料力 其中 YX FF 所以 N294144120 XY nFF 由估算弹簧的极限工作负荷 查 5 附录 E Y 2FN588N29422 Yj FF 矩形截面弹簧规格 初选弹簧的规格为 中载荷 mm22 Dmm11 d mm30 0 hN 3 951 j Fmm 4 1138 0 30 j h 由 5 式 122 P jjYy FhFh 为极限压缩量为预压缩量 其中 jy hh 所以 mm52 3 mm 3 951 4 11294 jjYy FhFh 由 5 式 其中为总压缩量 为卸料板的工作行程 122 P mxyj hhhhh h x h 一般取 为凸模的刃磨余量 一般取 mm8 5 x h m hmm6 2 m h 校核 所以 所选的 mm 4 11mm52 10mm2552 3 mxy hhhh 矩形截面弹簧的规格是合适的 所选弹簧规格如下图 4 6 所示 洛阳理工学院毕业设计 论文 19 图 4 6 矩形截面弹簧 4 4 模架及其他板料的选择 4 4 1模架的选择 模架由上 下模座和导柱 导套等组成 模架是模具的主体结构 它是连接 级进模所有零件的重要部件 模具的全部零件都固定在它的上面 并承受冲压过 程中全部载荷 本套级进模具采用的模架结构是对角导柱模架 这种模架两个导 柱位于凹模面积的对角中心线上 受力平衡 上模座在导柱上滑动平稳 无偏斜 现象 有利于延长模具的使用寿命 如下图 4 6 所示 图 4 6 对角导柱模架 洛阳理工学院毕业设计 论文 20 4 4 2其他板料的尺寸及材料的选择 1 垫板的设计 垫板的作用是将凸 凹模所承受的压力均匀分布到上 下模座上 避免凸 凹模直接和上 下模座接触 从而避免压强过高而压塌模座面 垫板的外形尺寸 与凸 凹模固定板一致 而且由于在多工位级进模中 为了可靠和安全 一般把 垫板的厚度取得比普通模具的厚些 根据经验公式 这里选上模垫板的厚度为 下模垫板的厚度为 均采用钢 淬火硬度取 0mm15mm145HRC50 43 2 模炳的选用 模炳是中小型级进模模架上一个不可缺少的零件 通过它使上模部分迅速找 正位置 直接与压力机滑块连接固定在一起 以实现冲压的往复运动 因此 模 具的直径和长度应和压力机滑块的模炳孔相匹配 由于模炳的种类很多 根据模 炳孔的尺寸 这里模炳选择的规格为压入式模炳 材料为钢 Q235 3 凸 凹模固定板的设计 多工位级进模的凸模固定板一般结构上都是必要的 它不仅要安装许多凸模 还要安装一些其他的零件 如侧刃 导正销 安全保护装置等 因此对多工位级 进模的固定板要求刚性和强度方面要更高一些 另外为了提高刚性和增加耐磨性 常采用钢或材料制造 淬火硬度取 厚度为 而45CrWMnHRC50 43mm25 且 凸模固定板上的各孔中心位置要严格地和凹模孔中心的平面位置完全一致 凹模固定板的结构和凸模固定板的设计一致 也采用钢或材料制45CrWMn 造 凸 凹模固定板的材料选用同垫板的选择 凸模固定板的厚度为 淬5mm2 火硬度取 HRC50 43 4 上 下模座的设计 上模座和下模座的设计一样 其作用是用来承担冲压过程中产生的巨大的力 因此上 下模座的选用很重要 这里材料均选用钢 厚度均为 Q2355mm3 洛阳理工学院毕业设计 论文 21 第 5 章 压力机的选则和校核 压力机即冲压设备的选择及校核对制件的质量有着很大的影响 只有选择合 适的压力机才能冲裁出符合要求的产品 5 1 压力机的选择 初选压力机的型号为 J23 25 具体参数如下表 5 1 所示 表 5 1 压力机具体参数 项目数据 公称压力 kN250 滑块行程 mm65 滑块行程次数 次 min55 最大闭合高度 mm270 闭合高度调节量 mm55 滑块中心线至床身距离 mm200 床身最大倾角 35 立柱距离 mm270 模炳孔尺寸mm mm 深度直径6040 滑块底面尺寸mm mm 左右前后250220 工作台尺寸mm mm 左右前后560370 工作台孔尺寸mm mm 左右前后290200 垫板厚度50 5 2 压力机的校核 模具的闭合高度为 hHHHHHH xatds 洛阳理工学院毕业设计 论文 22 式中 mm mm mm mm mm mm x a t d s 凸模进入凹模的厚度 下模座的厚度 凹模的高度 凸模的高度 垫板的厚度 上模座的厚度 h H H H H H 根据前面的设计计算 模具的闭合高度为 mm208mm235301525551535 xatds hHHHHHH 初选压力机时 压力机的闭合高度与模具闭合高度之间有下面的关系 105 dmindmax HHHHH 式中 mm mm mm mm d min max 压力机垫板厚度 模具闭合高度 压力机最小闭合高度 压力机最大闭合高度 H H H H 故 即 1050215550270 H175208215 所选的压力机型号符合要求 洛阳理工学院毕业设计 论文 23 第 6 章 模具装配图及零件图的绘制 6 1 模具装配图的绘制 模具装配图如下图 6 1 6 2 所示 图 6 1 级进模装配图 洛阳理工学院毕业设计 论文 24 2 限位销 3 弯曲凸模 5 接料槽 6 37 凹模 7 凹模固定板 8 小卸料板 9 卸料板 11 32 33 45 47 保护套 13 弯曲凹模 15 导柱 16 导套 17 42 上 下模座 20 模柄 25 导正销 26 上模垫板 29 凸模固定板 34 挡料板 35 托料销 39 下模垫板 41 垫块 洛阳理工学院毕业设计 论文 25 图 6 2 弯曲模装配图 4 摆动块 5 导柱 6 导套 7 固定板 8 压块 10 模柄 13 上模垫板 14 上模座 15 下模固定板 16 下模垫板 18 下模座 19 楔形快 21 弯曲模模芯 24 限位销 25 推块 6 2 模具零件图的绘制 模具零件图的绘制详见附图 JDZ09105844 01 19 洛阳理工学院毕业设计 论文 26 第 7 章 模具的装配及注意事项 根据复合模的特点 先装上模 再装下模较为合理 并调整间隙 试冲 返 修等 具体过程如下所示 1 上模装配 仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求 并作好划线 定位等准备工 作 其次将凸模与凸模固定板装配 在与凹模板装配 并调整间隙 再者把已装 配好的凸模及凹模与上模座连接 并再次检查间隙是否合理后 打入销钉及精入 螺丝 2 下模装配 仔细检查将要装配的各零件 是否符合图纸要求 并作好划线 定位等准备 工作 再者将凸凹模放在下模座上 再装入凸凹模固定板并调整间隙 以免发生 干涉及零件损坏 接着依次按顺序装入销钉 活动挡料销 弹顶橡胶块及卸料板 检查间隙合理后拧入卸料螺钉 再拧入紧固螺钉 并再次检查调整 最后将经调 整后的上下模按导柱 导套配合进行组装 检查间隙及其他装配合理后进行试冲 并根据试冲结果作出相应调整 直到生产出合格制件 最后不断的进行试冲 返修 直到冲出合格的制件 这套模具才算设计制造 成功 注意事项 1 装配前 按图纸检查零件配合尺寸 合格零件才能装配 所有零 件装配前用煤油清洗 2 装配好的冲模 其闭合高度应符合设计要求 3 模炳装入上模座后 其轴心线对上模座上平面应垂直 4 导柱和导套装配后 其轴心线应分别垂直于下模座的底平面和上模座的 上平面 5 上模座的上平面应和下模座的底平面平行 6 装入模架的每对导柱和导套应满足其配合间隙要求 7 装配好的模架 其上模座沿导柱上 下移动应平稳 无阻滞现象 洛阳理工学院毕业设计 论文 27 第 8 章 模具装配效果图 模具装配效果如下图 8 1 所示 图 8 1 模具装配效果图 洛阳理工学院毕业设计 论文 28 结 论 经过近三个月的毕业设计 切实的感受到了作为一个模具设计人员的艰辛与 不易 毕竟从课题下发到方案确定 再到一步一步的计算 从搜集资料到调查论 证 其工作量之大不是一般人能想象的 只有切实经历了才能感受的到 总的来说 设计的这套模具还是比较满意的 毕竟它是自己一步一步脚踏实 地搞出来的 但是 由于刚从学校毕业 完全没有社会实战经验 因此存在一些 问题是在所难免的 这套模具主要存在以下几个问题 一是个别的凸模尺寸较小 虽然增加了保护装置 但是在反复的冲压过程中 有可能会导致凸模折断 反复 更换 我的建议是对于这些小的异形凸模可以采用垫键式固定或者插入式固定 这样拆装方便 可以较快的更换凸模 二是第一工序冲的工艺孔完全没有必要 可以先冲的孔 然后直接利用这个制件上本身就有的孔定位就可以 而且这样还 降低了制件的精度 三是最后一道切断工序 由于把一整段的面分成两段来冲压 且中间还间隔了三道工序 一方面会导致制件的精度不够 另一方面会导致距离 孔边距为的这个面不平整 我的建议是排样图有可能设计的不合理 得重新考虑 排样图的设计 四是模架的导向定位不够精确 在长时间的工作状态下可能会导 致定位偏移 我的建议是在凸 凹模固定板上添加四根较小的导套 导柱 这样 可以起到二次定位的作用 以上四个问题是这套模具主要存在的问题 也许还有一些别的问题 比如说 模架的选择是否合理 材料的选择及热处理正确与否以及尺寸的计算有无偏差等 对于这些问题只有在以后的学习中学习更多的知识 只有自己储备了一定的知识 以后 才能解决更多的问题 也才能发现更多的问题 洛阳理工学院毕业设计 论文 29 谢 辞 本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程 通过毕业设计使我更 加了解到模具加工在实际生产中的重要地位 也使自己从另一个即不是学生的而 是以专业的模具设计人员的角度从另一个层面对模具有了一个更准确的认识 本次毕业设计历时三个月 在设计的过程中 又较为系统的复习了冲压模设 计 注塑模设计 机械制图以及 Pro E 等相关的专业知识 从分析制件的结构到 模具结构的设计以及零件图与装配图的绘制 在指导老师的带领下 每一个的环 节都是我自己设计制作的 在这次毕业设计中通过参考 查阅各种有关模具方面的资料 特别是模具在 实际中可能遇到的具体问题 使我在这短暂的时间里 对模具的认识有了一个质 的飞跃 使我对冲压模具设计的整个过程 主要零部件的设计 主要工艺参数的 计算 模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握 当然 在实际的设计过程中 我也遇到了许多的难以解决的问题 但是在前期的几次课 程设计中由于自己都是独立完成的 因此也学会了遇到问题如何去解决 总之 本次的毕业设计 是本人独立认真完成的结晶 也是我架起 工作 的关键一步 验证了我三年大学学习专业知识的成果 文中上述所有内容主要是 在讲述模具设计的整个过程 利用对零件图形的工艺性分析 设计出适合加工零 件的模具 以达到生产要求 提高生产效率 零件的冲裁工艺性分析 模具结构 的确定是模具设计的重要内容 只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要 求 通过这次模具设计及编制其说明书 增加了不少专业方面的知识 提高了动 脑 动手的能力 只有实践与理论相结合才能达到规定的各项性能指标 所谓的 不想搞纯是扯淡 无论做什么事情不要眼高手低 好高骛远 还是一步一个脚印 脚踏实地的好 从总体上来看 对于自己设计的这两套模具自己还是比较满意的 尽管其中 还有一些专业上的和常识上的问题 正所谓 金无足赤 人无完人 有问题是 在所难免 关键是我们要解决问题 只要我们能发现问题 就说明我们思考了 虽然这次的毕业设计比较曲折 其中的艰辛与不易不是一般人能体会的到的 但 是其中的乐趣也是一些人所不能享受到的 毕竟这世上没有不劳而获的东西 也 洛阳理工学院毕业设计 论文 30 只有你经历了你才有发言的资格 就像没谈过恋爱的人说谈恋爱是一种可耻的行 为一样 但是当我完成的时候 我感到了无比的踏实 因为我做了 不管结果好 与坏 最起码我对得起自己的良心 我对得起我选得这个模具专业 至少我曾经 经历过 我为此而努力过 我衷心的感谢那些在这次毕业设计中给予我帮助的人 特别是我的指导老师 方世杰方老师 在这个过程中 方老师给我指出了一系列的问题 也给我指出 了一些问题的