模具毕业设计8常州轻工职业技术学院冷冲模的设计与制造的详细过程.doc
模具毕业设计8常州轻工职业技术学院冷冲模的设计与制造的详细过程
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模具毕业设计8常州轻工职业技术学院冷冲模的设计与制造的详细过程,机械毕业设计论文
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毕业设计用纸 共 页 第 页 1 摘要 本文详细论述了 冷冲模的设计与制造的详细过程以及遇到的一些技术性问题。 通过对零件工艺 结构 的分析，我采用了冷冲压复合模具。本文根据冲裁件的要求，确定了相应的设计及工艺方案，主要包括冲裁模的设计与有关工艺计算、模具结构及主要零部件的设计等。该模具冲出的工件内外形相对位置较一致，表面平整，基本满足工件的质量要求。 关键词：浮动模柄，工艺分析， 公差配合， 热处理。 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 2 目录 第一 章 引 言 3 第二章 主要的 设计 过程 3 2.1 产品介绍 4 2.2 冲压件工艺分析 4 2.3 冲压工艺方案的确定 4 2.4 排样方式的确定 4 2.5 搭边值的计算及其结果 5 2 6 冲压力的计算 6 2 7 导向 方式的选择 6 2 8 凹凸模刃口尺 寸的计算及模具间隙 6 2 9 模柄结构的设计及结果的确定 6 2 10 凸凹模的设计及结果 7 2 11 卸料橡胶的设计 8 2 12 模架的设计 9 第 3 章 模具总装图 9 第 4 章 冲压设备的选择 10 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 3 第 5 章 主要零件凹凸模以及固定板，卸料板的加工工艺 11 第 6 章 模具装配图 12 第 7 章 结束语 13 参考文献 14 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 4 光栅 冷冲压复合模设计 第一章 引言 模 具是工业生产的基础工艺装备，被称为 工业之母 。 75%的粗加工工业产品零件、 50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。 本次我设计的模具属于带浮动模柄的落料、冲孔复合模具。为了要保证工件孔与孔以及孔与边的相对位置精度，采用复合模具一次冲压完成工件的所 有轮廓尺寸；由于工件的材料薄，凹凸模之间的间隙很小，采用浮动模柄可以避免压力机对模具导向精度产生不良的影响。 第二章 主要的设计 及计算 过程 2 1 此套模具的设计思路 此套冷冲模的设计是根据无锡市瑞普科技有限公司的生产需要来进行的，该套冲模用于加工菲林光栅，材料是菲林的，厚度为 0.3mm，表面粗糙度为 0.8mm，月产量约 6000个。而菲林光栅是公司主打产品中光电轴角编码器上的关键零件之一（注：目前该公司产品 光电轴角编码器广泛应用于数控机床、纺织机械、冶金机械、印刷机械、塑料机械、试验机、电梯、航空、 仪器仪表工业自动化等行业，适用于工业装备、设计开发、品管检验、学术研究等用途。光电轴角编码器是集光、机、电精密技术于一体的高新技术结晶，它是通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相对应的电脉冲以数字量输出 ,其工作原理是光电式）。 工件简图如下： nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 5 图 2-1 菲林光栅简图 2 2 产品 介绍 工件名称：光栅 生产批量：大批量 材料：菲林 材料厚度： 0.3mm 2 3 冲压件工艺分析 根据制件工艺性分析，冲裁件为菲林光栅 , 只 有落料和冲孔两个工序，结构简单，只有一个 65mm的孔和一个 85mm 的外圆。孔与外圆边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为 5mm（ 65与 85 外圆之间的壁厚）。由尺寸可以看出无须考虑其最小孔距、最小圆角半径及模具最小壁厚等问题。技术要求工件成型的外圆和内孔边沿整齐无毛刺，同轴度高，不应有膜层与基片脱层脱落现象。该工件很薄、精度要求高，故在设计复合模零件时，凸、凹模间隙值、凸、凹模刃口尺寸的确定以及模具设计中常用的公差配合、形位公差与表面粗糙度等问题显的尤为重要。 2 4 冲压工艺方案的确定 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 6 由于对该零 件的生产批量比较大，月批量约生产 6000件，批量适中，该冲压件因外型较简单，且壁厚（最小壁厚为 5mm）较大，所以在保证产品尺寸公差等级前提下，为了尽量简化模具的结构，降低模具制造费用，采用复合模冲裁排样方案 。 2 5 排样方式的确定 设计复合模，首先要设计条料的排样图，并且在 设计模具要计算冲裁件在板料或条料上的布置方法 ,应在尽量保证制件质量、有利于简化模具结构的前提下合理的排样，以最少的材料消耗冲出最多数量的合格制件。该制件结构简单，完全对称，设计成隔位冲压，可显著减少废料。所以根据排样的分类方法，从废 料 角度和排列形式讲采用多行排形式最省料。若为条料，则用直排法，如 图2-2 图 2-2： 工件排样图 2 6 搭边值的计算及其结果 根据菲林材料 的形状特点，采用直排法，这样对材料的利用率还算比较高，从而可以尽量地减少废料的产生。搭边值取 2mm 和 2.5mm，条料宽度为 90mm，步距为 174mm，一个步距材料的利用率为 30 ，查板才标准，宜选 5000mm900mm 的材料，每张板可裁剪为 10 张条料（ 5000mm 90mm），每张 条料可冲 28个工件，每张条料的利用率虽然只有 14.7，但内孔冲下的 65的圆材料还可以二次利用，排样图如下，具体的计算表 2-1： nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 7 项目分类 项目 公式 结果 备注 冲裁件面积 A A=174 90 15660 mm 经过计算得 最 小 搭 边 值 a=2.5mm， 1 个步距内 2 个零件 B=2 3.14（ 85 85/4 4710 mm a1=2mm，采 所需材料面积 B 65 65/4） 用无侧压装 排样 置。 一个步距内的材 C= B/A 100 30 利用率 C = 4710/15660 100 表 2-1 一个步距内条料的利用率 2 7 冲压力的计算 根据该冲裁件的性质，工件的尺寸和形状特点确定该模具采用弹性卸料和顶出料的形式。冲压力的相关计算见表 2-2。 4.5.3 压力 中心的确定 由于该模具是采用完全对称的结构，工件的形状也是对称的，所以其压 表 2-2 冲压力的相关计算 2 8 导向方式的选择 为了能提高模具的使用寿命和工件的加工质量，方便模具的安装和调整，该套模具采用两边对称导柱的导向方式 。 2 9 凸、凹模刃口尺寸的计算及模具间隙 项目分类 项目 公式 结果 冲裁力 P P=KLtr=1.3 471 0.3 20 3673.8N 卸料力 P 卸 P 卸 =K 卸 P=0.015 3673.8 55N 冲压力 顶料力 P 顶 P 顶 =nK 顶 P=2 0.14 3673.8 1028.6N 冲压工艺总力 F F=P+ P 卸 + P 顶 4757.5N =3673.8+55+1028.6 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 8 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状简单，适宜先留余量在车床上车好外形，打好孔后拿去淬火，然后再线切割，最后精磨达到尺寸要求。加工过程一定要保证主要工 作零件的同轴度。该工件为圆环状 ,材料强度低而且精度要求很高 ,冲裁边缘不允许有毛刺 ,所以工件尺寸即为凹凸模的刃口尺寸且将其公差放为 0。 2 10 模柄结构的设计及结果的确定 因制件材料较薄，表面粗糙度要求、尺寸精度要求比较高，为保证制件平整，采用弹压卸料顶出件装置，这样设计可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用，由于对该零件的尺寸 精度要求高， 同轴度要求也高，采用点对点的冲压方式可以保证其精度和同轴度要求。 又由于工件材料特别薄，凸模与凹模之间的间隙相当的小，所以我决定采用浮动模柄，这样可以避免压力机对模具导向精度产生不良的影响。但不足的是采用浮动模柄冲模时必须调整好压力机的行程使导柱不能离开导套。 设计结果如下图 2-4： 图 2-4：模柄结构图 2 11 凸凹模设计及结果 凸凹模的设计是复合模的重点，内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于菲林光栅的尺寸，由于光栅内外径差大，从强度考虑，壁厚完全符合最小限制。它的设计有两种方案：有肩式凸凹模和无肩 式凸凹模。前者装配时由钳工直接压进固定板并打入止转销即可，后者还需要钳工进行铆接。前者的优势是nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 9 钳工的工作量小，模具的保险系数大。后者的优势是加工制造起来相对简单。菲林落料冲孔复合模我选择了有肩式凸凹模结构。 凸凹模的加工工艺关系到凸凹模的整体尺寸精度和使用寿命的长短。 凹模型腔结构的设计：圆柱形洞孔 .这种结构工作刃口强度较高 ,刃磨后工作部分的尺寸不变 ,使用寿命长 .洞孔内径为冲裁件的内圆尺寸 ,与凸凹模外径相互作用为落料过程 ,其内径尺寸为 65,公差为 0。 其固定方法是用螺钉、销钉直接固定在底座上 。 设计结果如图 2-5 2-6： 图 2-5：凸模结构图 图 2-6：凹模型腔结构图 2 11 卸料橡胶的设计 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 10 因为本零件精度要求很高，为了保证工件的平整、无毛刺，还要加长模具的使用寿命，我采用卸料橡胶上出件的方法。 设计结果如图 2-4： 图 2-7：卸料板 2 12 模架的设计 该模具是采用两边导柱模具，这种模架的导柱在模具两 边的对称位置，冲压时可防止由于偏心力距而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸为依据，选择模架的规格。 导柱 d/mm L/mm 分别为 26 120， 26 120；导套 d/mm L/mm D/mm分别为 26 50 36， 26 50 36。 上模座的厚度 H 上模 取 30mm，上模固定板厚度 H 上固 取 10mm，下模座的厚度 H 下模 取 40mm，下模固定板厚度 H 下固 取 15mm，那么，该模具的闭合高度： H 闭 = H 上模 H 上固 +H 下模 +H 下固 +L+H-h =（ 30+10+40+15+30+45-1） mm =169mm 式中： L 凸模长度， L=30mm； H 凹模长度， H=45mm； h 凸模冲裁后进入凹模的深度， h=1mm。 由此可见该模具的闭合高度小于所选压力机 J23 25的最大装模高度（ 220mm），nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 11 可以使用。 第三章 模具总装图 通过以上设计，可得到如图 3-1 所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板凸模固定板等组成。卸料方式采用弹性卸料，橡胶为弹性元件，下模部分由下模座，凹模板，导料板等组成，冲孔废料和成品件均由顶料板顶出。 图 3-1：模具总装图 第四章 冲压设备的选择 经过计算校核，选择开式双柱可倾压力机 J23-25能够满足使用要求，其主要技术参数如下： 公称压力： 250KN 滑块行程； 65mm 最大闭合高度： 270mm 最大装模高度： 220mm 连杆调节长度： 55mm 工作台尺寸（前后左右）： 370mm 560mm 垫板尺寸（厚度孔径）： 50mm 200mm 模柄孔尺寸： 60mm 60mm nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 12 最大倾斜角度： 30 第五章 模具主要零件凹模、凸模以及固定板、卸料板的加工工艺 由于凹模、凸模以及固定板、卸料板都属于板类零件，其加工工艺也相对比较规范，下面是落料凹模的加工工艺过程，凸模以及固定板、卸料板的加工工艺与凹模的类似。 落料凹模的简单加工工艺过程 ： 1.将准备好的材料进行锻炼； 2.按图纸要求进行车加工放精加工余量； 3.按照图纸要求打好固定螺丝孔和销钉孔； 4.按图纸要求进行热处理 HRC52； 5.上内外磨床按图纸尺寸加工到位； 6.根据 图纸装配上下模具即可完成。 第六章 模具的装配 1 首先将 顶件块和弹性顶料板装在 凹模型腔内； 2 根据总装图把 装配有 顶件块和弹性顶料板的 凹模型腔用螺钉固定 在下模座 ； 3 将模柄用螺钉固定在上模座； 4将凸模、弹性推料板以及挡料板装在凸模固定板内； 5将装有凸模、弹性推料板以及挡料板的固定板用螺钉固定在上模座上； 6根据总装图用导柱、导套将以上步骤连接起来即可。 7模具装配好后如图 6-1： nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 13 图 6-1 模具装配图 第七章 结束语 十 八 周的毕业设计结束了，通过毕业设计 ，学习系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并且通过毕业设计的时间扩大和补充知识，使理论提高到一个新的水平 ，使自己对 2年来学习的各门课程进一步地加深了理解，对于各方面知识之间的相互联系有了 实际的体会和感触。 通过毕业设计的实践，培养 了 调查研究 、查阅工具书和参考书 的习惯 ，提高了 工作能力 和 练习查阅资料和有关标准 的能力 ， 学会了 合理选择设计公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果。通过毕业设计，不但提高了解决具体问 题的独立工作能力，并且还建立正确的设计和科研思想，加强科学性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。 在查阅资料，文字语言表达，制图等方面的能力都有所提高，同时也深感到自己掌握的知识与实际需要还有很大很大的差距，在今后的工作中还需要进一步的学习和实践来弥补这些不足。 本次设计由于个人经验还非常的欠缺，在设计上难免会有许多不足的地方，还请各位老师能够提出宝贵的意见和建议。 nts 毕业设计用纸 共 页 第 页 14 参考文献 1.
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