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机械毕业设计论文
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模具毕业设计7U型件模具设计与制造,机械毕业设计论文
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U 型件 模具设计与制造 课程设计说明书 设 计 人： 朱习亮 专业班级 : 模具 0503 学 号 : 05030345 指导教师 : 张 九 强 2007 年 6 月 14 日 nts冲压模具课程设计 1 目录 说明书内容： 2 一、弯曲件工艺性分析 2 二、冲压工艺方案 确定 2 三、主要设计计算 4 四、模具的总体设计 7 五、主要零部件设计 7 六、模具总装图 10 七、冲压设备的选定 12 八、工作零件的加工工艺： 12 九 、 课程设计总结 ： 13 十、 参考文献 ： 13 十一、 封底 14 nts冲压模具课程设计 2 工件名称： U型件 工件简图： 图 1 生产批量 ：大批量 材料 ： Q235钢 图 1 材料厚度 ： 6mm 一、弯曲件工艺性分析 1、 该工件 有 压边、落料、弯曲等工序， 材料为 Q235钢， 屈强比小， 具有足够的塑性且工件的尺寸全部为自由公差，弯曲件的经济公差等级为 IT12级，角度公差为 17尺寸精度较低，普通弯曲件完全能 够 满足要求，适合弯曲。 2、 弯曲件形状对称 且 弯曲半径左右一致，可使弯曲时材料受力平衡而无滑动，弯曲 件直边高度为 36，容易形成足够的弯矩 得到 精度较高 的零件。弯曲件弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则要多次弯曲。 3、 增加工序数过大时受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证， 该工件 弯曲半径为 5， 故 能够满足要求。 二、冲压工艺方案 确定 该工件包括落料、弯曲、压边工序，可有以下三种工艺方案： 1：一次成形弯曲模，采用单工序模生产 2：两次成形弯曲模。采用两副模具弯曲（级进模） 3：一副模具中完成两次弯曲。采用复合弯曲模 三种工艺方案简介： 单工序模又称简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序 的模具，如落料模、冲孔模、切断模切口模等。 复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两到以上不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上nts冲压模具课程设计 3 的主要特征是有一个或几个具有双重作用的工作零件 凸凹模，如落料冲孔复合模中有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。 级进模是在冲压过程中，在一个工位上只完成一个工序的冲压。效率较高，由冲压工艺分析可知，该模具采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 项目 单工序模 级进模 复合模 无导柱 有导柱 冲压精度 低 较低 较高，相当于 IT10IT13 高，相当于 IT8IT11 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有时 要校平 因压料较好， 制件平整 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm以下厚度达 6mm 尺寸 250mm厚度在 0.16之间 尺寸 300mm厚度常在0.05m3mm 冲模制造的难度程度及价格 容易、价格低 导柱、导套的装配采用先进工艺后不难 简单形状制件的级进模比复合模具制造难度低，价格亦较低 形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低，相对价格低 生产率 低 较低 可用自动送料出料装置，效率较高 工序组合 后效率高 使用高速冲床的可能性 只能单冲不能连冲 有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高 使用于高速冲床高达 400次/分以上 由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲 材料要求 可用边角料 条料要求不严 格 条料或卷料要 求严格 除用条料外，小件可用边角料，但生产率低 生产安全性 不安全 手在冲模过程 区不安全 比较安全 手在冲模工作区不安全，要有安全装置 冲模安装调整与操作 调整麻烦操作不便 安装、调整较容易、操作方安装、调整较容易，操作简安装、调整比级进模更容nts冲压模具课程设计 4 便 单 易，操作简单 如上表比较可得出方案 三佳： 方案一模具结构简单，但在弯曲过程中由于凸模肩部妨碍了坯料的转动，加大了坯料通过凹模圆角的摩擦力，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄，成形后弯曲件两肩部与底面不易平行。特别是材料厚，弯曲件直壁高，圆角半径小时，这一现象更为严重，难以保证质量和精度，所以不宜采用。方案二虽然避免了上述现象，但模具采用了两副模具弯曲，较复杂，且成本高而生产效率低，难以满足大批量上；生产要求。方案三能够保证弯曲件的质量和精度，且生产效率高操作方便，并且能够的满足大批量生产的要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三 为佳。 三、主要设计计算 1、中性层位置以曲率半径 = +xt=5+0.5X6=8mm X中性层位移系数 r零件的内弯半径 t材料厚度 2、坯料展开总长度 204)(180212 xtraLLLz 204)65.05(180 12018312 0 2048321862 203641862 99.166 Lz坯料展开总长度 a弯曲中心角 nts冲压模具课程设计 5 3、弯曲力 tr bKBtF 67.02自65 2 4 56303.17.02 N7273.36482 F自自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力 B弯曲件的宽度 t弯曲件材料的厚度 r弯曲件的内弯曲半径 6b 材料的抗拉强度 K安全系数，取 K=1.3 4、顶件力 FD=（ 0.3 0.8） F自 =10944.819 29186.184N 5、压力机公称压力 F压机（ 1.2 1.3）（ F自 +FY） （ 1.2 1.3） 65668.91 78802.692 85369.583N 6、排样 采用有废料直对排的排样方式，查排材标准，宜选 750mm 1000mm的 Q235钢，每张钢板可剪裁为 17张条料（ 42 1000mm），每张条料可冲34个工件 7、成形次数的确定： 由计算查表可知，能够一次弯曲成形，为了保证质量和精度可采用一副模具两次弯曲（复合模） nts冲压模具课程设计 6 8、冲压工序压力计算 该模具采用正装复合模，固定 卸料与推件，具体冲压力计算见 表 1 1。根据冲压总力计算结果并结合工件的高度，初选开式双柱可倾压力机 J23 25。 9、工作部分尺寸计算 （ 1） 、凸模圆角半径 工件的相对弯曲半径 r/t=5/6=0.8，相对较小，所以凸模圆角半径rt取等于工件的弯曲半径， rt=5mm，但不小于书中表 3.2.2 所列的最小弯曲半径值 rmm=0.1t （ 2） 、凹模圆角半径 凹模圆角半径 ra不能过小，以免擦伤工作表面，影响冲模寿命。凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。 Ra值通常根据材料厚度取为： t 2mm ra=(3 6)t t=2 4mm ra=(2 3)t t6mm ra=2t t=6mm t4mm ra=2 6=12mm （ 3） 、 凹模深度 凹模深度 Lo过小，则坯料两端未受压部分太多，工件回弹大且不平直，影响工件质量。若过大，则浪费模具钢材，且需冲床有较大的工作行程。因为 t=6mm,L=10,所以有表 3.9.2和 3.9.3查得弯曲件凹模的ho=10,弯曲件的凹模深度 Lo=30 （ 4） 、 凸凹模间隙 对于 U 形件弯曲模，则应 当选择适合的间隙。间隙过小会使工件弯边厚度变薄，降低凹模寿命，增大弯曲力。间隙过大，则回弹大，降低工件的精度。 U形件弯曲模的凸，凹模单边间隙一般可按方式计算：（间隙系数可查表 3.9.4） Z/2=tmax+Ct=t+ +Ct=6+0.06+0.32=6.38mm （ 5） 、 U形件弯曲凸、凹横向尺寸及公差尺寸标注在内形上的弯曲件凹模nts冲压模具课程设计 7 尺寸为： SAZLtLa 0)( 039.00)238.618( 039.0076.30 凸模尺寸为： 0)75.0m in(stLLt 0 0 1 8.0)06.075.006.18( 0 018.01.18 式中： Lt,La 凸凹模横向尺寸 Lmax 弯曲件横向的最大极限尺寸 Lmin 弯曲件横向的最小极限尺寸 弯曲件横向的尺寸公差 St,Sa 凸凹模的制造公差 四、模具的总体设计 1.模具类型的选择 : 由冲压工艺分析可只 ,采用复合冲压 .所以模具类型为复合模 . 2.定位方式的选择 ： 因为该模具采用的是条料 ,两个导料销控制条料逆进的导向 ,固定导料销控制送料的进距 . 3.卸料选择出件方式 : 卸料选择弹性卸料装置 ,弹性卸料装置由有卸料板 ,卸料螺钉和弹簧主成，冲制的工件由推杆、推板、推销和推荐块组成的刚性推件装置推出。模架选用中等精度，中、小尺寸冲压件的后侧导柱模架，从右向左送料。 4、导向反复市的选择 ： 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采 用中间导柱的导向方式 五、主要零部件设计 1、 由于件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，弯曲凸模，弯曲凹模的结构如图所示： 凸模 结合工作外行并考虑加工将凸模设计成直通式，采用铣削加工，其总长 L可按教材公式 2.9.2计算 ： L=h1+h2+t+h=20+19+6+15=60mm L:凸模长度 h1:凸模固定板厚度 h2:卸料板厚度 t:材料厚度 nts冲压模具课程设计 8 h:增加长度。一般取 10 20mm 凹模的轮廓尺寸可按教材公式 2.9.3， 2.9.24 计算凹模厚度 ： H=Kb=0.4X30.2=12.08mm b：凹模刃口的最大尺寸 Kb：系数考虑板厚的影响 凹模壁厚： C=（ 1.5 2） H=18.12 24.16mm 取凹模厚度 15mm，凹模壁厚 20mm 凹模宽度： B=b+2C=30.2+2X20=70.2mm 凹模宽度： L取 100mm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为： 100mmX70.2mmX15mm nts冲压模具课程设计 9 2、 其他零部件的设计与选择 ： （ 1） 、弹性元件的设计 ： 顶件块在成形过程中一起卸料作用，其压力由标准缓冲器提供， 弹性 元件使用橡胶元件 ： 卸料板工作行程 ； HI=36mm 橡胶工作行程 ： HI=hi+h修 =36+5=41mm （ H修为凸模修模量取 5mm） 橡胶自由高度： H自由 =4HI=164mm （取 HI为 H自由的 25%） 橡胶的预压缩量： H预 =（ 0.1 0.15） H自由 =24.6mm 橡胶的最大压缩量： Hmax=（ 0.35 0.45） H自由 =65.6mm 橡胶的安装高度： H安 =H自由 -H预 =139.4mm （ 2） 、定位零件的设计 ： 定位板能够保证前后工序相对位置的精度，它与毛坯间的配合为 Hq。定位板的高度为 6mm （ 3） 、卸料部件的设计 ： 卸料模板的设计： 卸料板的周界 尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为 14mm。卸料板采用 45钢制造，淬收硬度为 40 45HRC 卸料螺钉的选用： 卸料板上设置 2个卸料螺钉，公称直径为 12mm，螺钉部分为 M10 10mm 卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使用卸料板超出凸模端的 1mm ，有误差时通过在螺钉与卸料之间按；装垫片来调整。 3、 模架及其他零部件的选用 ： 模具选用中间导柱标准模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时间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，选择模架规格。 导柱 d/mm L/mm分别为 28 160， 32 160导套 d/mm L/mm D/mm分别为 28 115 42， 32 115 45 上模座厚度取 35mm 即 H上模 =35mm 上模垫板厚度取 20mm 既 H垫 =20mm 固定卸料板厚度取 14mm 既 H卸 =14mm 下固定板厚度取 20mm 既 Hf固定 =20mm 下模垫板厚度取 10mm 既 H下垫板 =10mm 下模座厚度取 45mm 既 H万模 =45mm 模具闭合高度 nts冲压模具课程设计 10 H闭 =H上模 +H 垫 +H凹模 +Hf固定 +H下垫 +Hf模 -H入 =（ 35+20+55+30+10+45-19） mm =166mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J32-25的最大装模高度（ 220mm）可以使用。 六、模具总装图 装配工序参考下表： 序号 工 序 工 艺 说 明 1 凸凹模预配 ）前仔细检查个凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度形状 ）将各凸模分别与相应的凹模孔相配检查其间隙是否加工均匀不合适者应重新修模或更换 2 凸模装配 以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的 形孔中，并挤紧牢固 3 装配下模 ） 在下模座上划中心线，按中心预装凹模 ，导料板； ） 在下模座，导料板上，用已加工好的凹模分别确定其螺纹孔位置，并分别钻孔，攻丝 ） 将下模座，导料板，凹模，活动挡料销，弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉 4 装配上模 ） 在已装好的下模上放等垫铁，再在凹模中放入 . mm 的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模 ） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔，销孔位置并钻铰螺孔销孔 ） 用螺钉将固定板组合，垫板，上模座连接在一起，但不要拧紧； ） 将卸料板套装在已装入固 定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约 mm. ） 复查凸，凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉； ） 安装导正销，承料板； ） 切纸检查，合适后打入销钉 nts冲压模具课程设计 11 本模具的装配进凸凹模为基准件，先安装上模，再安装下模，凸凹模的配合间隙装配后必须均匀。其偏差值最大不超过料厚上偏差，最小不超过料厚的下偏差，模具闭合高度允误差为 mm25。模具装配后，其卸料板，顶件板，均应露出凹模模面，凸模模应顶端 0.5 1mm。弯曲模顶件板装配后，应处于最低位置，允差 为 0.02 0.04mm。顶杆，推杆长度，在同一模具装配后应保持一致。允差小于 0.1mm。装配后卸料机构动作灵活，无卡阻现象，上们座上平面与下模座下平面的平行度，允差为 0.08mm.装配图如下： 1 螺钉 2 螺钉 3 凹模 4 顶件板 5 圆柱削 6 模柄 7 凸模 8 定位板 9 圆柱销 10 下模座 11 顶料螺钉 12 螺杆 13 橡胶 14 托板 15 螺母 模具工作过程：把条料放在定位板 上，由圆柱销保证位置精度，进行送料，平放在凹模上面，并靠槽的一侧，压力机滑块带着上模下行，凸模下表面首先接触条料并与顶件板 4一起压住条料，向下移动慢慢地斜锲开始接触到条料的两边翘起处，开始向下压，弯曲结束后，上模回程。在下摩座底下的弹顶器推动顶杆和顶件板，弹性元件高度不受模具有关空间的限制，顶件 大小容易调节，可获得较大的顶件力，当上模上行到上止点时，把工件推出，nts冲压模具课程设计 12 用手工将工件取出后，将条料往前送进一个步矩，进行下一个工件的生产。 七、冲压设备的选定 通过校核，选择开式双柱可倾压力机 J23 25可以满足 要求 八、工作零件的加工工艺 本副模具的工作零件形式比较简单，加工主要采用车销 凸凹模的加工工艺过程如表 3: 表 3凸凹模加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 将毛 坯锻成长 方体 128 50 60 2 热处理 退火 3 刨 刨长面、互为直角、留单边余量 0.5 4 热处理 调质 5 磨平面 磨六面互
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