冲压模具-隔离罩多工位级进模设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
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毕业设计说明书题 目： 隔离罩多工位级进模设计 学 院： 专 业： 学 号： 姓 名：指导教师：目 录引言第一章 制件的工艺分析第二章 拉深次数的确定和计算第三章 毛坯展开尺寸计算第四章 排样设计第一节 多工位级进模排样设计原则第二节 产品的公差第三节 排样设计及工位确定第五章 成形设备的选择第一节 冲裁力的计算第二节 拉深力计算第三节 卸件力、推件力计算第四节 总冲压力计算第五节 成形设备的选取第六章 模具基本结构选材及热处理第一节 上模座第二节 模柄第三节 导柱导套第四节 上模垫板第五节 卸料板第六节 凹、凸模固定板第七节 下模垫板第八节 下模座第九节 冲裁模第十节 拉深模第七章 模架的选取第八章 模具主要结构设计第一节 凸、凹模的固定方式第二节 定距结构第三节 卸料板结构第四节 浮料方式第九章 凸、凹模结构设计第一节 冲裁间隙的确定第二节 拉深间隙的确定第三节 凸、凹模的公差确定第四节 冲裁模刃口尺寸计算第五节 拉深模刃口尺寸计算第六节 冲工艺长孔凸凹模尺寸计算第七节 表面粗糙度的确定第十章 模具总装配图绘制及相关技术要求参考文献致谢隔离罩多工位级进模设计许东阳湘潭大学机械工程学院05级材料成型及控制工程四班摘要：本书设计了一副隔离罩多工位级进模。通过分析隔离罩零件的成形工艺，确定其工艺方案及排样方法。通过相关计算，选择成形设备及确定模具结构类型和主要模具零件结构设计。关键词：隔离罩，多工位，级进模，成形工艺，工艺方案，排样方法，模具结构Design of Multi-position Progressive Die for Shielding Can XuDongyangClass Four, Specialty of Material Processing and Control Engineering, School of Mechanical Engineering Xiangtan University.Xiangtan 411105,ChinaAbstract: A Multi-position Progressive Die for Shielding Can is designed in this paper. The analysis of parts forming process is to determine their process plans and layout methods. Through the relevant calculation, you can select the forming equipment and determine the type of die structure and the structural design of the main mold parts.Keys：Shielding Can，Multi-position，Progressive Die，process plans，layout methods，die structure. 引 言本次毕业设计的题目是隔离罩多工位级进模设计，它是包含拉深、冲孔、落料等多种工序七道工位的多工位级进模设计。制件是一电器元件中的一个小零件，外形为13.90.2mm60.18mm2.7mm带小耳的盒形件，底部有100.18mm3.2mm长孔，四周用R0.5mm圆接，材料为0.2mm的08钢，成形后表面镀镍。本制件为大批量生产，采用标准的对角滑动导向模架，标准的三板式结构，并且采用导料板导向，侧刃定距。工位数不多，模具较小，采用人工送料。本设计分为十章。第一章讲述的是对制件进行工艺分析，模具类别的选择及基本生产工序的确定；第二章确定拉深次数及相关计算；第三章介绍了毛坯的展开，对毛坯展开尺寸的计算；第四章，排样设计，介绍了排样设计的原则、方法及搭边值确定；第五章，成形设备的选择，通过计算总的冲压力来初选冲压设备。第六章，模具基本结构选材及热处理，讲述了各主要部分的作用、选材及热处理的方法；第七章，模架的选取，根据材料的送进方向、出件方式、受力变形特点及压力机与模架的安装关系等因素综合考虑来确定模架结构。第八章，模具主要结构设计，主要包括卸料机构、导料机构、定距机构等结构设计；第九章，凸、凹模设计，对成形零件进行结构设计计算及主要参数的确定；第十章，模具总图的绘制及相关技术要求。冲压是一类典型的金属加工工艺，它是利用金属材料的塑性变形来改变毛坯材料的形状和尺寸，获得所需产品零件的加工过程。它具有生产率高，材料利用率高，精度高、质量稳定和操作方便等特点。冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。研究推广能提高劳动生产效率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺，是冲压技术的发展方向之一。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较小而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济的甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用工序集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合工序。根据工序组合的方法不同，又可将其分为复合、级进和复合-级进三种组合方式。级进冲压是在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上的不同单一工序的一种组合方式。通过本次课程设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。本次毕业设计也得到了老师和同学的帮助，特别是谢桂兰老师的悉心指导，在此表示感谢！这次设计采用侧刃定距机构等都是我们需掌握的内容，加深了对级进模的了解及相关知识的掌握，巩固自己的理论知识，将知识付诸实践，为今后工作练兵、做好铺垫。由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请老师批评指正。第一章 制件的工艺分析隔离罩如图1.1所示，这是电器元件中的一个零件，外形为13.90.2mm60.18mm2.7mm带小耳的盒形件，底部有100.18mm3.2mm长孔，四周用R0.5mm圆接，材料为0.2mm的08钢，成形后表面镀镍。 图1.1由图可知，零件外形无尖角，有两小耳和带一个矩形长孔的盒形件。要生产出该零件，需要经过一下几个工序：切工艺切口，冲孔，拉深，整形，冲矩形孔，落料等。在成形的过程中有以下几种方案：第一种：切口，冲孔，拉深，整形等单工步设计为单工序模具。优点是模具设计简单但考虑到为大批量生产，如果设计为单工序模，这势必使生产效率极为低下，而且定位不准会引起较大的误差，同时劳动强度也增加了是所以排除这种方案。第二种，冲孔，落料复合模加拉深单工序生产。复合模生产效率高冲压件精度高，冲模的轮廓尺寸较小，适合于软材料和薄板的冲压件，但结构较复杂，出件较困难。第三种，拉深、冲孔、落料级进模生产。多工位级进模有其自身的特点：生产效率高，操作安全，模具寿命长自动化程度高，冲出的制品质量高定位精准，冲压成本低，但设计制造难度大。综合上述三种方案，第一种成本高效率低下，产品质量较差，故不采用；第二种方案，较第一种精度高，生产效率高，但考虑此产品为大批量生产，成本要求低，相比第三种方案来说略逊一筹。故采用第三种方案。将其设计为级进模较为合理。第二章 拉深次数的确定和计算由盒形件拉深的特点，直边与圆角的变形情况不同，直边的金属流入凹模快，圆角的金属流入凹模慢。因此，毛坯这两部分连接处产生了剪切变形和切应力。这两部分的相互影响程度，与盒形件的相对圆角半径r/B有关，r为圆角半径，B为短边宽度。盒形件初次拉深的极限变形程度，可用h/r来表示。h/r=2.51.5=1.67，由于r/B=1.56=0.25，查表可知，当r/B=0.25时其h/r=2.84，同时tB=0.26=0.0330.015，AB=13.96=2.31672因此取较大值，有h/r=4，显然h/r=2.51.5=1.67h/r=4，故可以一次拉深成形。但考虑到该零件较小，精度要求高故另加一道拉深整形工序。因此，该矩形盒件拉深的次数确定为两次，即首次拉深，第二次拉深兼整形。第三章 毛坯展开尺寸计算 由盒形件拉深的特点，拉深时某些圆角部分的金属被挤向直边，r/B越小，这种现象越严重。在决定毛坯尺寸时，必须考虑这部分材料的转移。由于该零件可以一次拉深成形，故在计算毛坯尺寸时，直边按弯曲计算，圆角部分按14圆筒拉深计算。 按弯曲展开的直边部分的长度为 L=h+0.57rp式中 h矩形盒高度（包括修边余量h）rp矩形盒底部圆角半径。查教材冲压工艺学表4-13可知，其修边余量h=0.04h即，h=0.042.5=0.1mm因此，直边部分展开长度L=(2.5+0.1)+0.57（0.5+0.2)=2.999mm。圆角部分按14圆筒拉深计算，得 R=因此，角部展开R= =2.963mm考虑到该零件有两小耳，其小耳半径为2mm，圆心到矩形盒外沿距离为0.5mm因此，在有小耳的两部分应向外各延伸2.5mm。其毛坯的具体尺寸应参考所求数据根据设计需要确定。第四章 排样设计 4.1.多工位级进模排样设计原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点： 可将展开轮廓绘制好，在绘图区反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，在向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和载体分离。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。 第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。 冲压件上孔的数量较多，且空的距离较近时，可分布在不同工位上冲孔，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。 为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度，保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。 成形方向的选择要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。可采用斜滑块、杠杆等机构来转换成形方向。 对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程度不宜过大，变形程度大的冲压件可分为几次成形。 在级进模拉深排样中，可应用拉深前切口、切槽等技术，以便材料的流动。 在级进模冲压过程中，各工位分段切除余料后，形成完整的外形。此时一个重要的问题是如何是各段冲裁的连接部位平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等。4.2.产品的公差由于产品冲出来之后，总存在微小的毛刺，使孔一般偏小，外轮廓偏大，至于毛刺的大小与冲裁的间隙和凸凹模刃口的锋利程度密切相关；冲裁间隙越大，毛刺越大；凸模刃口钝化后，毛刺也会增大，所以凸模使用到一定程度后，需要将刃口磨掉0.31.0mm。另外，毛刺大小也与料厚有关，一般薄板（t0.5mm）双边毛刺大约0.010.02，厚板（t0.5mm）双边毛刺大约0.010.05mm。 多工位级进模的公差确定通常不以公差等级来确定，而以经验来确定。对于本设计中产品的公差都以确定，由于各尺寸都是正负公差，且都大于0.05因此排样的尺寸可取中间值，即基本尺寸。具体尺寸如表4.1所示，表4.1 排样尺寸确定 单位：mm制件尺寸尺寸形式排样尺寸备注2.50.25正负公差2.5取基本尺寸60.18正负公差6取基本尺寸3.20.15正负公差3.2取基本尺寸40.15正负公差4取基本尺寸100.18正负公差10取基本尺寸13.90.2正负公差13.9取基本尺寸4.3.排样设计及工位确定考虑到带料的连续拉深和为使在拉深的过程中材料的流动性较好，不产生起皱和拉裂现象。带料的排样采用两边切口步距间切槽的形式，同时将拉深工序设计为两道工序冲压而成。根据制件的展开尺寸，并考虑搭边。查冲压模具简明设计手册（郝滨海 编著）卸料为弹压式卸料，t=0.20.25mm.根据表2.26可知，沿边搭边a=1.5mm，工件间搭边a1=1.2mm综上所述，可取料宽为23mm，步距为19mm。各工位的冲压内容是：工位：两边切工艺切口；工位：空位；工位：冲工艺长孔；工位：首次拉深；工位：二次拉深兼整形；工位：底部冲矩形孔；工位：落料。排样图如图所示，第五章 成型设备的选择5.1冲裁力的计算冲裁力的计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶出力的计算。计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的总的冲压力。冲裁力计算公式：p=1.3Lt 式中p冲裁力，N； L冲裁轮廓总长度 t冲裁料厚 材料抗剪强度，08钢=260360MPa取360MPa侧刃切边冲裁力由电子工业部工业标准SJ2642-85，当步距S=19mm时，宽度b1=10mm，a1=2mm 材料为T10A的Ic型侧刃。侧刃切边的冲裁周长L1=（19+1.5）2+0.52=42mmP1=1.3L1t=1.3*42*0.2*360=3931.2N 冲工艺长孔冲裁力长孔的尺寸，长为16mm,宽为2mm,两端为半圆弧 r=1mm.因此，冲长孔凸模在冲压时的周长L2=（16-2）*22*1=34.28mm冲裁力P2=1.3 L2t=1.3*34.28*0.2*360=3208.6N 冲矩形孔冲裁力矩形孔的周长L3=10*2+（3.2-0.5*2）*2+2*0.5=27.54mm冲矩形孔冲裁力P3=1.3*27.54*0.2*360=2577.744N 落料力冲裁时的周长为L4=(13.9-1.5*2-2*2)*2+2*1.5+2*2+0.5*4+（6-1.5*2）*2=43.78mm落料的冲裁力P4=1.3*43.78*0.2*360=4097.81N5.2.拉深力计算矩形件拉深力计算公式：P=(0.50.8)Ltb 式中 L拉深件横断面周长，mm； t料厚，mm； b材料抗拉强度，MPa；对于08钢，b=330450 MPa拉深横断面周长L= 6-0.2-（0.5+0.2/2）*2 + *（0.5+0.2/2）+ 2.5-（0.5+0.2/2）*2=4.6+1.884+3.8=10.284mm则，拉深力P5=0.8*10.284*0.2*450=740.448MPa5.3.卸件力、推件力计算卸件力：P6=K1P；推件力：P7=nK2P式中，P计算的冲裁力； K1脱卸系数，取0.010.05； K2推出系数，取0.020.06； n凹模内含工件或废料的个数，n取4个；因此，卸件力P6= K1（P1+P2+P3+P4）=0.03*(3931.2+3208.6+2577.744+4097.81)=414.46MPa 推件力P7= nK2（P1+P2+P3+P4） =4*0.04*(3931.2+3208.6+2577.744+4097.81) =2210.46MPa5.4.总冲压力的计算P0= P1+P2+P3+P4+ P5+ P6+ P7=3931.2+3208.6+2577.744+4097.81+740.448+414.46+2210.46=17180.722N=17.180722KN5.5 成形设备的选取根据所求的总的冲压力，P0=17.18KN，为了保证所选压力机能承载冲压所需的压力，规定压力机的标称压力0.6PP0,即， PP00.6=17.18/0.6=28.633KN从提供的压力机来看，选择开式可倾工作台压力机，根据p=28.633MPa,初选公称压力为63KN的开式压力机JB23-6.3，具体参数如下：公称压力 63KN滑块行程 50mm 最大封闭高度 170mm封闭高度调节量 40mm工作台尺寸（左右） 315mm工作台尺寸（前后） 200mm工作台孔尺寸（左右） 150mm工作台孔尺寸（前后） 70mm工作台孔尺寸（直径） 110mm模柄孔尺寸（直径深度） 3050mm工作台板厚度 40mm倾斜角 30 第六章 模具基本结构选材及热处理模具各部分的作用及选材、热处理如下：1. 上模座上模座是与压力机相连，将模具的上模部分安装在压力机上。上模座在冲压的过程中只承受冲击力，要求材料具有较好的强度和韧性，故选取HT200,热处理：调质，HRC2832。2.模柄模柄是连接压力机和模具的关键部分，选择45钢。3.导柱、导套导柱导套在结构中起着导向的作用，本设计模具采用滑动式导柱导套结构，材料选为20钢，热处理：导柱渗碳淬火 HRC6064，导套渗碳淬火HRC58624.上模垫板上模垫板承受着卸料组件、冲头传过来的较大的冲击载荷，要求有较好的强度和硬度并具有一定的韧性，选用45钢，调质HRC43485.卸料板卸料板起到卸料和压料的作用，在工作时通过卸料板把条料紧紧的压在凹模板上，接着冲头开始工作，保证产品的精度。凹凸模开始分离时卸料板通过弹簧的作用将条料卸下。选45钢，调质HRC38436.凹模、凸模固定板固定板对凸、凹模起到固定的作用，选45钢7.下模垫板在冲压中承受很大的冲击载荷，选45钢，调质HRC43488.下模座冲压过程中承受相当大的冲压载荷，选用HT200，调质HRC28329.冲裁模在冲裁要求有一定的刚度和韧性，选T10A,调质HRC586210.拉深模 拉深模的精度直接影响产品的尺寸精度，选材要求具有良好的刚性韧性耐磨性等综合力学性能，选Cr12MoV，调质HRC5862第七章 模架的选取在排样图确定及模具的基本结构确定后，进行模架的选取。由排样图可知，从第一个工位开始到最后一个工位条料的长度为19*7=133mm，宽度为23mm。凸、凹模及镶块距离模板边缘至少35mm的距离，因此，本设计采用标准的对角滑动导向模架。 模架的相关尺寸及参数如下: （mm） SJ2611-85L: 160B: 100闭合高度：135160上模座： 16010035 SJ2621.1-85下模座： 16010040 SJ2621.2-85导柱： 22130 SJ2618-85导套： 227028 SJ2618-85第八章 模具主要结构设计8.1.凸、凹模的固定方式1.1.凹模的固定由于凹模的拉深部分考虑到制造，维修更换方便，单独采用镶块结构，其他采用整体式结构。镶块结构采用凸台固定，而整体式的凹模则采用销钉定位，螺钉紧固的方式。1.2凸模的固定对于凸模，由于形状较为复杂，为了便于线切割和成型磨削等加工，则采用铆开式固定法。8.2.定距结构本连续模采用人工送料，步距已经确定，需侧刃进行定位。定距的主要目的是保证各工序件能按设计要求等距送料。其具体尺寸设计如见零件图所示。8.3卸料板结构在级进模中，卸料板除了起卸料的作用外，对凸模及导正钉还起导正作用，同时还有压平板料的作用。本设计采用弹压式结构。8.4.浮料方式在模具中设浮顶器结构，浮顶器由浮顶销和弹簧组成，通过顶板进行浮料。第九章 凸、凹模结构设计9.1.冲裁间隙的确定由于料厚t=0.2mm,因此，对于级进模，按照提供的经验，冲裁双边间隙取（6%8%）t=0.0120.016mm即Zmin=0.012，Zmax=0.0169.2.拉深间隙的确定对于矩形件拉深，矩形件最后一次拉深时，凸模和凹模之间的间隙，直边部分按：单边间隙为：Z/2=（11.1）t(上限值)， 因此，Z/2=0.20.22mm，取Z/2=0.22mm。圆角部分的间隙应比直边部分增大0.1t，即Z/2= Z/2+0.1t=0.24mm9.4.凸凹模的公差确定零件上未注公差部分，非圆件按IT14级处理，冲模按IT11级制造，圆形件按IT67级制造，其他标注公差部分，模具公差比工件高23级。9.5.冲裁模刃口尺寸计算9.5.1矩形孔凸模刃口尺寸计算凸凹模加工有分开加工和配合加工两种方法，在此采用配合加工。冲孔时以凸模为基准配做凹模。 冲矩形孔，凸模由于磨损尺寸将减小。其刃口尺寸Bj=（Bmin+x）式中，Bj为基准件尺寸； Bmin为相应的工件极限尺寸； x为磨损系数，取0.75 为工件公差因此有， B1=（3.2-0.15+0.75*0.30）mm=3.275mm B2=(10-0.18+0.75*0.36)mm=10.09mm矩形孔凹模刃口尺寸按凸模各部分尺寸配制，保证双面间隙ZminZmin=0.0120.016mm9.5.2.落料凹模刃口尺寸计算落料时以凹模为基准，配做凸模。由工件可知，落料时，由凹模的磨损会使工件尺寸增大。 其刃口尺寸为Aj=（Amaxx），式中A为基准件尺寸；Amax工件极限尺寸；x为磨损系数，取0.75为工件公差因此有， A1=(13.9+0.2-0.75*0.4)=13.8 A2=(6+0.18-0.75*0.36)=5.91 A3=D=2R=(4-0.75*0.3)= 3.78落料凸模的刃口尺寸按照凹模刃口尺寸配合加工，保证双面间隙ZminZmin=0.0120.016mm9.6.拉深模刃口尺寸计算9.6.1.拉深凸凹模圆角半径对于该制件，由制件图可知，拉深时要求外形尺寸。最后一次拉深时，凹模圆角半径R凹2=拉深件角部圆角半径R凸模圆角半径R凸2=0.414（R凹Z/2）+0.1t 0.414首次拉深，对于级进模，拉深凹模圆角半径R凹1=(56)t=11.2mm该模具取R凹1=1.2mm，R凸1= R凹1t=1mm，R凹2=0.7mm，R凸2=0.5mm。9.6.2.拉深凸、凹模工作部分尺寸工件要求外形尺寸：L凹=(Lmax0.75) ， L凸=(Lmax0.75Z)式中，L凹、L凸为凹模、凸模尺寸；拉深公差；Z为凸凹模之间的间隙；凹、凸为凹模、凸模制造公差。矩形拉深件的制造公差IT12级，因此，凹、凸模的制造公差为IT8级。因此，拉深凹模工作部分尺寸(单位mm)，L凹1=（6+0.18-0.750.36）=5.91，L凹2=（13.9+0.2-0.750.4）=13.8,L凸1=（6-0.22+0.32-0.750.3-0.222）=5.09L凸2=(13.9-0.22+0.432-0.750.43-0.222) =12.959.7.冲工艺长孔凸凹模尺寸计算工艺长孔凸凹模对制件精度无多大的影响，故可按IT11级制造，保证冲裁间隙在ZminZmax之
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