罩圈落料、拉深、冲孔、翻边复合模毕业设计

0 毕业设计 论文 说明书毕业设计 论文 说明书 课题名称课题名称 罩圈落料 拉深 冲孔 翻边复合模设计 系系 别别 机械工程及自动化 专专 业业 机械工程及自动化 班班 级级 机自 Z104 班 学学 号号 20100220208888 姓姓 名名 指导教师指导教师 李 启 袭 2014 年 5 月 10 日 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 1 摘 要 模具是家电 汽车 电子 机械等工业的基本工艺 作为最基础的工业 对 整个工业的发展是非常重要的 随着经济的发展 模具工业已经成为国民经济 建设的重要产业 模具分为冷冲压模具 热锻造模具 塑料模具 铸造模具等 各种模具 冷冲压模具是个历史悠久的技术成熟的的工业 在模具行业里面占 据大部分的比重 这套模具设计是冷冲压模具 我设计的这套模具为垫块 用到模具生产中 落料 弯曲 翻边等工艺 用到两套模具 一套是落料 另一套但是弯曲跟翻 边 主要的方法是 先对工件进行可行性分析 从工件的特性得出加工工序 再确 定工艺方案 然后进行工艺参数计算 得出相应的参数 根据参数选择合理的 冲压设备 再进行模具的总体方案设计 途中再发现问题就继续修改已有的错 误 通过反反复复的修改才完成这次设计 完成这次设计 所需的知识贯穿整个大学期间的学习 巩固了原有的知识 体系 也掌握了新的知识 更加培养了查找知识的能力 通过多种渠道的知识 整理跟资源整合 进一步提高了我的各种能力 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 2 Abstract Mold is home appliance automotive electronics machinery industry the basic process as the most basic industry is very important to the development of the industry with the development of economy mouldindustry has become an important industry in national economic construction Mould is divided into cold stamping dies hot forging mould plastic mould casting mould and die Cold stamping die is a mature technology with a long history of the industry In the mold industry accounts for most of the inside The mould design is cold stamping die I design the mould for the block Used mold production lagged bending flanging process etc Using two sets of mould is a set of blanking but another set of bending and flanging The main method is first the feasibility analysis was carried out on the workpiece from the characteristics of the workpiece machining process then determine the processing plan and the process parameters calculated it is concluded that the corresponding parameters according to the parameter selection and reasonable stamping equipment and overall scheme design of the mould On the way to found that the problem will continue to modify the existing errors Through repeated modifications to finish the design Required to complete the design of knowledge throughout the university during the period of study consolidate the original system of knowledge master new knowledge also more to cultivate the ability to search for knowledge knowledge through various channels and resources integration to further improve my capabilities 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 3 目 录 摘 要 1 绪 论 4 1 零件的工艺分析 4 1 1 工件特点 4 1 2 08 钢板性能分析 5 1 3 工件的尺寸精度 6 2 工艺方案的分析和确定 8 2 1 工艺方案的分析及确定 8 2 2 排样图的确定 8 3 各工序冲裁压力的计算及冲压设备的选择 11 3 1 各工序冲裁压力的计算 11 3 2 冲压设备的选择 13 3 3 压力中心的确定 14 4 模具结构的设计 16 4 1 模具的总体结构 16 4 2 各块模板的作用及材料的选取 16 5 成形零部件的设计 19 5 1 凸 凹模的设计 19 5 1 1 凸 凹模的作用 19 5 2 冲裁间隙 19 5 3 刃口尺寸的计算原则 20 5 4 工作零件刃口尺寸计算 21 5 4 1 落料部分的刃口尺寸计算 21 5 5 主要零部件的结构设计 24 6 标准零件的选取 29 6 1 模架的选取 29 6 2 模架导柱导套的选取 29 6 3 最终模具结构总体装配图 30 结束语 32 参考文献 33 致 谢 34 4 绪 论 冲压是先进的金属加工方法之一 主要加工板料等薄件 也叫板料冲压 是用压力几的冲力 使用模具的形状 使板料发生所需要的形状 想要什么形 状就设计模具就可以 所以 冲压是金属加工的一种重要的方法 它与其他的 加工方法相比 有如下的特点 冲压件的尺寸由模具确定 因而零件的质量稳定 互换性好 易于大批 量生产 其他加工方法很难加工的薄壁 刚性好 表面质量高的复杂零件 冲压 可以比较好的解决 冲压的零件可以是很大的尺寸 也可以是很小的尺寸 加 工范围大 易于调节 冲压不需要加热 减少了零件的热变形 也不需要大量的切削 所以能 节能 节约金属 冲压没有碎料 材料利用率高 降低冲压成本 压力机生产效率高 而且操作方便 易于实现机械化和自动化 但是冲压也存在一些问题 比如冲压式噪音太大 振动也很明显 成为社 会的公害 大大影响了加工环境 冲压再现在的生产中越来越占据重要的地位 特别是在大批量的生产中的 有着十分广泛的应用 越来越多的工业部门采用冲压来加工零件 如机械 电 子 轻工业等 再国防方面 飞机 导弹 各种枪支弹炮等都应用冲压工艺 还有在越来越重要的汽车行业中 更多的应用到冲压 可以说工业中不采用冲 压 几乎整个工业都会瘫痪 并且在产品质量以及提高产品生产效率那是不可 能完成的任务 这次设计的零件是在一般的小工厂里完成的 所需的材料必须 得考虑好产品的质量跟成本 采用冲压 可以很好的符合这个要求 生产成本 较低 易于实现自动化 模具设计与制造方便 工人易于加工 设备要求不是 很高 选择冲压工艺那是一种明智的选择 1 零件的工艺分析 1 1工件特点 零件图如图 1 1 及图 1 2 所示 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 5 图图 1 11 1 零件三维图零件三维图 零件名称 垫块 零件材料 08 钢板 零件厚度 1 5mm 零件批量 大批量 1 21 2 08 08 钢板性能分析钢板性能分析 特性 及适 用范 围 为极软的碳素钢 强度 硬度比较低 但韧性和塑性比较高 具有良好的拉伸 弯曲和镦粗等冷加工性能 焊接性能 但 淬硬性及淬透性极低 一般制成精度高的薄板或冷轧钢带用 以制造易加工成形 强度低的深冲压 深拉延等覆盖零件 焊接构件 碳含量 C 0 05 0 12 硅含量 Si 0 17 0 37 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 6 化学 成份 锰含量 Mn 0 35 0 65 硫含量 S 0 035 磷含量 P 0 035 铬含量 Cr 0 10 镍含量 Ni 0 25 铜含量 Cu 0 25 综合 性能 抗拉强度 b MPa 325 33 屈服强度 s MPa 195 20 伸长率 5 33 断面收缩率 60 硬度 未热处理 131HB 试样尺寸 试样尺寸为 25mm 热处理规范及金相组织 热处理规范 正火 930 45min 空冷 1 3 工件的尺寸精度 在冲压件零件图中 除了有些重要的尺寸标注有公差外 还有一些尺寸是 未标注公差的 俗称自由尺寸 这些未标注公差尺寸 其大小并不是没有公差 限制 因而不能忽略 对于未标注公差尺寸的允许偏差 通常有下列几种情况 1 在冲压件零件图的附注中 统一注明其允许的偏差的数值 2 在冲压件零件图的附注中 说明未标注公差尺寸 其公差按 X X X X 行业或企业 标准执行 3 图中未有注明的 则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的 IT14 级精 度来处理 圆形件一般可按 IT10 IT11 级精度来处理 根据零件图图 1 1 所标注的尺寸 未注明任何有关尺寸公差 是非圆形零件所 以这次设计按 IT14 级精度来处理 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 7 2 工艺方案的分析和确定 2 1 工艺方案的分析及确定 由零件的特性可知 该工件包括落料 弯曲 翻边三个基本工序 根据这 个特性可以分为三个工艺方案 方案一 先落料 弯曲 翻边 采用单工序模 方案二 落料 弯曲 翻边 采用级进模冲压生产 方案三 落料 弯曲 翻边 采用两套模具进行生产 分析方案 方案一需要三套模具 而且模具结构简单 需要三道工序 模具成 本高 工艺流程长 使用设备过多 生产效率底 浪费时间 模具数量多又不 是大规模的零件 拉低企业的生产效率 方案二 这个方案只需要一套模具 模具结构紧凑 生产效率高 工作精 度也高 但模具的制造比较困难 模具的设计与制造比普通模具难度高 对模 具的各个部位要求都很高 对于这个普通的零件 不需要花费那么大的成本来 制作级进模 方案三 这个方案需要两套模具 一套落料 一套弯曲 翻边 从零件的 特性来看这无疑是最好的方案 该零件的精度要求不是很高 分成两套模具 一个是模具设计与制造比价好设计 制作方便 工序也只有两步 也方便员工 操作 所需的两套模具也是简单的模具 制作成本相对较低 操作方便 生产 率高 精度也满足精度要求 通过以上的分析 觉得三种方案都有各自的特点 都能做出相应的零件 但第三种是最好的 是比较合适的加工工艺 通过一套模具落料 再另外一套 模具弯曲翻边 模具设计制造都方便 生产出的零件符合精度要求 生产效率 高 适合大规模生产 2 2 排样图的确定 生产冲裁件的结构变化很大 所以排样方式也很讲究 排样的好坏影响着材料的经济利 用 影响制件质量 影响模具的寿命 还关系到生产效率和模具的经济成本 因此在设计 排样时要很讲究 要考虑这两个方面的因素 一个是材料的利用率 另外一个是排样的设 计 排样的经济程度用材料利用率来表示 材料利用率 100 Bh nA 式中 A 冲裁面积 mm 2 n 一个步距内的冲件数目 B 条料宽度 mm 2 H 步距 一张板料总的利用率为 100 BL NA 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 8 式中 N 一张板料冲件总数目 L 板材长度 Mm 一般材料利用率可达 85 95 少废料排样法也可达到 70 90 有废料 少 废料或无废料排样 按工件的外形特征 排列 排样方式 排样可分为有料排样法 少料排样法和无料排样法 在排料的布置上又可以分为斜排 直 排 对排 混合排等 用无料排样法跟少料排料法 材料的利用率可以很高 获得较高的 经济效应 但因为材料的本身的公差以及导向定位所产生的误差比较大 有可能影响到冲 裁件的质量与尺寸精度 以及模具的使用寿命 所以在设计排样时必须综合考虑 根据该零件的展开图可以看出 零件四四方方 容易排样 根据零件的形 状及尺寸等特点 事宜采用用直排式 可适当降低条料宽度 尽可能的提高材 料的利用率 降低生产成本 零件展开为方型 采用直排有利于缩短料宽 提 高材利用率 排样图如下图所示 图图 2 12 1 排样图排样图 排样时在相邻两工件之间以及与条料边缘间设计多出来的余料称为搭边 搭边一般有以下的作用 补偿定位误差 送料时难免会出现一些偏差 这时 多出来的搭边就可以补偿偏差 起到一定的定位作用 由于搭边与冲裁后的 工艺废料有一定的刚度 可以方便工人操作送料的顺利进行 按理来说 搭 边是工艺废料 越少越好 但是如果搭边太小 冲裁时不好判断 容易被拉断 也容易使零件变形 使得冲裁毛刺变大 严重时搭边掉入模具内 会严重影响 冲裁的质量 更会影响模具的使用寿命 破坏凹凸模的尺寸精度 一般来说 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 9 硬度大的材搭边值可以小点 软点材料搭边值稍微大些 小点尺寸 搭边值可 以小点 大零件大尺寸就必须得留大的搭边值 条料宽度的确定条料宽度的确定 排样方式和搭边确定后 就可以设计出宽度和步距 确定的原则是 将最 小的条料宽度保证冲裁时工件周边有足够的搭边 最大条料宽度能在冲裁时顺 利在导料板之间送进条料 并且有间隙 查 冲压工艺与模具设计 表 2 5 2 得搭边值取 0 8 mm a 1 mm 如 1 a 上图 1 4 所示 这次设计的模具为无侧压装置 无侧压装置的模具 条料度应考虑在送料 过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小 为了补偿侧面搭边的减小部分 条料 宽度应增加一个可能的摆动量 故条料宽度为 B 0 2 caD 式中 B 条料宽度的基本尺寸 mm D 条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸 mm a 侧面搭边 mm 条料下料剪切公差 mm 查 冲压工艺与模具设计 表 2 5 3 得 取 0 6mm c 取 0 2mm 又由上 述知 D 为 121mm a 1mm 料宽度 B mm 0 6 0 4 124 算出材料的利用率 根据材料利用率计算 计算公式为 0 100 100 SS SAB 其中式中 材料的利用率 S 工件的实际面积 包括冲出的预冲孔在内 mm 所用材料面积 包括工件面积与肥料面积 mm 0 S A 步距 相邻两个制件对应点的距离 mm B 条料宽度 mm 其中 A 121 1 mm 122 mm B mm S 3 14 0 6 0 4 124 2 R 2 2 121 代入数据得 75 7 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 10 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 11 3 各工序冲裁压力的计算及冲压设备的选择 3 1 各工序冲裁压力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备 设计模具和检验模具的强 度 压力机的吨位必须是大于所计算的冲裁力 以适应冲裁的需求 1 落料力 这模具中 我们采用的是平刃冲裁模 故其落料力可按下列式子计算 落 F tL 落 F p K 上面式子中 落料力 kN 落 F L 工件外轮廓周长 mm 经 CAD 测得零件外轮廓周长为 143 61mm 即 L 143 61mm 材料的抗剪强度 MPa 查 冲模设计应用实例 附录 A1 得 360MPa t 材料的厚度 mm 从上述对零件的描述中可知 t 1 5mm 安全系数 一般去 1 3 p K 带入数据得落料力 100 386kN 落 F 2 弯曲力 弯曲力是选择压力机吨位的一个重要依据 特别是弯曲板料较厚 弯曲 变形很大的零件的时候 需要消耗很大的冲裁力 所以必须得计算弯曲力 但 影响弯曲力的因素比较多 像模具结构 模具间隙等 在理论上很难准确的算 出弯曲力 在实际的生产中 一般用经验公式来计算 自由弯曲的弯曲力 V 形弯曲件弯曲力 F 自 tr kbt b 2 6 0 U 行弯曲件弯曲力 F 自 tr kbt b 2 7 0 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 12 式中 F 为冲压行程结束时的自然弯曲力 单位 N k 为安全系数 一般取 自 1 3 b 为弯曲件的宽度 单位 mm t 为弯曲材料的厚度 mm r 为弯曲件的内 弯曲半径 mm 为材料的强度极限 MPa b 校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲力是在弯曲的最后阶段再一步对凹凸模表面进行挤压 真正的校 正力比自由弯曲力大的多 但由于这两个力先后作用在工件上 一般只需计算 校正弯曲力 V 形和 U 形弯曲件均按照以下式子计算 F qA 校 式中 F为校正弯曲时的弯曲力 N A 为校正部分垂直投影面积 校 mm q 为单位面积上的校正力 MPa 2 由于校正压力一般是发生在压力机的死点位置 校正力的数值远比自由弯 曲力大的多 自由弯曲力可可以忽略不计 选着压力机主要也是考虑校正弯曲 力 经计算得 F 112 672kN 校 3 翻边力 平面外缘翻边可以分为内凹外缘和外凸缘翻边 因为不是封闭翻边 所以 在翻边线上的应力和变形是不均匀的 这次设计的零件属于内凹外缘翻边 选 用以下的公式来计算翻边力 F 1 1 D d 翻 t 0b 上面式子中 翻边力 KN 翻 F 材料的屈服强度 MPa s 查 冲模设计应用实例 附录 A1 得 240MPa s D 翻边直径 按中线计算 mm 其中 D 60 1 mm 61mm d 毛坯预制孔直径 mm 从上述零件尺寸中我可知 d 为 48 5mm 带入数据可求得 10 362kN 翻 F 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 13 4 总冲压工艺总力 123 04kN 总 F 翻 F 较 F 3 2 冲压设备的选择 压力机是为模具提供动力和运动的设备 冲压机的正确选择是一个比较重 要的环节 正确的选用压力机关系到设备与模具的安全 产品质量的 模具寿 命生产效率等一系列的问题 在选择合适的压力机前 必选了解工件的特点 这次设计的工艺方案中要 用到两套模具 通过上面的计算 这两套模具所需的最大冲压力相差不是很大 为了互换性的可行性 工作操作的方便性以及用到设备方面考虑 所选的两台 压力机规格相同 本次设计是大批量生产 冲裁零件面积小 精度要求不是很 高 工序简单 取件 废料处理都比较好解决 因此所选的压力机必须符合上 面的要求 在了解工件的特点之后还要了解压力机的一些主要参数 标称压力 F 以及标称压力行程 S gg 标称压力是指滑块距离下死点某一点定距时滑块所能承受的最大作用力 而那个特定的距离就是压力行程 滑块行程 S 主要指滑块从上死点到下死点所经过的距离 滑块行程次数 n 是指连续工作方式下滑块每分钟往返的次数 通常压力机的设备越小 滑 块次数就越大 最大装模高度 H 与装模高度调节量 H 装模高度是指滑块在下死点事滑块下表面到工作台板山表面之间的距离 为了提高设备的适应性 装模的高度是可以调节的 最大装模高度是指当装模 高度调节装置将滑块调节至最上位置时的装模高度 工作台尺寸 工作台尺寸包括工作台平面尺寸和工作台上漏孔尺寸 模柄孔尺寸 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 14 对于中小型冲裁件多用具有 C 形床身的开式曲柄压力机 机身的前面和左 右敞开 便于安装调整和操作 但是该压力机的刚度差 并且由于床身的变形 而破坏了冲模的间隙分布 降低了冲模的寿命和冲裁件的质量 被广泛的应用 在小型的压力冲裁中 对于大中型和精度要求较高的冲压件 一般多采用闭式机身的压力机 该 种压力机机身为框架结构 机身前后敞开 两侧封闭 前后两面可进行模具的 安装和成型操作 刚度较好精度较高 机身受力产生的变形可以用模具闭合高 度的调剂消除 对制件精度和模具运行精度不产生影响 这类机型适合形状复 杂的零件的大量生产 在确定设备的规格是应考虑以下几点 压力机的行程 S 大小 确保成形零件顺利的取出与放进 压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸 且还需留有安装固定的 余地 但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模时 工作台的受力条件也是不利 的 所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适应 冲压力与压力机能的配合关系 当进行冲裁等冲压加工时 由于其施力 行程较小 近于板材的厚度 所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力 的总和选取压力机 一般取所需最大的压力的吨位 1 6 到 1 8 倍的标称压力 本次设计要用到两套模具 而且所需压力差别不大 所选的两台冲压机规格也 选择同种规格的 方便操作性 为安全起见 防止冲压设备超载 也考虑到实际情况 两套模具都选用同 样的 选用 J23 25 压力机 该规格的压力机主要技术参数见下表 型号 J23 25 标称压力 kN 250 标称压力行程 mm 6 固定行程 mm 80 拉深滑块 行程 mm 调节行程 mm 80 固定和可倾 mm 250 最低 mm 360 最大封闭高 度 活动台 最高 mm 180 标称行程次数 n 次 min 1 100 工作台尺寸 左右 mm 560 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 15 前后 mm 360 前后 mm 130 左右 mm 260 工作孔尺寸 直径 mm 180 质量 kg 1980 3 3 压力中心的确定 模具压力中心是指在冲压时诸多冲压力合力的作用点位置 在进行冲模设 计时 必须使模具的压力中心与压力机滑块中心重合 否则冲压时会产生偏载 导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损 降低模具和压力机的使用寿命 严重时甚至损坏模具和设备 造成冲压事故 所以 冲模压力中心的准确确定 在模具设计中起着至关重要的作用 冲模的压力中心 可按下列原则来确定 1 对称形状的单个冲裁件 冲压模的压力中心就是冲裁件的几何中心 2 工件形状相同且分布位置对称时 冲模压力中心与零件的对称中心相重 合 3 形状复杂的零件 多凸模的压力中心可用解析法求出压力中心 本次设计的零件是近似长方形 故压力中心在两个对角线的交界处 这个 设计的中心比较好确定 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 16 4 模具结构的设计 4 1 模具的总体结构 根据零件结构初步定出模具总体结构图 如下图图 4 1 所示 图图 4 14 1 模具初步结构图模具初步结构图 4 2 各块模板的作用及材料的选取 1 模柄 模柄主要是连接上模板跟压力机的过度 模柄设计的好坏关乎到整个模具 能否顺利工作 如果模柄设计不合格 就没法正常的安装在压力机上 与上模 板的连接要是不好 模具就会松垮 就没法进行冲裁 要是在工作的时候松动 造成模具偏差 就会严重的顺坏模具甚至发生其他的操作的危险 模柄设计有 很多种结构 有压入式模柄 带台式模柄 旋入式模柄 浮动式模柄 还有直 入式模柄 本次设计的模具比较小 重量不是很重 就采用最好加工的直入式 模柄 模柄一般采用 Q235A 材料 不用进行热处理 用车床车到相应的尺寸 再模柄钻两个孔 采用这种模柄适合中小型模具 主要是加工方便 跟上模板 配合也好操作 具体的模柄见下图 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 17 2 上模板 上模板的作用是连接模柄 与固定板连接的模板 要承受和传递压力 需 要一定的强度和刚度 但只是承受和传递压力 所选用的材料 Q235A 材料就可 以 这个材料便宜 强度刚度都符合要求 上模板不需要进行热处理 选好适 合的毛胚 用数铣 洗出合适的长宽高 上下表面留点余量进行精加工 再到 钻床上钻孔 再放到磨床上打磨 再对相应孔的攻丝 在钻孔时孔的定位才是 难点 在铣轮廓的时候一定要选好基准面 在划线定位的时候尽量减少误差 3 定位板 定位板的主要作用是定位凸模的作用 使凸模固定下来 保证与凹模的准 对接 定位板也承受和传递一定的压力 所用的材料也是 Q235A 无需热处理 但与凹模是紧密配合 在加工的时候就特别注意 在配合的部位留点余量进行 精加工 通常的精加工属于内侧 方形 很难在磨床上进行精加工 通常是用 打磨机 进行打磨 要求更高的就用手工研磨 4 垫板 垫板的作用是直接承受和扩散落料拉深上模与冲孔翻边上模传递的压力 以降低模版所承受的单位压力 避免压出陷痕 这次垫块主要是在导柱那里垫 着 导柱太长了但导柱太细 不宜加工的过长 就在下模座加块垫块 缩短导 柱的距离 垫板的也需要一定的刚度跟强度 采用 Q235A 就可以 不需要热处 理 所需要加工的孔也比较少 这个加工比较容易 5 下模板 下模板制造工序跟上模板差不多 用铣床铣出相应的轮廓 在第一套模具 中要留有落料孔 在第一套模具中料是从底部出来的 要留有足够的尺寸让工 价从低下出来 在加工的时注意落料孔的加工 还有在连接垫块的孔的定位时 要注意配合 该钻孔的时候钻孔 该攻丝的时候攻丝 第二套模具的下模板孔 比较多 加工多注意孔的定位 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 18 6 压料板 在第一套模具中的导料板跟定位板是一样的 这个设计用的导料板是塑料 块 用普通的橡胶就可以 之所以用橡胶 考虑有几个原因 一是模具的设计 中简单了很多 所需要的孔定位销都省了 再一个是用橡胶比较实惠 降低制 作成本 三是橡胶容易加工 安装模具的时候也比较方便 第一套模具的压力 板 橡胶套的制作方法 在普通铣床上夹紧之后进行加工 由于凸模是方形的 属于外套件 在加工里面的方形时要注意角部的加工 但橡胶材料比较软 容 易加工成想要的形状 因为要套在凸模的外部 在加工橡胶时留一两个毫米 加工好之后直接压入凸模 橡胶油弹性 这样就会套紧在凸模上 不需要再用 其他的固定装置 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 19 5 成形零部件的设计 5 1 凸 凹模的设计 5 1 1 凸 凹模的作用 凸 凹模是模具的工作零件 是主要的工作部分 一套模具的好坏最主要 取决于凹凸模的质量 也是承受压力最大的地方 工作摩擦最多的地方 凹凸 模也是决定零件形状 尺寸大小和精度最为关键的零件 所以凹凸模的设计必 须严谨的考虑 是最重要的零件 且凹凸模是成对出现 在设计时成对设计 不可分开考虑 如此重要的部件在强度刚度上也是要求较高 所以凹凸模设计 一般按照下面的原则 凸 凹模必须有足够的强度 刚度和硬度 凹 凸模必须满足零件的形状 尺寸大小和精度要求 凸 凹模的结构要简单可靠 制造简单 安装方便 凸 凹模便于调整 维修和保养 凸 凹模要求具有较高的耐磨性 并能承受冲裁时的冲击力 5 2 冲裁间隙 凸模和凹模之间的间隙 是影响冲裁工艺的最重要工艺参数 冲裁间隙还 影响模具寿命 卸料力 推件力 冲裁力和冲裁件的尺寸精度 冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙 冲裁间隙分单边间隙 和双边间隙 间隙的大小对冲裁件质量 模具寿命 冲裁力的影响很大 理论 上讲冲裁间隙应使上下裂缝在材料中心部位汇集 这一理论值称为理论间隙 实际工程应用中 间隙的选择应以实用为前提主要考虑一下几种因素 间隙对冲裁件断面的影响 间隙过小时 工件的剪切面会变大 可能超过断面厚度的一半以上 严重 的还可能会出现二次剪切 合适的间隙一般是剪切面一般占用断面的三分之一 到二分之一 如果间隙太大 则剪切面就变小 塌角增大 毛刺也增大 冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值 差值越小 则精度越高 这个差值包括两个方面 一个是冲裁件的对凹凸模的变化 另一 个是模具本身制造的偏差 影响偏差的因素有凹凸模的间隙 材料的性质 工 件性质 最主要的是凹凸模的间隙 研究表明 间隙对冲裁件影响的一般规律 为 小间隙时 弯拱较大 间隙为百分之五到百分之十时弯拱较小 随着间隙 的增大 弯拱又增大 使冲裁件的平整度下降 当间隙较大时 材料所受拉伸 作用增大 冲裁完毕后 因材料的弹性恢复 冲裁件尺寸向实体方向收缩 使 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 20 落料件尺寸小于凹模尺寸 而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸 当间隙较小时 凹模压入板料接近于挤压状态 材料受凸 凹模挤压力大 压缩变形大 冲裁 完毕后 材料的弹性恢复使落料件尺寸增大 而冲孔件的孔径变小 当模具的 刃口制造精度低 则冲裁件的制造精度也就没法保证 所以在设计模具凹凸模 的时候也要考虑一下对间隙的影响 冲裁间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响 间隙是影响模具寿命中最主要的因素之 一 冲裁过程中 凸模与被冲的孔之间 凹模与落料之间均有摩擦 一般来说 间隙越小 模具的压应力就越大 磨损就越严重 寿命越低 而间隙太大的时 冲裁间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大 材料所受的拉应力增大 材料容易断裂分离 因此冲裁 力减小 间隙对卸料力 推件力的影响比较显著 间隙增大时 凸模上卸料和 从凹模里面推出都省力 但当间隙继续增大时 会引起毛刺增大 又引起卸料 力的 顶件力的迅速增大 所以 在设计模具时 一定要选择一个合理的间隙 使冲裁件的断面质量 好 尺寸精度高 模具寿命长 所需冲裁力小 要取得较高的断面质量 必须 选择小的间隙 选小的间隙又会影响模具的实用寿命 往往会相互矛盾 因此 不会满足所有的情况 只能有条件的选择一个比较适中的间隙值 一个比较均 衡的间隙值 这个范围的最小值称为最小合理间隙 最大值称为最大合理 min C 间隙 考虑到模具在使用过程中的逐步磨损 设计和制造新模具时应采用 max C 最小合理间隙 5 3 刃口尺寸的计算原则 由于间隙的存在 冲裁出来的零件上下端口不是等大的 都有一定的锥 度 一般来说 落料件的大端尺寸跟凹模尺寸相同 冲孔件小端尺寸等于凸模 尺寸 在测量与使用过程中 落料件是以大端尺寸为基准 冲孔件孔径以小端尺寸为 基准 冲裁过程中 凸 凹模要与冲裁件或废料发生摩擦 凸模越磨越小 凹 模越磨越大 结果使间隙越用越大 因此 在确定凸 凹模刃口尺寸时 必须 遵循下述原则 由于剪切式工具的侧面与材料挤压而得到的光滑面 所以落料件的外径尺 寸等于凹模的内径尺寸 冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸 所以落料模 先确定凹模刃口尺寸 再按照间隙确定凸模尺寸 冲孔模则以凸模设计为基准 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 21 再按照间隙值确定凹模尺寸 凹凸模在冲裁时候会有磨损 凸模磨损会使冲孔尺寸减小 凹模磨损会使落 料尺寸变大 为了保证冲裁件的尺寸精度要求 并尽量提高模具寿命 设计冲 孔模的时候 刃口此次取接近或等于工件孔的最大极限尺寸 在设计落料模的 时候 凹模应选则接近或等于工件最小尺寸极限的尺寸 然后各自配出相应的 凹凸模 这样设计出来的尺寸 即使有磨损到一定的程度 还是可以冲裁出合 格的零件 确定冲模刃口制造公差时 应考虑零件的公差要求选择模具刃口制造公差时 要考虑工件与模具精度的关系 既要保证工件的精度要求 又要保证有合理的 间隙值 一般冲模精度较工件精度高 2 3 级 表 2 3 若零件没有标注公差 则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的 IT14 级精度来处理 圆形件一般可按 IT10 级精度来处理 工件尺寸公差应按 入体 原则 标注为单向公差 所谓 入体 原则是指标注工 件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注 即 落料 件正公差为零 只标注负公差 冲孔件负公差为零 只标注正公差 这次设计 的件 选用 IT14 制造模具 是非圆形 5 4 工作零件刃口尺寸计算 前面在零件的尺寸精度分析中说到此零件按 IT11 级精度处理 查 互换性 与技术测量 表 1 8 得到零件各个尺寸的基本公差 121mm 的基本公差为 0 100mm 100mm 的基本公差为 0 087mm 48 5mm 的基本公差为 0 062mm 80mm 的基本公差为 0 074mm 60mm 的基本公差为 0 074mm R5 的基本公差为 0 030mm 6mm 的基本公差为 0 036mm 5 4 1 落料部分的刃口尺寸计算 在冲裁模刃口尺寸计算中 在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑 一下原则 1 落料件尺寸由凹模尺寸决定 冲孔时的尺寸由凸模的尺寸决定 故设 计落料模时 以凹模为基准 间隙取在凸模上 设计冲孔模时 以凸模为基准 间隙取在凹模上 2 考虑到冲裁模中凸模 凹模的磨损 设计落料模时 凹模基本尺寸应 取尺寸公差范围的较小尺寸 设计冲孔凸模时 凸模基本尺寸则应该取工件孔 尺寸公差范围内的较大尺寸 3 确定冲模刃口制造公差时 应考虑制件的公差要求 1 落料部分的刃口尺寸计算 落料以凹模为基准 按下列公式计算 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 22 d xDDd 0max 0 min 2 p CDD dp 式中 落料凹模基本尺寸 mm d D 落料凸模基本尺寸 mm p D 落料件最大极限尺寸 mm 在这就是121mm max D 凹模上偏差 mm d 凸模下偏差 mm p 系数x 凸模 凹模最小初始双边间隙 mm min 2C 查 冲压工艺与模具设计 表 2 3 1 得取 0 75 再查表 2 2 4 得x 0 100mm 0 130mm min 2C max 2C 故mmCC030 0 22 minmax 所以 mmmm p 012 0 030 0 4 0 mmmm d 018 0 030 06 0 带入数据求得 mm mm d D 018 0 0 93 120 p D 0 012 0 83 120 5 4 2 拉深翻边部分的刃口尺寸计算 1 拉深凹模圆角半径 拉深凹模圆角半径计算时 通常可按经验公式计算 tdDrA 8 0 式子中 凹模圆角半径 mm A r D 毛坯直径 mm 在这 D 为 121mm d 本道工序拉深件的直径 mm 在这 d 为 100mm t 零件厚度 mm 在这 t 为 1mm 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 23 带入数据求得 3 67mm 取 4mm A r trA2 1 取 2mm 1A r 2 拉深凸模圆角半径 拉深凸模圆角半径计算时 通常可按经验公式计算 AT rr 0 1 7 0 在这里 取 4mm T r 11 0 1 7 0 AT rr 在这里 取 2mm 1T r 3 无压料圈拉深模具的单边间隙 max 1 1 1 tC 其中为零件的最大厚度 在这为 1mm max t 所以 C 取 1mm 4 成形拉深上下模尺寸计算 按下列计算公式计算 d 0axd D xD m 0 dp C2 p DD 所以 mm93 99mm0 0870 75 100 018 0 0 018 0 01 上 D mm93 97mm1293 99 0 012 0 0 012 01 下 D mm94 79mm0 0740 75 80 018 0 0 018 0 02 上 D mm94 77mm1294 79 0 012 0 0 012 0 2 下 D 其他尺寸计算 0 25 0 min xbb 0 25 0min xRR 所以 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 24 mmmmb 0 009 0 0 036 0 25 0 03 6036 075 0 6 mmmmR 0 008 0 0 030 0 25 0 02 4 030 075 0 4 5 翻边部分刃口尺寸计算 按下列计算公式计算 0 25 0 min xDDT 所以 mmmmDT 0 019 0 0 074 025 0 06 60074 075 060 5 5 主要零部件的结构设计 由于工件形状简单对称 所以模具的工作部分零件均采用整体结构 如下 列图所示 1 落料拉深上模 落料拉深上模具有落料 拉深双重作用 其外圈为落料凸模 内型腔为拉 深凹模型腔 如下图图 5 1 所示 图图 5 15 1 落料拉深上模落料拉深上模 材料 9Mn2V 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 25 技术要求 1 热处理硬度 56 60HRC 2 未注明圆角半径为 0 5mm 2 落料下模 如下图图 5 2 所示 图图 5 25 2 落料下模落料下模 材料 T10A 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 26 技术要求 1 热处理硬度 56 60HRC 2 未注明圆角半径为 2mm 3 拉深成形下模 图图 1 71 7 拉深成形下模拉深成形下模 材料 9Mn2V 技术要求 1 热处理硬度 56 60HRC 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 27 2 未注明圆角半径为 1mm 4 冲孔翻边上模 图图 5 35 3 冲孔翻边上模冲孔翻边上模 材料 T10A 技术要求 热处理硬度 60 62HRC 5 冲孔凸模 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 28 图图 5 3 冲孔凸模冲孔凸模 材料 T10 技术要求 热处理硬度 56 60HRC 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 29 6 标准零件的选取 6 1 模架的选取 根据模具结构选用的模架为滑动导向中间导柱模架 上模座为 下模座为 材料为mmmmmm40160320 mmmmmm32160320 HT200 做调质 28 32HRC 的热处理 6 2 模架导柱导套的选取 导柱的选取如下图图 6 1 所示 图图 6 16 1 导柱导柱 材料为 20 钢 硬度为 58HRC 高频蘸火 导套的选取如下图图 6 2 所示 图图 6 26 2 导套导套 材料为 20 钢 硬度为 58HRC 高频蘸火 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 30 工作原理工作原理 模具置于压力机工作台面上 压力机滑块上升 模具开启 上下模脱离 卸料板在卸料橡胶的弹力作用下下降 下卸料块及下顶杆分别通过顶杆在压 力机弹性缓冲器和弹簧弹力的作用上升与落料下模上平面平齐此时 将坯料 置于落料下模适当位置 完成零件的定位 当压力机下移 卸料板在卸料橡胶弹力作用下开始与坯料弹性接触 对 坯料进行压紧 当其下移一段距离后 落料下模接触坯料并压缩卸料板与落 料拉深上模共同作用对零件进行落料 落料完成同时 落料拉深上模对拉深 成形下模发生作用对坯料进行拉深 当落料拉深上模下行5mm 后 冲孔翻 边上模与冲孔凸模开始接触对发生局部拉深作用后的半成品零件底部冲翻边 预制孔 当冲孔翻边上模下行 1mm 后 翻边预制孔完成 随着压力机滑块的 继续下行 冲孔翻边模与拉深成形下模共同作用完成对冲制好的翻边底孔的 半成品翻边 与此同时 落料拉深上模与拉深成形下模也完成对半成品零件 的拉深和成形 此时 落料拉深上模 拉深成形下模转为刚性接触 对成形 号的零件部位进行校正 至此 零件落料 拉深 冲孔 翻边四道工序全部 结束 零件成形完成 随着压力机滑块的上行 在上顶杆及下顶杆的共同作用及卸料板的作用 下分别将冲切翻边预制孔及落料后的废料推出各自工作型腔 与此同时 上 卸料块 下卸料块共同作用将加工好的零件推出工作型腔 卸料完成 压力 机转入下一个工作循环 广西科技大学 2014 届毕业设计说明书 31 结结束束语语 通过这段时间的学习 使我收货了很多 不单单是专业知识上的收货 更是对自己各方面 包含性格做事一些认识上的收货 在专业知识上 基本 上了解到大学所学的基本知识 再一次巩固了冲压模具这块的理论知识和实 践知识 培养了我独立思考的能力和独立工作的能力 在这次设计之前 有 好多东西都忘记的差不多 不懂了就必须逼着自己去重新看书 那些不懂了 就看那一部分的内容 教材没有的就去图书馆查资料 使得本来就很陌生的 知识现在变的没那么陌生了 进一步了解模具设计的步骤和方法 掌握了一 些冲压模具的设计细节 还知道怎么去分析加工工艺 怎么选择选择冲压设 备 怎么加工制作模具的部位 问了好多人才了解到加工工艺也不是那么的 难 也才觉得模具的设计也并不是那么的难以明白 但在这次的设计中也发 现了很多的问题 很多在设计模具中的一些细节问题 比如 模柄的设计方 案 那么多的设计方案 那么多的方法 但那种才是最好的 最容易加工 加工步骤没那么多的 以及在设计定位板时 用塑料的还是不用 必须考虑 到制造成本以及模具的制造复杂程度 模具的形式是多种多样的 很多种方 法可以制造模具 但哪一种才是最好的设计方案 那种才是最好的最方便加 工的方案这个就需要具备很多的知识跟经验了 通过这次设计 才知道模具 设计的博大精深 明白自己的缺陷 需要更多的学习 模具的世界里很多经 典的模具 有太多太多值得我们去学 不单单是那几块板 每种都有各自的 变化 当然在这次设计中也看到自己的不足 特别是在软件这块操作上 软件 的应用很多是不懂的 请教了很多人才画的出那些图纸 虽然电脑软件只是 一个铺助工具 但工具都不会用怎么可以提升速度呢 在以后的发展道路上 这是我的一个软肋 必须得加以解决 要想在以后的设计中走更长的路 软 件设计是必须会的 而且也必须得熟练 在这次设计 其实就是一个综合能力的一个考察 不单单是专业知识 发现问题 解决问题的方法 哪里不会了自己解决去 问人也好 自己查找 资料的也好 反正能搞定得了就行 这也是考验公关能力的时候 在遇到实 在不懂问题的时候 请教其他厉害的点的同学 但请教的方式方法还是值得 注意的 设计的完成 给了我很大的信心 原来我也可以通过自己的努力能完 成那些我之前觉得不可能完成的任务 可以做到那些我不曾熟悉的领域 我 也可以做的好 广西科技大学 2014 届