盖板一模两件复合模设计与工艺分析.doc

宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计毕业设计 盖板一模两件复合模设计与工艺分析 系 部 专 业 名 称 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 2013 年 09 月 25 日 宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计选题报告毕业设计选题报告 姓名性别学号系部班级 设计题目 盖板一模两件复合模设计与工艺分析 课题来源 生产实践 课题类别 毕业设计 选做本课题的原因及条件分析 原因 随着我国制造业的发展 在制造零件时遇到很多困难 特别是在制造精度方面 因此 需要设计一些模具来解决这些问题 虽现有的水平不能直接解决这一系列的问题 但能过在我们 三年所学的知识上得到好的实践和检验 进一步提高我们的自身能力和团队协作的能力 另外还 可以为我们今后在工作岗位上打下好的基础 条件分析 利用学院现有的数控机床 加工中心 线切割机床 数控模拟系统的仿真加工等 条件完成我们的毕业设计 因此 我们申请此课题 望指导老师及系领导批准 内容和要求 内容 根据模具工作零件的设计 选择模具的工作零件 并对所选的工作零件进行 工艺分析 零件的加工的工艺路线的确定 加工机床的选择及加工刀具的选择 要求 1 按时 按质 独立完成毕业设计 2 采用数控仿真针加工及演练 3 按照 毕业论文的要求完成毕业设计的各项工作 如理论与实践的结合 毕业设计理念的改变 做到在文档上的各项要求 一切满足毕业设计的条件 认真 独立完成此次毕业设计 指导 教师 意见 签章 年 月 日 系部毕业论文 设计 领导小组意见 签章 年 月 日 宜宾职业技术学院 毕业设计成绩评定表 一 学生学号学生姓名 题目盖板一模两件复合模设计与工艺分析 指导教师 评语 指导教师 评定成绩 总分总分 30 指导教师签字 年 月 日 评阅 教师 评语 评阅教师评 定成绩 总分总分 30 评阅教师签字 年 月 日 宜宾职业技术学院 毕业设计答辩记录表 学生姓名学生学号 题 目盖板一模两件复合模设计与工艺分析 答辩小组成员 姓 名职称工作单位备注 副教授宜宾职业技术学院 工程师宜宾普什模具有限公司 讲师宜宾职业技术学院 助教宜宾职业技术学院 助教宜宾职业技术学院 答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况 答辩小组代表签字 年 月 日 盖板一模两件复合模设计与工艺分析 摘 要 阐述了落料 冲孔 弯曲复合模的结构设计及工作过程 采用落料冲孔弯曲工序 通过冲裁力 顶件力 卸料力 弯曲力的计算 确定模具类型 该模具采用后侧导柱 模架 落料凹模采用镶拼结构 废料从凸凹模的开槽中卸出 采用一模两件使生产率 大大提高 对零件材料的选取 通过工艺分析 确定其加工工艺方案 关键词 冲压 工艺 复合模 模具结构 目 录 1 绪 论 1 1 1 冲压模具的概念与特点 1 1 2 现代模具技术的发展 1 2 冲压成形工艺分析 2 2 1 零件的工艺分析 2 2 1 1 零件尺寸确定 2 2 1 2 零件材料的选择 3 2 2 冲裁工艺方案的确定 3 3 冲压模具工艺参数设计 4 3 1 模具总体结构设计 4 3 1 1 模架及导向方式的确定 4 3 1 2 定位方式的选择 5 3 1 3 卸料装置的选择 5 3 2 排样设计与计算材料利用率 5 3 2 1 弯曲件坯料尺寸的计算 5 3 2 2 排样设计与计算材料利用率 6 3 3 冲压力的计算 9 3 3 1 落料力 F 落的计算 9 3 3 2 冲孔力 F 冲的计算 10 3 3 3 切断力 F 切的计算 10 3 3 4 卸料力 F 卸的计算 10 3 3 5 弯曲力 F 自的计算 11 3 3 6 总压力的计算 11 3 4 冲裁间隙的确定 11 3 5 工作零件刃口尺寸计算 12 3 6 模具压力中心与计算 15 4 主要零件的设计与工艺分析 17 4 1 凹模的设计及工艺分析 17 4 1 1 凹模的设计 17 4 1 2 凹模零件的精度确定 18 4 1 3 凹模的工艺分析 18 4 1 4 加工方法及工艺方案 19 4 1 5 有关工艺装备的选择 19 4 1 6 凹模加工工艺过程的制订 19 4 1 7 凹模的加工工艺过程卡片的制订 21 4 1 8 凹模平面加工工序卡的制订 23 4 2 凸模的设计及工艺分析 24 4 2 1 凸模的设计 24 4 2 2 凸模的工艺分析 25 4 2 3 加工方法及工艺方案比较 25 4 2 4 有关工艺装备的选择 26 4 2 5 凸模加工工艺过程的制订 26 4 2 6 凸模机械加工工艺过程卡的制订 27 4 2 7 凸模外形工序卡的制订 29 4 3 垫板的设计及工艺分析 30 4 3 1 垫板的设计 30 4 3 2 垫板的工艺分析 30 4 3 3 加工方法及工艺方案 30 4 3 4 有关工艺装备的选择 31 4 3 5 垫板加工工艺过程的制订 31 4 3 6 垫板的加工工艺过程卡的制订 32 4 3 7 垫板的加工工序卡的制订 34 5 标准件的选用 35 5 1 模架的选用 35 5 2 导柱与导套的设计 35 5 3 模柄的尺寸的确定 35 5 4 其它螺钉长度选择 35 5 5 圆柱销尺寸选用标准 35 6 冲压设备的校核与选定 36 6 1 冲压设备的校核 36 6 2 压力机的选定 36 7 模具总装图结构简述 38 结 论 39 致 谢 40 参考文献 41 0 1 绪绪 论论 1 1 冲压模具的概念与特点冲压模具的概念与特点 冲压是在室温下 利用安装在压力机上的模具对材料施加压力 使模具产生分离 或塑性变形 从而获得所需零件的一种压力加工方法 冲压模具是指在冷冲压加工中 将材料 金属或非金属 加工成零件 或半成品 的一种特殊工艺装备 称为冷冲压 模具 俗称冷冲模 在冲压零件的生产中 合理的冲压成形工艺 先进的模具 高效 的冲压设备是必不可少的三要素 冲压加工的特点 由于冷冲压加工具有上述突出优点 因此在批量生产中得到了 广泛的应用 在现代工业生产中占有十分重要的地位 是国防工业及民用工业生产中 必不可少的加工方法 冲压成形加工必须具备相应的模具 而模具是技术密集型产品 其制造属单件小 批量生产 具有难加工 精度高 技术要求高 生产成本高的特点 所以只有在冲压 零件生产大批或大量的情况下 冲压成形加工的优点才能充分体现 从而获得好的经 济效益 1 2 现代模具技术的发展现代模具技术的发展 现代模具行业是技术 资金密集型的行业 现代模具是高技术背景下的工艺密集 型工业 是高技术人才密集型行业 它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的 同时 也直接为高新技术产业服务 由于模具生产要采用一系列高新技术 如 CAD CAPP 等技术 计算机网络技术 激光技术 逆向工程和并列工程 快速成形技 术及敏捷制造技术 高速加工及超精加工 微细加工 复合加工 表面处理技术等等 因此 模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分 随着工业产品质量的不断提高 冲压产品生产正呈现多品种 少批量 复杂 大型 精密 更新换代速度快等变化特点 为适应市场变化 随着计算机技术和制造技术的 迅速发展 冲压模具设计与制造技术正由手工设计 依靠人工经验和常规机械加工技 术向以计算机辅助设计 CAD 数控切削加工 数控电加工为核心的计算机辅助设计 与制造 CAD CAM 技术转变 1 2 冲压成形工艺分析冲压成形工艺分析 2 1 零件的工艺分析零件的工艺分析 冲裁工艺设计包括冲裁件的工艺分析和冲裁工艺方案的确定 良好的工艺性和合 理的工艺方案 可以用最少的材料 最少的工序和工时 使得模具结构简单且模具寿 命长 能稳定地获得合格冲件 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性 及冲裁的结构 形状 尺寸 及公差等技术要求是否符合冲裁加工要求 工艺性是否合理 对冲裁件的质量 模具 寿命和生产率有较大影响 2 1 1 零件尺寸确定零件尺寸确定 该零件主要用于车身零件固定 其形状与普通盖板类似 具体形状如下图所示 图图 2 1 盖板零件图盖板零件图 盖板的主要尺寸是直径6 直径10的孔以及中心距 30 mm mmmm 零件厚度 2 mm 材料 Q235 生产批量 大批 2 2 1 2 零件材料的选择零件材料的选择 该零件主要用于车身固定件 所承受的力和弯曲强度不高 根据表 2 1 对比分析 各种冲压常用金属材料 最终选择零件材料 Q235 普通碳素结构钢 Q235 代表这种 材质的服屈值为 235Mpa Q235 塑性好 焊接性能好 具有良好的冲压工艺性 也易 弯曲 主要用于工程结构和受力较小的机械零件 表表 2 1 冲压常用金属材料的力学性能冲压常用金属材料的力学性能 力学性能 材料名称牌号 材料状态及 代号 抗剪强度 MPa 抗拉强度 b MPa 区服点 s MPa 伸长率 普通碳素 钢 Q235 Q275 未经退火 303 372 392 490 375 460 490 610 195 275 28 33 15 20 碳素结构 钢 08 10 20 45 已退火 260 360 260 340 280 400 440 560 215 410 295 430 355 500 530 685 200 210 250 360 27 26 24 15 1Cr13已退火320 380440 47012020 不锈钢 1Cr18Ni9Ti经热处理460 520560 64020040 软1602107029 48 纯铜T1 T2 T3 硬240300 25 40 已退火320 380440 47012020 铝 1060 1050A 1200 冷作硬化460 520560 64020040 2 2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 该零件的形状是由直线 孔 圆弧组成的 该零件在冲裁时它包括落料 冲孔 弯曲 切断四个基本工序 可采用三种工艺方案 方案一 先落料 再冲孔 再弯曲 最后切断 采用单工序模生产 方案二 落料 冲孔 弯曲 切断 采用连续模生产 方案三 落料 冲孔 弯曲 切断复合模冲压 采用复合模生产 三种方案之中 方案一在压力机的一次行程中 只完成一道冲压工序 方案二在 压力机的一次行程中 在不同工位上逐次完成四道工序 方案三只有一个工位 在压 力机的一次行程中 同时完成四道工序 通过对比分析 我选用方案三 因为该工件 生产批量较大 如果把四道工序放在一起 可以大大提高工作效率 节约资源 降低 3 成本 3 冲压模具工艺参数设计冲压模具工艺参数设计 3 1 模具总体结构设计模具总体结构设计 3 1 1 模架及导向方式的确定模架及导向方式的确定 1 模架的确定 模架已经经国家标准化 根据国家标准模架主要有两类 一类是由上模座 下模 座 导柱 导套组成的导柱模模架 另一类是由弹压导板 下模座 导柱 导套组成 的导板模模架 其中导柱模模架的导向结构形式有滑动导向和滚动导向两种 考虑到 零件的精度不是很高 所以采用滑动导向模架 滑动导向模架的结构形式有六种 分 别为对角导柱模架 后侧导柱模架 后侧导柱窄形模架 中间导柱模架 中间导柱圆 形模架 四角导柱模架 在此选择后侧导柱模架 如图 所示 后侧导柱模架的特点 是导向装置在后侧 横向和纵向送料都比较方便 在由冲压分析可知 该零件结构简 单 精度要求不高 只需一次冲裁即可成型 所以选择后侧导柱模架 图图 3 1 后侧导柱模架后侧导柱模架 2 导向方式的确定 导向装置有多种形式 常用的两种有导柱导套导向和导板导向 前面已经确定模 4 架的形式为后侧导柱模架 所以选择导柱导套导向 3 1 2 定位方式的选择定位方式的选择 1 送进导向方式的选择 送进导向方式有两种 分导料销导向和导料板导向 该模具采用的是条料 模具 的类型采用的是复合模 在此选择复合模中常用的导料销导向 在模具中设两个导料 销 并位于条料的同一侧 该模具是从前向后送料 所以导料销装在右侧 导料销的 形式为固定导料销 2 送料定距方式的选择 常见限定条料送进的距离的方式有两种 一种是用挡料销挡住搭边或冲件轮廓以 限定条料送进距离的挡料销定距 另一种是用侧刃在条料侧边冲切不同形状的缺口 限定条料送进距离的侧刃定距 在此模具中采用挡料销定距 挡料销根据工作特点及 作用分为固定档料销 活动挡料销和始用挡料销 在此模具中采用国家标准的固定挡 料销 固定挡料销的结构简单 制造容易 广泛应用与冲制中 小型冲裁件的挡料定 距 3 1 3 卸料装置的选择卸料装置的选择 卸料装置可以卸下废料 也可以卸下冲件 其结构形式有固定 刚性 的 弹压 的和废料切刀等 在此模具中采用弹压卸料装置 弹压卸料装置是由卸料板 弹性元 件 弹簧或橡胶 卸料螺钉等零件组成 弹压卸料既起卸料作用 又起压料作用 所 得冲裁零件质量较好 平直度较高 因此 质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹 压卸料装置 3 2 排样设计与计算材料利用率排样设计与计算材料利用率 3 2 1 弯曲件坯料尺寸的计算弯曲件坯料尺寸的计算 1 坯料长度 对于该零件的结构尺寸可知其圆角半径 的弯曲件由于变薄不严重 0 5rt 0 5rt 按中性层展开的原理 坯料的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和 即 12 180 Z ll L 3 12 180 ll rxt 1 5 式中 坯料展开总长度 Z L 弯曲中心角 56 103 14 2 64 90 180 Z L mm 70 1448mm 整个 U 形弯曲件尺寸 70 1448 24 4L 144 7mm 2 最小弯曲半径 最小弯曲半径是表示弯曲变形极限变形程度的一个参数指标 在保证弯曲变形区 材料外表面不发生破坏的条件下 弯曲内表面所能形成的最小圆角半径称为最小弯曲 半径 该零件弯曲半径为 2 Q235 材料在冷作硬化状态的最小弯曲半径为 1 mmmm 因此满足要求 3 2 2 排样设计与计算材料利用率排样设计与计算材料利用率 排样是在模具中具有重大意义 排样的正确与否将影响到材料的合理利用 冲件 质量 生产率 模具结构与寿命 1 搭边值的确定 一般来说 搭边值是由经验确定的 表 3 1 列出了冲裁时的最小搭边值 因为此 次设计采用的往复送料形式 故由表可查得搭边值 冲裁时的最小搭边值的大小为 2 2 2 amm 1 amm 表表 3 1 搭边值和侧边值的数值搭边值和侧边值的数值 mm 圆件及圆角2rt 矩形边长50l 矩形边长或圆角50l 2r 材料厚度 t 工件间 1 a侧边 a工件间a侧边 1 a工件间 1 a侧边a 0 25 以下1 82 02 22 52 83 0 0 25 0 51 21 51 82 02 22 5 0 5 0 81 01 21 51 81 82 0 0 8 1 20 81 01 21 51 51 8 1 2 1 51 01 21 51 81 92 0 6 1 6 2 01 21 52 02 22 02 2 2 送料步距与条料宽度的确定 送料步距由公式 3 2 计算 3 2 1 Ssa 式中 平行于送料方向的冲裁件宽度 s 冲裁件之间的搭边值 1 a 20 2 22 1 Ssa mmmm 条料宽度 3 3 0 max 2 BDa 式中 B 条料宽度的基本尺寸 mm 侧面搭边 a D 平行于送料方向的冲裁件宽度 条料宽度的单向 负向 偏差 查资料得 0 7 0 max 2 BDa 0 0 7 149 1mm 一模两件排样如图 3 2 所示 7 图图 3 2 一模两件排样图一模两件排样图 3 计算材料利用率 一个步距内的材料利用率计算公式如下 3 4 100 A S B 式中 A 一个步距内冲裁件的实际面积 B 条料宽度 S 步距 一个步距内冲裁件的实际面积 A144 7 20 22 3 14 323 14 52 4 4 20 2 2583 68mm 所以一个步距内的材料利用率 A BS 100 2583 68 150 22 100 78 29 一张条料上材料的利用率 8 3 5 nA LB 100 计算结果 77 58 一张板料上材料的利用率 3 6 1 n A LS 100 计算结果为 77 一模一件排样如图 3 3 所示 图图 3 3 一模一件排样图一模一件排样图 一个步距内的材料利用率 78 55 1 一张条料上材料的利用率 78 1 一张板料上材料的利用率 77 5 1 根据上述两种排样方案 得出了两种不同的材料利用率 比较 1 但第一种 排样方案有利于生产率的提高 降低生产成本 因此选用第一种排样方案 3 3 冲压力的计算冲压力的计算 3 3 1 落料力落料力 F 落的计算落的计算 普通平刃冲裁模 其冲裁力 F 按公式 3 7 计算 3 7 FKLt 式中 冲裁力 F 冲裁周边长度 L 材料厚度 t 9 材料抗剪强度 系数 K 本设计的值查表得 303 372 MPaMPa 材料厚度 2t mm 冲裁周边长度 2 14520 Lmm 330mm FKLt 落 1 3 330 2 303 372 N 259974 319176 N 3 3 2 冲孔力冲孔力 F 冲的计算冲的计算 1 3 14 6 23 14 10 2 100 48Lmmmm 冲孔力由公式 3 8 计算 3 8 1 FKLt 冲 1 3 2 100 48 303 372 N 79158 97184 N 3 3 3 切断力切断力 F 切的计算切的计算 2 20 2 40Lmmmm 切断力由公式 3 9 计算 3 9 2 FKL t 切 1 3 40 2 303 372 N 31512 38688 N 3 3 4 卸料力卸料力 F 卸的计算卸的计算 卸料力 3 10 FKF 卸冲 式中 K 卸料力系数 其值为 0 02 0 06 薄料取大值 厚料取小值 10 冲孔力 F冲 卸料力的系数通过查表确定 卸料力系数 K 0 04 由公式 3 10 得卸料力 3 11 FKF 卸冲 0 0479185 97184N 3166 3887 N 3 3 5 弯曲力弯曲力 F 自的计算自的计算 自由弯曲时的弯曲力 3 12 2 0 7KBt F b rt 自 式中 自由弯曲 在冲压行程结束时的弯曲力 F 自 弯曲件的宽度 B 弯曲件内弯曲半径 r 材料的抗拉强度 b K 安全系数 一般取 K 1 3 所以 2 0 7KBt F b rt 自 2 0 7 1 3 20 2 375 460 4 6825 8372 N 3 3 6 总压力的计算总压力的计算 总冲压力等于该模具中所有压力之和 即 FFFFFF 切总落冲卸自 380 467 KN 故模具的总压力取为 400 KN 3 4 冲裁间隙的确定冲裁间隙的确定 冲裁间隙指凹模刃口横向尺寸与凸模刃口尺寸的差值 表示双面间隙 Z A D T dZ 单面间隙用表示 2 Z 11 间隙对冲裁件质量 冲裁力和模具寿命均有很大影响 是冲裁工艺与冲裁模设计 中的一个非常重要的工艺参数 表表 3 2 冲裁模初始双面间隙值冲裁模初始双面间隙值 mm 材料厚 度 t mm 08 10 35 0 9 Mn2 Q235 16Mn40 5065Mn minZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZ 小于 0 5极 小 间 隙 0 60 0480 0720 0480 0720 0480 0720 0480 072 0 70 0640 0920 0640 0920 0640 0920 0640 092 0 80 0720 1040 0720 1040 0720 1040 0640 092 1 00 1000 1400 1000 1400 1000 1400 0900 126 1 20 1260 1800 1320 1800 1320 180 1 50 1320 2400 1700 2400 1700 240 1 750 2200 3200 2200 3200 2200 320 2 00 2460 3600 2600 3800 2600 380 查得 0 246 0 360 minZmaxZ 12 3 5 工作零件刃口尺寸计算工作零件刃口尺寸计算 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 也靠凸模 凹模刃口尺寸及其公差来保证 因此 正确确定凸凹模刃口尺寸和公差 是冲裁模设计中的一项重要工作 1 凸 凹模工作部分加工方法的选择 由于模具的加工方法不同 凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标 注也不同 刃口尺寸的计算方法可以分为两种情况 凸模与凹模分开加工和凸模与凹 模配合加工 对于该制件应选用凸模与凹模分开加工方法 采用这种方法 是指凸模与凹模分 别按图纸加工至尺寸 要分别标注凸模凹模刃口尺寸与制造公差 凸模 凹模 p d 它适用于圆形或简单形状的制件 为了保证初始间隙值小于最大合理间隙 必须 max Z 满足下列条件 p d maxmin ZZ 新制造的模具应该是 否则制造的模具间隙已超过允许变动 pd maxmin ZZ 的范围 maxmin ZZ 2 凸 凹模刃口尺寸计算 凸模与凹模分开加工的方法计算落料凸 凹模的刃口尺寸 根据计算原则 落料 时以凹模为设计基准 首先定凹模尺寸 使凹模基本尺寸接近或等于制件轮廓的极小 尺寸 再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值 其计算公式如下 min Z 落料 3 13 max0 DDx 凹 凹 0 minmaxmin DDZDxZ 凸 凹凸 冲孔 3 14 0 min ddx 凸 凸 minminmin0 ddZdxZ 凹 凹凸 校核 pd maxmin ZZ 孔心距属于磨损后基本不变的尺寸 在同一工步中 在工件上冲出孔距为 L 2 13 两个孔时 其凹模型孔中心距 Ld 可按下式计算 1 8 d LL 式中 分别为落料凹模和凸模的基本尺寸 D凹D凸 分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸 d凹d凸 落料件最大极限尺寸 max D 冲孔件的最小极限尺寸 min d 工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸 L d L 冲裁件的公差 磨损系数 x 分别为凹模和凸模的制造偏差 凸模偏差取负向 相当于基准轴的公差 凹 凸 带位置 凹模偏差取正向 相当于基准孔的公差带位置 对于采用分别加工的凸模和 凹模 应保证下述关系 凹凸maxmin ZZ 表表 3 3 简单形状 方形 圆形冲裁时凸 凹模制造偏差 简单形状 方形 圆形冲裁时凸 凹模制造偏差 mm 公称尺寸凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹 18 18 30 30 80 80 120 120 18 0 0 020 0 020 0 020 0 025 0 030 0 020 0 025 0 030 0 035 0 040 180 26 0 260 36 0 360 50 0 500 0 030 0 035 0 040 0 050 0 045 0 050 0 060 0 070 外形 144 7mm 20mm 由落料获得 2 2 和30 0 12 mm 0 12 0 6 mm 0 15 0 10 由冲孔同时获得 查表 3 3 得 0 246 0 360 则 mm min Zmm max Zmm 14 0 360 0 246 0 114 maxmin ZZ mmmm 由公差表查得 2 2 和 30 0 12为 IT12 0 12 0 6 mm 0 15 0 10 mmmm 级 取 X 0 75 冲孔 2 时 设凸 凹模分别按 IT8 级和 IT9 级加工制造 则冲孔 mm 0 12 0 6 T d 0 min T dx 0 0 018 60 75 0 12 mm 6 09 0 0 018mm min0 A AT ddZ 0 030 0 6 090 246 mm 0 030 0 6 336mm 校核 A T maxmin ZZ 0 018 0 030 0 3600 246mmmmmm mm 0 048 0 144 满足间隙公差条件 mmmm 冲孔 2 时 设凸 凹模分别按 IT8 级和 IT9 级加工制造 则冲孔 0 12 0 6 mm T d 0 min T dx 0 0 022 100 75 0 15 mm 0 0 022 10 11 mm min0 A AT ddZ 0 036 0 10 11 0 246 mm 0 036 0 10 35mm 校核 A T maxmin ZZ 0 036 0 022 0 360 0 246mmmmmmmm 0 058 0 114 满足间隙公差条件 mmmm 孔距尺寸 d 1 300 125 2 0 12 8 LLmm 300 03 mm 对于尺寸 144 7mm 选 0 5 尺寸 20mm 选 0 75 xx 落料凹模的基本尺寸计算如下 15 1 1 0 25 4 0 144 70 5 1 144 2ammmm 凹 1 0 21 0 052 4 0 200 75 0 21 19 84mmmm 凹 b 落料凸模的基本尺寸与凹模相同 分别是 144 2 19 84 凸模实际刃口尺mmmm 寸与落料凹模配制 保证最小双面合理间隙值 Zmin 0 246 mm 孔距尺寸 d 1 300 125 2 0 12 8 LLmm 300 03 mm 3 6 模具压力中心与计算模具压力中心与计算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力的作用点的位置 为了确保压力机和模具正常 工作 应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合 对于带有模柄的冲压模 压 力中心应通过模柄的轴心线 否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷 使滑块和导 轨之间产生过大的磨损 模具导向零件加速磨损 降低模具和压力机的使用寿命 按比例画出零件形状 选定坐标系XOY 如图3 4所示 图图3 4 压力中心压力中心 由公式 0 x 1122nn 12n L XL XL X LLL 0 y 1122nn 12n L YL YL Y LLL 得 0 x 31 4 3262 18 84132 4 31 4 31 4 18 8431 4 76 16 0 y 10 31 4 10 18 8410 18 84 18 8431 431 4 10 根据计算得出压力中心的坐标为 76 10 由于该点位于模柄孔投影范围内 因此压力机工作过程中能够制作出合格的制件 4 主要零件的设计与工艺分析主要零件的设计与工艺分析 4 1 凹模的设计及工艺分析凹模的设计及工艺分析 4 1 1 凹模凹模的设计的设计 凹模的外形一般有矩形和圆形两种 凹模的外形尺寸应保证有足够的强度 刚度 和修磨量 凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确 定的 表表4 1 矩形和圆形凹模的外形尺寸矩形和圆形凹模的外形尺寸 mm 矩形凹模的长度和宽度 L B 矩形和圆形凹 模厚度 H 圆形凹模直径 D 140 125 140 140 160 100 160 125 160 140 200 100 200 125 16 18 20 22 25 28 140 160 160 200 140 200 160 200 125 250 140 16 20 22 25 28 32 160 200 200 250 160 250 200 280 160 18 22 25 200 17 28 32 35 250 250 280 200 280 250 20 25 28 32 35 40 250 查表4 1取标准取凹模长度B 200 mm 凹模板宽度 L 100 mm 凹模的高度考虑到弯曲凹模的长度 保证能够准确落料 选择高度 80Hmm 凹模轮廓尺寸为 200 100 80 mmmmmm 凹模零件示意图如图4 1所示 图图4 1 凹模零件示意图凹模零件示意图 落料凹模的作用是起落料的作用 该零件在模具上所受力较大 对硬度 强度的 18 要求较高 该零件选择材料为 W18Cr4V W18Cr4V 具有更高的淬透性 耐磨性和承 载强度 且淬火变形小 它的强度 硬度 能够满足零件的加工要求 4 1 2 凹模零件凹模零件的精度确定的精度确定 根据凹模作为工作零件 其精度要求较高 所以选用 IT7 级 表面粗糙度为 垂直度为 0 04 0 8Raum 4 1 3 凹模的工艺分析凹模的工艺分析 凹模是以内表面作为工作型面 内表面为通孔时称为型孔 内表面为不通孔时称 为凹模与凸模一样 根据工作型面形状的不同也分为圆形凹模和非圆形凹模 加工后的凹模的尺寸和精度必须达到设计要求 刃口一般为 IT7 IT6 其间隙要 均匀 合理 刃口部分要保持尖锐锋利 刃口侧壁应平直或稍有利于卸料的斜度 刃 口侧壁转角初为尖角时 刃口部位除外 若图样上没有注明 加工时允许按 Ra3 2 制造 um 4 1 4 加工方法及工艺方案加工方法及工艺方案 凹模的加工工艺一般采用线切割加工型孔 喇叭形凹模洞口也可采用电火花穿孔 或锥度线切割 但是目前很少使用 大间隙冲裁凹模也可采用先车 铣 后磨削的方 法 大型或特殊凹模 则常采用分开加工后再用镶拼的办法制作 工作型面为圆形的凹模一般采用的机械加工工艺路线是 备料 热处理 退火 铣六面 铣床 钳工划线 铣工作型面 铣床 热处理 根据需要选用 平 磨基准面 平面磨床 磨工作型面 内圆磨床 精研 抛光 凹模工作型面主要采用立式铣床加工和仿形铣床加工 也可采用坐标磨床按照准 确的坐标位置对工件进行磨削加工 对于形状较复杂 尺寸精度和硬度要求高的凹模 采用坐标磨床进行精加工是一种较理想的加工方法 4 1 5 有关工艺装备的选择有关工艺装备的选择 1 夹具的选择 该零件在铣床上加工 因此采用平口虎钳装夹 磨削时 则采用砂轮 2 刀具的选择 铣削时 选择直径为的平面铣刀 16mm 钻孔时 选择直径为6的钻头 6的镗刀 M10 的丝锥 mm mm 19 磨削加工时 选用砂轮 3 机床的选择 此凹模适合于铣削加工 凹模工作部分的表面粗糙度为 选用法兰克数0 8Raum 控铣床 在精加工那个工作表面时 机床转速为 S1000 非工作表面不需要太高的精 度 机床转速为 S800 另外还需要到平面磨床和立式钻床 4 1 6 凹模加工工艺过程的制订凹模加工工艺过程的制订 凹模的加工工艺过程如表 4 2 所示 表表 4 2 凹模的加工工艺过程凹模的加工工艺过程 工序 号 工序名称工序内容设备工序简图 1备料 用型钢在车床上切断 并将棒料 锻成矩形 21011090mmmmmm 车床 2热处理 将毛坯进行球化退火处理 以消 除锻造产生的内应力 改善组织 及加工性能 3 粗加工毛 坯 铣削毛坯的六个面 加工至尺寸 200 5 100 4 81 5 mmmmmm 铣床 20 4钳工划线 以磨过相互垂直的两侧面为基准 划凹模中心线及 2 6销孔 mm 4 8 5孔中心线 并按照事 mm 先加工好的凹模样板划型孔轮廓 线 划线工具 及量具立 式铣床 5 粗加工型 孔 沿型孔轮廓线钻孔 除去中间废 料 然后在立式铣床上按划线加 工型孔 留单面余量 0 3 0 5mm 6 精加工型 孔 铣床精修型孔 并随时用凹模样 板校验 达到图纸要求 续表 4 2 7 加工螺钉 盲孔和销 孔 加工 2 6销孔和 4 8 5 mm 螺钉孔mm 立式钻床 8热处理 淬火 低温回火 保证 60 64HRC 9磨削 精磨上 下两端面 达到制造要 求 平面磨床 10精修型孔 钳工研磨型孔 达到规定的技术 要求 4 1 7 凹模的加工工艺过程卡片的制订凹模的加工工艺过程卡片的制订 凹模的加工工艺过程卡片如表 4 3 所示 表表 4 3 凹模加工工艺过程卡片凹模加工工艺过程卡片 21 续表 4 3 工艺过程卡片 零件名称凹模模具编号零件编号 零件材料 W18Cr4 V 毛坯尺寸 210 110mm 90mmmm 件数1 工 序 号工序名称工序内容 定额工 时 实做工时制造人检验 1备料 用型钢在车床上切断 并将棒 料锻造成矩形 21011090mmmmmm 2热处理 将毛坯进行球化退火处理 以 消除锻造产生的内应力 改善 组织及加工性能 3 粗加工毛 坯 铣削毛坯的六个面 加工至寸 200 5 100 4 81 5mmmmmm 4钳工划线 以铣过相互垂直的两侧面为基 准 划凹模中心线及 2 6 销孔 4 10过孔中mm mm 心线 并按照事先加工好的凹 模样板划型孔轮廓线 5 粗加工型 孔 沿型孔轮廓线钻孔 除去中间 废料 然后在立式铣床上按划 线加工型孔 留锉修单面余量 0 3 0 5mm 6 精加工型 孔 铣床精加工型孔 并随时用凹 模样板校验 达到图纸要求 7 加工螺钉 盲孔和销 加工 2 6销孔和 4 1 mm 22 4 1 8 凹模平面加工工序卡的制订凹模平面加工工序卡的制订 凹模平面的加工工序卡片如表 4 4 所示 孔0 螺钉盲孔mm 8热处理 淬火 低温回火 保证 60 64HRC 9磨削 精磨上 下两端面 达到制造 要求 10精修型孔 钳工研磨型孔 达到规定的技 术要求 10检验 工艺员年 月 日零件质量等级 产品型号零件图号6共 页 宜宾职业技 术学院 机械加工工序卡片 产品名称零件名称凹模共 页 工序号工序名称 3铣削 车间 工 段 材料牌号 机加W18Cr4V 毛坯种类 毛坯外形尺 寸 每坯件数每台件数 板材 210 110mm 90mmmm 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 铣床1 夹具编号夹具名称切削液 离子水 工时定额 min 准终单件 23 表表 4 4 凹模平面的加工工序卡片凹模平面的加工工序卡片 4 2 凸模的设计及工艺分析凸模的设计及工艺分析 4 2 1 凸模的凸模的设计设计 凸模结构通常分为两大类 一类是镶拼式 另一类为整体式 整体式中 根据加 工方法的不同 又分为直通式和台阶式 直通式凸模的工作部分和固定部分的形式与 尺寸做成一样 这类凸模一般采用线切割方法进行加工 台阶式凸模一般采用机械加 工 当形状复杂时 成形部分常采用成型磨削 由于最后一步属于切断工序 该凸模结构部负责 不属于圆形凸模 属于异形凸 模 设计成为台阶式 凸模长度取 57 结构如图 4 2 所示 mm 工时定额 min 描图 工 步 号 工步内容工艺装备 主轴转 速 r mi n 切削速度 mm mi n 进给量 mm r 背吃刀 量 mm 进 给 次 数 机 动 辅助 1铣上 下平面铣床1000300112 描校 2 以上下两个平面为基 准 加工四个侧面 铣床1000300112 底图 号 装订 号 编制 日期 审核 日 期 会签 日期 标 记 处数 更改文 件号 签 字 日期 标 记处数 更改文 件号 签字 日 期 24 图图 4 2 切断凸模零件示意图切断凸模零件示意图 模具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 形状简单且寿命要求不高的凸模可选用 T8A T10A 等材料 形状复杂且 模具有较高寿命要求的凸模应选 Cr12 W18Cr4V Cr12MoV CrWMn 等制造 取 58 62HRC 要求高寿命 高耐磨性的凸模 可选硬质合金材料 该模具要求有较高 的寿命和较高的耐磨性 并能承受冲裁时的冲击力 所以凸模的材料应选 W18Cr4V 1 凸模的固定方式 平面尺寸的比较大的凸模 可以直接用销钉和螺栓固定 中 小型凸模多采用台 见肩 吊装或铆接固定 对于有的小凸模还可以采用粘接固定 对于大型冲模中冲小 孔的易损凸模 可以采用快换凸模的固定方法 以便于修理和更换 根据弯曲凸模是 一个整体 所以台肩式固定 2 凸模零件的精度确定 根据凸模作为工作零件 其精度要求较高 所以选用IT7级 表面粗糙度为 垂直度为0 04 0 8Raum 4 2 2 凸模的工艺分析凸模的工艺分析 该零件是切断零件时的凸模 工作零件的制造方法采用 实配法 切断加工时 凸模是基准件 凸模的刃口尺寸 凹模型孔加工是以凸模制造时刃口尺寸决定制造尺 寸 凹模型孔加工是以凸模制造时刃口的实际尺寸为基准来配制冲裁间隙的 凹模是 基准件 因此 凸模在冲孔模中是保证产品制件型孔的关键零件 凸模零件的外形表 面是长方体 尺寸 20 4 4 57 在零件开始加工时 首先保证外形表面尺寸 mmmmmm 零件开始加工时 首先保证外形表面尺寸 零件的外形表面是由两个尺寸组成的曲面 25 零件的固定部分是矩形 它和成形表面呈台阶状 该零件属于小型工作零件 成型表 面在淬火前的加工方法可以采用仿形刨削或压印法 淬火后的精密加工可以采用坐标 磨削和钳工修研的方法 采用压印加工需要制作基准件 用凹模做基准显然不合理 做个基准件又增加了二级工具 实际生产设备又没有坐标磨床 采用仿形刨削作为淬 火前的主要加工手段 在淬火中控制热处理变形量 淬火后的精加工通过模具钳工的 加工来保证 4 2 3 加工方法及工艺方案比较加工方法及工艺方案比较 复杂型面凸模的制造工艺应根据凸模形状 尺寸 技术要求并结合本单位设备情 况等具体条件来进行制订 此类复杂凸模的工艺方案为 备料 锻造 热处理 退火 铣六面 平磨六面至尺寸上限 钳工划线 粗铣外形 仿形刨或经铣成形表面 检 验 钳工粗研 热处理 钳工精研及抛光 此类结构凸模的工艺方案不足之处就是淬火之前机械加工必须成形 这样势必带 来热处理的变形 氧化 脱碳 烧蚀等问题 影响凸模的精度和质量 在选材时应采 用热变形小的合金工具钢 如 MnCrWV CrWMn Cr12MoV 等 采用高温盐溶浴炉 加热 淬火后采用真空回火炉回火稳定处理 防止过烧和氧化等现象产生 非圆形凸模的加工工艺方案与圆形凸模的加工工艺方案相同 非圆形凸模的常用 加工方法如表 4 5 所示 表表 4 5 凸模常用加工方法凸模常用加工方法 形式常用加工方法适用场合 阶梯式 方法一 凹模压印锉修法 车 铣或刨削加工毛坯 磨削安装面和基准面 划线铣轮廓 留 0 2 0 3 单边余量 用凹模 已加工好 压印后锉修轮mm 廓 淬火后抛光 磨刃口 无间隙冲模 设备条件 较差 无成形加工设备 26 方法二 仿形刨削加工 粗铣或刨加工轮廓 留 0 2 0 3 单边余量 用凹模 已加工好 压印mm 后仿形精刨 最后淬火 抛光 磨刃口 一般要求的凸模 方法一 线切割 粗加工毛坯磨削安装面和基准面 划线加工安装孔 穿丝孔 淬硬后磨安装面和基准 面 线切割成形 抛光 磨刃口 形状较复杂或尺寸较小 精度较高的凸模 直通式 方法二 成形磨削 粗加工毛坯 磨削安装面和基 准面 划线加工安装孔 加工轮廓 留 0 2 0 3 单边余量 淬火后磨安装面 再成形磨削轮廓mm 形状不太复杂 精度较 高的凸模或镶块 4 2 4 有关工艺装备的选择有关工艺装备的选择 1 夹具的选择 该零件在铣床上加工 因此采用平口虎钳装夹 磨削时 则采用砂轮 2 刀具的选择 铣削时 选择直径为16的平面铣刀 mm 磨削加工 选用砂轮 3 机床的选择 此凸模适合于铣削加工 凸模工作部分的表面粗糙度为 Ra0 8 选用法兰克数控铣 床 在精加工工作表面时 机床转速为 S1000 非工作表面不需要太高的精度 机床 转速为 S800 磨削时采用平面磨床 4 2 5 凸模加工工艺过程的制订凸模加工工艺过程的制订 凸模的加工工艺过程如表 4 6 所示 表表 4 6 凸模的加工工艺过程凸模的加工工艺过程 工序号工序名称工序内容 1备料锯床下料 25 60 mmmm 2锻造锻成 25 10 65mmmmmm 3热处理退火 HBS 229 4立铣铣六面 保证尺寸 22 4 4 5 57 5mmmmmm 27 5磨平面磨两大平面及相邻的侧面 保证垂直 6钳工划线去毛刺 划线 7工具铣铣型面 20 4 4 留双边余量 0 4 0 5mmmm 8仿形刨按线找正刨型面 留双边余量 0 1 0 15mm 9钳工修整修型面留余量 0 02 0 03 对样板 倒角 R4mmmmmm 10热处理淬火 回火 保证 58 62 HRC 11平磨光上 下面 找正磨削尺寸 20 4 4mmmm 12钳工修整修研磨型面达图样要求 对样板 4 2 6 凸模机械加工工艺过程卡的制订凸模机械加工工艺过程卡的制订 凸模的加工工艺过程如表 4 7 所示 表表 4 7 凸模加工工艺过程卡片凸模加工工艺过程卡片 续表 4 7 工艺过程卡片 零件名称凸模模具编号零件编号 零件材料 W18Cr4 V 毛坯尺寸 25 10mmmm 65mm 件数1 工 序 号工序名称工序内容定额工时 实做 工时 制造人 检 验 1备料 锯床下料 25 60 mm mm 2锻造锻成 25 10 65mmmmmm 3热处理退火 HBS 229 4立铣 铣六面 保证尺寸 22 4 4 5 57 5mmmmmm 5磨平面 磨两大平面及相邻的侧面 保证垂直 6钳工划线去毛刺 划线 7工具铣 铣型面 20 4 4 留双边mm 余量 0 4 0 5mm 8仿形刨 按线找正刨型面 留双边余 28 4 2 7 凸模外形工序卡的制订凸模外形工序卡的制订 凸模外形轮廓加工工序卡片如表 4 8 所示 量 0 1 0 15mm 9钳工修整 修型面留余量 0 02 0 03 对样板 倒角 R4mmmm 10热处理 淬火 回火 保证 58 62 HRC 11平磨 光上 下面 找正磨削尺寸 20 4 4mmmm 12钳工修整 修研磨型面达图样要求 对 样板 工艺员年 月 日零件质量等级 产品型号零件图号10共 页 宜宾职业技 术学院 机械加工工序卡片 产品名称零件名称凸模共 页 工序号工序名称 7铣 29 表表 4 8 凸模外形工序卡凸模外形工序卡 4 3 垫板的设计及工艺分析垫板的设计及工艺分析 4 3 1 垫板的设计垫板的设计 它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力 防止模座被局部压陷 如果凸模的 端部对材料的压力超过材料的许用压力 需在凸模端部与模座之间加上垫板防止模具 损坏 垫板外形尺寸与固定板相同 其厚度一般取 4 16 该模具中大多为非标mmmm 车间 工 段 材料牌号 机加W18Cr4V 毛坯种类 毛坯外形尺 寸 每坯件数每台件数 板材 25 10mm 65mmmm 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 铣床1 夹具编号夹具名称切削液 虎钳离子水 工时定额 min 准终单件 工时定额 min 描图 工 步 号 工步内容工艺装备 主轴转 速 r mi n 切削速度 mm mi n 进给量 mm r 背吃刀 量 mm 进 给 次 数 机 动 辅助 1粗 精铣上平面铣床300030020014 描校2粗 精铣下平面铣床300030020014 3粗铣两端面铣床30001006012 底图 号 4精铣两端面铣床300200 10 052 5 装订 号 6 编制 日期 审核 日 期 会签 日期 标 记 处数 更改文 件号 签 字 日期 标 记处数 更改文 件号 签字 日 期 30 准件 设计最后尺寸为 129 20 12 mmmmmm 材料 垫板的材料一般为45钢 淬火后硬度为 HRC4843 精度要求 上 下表面应磨平 表面粗糙度为 以保证平行度要求 mmRa8 06 1 该模具由于制件结构简单属于小型零件 因此其平行度选取0 02 4 3 2 垫板的工艺分析垫板的工艺分析 垫板的结构比较简单 它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力 保证凸模与 凸模固定板与良好的刚度和强度 工艺顺序可为 备料 车削坯料 外圆精度 钳工 修正 热处理毛坯经车削加工 配合表面和工作型面应留适当的磨削余量 热处后