冲孔落料弯边模毕业论文.doc

冲孔落料弯边模设计 摘 要 级进模具有以下特点 1 级进模是多工序模 在一幅模具内 可以包括冲裁 弯曲 成形 和拉深等多 种多道工序 具有比复合模更高的劳动生产率 2 级进模具有操作安全这一显著特点 因为工序可以分散 不必集中在一个工位 不存在复合模 最小壁厚 问题 因 而模具强度较高 寿命较长等 一般对于冲孔落料弯边加工的工件 在已经确定为采用级进模加工时 通常采用 先落料 冲孔 再弯边的加工方法 由于该加工的生产批量较大 如果把三道工序放 在一起 可以大大提高工作效率 并减轻工作量 节约能源 降低成本 而且可以避 免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题 对保护操作者安全也很有利 将三道工 序复合在一起 可以有以下两个不同的工艺方案 一种为先落料 然后冲孔和弯边在 同一个工步 另一种为落料 冲孔在同一工步首先完成 然后进行弯边 模具的结构主要由上模座 下模座 垫板 凸模固定板 凸模 卸料板 导料板 凹模 等零件组成 该模具采用手工送料 由侧刃和定位销精确定位 此模具结构紧凑 赚 拆 修磨方便 操作简单 安全可靠 生产效率比传统模 具生产提高两倍以上 基本能够达到大批量生产的要求 关键词 卸料板 正装式级进模 导正销 工位数 Abstract The mould has the following features 1 Progressive die is more processes In one picture it can include the mould blanking bending forming and etc and has many more than the process of composite modulus higher Labour productivity 2 the mould are safe operation this remarkable characteristics Because the process can be scattered don t focus on a composite modulus there is not a minimum thickness question thus mould has high strength longer life expectancy Generally for punching blanking curved edge processing has been determined in the workpiece for using the processing usually by blanking punching bending machining methods Due to the large batch processing production if the three working together Progressive die can greatly improve the working efficiency and reduce workload save energy and reduce the cost and can avoid the original processing method must be reached into the mold to the protection of the operator safety Will three working together it can have composites under two different craft project first blanking first then punching and material in the same curved edge Another kind of craft project is blanking and punching in the same work then step first bend boundary The mould structure consists mainly of the mould seat mould seat plate plate punch fixed punch unloading conducting plate etc concave die parts the mold manually by lateral blade feeding and positioning and precise positioning The mould structure compact easy and grinding simple operation safe and reliable production efficiency than traditional mold production increase more than twice which make it achieve the basic requirement of mass production Keywords stripper plate and is a progressive die guide pin number location 目录目录 摘要摘要 I Abstract II 目录目录 III 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 课题研究的意义及现状 1 1 2 论文主要研究内容 2 第第 2 章章 遗传算法基本原理遗传算法基本原理 3 2 1 遗传算法简述 3 第第 3 章章 V V 带传动遗传算法优化设计带传动遗传算法优化设计 5 3 1 优化设计数学模型的建立 5 3 2 遗传算法求解 7 3 3 优化算例 9 结论结论 10 参考文献参考文献 11 致谢致谢 12 附件附件 1 13 附件附件 2 15 第第 1 章章 绪论绪论 改革开放以来 随着国民经济的高速发展 市场对模具的需求不断增长 近年来 模 具工业一直以 15 左右的增长速度发展 模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变 化 除了国有专业模具厂外 集体 合资 独资和私营也得到了快速发展 浙江宁波 和黄岩地区的 模具之乡 广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业 科龙 美的 康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心 中外合资和外商独资的模具企业以有几 千家 随着与国际接轨的脚步不断加快 市场竞争的日益加剧 人们已经越来越认识到产 品质量 成本和新产品的开发能力的重要性 而模具制造是整个链条中最基础的要素 之一 模具自主技术现已成为衡量一个国家制造也水平高低的重要标志 并在很大程 度上决定企业的生存空间 近年来许模具企业加大了用于技术进步的投资力度 将技术进步视为企业发展的重 要动力 一些国家内模具企业以普及了二维 CAD 并陆续开始使用 UG PRO E I DE 等国际通用软件 个别厂家还引进了 Moldflow C flow 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件 并已成为应用于冲压模的设计中 以汽车覆盖模具为代表的大型冲压模具的制造技术已已取得进步 东风汽车公司 模具厂 一汽模具中心等模具厂家已能生产部分桥车覆盖件模具 此外 许多研究机 构和大专院校开展模具技术的研究和开发 经过多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技术方面取得显著进步 在提高质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了巨大贡献 例如 吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KAMS 软件 华中理工大学模具技术国家重点实验开发的注塑模 汽车覆盖件模具和 级进模 CAD CAE CAM 软件 上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲 压模和精冲研究中心开发的冷冲模和经冲模 CAD 软件等在国内模具行业用有不少的用 户 虽然中国模具工业在过去十多年内取得了令人瞩目的成就 但在许多方面与工 业发达国家相比仍有较大的差距 例如 精密加工设备在模具加工设备中的比例比较 低 CAD CAE CAM 普及率不高 许多先进的模具技术应用不够广泛等等 致使相当 一部分大型 精密 复杂和长寿命的模具依赖进口 未来冲压模具技术发展应该为适应模具产品 交货期短 精度高 质量好 价格低 的要求服务 全面推广 CAD CAE CAM 技术是模具设计制造的发展方向 随着微机软 件的发展和进步 普及 CAD CAE CAM 技术条件已成熟 各企业将加大 CAD CAE CAM 技术培训和技术服务的力度 进一步扩大 CAE 技术的应用范围 计算 机和网络的发展正使 CAD CAE CAM 技术跨越地区 跨企业 跨院所地在整个行业中 推广成为可能 实现技术资源的重新整合 使虚拟制造成为可能 国外近年来发展的 高速铣削加工 大幅度提高了加工效率 并可获得极高表面光洁度 另外 还可加工 高硬度模块 还有温度低 热变形小等优点 高速铣削加工技术的发展 对汽车 家 电行业中大型型腔模具制造猪肉了新的活力 目前它已成为向更高的敏捷化 智能化 集成化方向发展 模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提高了从模型或 实物扫描到加工出期望的模型所需要的诸多功能 大大缩短了模具的研制制造周期 有些快速扫描系统 可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上 实现快速数据采集 自动生成各种不同数控系统的加工程序 不同格式的 CAD 数据 用于模具制造业的 逆向工程 模具扫描系统已在汽车 摩托车 家电等行业得到成功应用 相信在未 来将发挥更大的作用 本次设计的课题是冲孔落料弯边级进模设计 级进模设计主要是凸凹模 卸料板 导料板及各辅助零件的设计 重要的就是毛坯尺寸的计算 各基本工序冲压力的计算 压力中心的计算 各主要零部件的尺寸计算 第第 2 章章 冲裁工艺设计冲裁工艺设计 图 2 1 所示为产品零件图 其材料为 Q235 图 2 1 产品零件图 1 材料 Q235 2 批量 大批量 3 料厚 1mm 2 12 1 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性分析 对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低 塑性高 表面质量和厚度公差符合 国家标准 本设计的产品材料是 Q235 属碳素结构钢 其力学性能是强度 硬度和塑 性指标适中 经退火后 用冲裁的加工方法是完全可以成形的 另外产品对于厚度和 表面质量没有严格要求 所以尽量采用国家标准的板材 其冲裁出的产品的表面质量 和厚度公差就可以保证 2 22 2 产品结构形状分析产品结构形状分析 由图可知 冲压件的外形复杂 整件由冲孔和落料组成 所以对于此工件来讲 冲压工艺性就是指冲裁工艺性设计 冲裁件工艺性 是指冲裁件对冲裁工艺的适应性 一般情况 对冲裁件工艺性影 响最大的是制件的结构形状 精度要求 形位公差及技术要求 冲裁件的工艺合理与 否 影响到冲裁件的质量 模具寿命 材料消耗 生产率等 设计中应尽可能提高工 艺性 冲裁件的形状应尽可能简单 对称 避免复杂形状的曲线 在许可的情况下 把 冲裁件设计成少 无废料排样的形状 以减少废料 矩形孔两端宜用圆弧连接 以利 于模具加工 冲裁件各直线或曲线的连接处 尽量避免锐角 严禁尖角 除在少 无废料排样 或采用镶拼模结构时 都应有适当的圆角相连 图 2 2 以利于模具制造和提高模具 寿命 圆角半径 R 的最小值可参考表 2 1 选取 图 2 2 重裁剪的交角与圆角 表 2 1 最小圆角半径 冲裁件凸出或凹入部分不能太窄 尽可能避免过长的悬臂和窄槽 见图 2 3 最小 宽度 b 一般不小于 1 5t 若冲裁材料为高碳钢时 b 2t Lmax 5b 当材料厚度 t 1mm 时 按 t 1mm 计算 图 2 3 重裁件突出悬臂与凹槽尺寸 冲裁件的孔径因受孔凸模强度和刚度的限制 不宜太小 否则容易折弯或压弯 冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能 凸模强度和模具结构 各种形状孔的最 小尺寸可参考表 2 2 如果采用带保护套的凸模 稳定性高凸模不宜折损 最小冲孔尺 寸可以减少 参考表 2 3 表 2 2 用无保护套凸模冲孔的最小尺寸 表 2 3 带保护套凸模冲孔的最小尺寸 冲孔件上孔与孔 孔 与边缘之间的距离不能过 小 以避免工件变形 模 壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命 一般孔边距取 对圆孔为 1 1 5 t 对矩形孔为 1 5 2 t 图 2 4 孔距的大小尺寸可见表 2 4 表 2 4 最小孔间距 由此可知 本冲裁件的外形不能一次性冲制 必将进行多次冲裁后得到本冲压件 复杂的外形 图 2 4 最小孔边距的确定 2 32 3 产品尺寸精度 粗糙度 断面质量分析产品尺寸精度 粗糙度 断面质量分析 冲裁件的精度要求 应在经济精度范围以内 对于普通冲裁件 其经济精度不高 于 IT11 级 冲孔件比落料件高一级 冲裁件外形与内孔尺寸公差可见表 2 5 如果工 件精度高于上述要求 则需在冲裁后整修或采用精密冲裁 此工件为一般公差等级的工件 材料厚度为 1mm 总体尺寸在 10 50 之间 所 以据表 2 21 差得公差为 08 0 16 0 冲裁件断面的表面粗糙度和允许的毛刺高度可见表 2 6 和表 2 7 表 2 5 冲裁件内形与外形尺寸公差 普通冲裁模高级冲裁模材料厚 度 mm零件尺寸 mm 1010 5050 150150 3000 5 的弯曲 6 4 26 4 2 弯曲件坯料尺寸的确定弯曲件坯料尺寸的确定 弯曲件的展开长度等于各直边部分长度与各圆弧部分长度之和 直边部分的长度 是不变的 而圆弧部分的长度则需考虑材料的变形和中性层的位移 1 r t 0 5 的弯曲件 r t 0 5 的弯曲件由于变薄不严重 按中性层展开的原理 坯料总长度应等于弯 曲件直线部分和圆弧部分长度之和 见图 6 22 即 2 r t O 5 的弯曲件 对于 r t 0 5 的弯曲件 由于弯曲变形时不仅零件的圆角变形区产生严重变薄 而且与其相邻的直边部分也产生变薄 故应按变形前后体积不变条件来确定坯料长度 经验公式可查表 6 3 确定 表 6 3r 0 5t 的弯曲件毛坯尺寸计算表 3 铰链式弯曲件 对于 r 0 6 3 5 t 的铰链件 见图 6 23 通常采用推圆的方法成形 在卷圆过 程中板料有所增厚 中性层发生外移 故其坯料长度 Lz 可按下式近似计算 Lz l 1 5 r xlt r l 5 7r 4 7xlt 6 11 式中 l 直线段长度 r 铰链内半径 xl 中性层位移系数 查表 6 4 需要指出 上述坯料长度计算公式只能用于形状比较简单 尺寸精度要求不高的 弯曲件 对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件 在利用上述公式初步计算坯料长 度后 还需反复试弯 不断修正 才能最后确定坯料的形状及尺寸 这是因为很多因 素没有考虑 可能产生较大的误差 故在生产中宜先制造弯曲模 后制造坯料的落料 模 图 6 23 铰链式弯曲件 表 6 4 卷圆时应变中性层外移系数值 xl 6 56 5 弯曲力的计算弯曲力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一 弯曲力不仅与弯曲变形过程 有关 还与坯料尺寸 材料性能 零件形状 弯曲方式 模具结构等多种因素有关 因此用理论公式来计算弯曲力不但计算复杂 而且精确度不高 实际生产中常用经验 公式来进行概略计算 1 自由弯曲时的弯曲力 V 形件弯曲力 F自 0 6KBt2 b r t 6 12 U 形件弯曲力 F自 0 7KBt2 b r t 6 13 式中 F自 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力 N B 弯曲件的宽度 mm r 弯曲件的内弯曲半径 mm t 弯曲件材料厚度 mm b 材料的抗拉强度 MPa K 安全系数 一般取 K 1 3 结合本次模具设计实际尺寸要求 有 KN tr KBt F b 703 5 15 0 4701203 17 07 0 22 1 2 校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲力大得多 一般按下式计算 F 校 A p 6 15 式中 F 校 校正弯曲力 N A 校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积 mm2 p 单位面积校正力 Mpa 其值可查下表 表 单位校正压力 p 的数值 3 顶件力或压件力 若弯曲模设有顶件装置或压件装置 其顶件力 FD 或压件力 Fy 可近似取自由弯 曲力的 30 80 即 FD Fy 0 3 0 8 F 自 6 16 4 压力机标称压力的确定 对于有压料的自由弯曲 压力机公称压力应为 F压机 F 自十 Fy 对于校正弯曲 由于校正弯曲力是发生在接近压力机下止点的位置 且校正弯曲 力比压料力或推件力大得多 故 Fy 值可忽略不计 压力机公称压力可取 F压机 F 校 6 66 6 弯曲工序及弯曲模弯曲工序及弯曲模 6 6 16 6 1 弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排是在工艺分析和计算后进行的一项工艺设计工作 安排弯曲件 的工序时应根据零件的形状 尺寸 精度等级 生产批量以及材料的性能等因素进行 考虑 弯曲工序安排合理 则可以简化模具结构 提高零件质量和劳动生产率 1 弯曲件工序安排的原则 1 对于形状简单的弯曲件 如 V 形件 U 形件 Z 形件等 可以一次弯曲成形 而对于形状复杂的弯曲件 一般要多次弯曲才能成形 2 对于批量大而尺寸小的弯曲件 为使操作方便 定位准确和提高生产率 应尽 可能采用级进模或复合模弯曲成形 3 需要多次弯曲时 一般应先弯两端 后弯中间部分 前次弯曲应考虑后次弯曲 有可靠的定位 后次弯曲不能影响前次已弯成的形状 4 对于非对称弯曲件 为避免弯曲时坯料偏移 应尽可能采用成对弯曲后再切成 两件的工艺 图 6 24 多角弯曲件的工艺措施 a 多角多次弯曲成形 b 二道工序弯曲成形 c 三道工序弯曲成形 6 6 26 6 2 弯曲模工作部分尺寸的确定弯曲模工作部分尺寸的确定 弯曲模工作零件的设计主要是确定凸 凹模工作部分的圆角半径 凹模深度 凸 凹模间隙 横向尺寸及公差等 凸 凹模安装部分的结构设计与冲裁凸 凹模基本相 同 弯曲凸 凹模工作部分的结构及尺寸如图 6 25 所示 图 6 25 弯曲模工作部位尺寸 1 凸模圆角半径 RT 当弯曲件的相对弯曲半径 r t 5 8 且不小于 rmin t 时 凸模的圆角半径取等 于弯曲件的圆角半径 即 RT r 若 r t rmin t 则应取 RT rmin 将弯曲件先弯成 较大的圆角半径 然后采用整形工序进行整形 使其满足弯曲件圆角半径的要求 当弯曲件的相对弯曲半径 r t 10 时 由于弯曲件圆角半径的回弹较大 凸模的圆 角半径应根据回弹值作相应的修正 故取凸模圆角半径 R 0 5mm 2 凹模圆角半径 RA 凹模圆角半径的大小对弯曲变形力 模具寿命 弯曲件质量等均有影响 过小 d r 时 坯料拉入凹模的滑动阻力增大 易使弯曲件表面擦伤或出现压痕 并增大弯曲变 形力和影响模具寿命 过大时 又会影响坯料定位的准确性 生产中 凹模圆角半 d r 径 RA 通常根据材料厚度选取 t 2 mm 时 3 6 t d r t 2 4 mm 时 2 3 t d r t 4 mm 时 2t d r 另外 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 故取凹模远角半径 3mm d r V 形弯曲凹模的底部可开设退刀槽或取圆角半径 0 6 0 8 RT t d r 3 凹模深度 凹模深度尺寸可按表 6 5 6 7 选取 弯曲 U 形件时 若直边高度不大或要 求两边平直 凹模深度应大于零件的深度 否则 凹模深度可小于零件的深度 故取凹 模深度mm6L0 表 6 5 弯曲 V 形件的凹模深度及底部最小厚度值 表 6 6 弯曲 U 形件凹模的 m 值 表 6 7 弯曲 U 形件的凹模深度 0 L 4 凸 凹模间隙 弯曲 V 形件时 凸 凹模间隙是由调整压力机的闭合高度来控制的 模具设计时 可以不考虑 对于 U 形类弯曲件 设计模具时应当确定合适的间隙值 间隙过小 会 使弯曲件直边料厚减薄或出现划痕 同时还会降低凹模寿命 增大弯曲力 间隙过大 则回弹增大 从而降低了弯曲件精度 生产中 U 形件弯曲模的凸 凹模单边间隙一般 可按如下公式确定 弯曲有色金属时 Z tmin ct 6 17 弯曲黑色金属时 Z 2 t 1 c 6 18 式中 Z 弯曲凸 凹模的单边间隙 t 弯曲件的材料厚度 基本尺寸 tmin tmax 弯曲件材料的最小厚度和最大厚度 c 间隙系数 可查表 6 8 表 6 8U 形件弯曲模凸 凹的间隙系数 c 值 5 U 形件弯曲凸 凹模横向尺寸及公差 确定 U 形件弯曲凸 凹模横向尺寸及公差的原则是 弯曲件标注外形尺寸时 见 图 6 26a 应以凹模为基准件 间隙取在凸模上 弯曲件标注内形尺寸时 见图 6 26b 应以凸模为基准件 间隙取在凹模上 基准凸 凹模的尺寸及公差则应根据弯 曲件的尺寸 公差 回弹情况以及模具磨损规律等因素确定 1 弯曲件标注外形尺寸时 见图 6 26a LA Lmax 0 75 0 A 6 19 LT LA 2Z 0 T 6 20 2 弯曲件标注内形尺寸时 见图 6 26b LT Lmin 0 75 0 T 6 21 LA LT 2Z 0 A 6 22 式中 LA LT 弯曲凸 凹模横向尺寸 Lmax Lmin 弯曲件的横向最大 最小极限尺寸 弯曲件横向的尺寸公差 A T 弯曲凸 凹模的制造公差 可采用 IT7 IT9 级精度 一般取凸模的精 度比凹 模精度高一级 但要保证 A 2 T 2 tmax的值在最大允许间 隙范围以内 Z 凸 凹模单边间隙 当弯曲件的精度要求较高时 其凸 凹模可以采用配作法加工 故凹模尺寸 凸模尺寸按凹模配制 保证单 022 0 0 022 0 0d 93 6 36 0 75 0 2 7L 边间隙 C 即 C 根据式 6 18 求得 C 所以 C2LL dp 1 110 0 11 凸模 凹模的制造公差 IT7 和 IT8 级 凹模长度 B mm 凸模 0 015 0 p 73 4 L 033 0 0 4 21 长度 b mm 0 021 0 21 图 6 26 标注外形与内形的弯曲件及模具尺寸 第七章第七章 模具主要零件及其结构设计模具主要零件及其结构设计 7 1 模具总体设计模具总体设计 冲压工艺是通过冲压模具来实现的 因此做好模具设计是冲压工艺中的一项关键 工作 模具设计主要是确定模具的类型 结构和模具零件的选用 设计与计算等 凡属模具 无论其结构形式如何 一般都是由固定和活动两部分组成 固定部分 是用压铁 螺栓等紧固件固定在压力机的工作台面上 称下模 活动部分一般固定在 压力机的滑块上 称上模 上模随着滑块作上 下往复运动 从而进行冲压工作 一套模具根据其复杂程度不同 一般都由数个 数十个甚至更多的零件组成 但 无论复杂程度如何 或是哪一种结构形式 根据模具零件的作用又可以分为五个类型 的零件 1 工作零件 是完成冲压工作的零件 如凸模 凹模 凸凹模等 见图 7 1 中的 件 4 8 13 2 定位零件 这些零件的作用是保证送料是由良好的导向和控制送料的进距 如 挡料销 定距侧刀 导正销 定位板 侧压板等 见图 7 1 中的活动挡料销 5 3 卸料 推件零件 这些零件的作用是保证在冲压工序完毕后将制件和废料排除 以保证下一次冲压工序顺利进行 如推件器 卸料板 废料切刀等 见图 7 1 中的推 件器 12 顶杆 18 顶板 17 推杆 15 卸料板 6 卸料螺钉 3 图 7 1 模具总图 4 导向零件 这些零件的作用是保证上模与下模相对运动是有精确的导向 是凸 模凹模之间有均匀的间隙 提高冲压件的质量 如导柱 导套 导板 等 见图 7 1 中的导柱 10 导套 9 5 安装 固定零件 这些零件的作用是是上述四部分零件连接成 整体 保证各 零件间的相对位置 并是模具能安装在压力机上 如上模板 下模板 模柄 固定板 垫板 螺钉 圆柱销 见图 7 1 中的件 7 1 16 11 19 21 20 由此可见 在看模具图时 特别是复杂模具 应从这五个方面去识别模具上的各 个零件 当然并不是所有模具都必须具备上述五部分零件 对于试制或小批量生产的 情况 为了缩短生产周期 节约成本 可把模具简化成只有工作部分零件如凸模 凹 模和几个固定部分零件即可 而对于大批量生产 为了提高生产率 除做成包括上述 零件的冲模外 甚至还附加自动送 退料装置等 7 2 冲模主要零件设计冲模主要零件设计 7 2 1 工作零件工作零件 一 凸模 凹模的固定形式 图 7 2 凸模 凹模的固定形式 如图 7 2 所示 a b g h 是直接固定在模板上的 其中图 b h 一般用于中型和 大型零件 图 a g 常用于冲压数量较少的简单模 图 c i 所示凸模 凹模 与固定板 用配合 上面留有台阶 这种形式躲在零件形状简单 板材较厚时采用 图 d 所 6 7 m H 示是采用铆接 凸模上无台阶 全部长度尺寸形状相同 装配时上面铆开然后磨平 这种形式适用于形状较复杂的零件 加工凸模是便于全长一起磨削 图 j 所示是仅靠 配合固紧 一般只在冲压小件时使用 图 e f k 所示是快速更换凸模 凹模 的 6 7 r H 固定形式 对多凸模 凹模 冲模 其中个别凸模 凹模 特别易损 需经常更换 此时采用这种形式更换易损凸模 凹模 较方便 对形状复杂的零件和多凸模冲模 广泛采用低熔点合金或高分子塑料的结合方法 是模具制造和装配大为简化 这种方法是在固定板与凸模连接处留有空槽 见图 7 3 装配时将凸模与凹模的间隙调整好 然后在空槽上导入低熔点合金 当合金冷却后体 积膨胀即把凸模紧固 图 7 3 凸模 凹模的粘接固定 a 凸模固定 b 镶块凹模固定 二 凹模刃口形式 凹模刃口通常有如图 7 4 所示的几种形式 图 7 4 凹模刃口形式 图 a 的特点是刃边强度较好 刃磨后工作部分尺寸不变 但洞口易积存废料或制 件 推件力大且磨损大 刃磨时磨去的尺寸较多 一般用于形状复杂和精度要求较高 的制件 对向上出件或出料的模具也采用此刃口形式 图 b 的特点是不易积存废料或制件 对洞口磨损及压力很小 但刃边强度较差 且刃磨后尺寸稍有增大 不过由于它的磨损小 这种增大不会影响模具寿命 一般适 用于形状较简单 冲裁制件精度要求不高 制件或废料向下落的情况 图 c d 与图 b 相似 图 c 适用于冲裁较复杂的零件 图 d 适用于冲裁薄料和凹模 厚度较薄的情况 图 e 与图 a 相似 适用于上出件或上出料的模具 图 f 适用于冲裁 0 5mm 以下的薄料 且凹模不淬火或淬火硬度不高 35 40 HRC 采用这种形式可用手锤敲打斜面以调整间隙 直到试出满意的冲裁件为止 三 凹模外形和尺寸的确定 圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准中选用 非标准尺寸的凹模受力状态比 较复杂 目前还不能用理论计算方法确定 一般按经验公式概略地计算 如图 8 4 所 示 凹模高度 15mm KbH 凹模壁厚 30 40mm Hc 2 5 1 式中 b 冲裁件最大外形尺寸 K 系数 考虑板材厚度的影响 其值可查表 7 1 表 7 1 系数 K 值 上述方法适用于确定普通工具钢经过正常热处理 并在平面支撑条件下工作的凹 模尺寸 冲裁件形状简单时 壁厚系数取偏小值 形状复杂时取偏大值 用于大批量 生产条件下的凹模 其高度应该在计算结果中增加总的修模量 整体凹模的厚度 H 也可按冲裁力的大小来进行估算 其经验公式为 摘自 冲压模具设计手册 3 21 P1 0kkH 式中 H 为凹模厚度 mm P 为冲裁力 N 为冲模轮廓长度修正系数 其 1 k 值见表 7 2 为凹模材料修正系数 其值见表 7 3 2 k 表 7 2 凹模冲裁轮廓长度修正系数 1 k 轮廓长度 mm 500 修正系数 1 k 11 121 251 371 501 6 表 7 3 凹模材料修正系数 2 k 凹模材料合金工具钢碳素工具钢 2 k 11 3 此次设计采用经验公式 查表 7 2 得 1 查表 7 2 得 1 3 于是有 1 k 2 k H 1mm 圆整为 H 30mm 846 2510588 781 03 1 3 四 凸模长度确定及其强度核算 1 凸模长度计算 凸模的长度一般是根据结构上的需要确定的 如图 7 5 所示 图 7 5 凸模长度 凸模长度 ahhhL 3 21 式中 h1 固定板的厚度 mm h2 固定卸料板的厚度 mm h3 导尺厚度 mm a 附加长度 包括凸模的修模量 凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板 安全距离等 这一尺寸如无特殊要求 可取 10 20mm 于是有 圆整为 65mm mm 2 622019 2 23ahhL 21 凸模长度确定后一般不需作强度核算 只有当凸模特别细长时 才进行凸模的抗 弯能力和承压能力的校核 2 凸模抗弯能力的校核 图 7 6a 所示为凸模无导向的情况 对于非圆形凸模 F I L135 max 对于圆形凸模 F d L 2 max 30 图 7 6b 所示为凸模有导向的情况 对于非圆形凸模 F I L380 max 对于圆形凸模 F d L 2 max 85 式中 Lmax 凸模允许的最大自由长度 mm F 该凸模的冲压力 N I 凸模最小断面惯性矩 mm4 d 凸模最小直径 mm 非圆形 mm37 49 10588 7 12 288 8 7 2 380L 3 3 max 圆形 mm 5 21Lmax 3 凸模承压能力校核 非圆形凸模 min F A 圆形凸模 4 min t d 式中 Amin 凸模的最小截面积 mm2 dmin 凸模的最小直径 mm F 冲压力 N t 材料厚度 mm 材料抗剪强度 MPa 凸模材料的许用应力 MPa 圆形 2 min 4 6 210 34014 mmd 图 7 6 无导向与有导向凸模 6 2 2 定位零件定位零件 定位部分零件的作用是使毛坯 条料或块料 送料时有准确的位置 保证冲出合 格制件 不致冲缺而造成浪费 一 定位件 主要指定位板或定位销 一般用于对单个毛坯的定位 其主要形式如图 8 15 所示 图 7 7 定位形式 定位板厚度或定位销头部高度 h 值 可按表 7 4 的数值选取 表 7 4 h 值的选取 二 导料件 主要指导料板和侧压板 它对条料或带料送料时起导正作用 本次设计只用到导 料板 导料板的形式件图 7 8 图 a 用于有弹性卸料板的情况 图 b 用于有固定卸料板 的情况 图 c 也是用于有固定卸料板的情况 只是当条料宽度小于 60mm 时 卸料板和 导料板可做成整体 图 7 8 导料板的形式 导料板有与导板 卸料板 分离或联成整体两种结构 如图 7 9 为使调料顺利 通过 导料板间的距离应等于调料的最大宽度加上一间隙值 一般大于 0 5mm 其高 度 H 视板料厚度 t 与挡料销高度 h 而定 其具体尺寸见表 7 5 使用固定挡料销时 导 料板的高度较大 挡料销之上要有适当的空间 使条料易于通过 送料不受阻碍时 导料板的高都可以小些 图 7 9 导料板 a 分离式 b 整体式 表 7 5 导料板的高度 mm 查表 7 5 有导料板高度 H 8mm 挡料销高度 h 3mm 具体尺寸如图 7 9 所示 图 7 9 导料板的具体尺寸 三 挡料件 其作用是给予条料或带料送料时以确定进距 主要有固定挡料销 活动挡料销 自动挡料销 始用挡料销和定距侧刀等 1 固定挡料销 结构简单 常用的为圆头形式 当挡料销孔离凹模刃口太近时 挡料销可移离一个进距 以免削弱凹模强度 也可以采用钩形挡料销 2 活动挡料销 这种挡料销后端带有弹簧或弹簧片 挡料销能自由活动 见图 7 10a b 这种挡料销常用在带弹性卸料板的结构中 符合模中最常见 此次模具挡料 销采用图 7 10 b 中形式 3 自动挡料销 采用这种挡料销送料时 无需将料抬起或后拉 只要冲裁后将料 往前推便能自动挡料 故能连续送料冲压 4 始用挡料销 有时又称临时挡料销 用于条料在级进模上冲压时的首次定位 级进模有数个工位 数个工位时往往就需要用始用挡料销挡料 始用挡料销的数目视 级进模的工位数而定 图 7 10 活动挡料销 5 定距侧刀 这种装置是以切去条料旁侧少量材料而达到挡料目的 定距侧刀挡 料的缺点是浪费材料 只有在冲制窄而长的制件 进距小于 6 8mm 和某些少 无废 料排样 而用别的挡料形式有困难时才采用 冲压厚度较薄 t 0 5mm 的材料而采 用级进模时 也经常使用定距侧刀 见图 7 10 图 7 10 定距侧刃 图 7 11 侧刃具体尺寸 图 a 的侧刀做成矩形 制造简单 但当侧刀尖角磨钝后 条料边缘处便出现毛刺 影响送料 图 b 把侧刀两端做成凸部 当条料半圆连接处出现毛刺时也处在凹槽内不影响送 料 但制造稍复杂些 图 c 的优点是不浪费材料 但每一进距需把条料往后拉 以后端定距 操作不如 前者方便 本次采用图 7 10b 所示形式侧刃 具体尺寸如图 7 11 所示 四 导正销 导正销多用于级进模中 装在第二工位以后的凸模上 冲压时它先插进已冲好的 孔中 以保证内孔与外形相对位置的精度 消除由于送料而引起的误差 但对于薄料 t 0 3mm 导正销插入孔内会使孔边弯曲 不能起到正确的定料作用 此外孔的直 径太小 d 1 5mm 时导正销易折断 也不宜才哟个 此时可考虑采用侧刀 导正销的形式及使用情况见图 7 12 图 7 12 导正销 a d5mm c d12mm 导正销的头部分直线与圆弧两部分 直线部分高 h 不宜太大 否则不易脱件 也 不能太小 一般取 h 0 5 1 t 考虑到冲孔后弹性变形收缩 导正销直径比冲孔的 凸模直径要小 0 04 0 20mm 具体值见表 7 6 表 7 6 导正销间隙 图 7 13 导正销位置尺寸 冲孔凸模 导正销及挡料销之间的相互位置关系见图 7 13 mm d a D c mm d a D c aDh 1 0 22 3 1 0 22 上式中尺寸 0 1mm 作为导正销往后拉 7 13a 或往前推 图 7 13b 的活动余 量 当没有导正销时 0 1mm 的余量不用考虑 7 2 3 压料及卸料零件压料及卸料零件 一 推件装置 推件有弹性和刚性两种形式 见图 7 14 图 7 14 推件装置 图 7 15 推板的形式 弹性装置 6 见图 c 它在冲裁时能压住制件 冲出的制件质量较高 但弹性元件的 压力有限 当冲裁较厚材料时推件的力量不足或使结构庞大 刚性推件不起压料作用 但推件力 有时也做成刚 弹性结合的形式 能综合两者的优点 刚性推件装置见图 a b 推件是靠压力机的横梁作用 推件的长度根据压力机相应尺寸来确定 一般在推件位置时 即滑块在上死点时 推杆要超出滑块孔的高度 5 10mm 推件的行程即为横梁的行程 刚性推件要考虑不应过多地削弱上模板的强度 推件力尽可能分布均匀 因此推 板有如 7 15 所示的几种形式 二 卸料装置 卸料装置也有刚性 即固定卸料板 和弹性两种形式 见图 7 16 此外废料切刀 也是卸料的一种形式 固定卸料板见图 7 16c 此形式卸料力大 但无压料作用 毛坯材料厚度大于 0 8mm 以上时多采用 弹性卸料板见图 7 16c 此形式卸料力小 但有压料作用 冲裁质量较好 多用于 薄料 对于卸料力要求较大 卸料板与凹模间又要求有较大的空间位置时 可采用刚弹 性相结合的卸料装置 见图 7 16 卸料板和凹模的单边间隙一般取 0 1 0 5mm 但不小于 0 05 图 7 16 卸料板的形式 a 弹性卸料板 b 刚弹性卸料板 c 刚性卸料板 根据卸料力和各种要求 本次设计采用弹压性卸料板 卸料板压料台肩的高度 h 其值为 h H t 0 1 0 3 t 式中 h 弹压卸料板台肩的高度 mm H 侧面导板的厚度 mm t 板料厚度 mm 系数 0 1 0 3 当板料厚度小于 1mm 时 式中系数取 0 3 当板料厚度大 于 1 时 系数取 0 1 由上有 H 8mm t 1mm 所以 h 8 1 0 1 1 7 9mm 弹压卸料板与凸模之间的间隙值列于表 7 7 表 7 7 弹压卸料板与涂抹之间的间隙 mm 板料厚度 t 0 5 0 5 1 1 单面间隙 1 C 0 050 100 15 注 1 当弹压卸料板的孔用来做凸模导向时 凸模与卸料板之间的配合为 H7 h6 2 对于连续模中小孔凸模与卸料板之间的单面间隙可适当放大 三 弹簧和橡皮零件 弹簧和橡皮主要用于卸料 压料或推件等 模具用的弹簧形式很多 可分为圆钢丝螺旋弹簧 方钢丝螺旋弹簧和蝶形弹簧等 圆钢丝螺旋弹簧制造方便 应用最广 方钢丝 或矩形钢丝 螺旋弹簧所产生的压力 比圆钢丝螺旋弹簧大得多 主要用于卸料力或压料力较大的模具 在中小工厂 冲模的弹性零件广泛使用橡皮 其优点是使用十分方便 价格便宜 但橡皮和油接触 容易被腐蚀损坏 近年来又有使用聚氨酯橡胶作弹性零件的 它比橡皮的压力大 寿命也常 但价 格较贵 有关弹簧和橡皮的计算与选用 可参考有关标准及设计资料 7 2 4 固定与紧固零件固定与紧固零件 一 固定板 对于小型的凸 凹模零件 一般通过固定板间接固定在模板上 以节约贵重的模 具钢 固定形式见前图 7 17 固定板固定凸模 凹模 要求固紧牢靠并有良好的垂直 度 因此固定板必须有足够的厚度 可按下列经验公式计算 对于凹模固定板 0 8 0 6 0 HH 对于凸模固定板 代入数据求得 H 1 5 13 26mmDH 5 1 1 式中符号见图 7 17 图 7 17 固定板和垫板 1 固定板 2 垫板 二 垫板 当零件的料厚较大而外形尺寸又较小时 冲压中凸模上端面或凹模下端面对模板 作用有较大的单位压力 有时可能超过模板的允许抗压应力 此时就应采用垫板 采 用刚性推件装置是上模板被挖空 也需要采用垫板 对于第一种情况可用下式检验 A F p 当 p 压时需采用垫板 式中 F 凸 凹 模所承受的压力 N A 凸 凹 模与上 下模板的接触面积 mm2 压 模板的允许抗压强度 MPa 代入数据有 p Mpa 140Mpa 9 11117 5 1 10588 78 2 3 N 这种垫板厚度一般采用 4 8mm 由于此垫板有固定凸模固定板的作用 故取垫 板厚度 H 10mm 三 模板 模板分带导柱和不带导柱两种情况 按其形状有适用于圆形 正方形或长方形模 具的 可按冷冲模国家标准或工厂标准 选择合适的形式和尺寸 或参照标准进行设 计 四 模柄 模柄对中小型模具是用于固定上模用的 其形式主要有图 7 18 所示的几种 图 a 所示模柄与上模板做成整体 用于小型模具上 图 b 所示模柄采用压入式 图 c 所示模柄采用螺纹旋入 图 b c 均适用于中小型模具 图 d 所示模柄带法兰以螺钉固定 适用于较大的模具或有刚性推件装置不能采用 其他形式时采用 图 e 称浮动式模柄 适用于模具有精确导向 导向装置式中不妥开的情况 采用 此形式可免除压力机导向不明确的影响 本次模具设计采用图 b 所示压入式模柄 图 7 18 模柄的形式 五 螺钉和销钉 螺钉是紧固模具零件用的 冲模中多采用内六角或圆头螺钉 螺钉主要承受拉应 力 其尺寸及数量一般根据经验确定 中小型模具采用 M6mm M8mm M10mm 或 M12mm 等 选用 4 6 个 要按位置具体布置而定 大型模具可选 M12mm M16mm 或更大的规格 选用过大会给攻螺纹带来困难 冲模中圆柱销起定位作用 圆柱销承受一般的错移力 一般圆柱销用两个以上 布置时一般离于模具刃口较远 对中小型模具一般选用 d 6 8 10 12mm 几种尺寸 错移力较大的情况可适当选大一些 7 2 5 导向零件导向零件 在大批量生产中为便于装模或在精度要求较高的情况下 模具都采用导向装置 以保证精确的导向 一 导柱和导套导向 导柱和导套的布置形式常见的有如图 7 19 所示的几种 图 7 19 导柱和导套的布置形式 图 7 20 滚珠导柱导向 图 a 所示两导柱至于后侧 导向情况较差 但它能从三个方向送料 操作方便 对导向要求不太严格且偏移力不大的情况广泛采用这种形式 图 b 所示两导柱在中部两侧布置 图 c 所示两导柱对角布置 这两种形式的导柱中心连线都通过压力中心 导向情 况较图 a 为好 但操作不如图 a 方便 图 d 为四导柱导向 导向效果最好 但结构复杂 只有导向要求高 偏移力大和 大型冲模才采用 由于导柱广泛应用 故导柱 导套已标准化 它和上 下模板组成了标准模架 设计时可参考冷冲模标准选用 一般导柱导套的配合精度为 这对一般的冲压工作是能够保证导向精度 h6 H7 5 6 或 h H 的 但对于冲裁薄料 或精密冲裁模 硬质合金模或高速冲模等要求无间mmt1 0 隙导向时 需要用滚珠导柱导向 滚珠导柱导向如图 7 20 所示 导柱 滚珠 导套间不但没有间隙而且有 0 01 0 02mm 的过盈量 即 d导柱 2d滚珠 D导套 0 01 0 02 mm 滚珠装在保持架 内 为了减少磨损 保持架的滚珠做成倾角 一般取 5 6 54 和 26 几种 为了保证均匀接触 滚珠要求严格 应挑选统一直径 公差不超过 0 003mm 的滚珠 二 导板导向 固定卸料板又起凸模导向作用 导板与凸模采用配合 用特别细长的凸模凸模 h6 H7 冲孔时 为了更好地保护凸模不易折断 应增加凸模保护套 是凸模在整个工作过程 中始终有导向 不致弯曲折断 该模具采用了导板 导柱联合导向的形式 三 套筒式导向 套筒式导向十分精确 导柱和套筒有很大的接触界面 磨损较慢 使用时间长 但结构较复杂 且工作空间太小操作不便 只有在冲制钟表等精密小零件时才使用 7 2 6冲模零件的材料选用冲模零件的材料选用 表 7 8 凸模与凹模的材料及热处理 应根据模具的工作特性 受理情况 冲压件材料性能 冲压件精度以及生产批量 等因素 合理选用模具材料 凸 凹模材料的选用原则为 对于形状简单 冲压件尺 寸不大的模具 常采用碳素工具钢 如 T8A T10A 等 对于形状复杂 冲压件尺寸较 大的模具 选用合金钢或高速钢制造 而冲压件精度要求较高 产量又大的告诉冲压 或精密冲压模具 常选用硬质合金 或钢结硬质合金等材料制造 表 7 8 为凸模与凹 模的材料及热处理 表 7 9 为冲模零件的材料及热处理 表 7 9 冲模零件材料和热处理 第八章第八章 总结总结 通过本次毕业设计 在理论致使的指导下 结合实习生产中所获得的实践经验 认真独立地完成了本次毕业设计 在本次设计的过程中 通过自己的实际的操作计算 我对以前所学过的专业知识有了更进一步的 更深刻的理解 同时也认识到了自己的 在专业知识方面的些许不足之处 此刻更是深刻体会到 将自己所学的专业知识转化 成社会需求的产品已经不再像理论学习里面的理想化 更多的是要考虑到实际操作中 的各种实际需求 将自己所学的模具知识和自己在设计过程中所碰到的问题结合实际 才是解决设计问题的最佳方法 本次设计历时三个月左右 从最早领会毕业设计要求 到拿到自己手上的冲压件 的分析计算 对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识 并在此基础上综 合考虑生产中的各种因素 最后确定本次毕业设计的工艺方案 从某种意义上讲 通 过本次毕业设计的训练 培养和锻炼了自己一种查阅资料 获取有价值信息并结合应 用到自己的设计之