【冲压模具设计】过桥板冲孔落料复合模具设计【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】
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【冲压模具设计】过桥板冲孔落料复合模具设计【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】,冲压,模具设计,桥板,冲孔,复合,全套,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单,开题,报告,讲演,呈文,优秀,优良,毕业设计,论文
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1 课程 设计 说明书 系 部： 指导老师： 专 业：模具设计与制造 班 级： 小 组 号： 组 长： 同 组 人： 日 期： 年 月 日 2 目 录 摘 要 . 3 1、引言 . 4 . 4 . 5 . 5 2、冲裁件的工艺性分析 . 7 . 7 . 7 . 8 3、制件冲压工艺方案的确定 . 9 . 9 . 9 4、制件排样图的设计及材料利用率的计算 . 10 . 10 . 10 . 11 5、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 . 12 . 12 . 12 件力及顶件力的计算 . 12 . 13 . 14 6、凸、凹模刃口尺寸计算 . 15 凹模刃口尺寸计算原则 . 15 模刃口尺寸计算方法 . 16 . 16 合加工 . 16 7、模具整体结构形式设计 . 19 8、模具零件的结构设计 . 20 . 20 . 20 . 22 边弹性元件的确定 . 22 9、模具总体结构设计 . 24 . 24 . 24 件方式的选择 . 24 套位置的确定 . 24 10、模具的动作原理 . 25 设计小结 . 26 参考文献 . 27 3 摘 要 随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐渐由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成。冷冲模是其中的一种。 课程 设计是在模具专业理论教学之后进行的实践性教学环节。是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习。其目的是，综合运用所学课程的理论和 实践知识 ,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力。巩固和扩充模具专业课程所学内容，掌握模具设计与制造的方法、步骤和相关技术规范。熟练查阅相关技术资料。掌握模具设计与制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。 本次设计是在指导老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此 ，我表示衷心的感谢他们对我的教诲 。 冲模是模具设计与制造专业的主要专 业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲压模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲压模具的爱好。 关键词： 工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。 4 1、 引言 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在 700 亿至 850亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持 15%的年增长率 （据不完全统计， 2005年国内模具进口总值达到 700 多亿，同时，有近 250 个亿的出口），到 2007 年模具产值预计为 700 亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年 9000 多万美元增长到 2006 年的 2 亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有 80%的模具需要更换。 2005年我国汽车产销量均突破 550 万辆，预计 2007 年产销量各突破 700 万辆，轿车产量将达到 300万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的 20%之多。目前， 中国 17000多个模具生产厂点，从业人数约 50多万。 1999年中国模具工业总产值已达 245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%。 冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛 坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。 因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。 冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。 由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件 5 等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、 电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。 当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发展主要表现在以下几个方面： （ 1）工艺分析计算方法的现代化 （ 2）模具设计及制造技术的现代化 （ 3）冲压生产的机械化和自动化 （ 4）新的成型工艺以及技术的出现 （ 5）不断改进板料的性能，以提高其成 型能力和使用效果。 本设计题目由实习单位提供，经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是对冲压模的设计 , 研究目的是在厂原有的基础上，对模具进行改进设计，提高产品质量与效益。 21 世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快 速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。 本论文主要通过具体例子的方式对冲压模具的生产流程进行介绍、分析、研究。通过对模具设计的说明，详细地阐述了冲压模具生产的一般流程。对零件加工工艺性分析、零件的加工方式、冲压模具的结构组成等进行介绍 并 对冲压模具生产中常常出现的缺陷进行分析研究。 步骤如下： 6 （ 1）零件成型方案确定； （ 2）零件零件形状 分析，根据模拟结果进一步提出工艺改良方案； （ 3）使用 软件对零件进行分析，设计模具装配图 和零件图； （ 4）完成冲压零件设计的文字说明。 7 2、 冲裁件的工艺性分析 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能 用普通的冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。 图 此制件的形状较简单， 但产品四周 圆角过渡， 这样设计模具时，凹模热处理后加工时 不 容易开裂， 便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损 。 8 产品材料为 材料属于 普通 碳素钢，其抗剪强度 310拉强度 440服极限 240有良好的冲裁性。 冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为 9 3、 制件冲压工艺方案的确定 冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。 冲裁方式根据下列因素确定： （ 1） 根据生产批量来确定 对于年产量需求 100 万件的该产 品来说采用复合模或连续模较合适。 （ 2） 根据冲裁件尺寸和精度等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。 根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 产品的尺寸较小，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁或连续冲裁。连续冲裁又可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件。 根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定 , 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。 根据操作是否方便与安全来确定 复合冲 裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。 综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择 倒装 复合冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。 倒装式 落料冲孔 复合模，下模弹压卸料装置，上模打料装置。 10 4、 制件排样图的设计及材料利用率的计算 排样时需考虑如下原则： 提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。 模具结构简单、寿命长。 保证冲件的 质量和冲件对板料纤维方向的要求 。 1 搭边 排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。 搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度 =定搭边工作间 体排样图如下： 2 送料步距和条料宽度的确定 11 （ 1） 送料步距 条料在模具上每次送进的距离成 为送料步距。每次只冲一个零件的步距 S 的计算公式为 S=D+ S=11+中 D 平行于送料方向的冲裁宽度； 冲裁之间的搭边值。 （ 2） 条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。 当用孔定距时，可按下式计算 条料宽度 (a) =(60+2 中 B 条料的宽度（ 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（ a 侧搭边值； 条料宽度的单向（负向）公差； 剪切条料宽度偏差 =因此 B= 一个步距内的材料利用率 为 =s 100% =1 100%=式中 F 一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）； n 一个步距内冲裁件数目； B 条料宽度（ s 步距； 12 5、 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。 平刃口冲裁力可按下式计算 落料力计算 F= F=380=中 F 冲裁力（ N）； L 冲裁件周边长度（ 材料抗剪强度（ 310 材料厚度； ( 系数，通常 K= 冲 圆 孔力计算 F= F=1 4 380=件力及顶件力的计算 生产中常用下列公式计算 K 卸 =退 =K 退 = 式中 F 冲裁力； 13 分别为卸料系数和顶件系数 综 上 所 述 ， 总 的 冲 裁 力 为 F 总 = F 落 +F 冲 +F 卸 +F 顶=力中心的计算 采用解析法求压力中心，求 立坐标系如下图： 冲孔 力 t b , 得 2 落料力 t b , 得 1 轴的力臂 1 轴的力臂 轴的力臂 轴的力臂 根据合力距定理： = （ 2（ 2） 轴的力臂； G = （ 2（ 2） 轴的力臂； 14 初步确定压力机的型号： 因此选择压力机的型号为： 63压力机 型号为 63压力 机的基本参数如：（表一） 公称压力 /30 垫板尺寸 /滑块行程 /70 直径 80 滑块行程次数 /（次/ 22 模柄孔尺寸 /径 60 深度 80 最小封闭高度 /90 滑块底面积尺寸 /封闭高度调节量 80 滑块中心线至床身距离 /身最大可倾角 20 工作台尺寸 /后 450 左右 400 15 6、 凸、凹模刃口尺寸计算 模刃口尺寸计算原则 设计落料模先确定凹模刃口尺寸 ，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。 间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于零件的最小 极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的 间。磨损量用 示，其中 为冲件的公差值， x 为磨损系数，其值在 冲件制造精度有关，可按下列关系选取：零件精度 上 X=1; 零件精度 X=零件精度 X= 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（ 。选择模具制造公差时，一般冲模精度较零件高 3。对于形状简单 的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的 1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应部位公差值的 1/8 并冠以（）；若零件没有标注公差，则可按 零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入体”原则标注单向公差，即：落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外。 16 模刃口尺寸计算方法 凹模分开加工 这种方法主要适用于圆形或简单刃口。设计时，需在图样上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保证冲模的制造公差与冲裁间隙之间满足： d+ p 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验 d+ p 同时还能大大简化设计模具的绘图工作。目 前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配合加工的方法来设计制造。 冲孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式计算： 冲孔时 )- p 落料时 p 孔心距 p 式中 Dp 分别为落料和冲孔凸模的刃口尺寸（ 为落料件的最大极限尺寸（ 为冲孔件的最小极限尺寸（ 工件公差； p 凸模制造公差，通常取 p= /4； p 刃口中心距对 称偏差，通常取 p = /8； 凸模中心距尺寸（ L 冲件中心距基本尺寸（ 最小冲裁间隙（ 落料凹模尺寸 ： /4 = 17 /4 = /4 = /4 = /4 = /4 = /4 =落料凸模尺寸： /4 =60 /4 =18 /4 =11)+ /4 =8+ /4 = 18 /4 = /4 =冲孔凸模尺寸： )- /4 =4+2 冲孔凹模尺寸： Z)- /4 =4+2 2 两孔中心距离 寸不变 。 19 7、 模具整体结构形式设计 落料冲孔模结构形式： 下 模采用弹压卸料装置，上模采用借力打力的方法，用打料杆进行打料的方法来卸料，整个模具结构紧凑，简单，容易加工和装配，调试也方便。 20 8、模具零件的结构设计 模的设计 材料： 度： 58 62如图） ，与固定板过盈配合，与卸料板间隙配合 ，与下模板用螺钉固定 。 因制件形状简单，总体尺寸不大，选用整体式 方 形凹模较为合理。选用模周界 由冷冲压工艺与模具设计得出凹模周界的计算公式 厚度 H= 15 式中： b 冲裁件的最大外形尺寸， b=60 K 系数，查表得 K= H=60=模壁厚 c=（ H（ 3040=设计中取 c=40模具设计指导表 5 形凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸 21 为 140 120。 硬度： 58 62（如图） 与上模板配作确定其他零件的尺寸参数 由模具设计指导表 5得复合模的典型组合尺寸 140 120（单位为 1995）。而由此典型组合标准，即可方便的确定其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。 其零件参数如下表所示： 凹模周界 凸凹模长度 配用模架闭合高度 H 孔距尺寸 最小 最大 S 2 40 120 50 189 210 零件名称及标准编号 垫板 凸模固定板 凹模 卸料板 凸凹模固定板 垫板 140 120 8 140 12015 140 120 35 140 12015 140 12015 140 120 8 螺钉 圆柱销 卸料螺钉 树脂 螺钉 圆柱销 圆柱销 60 8 50 60 60 8 60 10 60 22 由凹模周界尺寸及模架闭合高度在 180215间，查模具设计指导表 516号 后侧导柱 标准模架 。 边弹性元件的确定 冲压工艺中常用的弹性元件有弹簧和橡胶，但是由于这副模具所需的卸料力较大，如果选用弹簧，即使使 用 8个弹簧，每个弹簧所承担的负荷也将达到 F 卸 /n=8460/8N=时由于这是一落料模， 产品材料厚度较大， 模具的行程较大，也给弹簧的选用带来困难。即使试用了弹簧，也势必造成为了安装弹簧而选用较大的模架。因此我们选用橡胶作为卸料的弹性元件。 1、确定卸料橡胶 （ 1）确定橡胶的自由高度 模具设计指导表 3 h 修模 冲模的的工作行程（ t+1 预留的修模量 式中， L 工为模具的工作行程再加 13模具的工作行程为 产品 的厚度加 6这取中间值 4 （ ） 2）确定 装。由表 3 橡胶的预压缩量 冲模装配好以后橡胶的高度 （ 152装 =（ 153 3）确定橡胶横截面积 A（ A=F/q F 所需的弹压力 q 橡胶在与压缩状态下的单位压力 F 由前可知为 F=8460N， q=这里由于根据模具的行程，取 23 q= A=8460/2085 3） 核算橡胶的安装空间：可以安装橡胶的空间可按凹模外形表面积与凸凹模地步面积之差的 90%估算。经计算 A=140 1206183可以安装橡胶的面积为 S=于所需橡胶面积，因此足以安装橡胶的需要。 24 9、 模具总体结构设计 由冲压工艺分析和设计目的、 要求以及从经济方面考虑，本套模具 倒装落料冲孔复合 模 。工序简单，模具结构也不复杂，到模具计算尺寸复杂。 该模具活动部件采用导柱导套定位，固定部件采用销钉定位。 件方式的选择 根据模具 冲压 的运动特点以及推件力的大小 ,该模具采用 弹压 卸料方式比较方便，因为工件 料厚为 用 刚性打料装置顶出 模具 零件，从而把产品顶出， 即安全又可靠。 套位置的确定 为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该简单模采用后侧导柱模架。其导柱和导套则根据所选定的模 架按标准选取。 25 10、 模具 的动作原理 本模具（装配图如图所示）在一次行程过程中完成制件的 落料，冲孔两道工序的全部工作： 在压力机滑块下行前， 卸料 板需要用 高出 凸模 1 当压力滑块下行时，毛坯料被压在凹模与 卸料 板之间，继续下行，毛坯料被凸模 和凹模，冲头和凸模之间的小间隙冲压成出产品。完全将产品切开后，冲床滑块到最低点 ， 压力滑块上行，卸料板将废料顶出，产品 在凹模 ，上模滑到最高点时，冲床打料将产品打下。 完成 一次冲压工序 。 本次设计的 落料冲孔 模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的 同一部位同时完成两道工序 ,其冲裁件的相互位置精度高 ,对条料的定位精度也比较高，因为需要用导料板对条料宽度进行导向。冲压件精度高 , 可以很好的保证工件的形状和尺寸精度 ,模具结构较一般 ,制造精度要求比较高 ,制造周期短 ,价格相对较低，节约了成本。工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。这种模具适用于生产批量大 ,精度要求高 ,内外形尺寸差较大的冲裁件。这样操作方便，生产效率提高很多。 所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取 ,这样可有效的降低成本。 26 设计小结 通过本次 课程 设计，在理论知识的指 导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次 课程 设计。在本次设计的过程中，通过
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