【冲压模具设计】牙夹冲压多工位级进模设计【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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第 I 页 院 毕业设计 (论文 ) 题 目 ： 牙夹 计 专 业 ： 班 级 ： 学 号 ： 学生姓名 ： 指导老师 ： 起迄日期 ： 2013 年 第 毕业设计说明书（论文）中文摘要 本文阐述了采用 级进模 生产的可能性，本文分析了 牙夹 工艺特点，其中包括利用 件进行工件展开图的尺寸计算、工件的工艺分析、冲裁力的计算、模具设计的难点，确定了 级进模 的模具总体结构。详细介绍了凸模、凹模、固定板、卸料装置等零部件的设计和制造，以及压力机的选择。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的 级进模 具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点，并为 以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。 关键词 级进模 工艺分析 模具设计 第 毕业设计说明书（论文）外文摘要 n of of of AD to of of to of of of To of as of of in of a of of is 业设计说明书（论文） 第 3 页 目 录 前 言 . 5 第一章 工艺设计 . 7 件介绍 . 7 件工艺性分析 . 7 艺方案的确定 . 7 第二章 模具的 的设计 . 9 具总体结构组成 . 9 具总体结构形式 . 9 艺计算 . 9 件展开尺寸计算 . 9 坯排样设计 . 9 裁工艺力的计算及设备的初选 . 10 力中心计算 . 11 算凸、凹模工作部分尺寸及公差 . 12 制模具总装配图 . 15 具零件及要求 . 16 第三章 弯曲 的设计 . 17 艺计算 . 17 曲工艺力的计算及设备的初选 . 17 力中心计算 . 17 算凸、凹模工作部分尺寸及公差 . 18 具零件的详细设计 . 19 位零件的设计 . 19 件零件的设计 . 19 接及固定用零件的设计 . 19 位零件的设计 . 错误 !未定义书签。 件零件的设计 . 错误 !未定义书签。 接及固定用零件的设计 . 错误 !未定义书签。 毕业设计说明书（论文） 第 4 页 结 论 . 21 参考文献 . 22 致 谢 . 23 毕业设计说明书（论文） 第 5 页 前 言 随着时代的发展，模具的应用范围越来越广，地位也越来越高。有了模具，企业有可能向社会提供品种繁多、质优价廉的商品，满足人们日益增长的多方面的消费需要。有了模具，人们的衣、食、住、行，可直接或间接地变得丰富多彩。说得具体一点，人们日常接触到的如：汽车、手表、手机、电话、电脑、空调传真机、复印机、彩电、冰箱、照 相机、儿童玩具等，可以说一切用品，大到飞机、轮船、火车、火箭，小到一根缝衣针，都离不开模具加工或生产其中某个零件。模具的广泛应用，不仅得到了人们普遍的认识，同时，模具水平的高低，关系到现代制造业的发展与进步，关系到经济建设的速度。大力提高制造模具水平，是提升模具技术档次的关键。 冲模按其功能和模具结构，有单工序模、 级进模 和级进模之别。它们都是借助压力机，将被冲的材料放入凸、凹模之间，在压力机的作用下使材料产生变形或分离，完成冲压工作。 级进模 是在压力机的一次工作行程中，在模具同一工位用时完成数道分离工序的模 具。 级进模 的设计难点是如何在同一工作位置上合理地布置多对凸、凹模。他在结构上主要特征是有一个既是落料凸模又是凹模的凸凹模。按照 级进模 工作零件的安装位置不同，分为正装式 级进模 和倒装式 级进模 两种。 级进模 有许多缺点： （ 1） 级进模 零部件制造加工比较困难，成本较高。 （ 2） 凸凹模受到最小壁厚的限制，使得一些内孔间距 、内孔和边缘间距较小的零件不宜采用 级进模 有许多优点： （ 1）由于它是一种多工序模具，所以它有别于单工序模具，生产效率较高，适于大批量生产。 （ 2）由于没有二次送料问题，所以对条料的尺寸精度要求较低，一般不受条料 形状及尺寸的限制，可以利用边角余料生产。 （ 3）与连续模相比，冲模所占台面面积较小。 （ 4）适用范围较广，除常用材料外，还适合冲裁 的薄材和较软的金属材料。 毕业设计说明书（论文） 第 6 页 （ 5）冲压成品件内、外形同心度较高，由于不受送料误差的影响，所以精度较高，一般公差可达 （ 6）冲压成品件表面平直，精度也较高，一般可达 精度，最高可达 以上。所以，当工件尺寸精度要求高于 时，一般均应采用 级进模 结构。 （ 7）采用 级进模 结构设计，与多工序分别操作相比，提高了产品质量 ，省去了分模加工需清整边角、毛刺等加工工序，降低了劳动强度和生产成本，提高了生产效率。 在实际生产中，应在工艺分析的基础上灵活运用各种工艺措施和特殊的模具结构，在保证可靠性和一定使用寿命的前提下，可通过采取一定的工艺措施和设计技巧来提高模具的复合程度，达到提高生产效率，降低生产成本的目的。 本文以 牙夹 具的设计为主线， 依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，对模具结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行详细 地剖析。同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。 毕业设计说明书（论文） 第 7 页 第一章 工艺设计 件介绍 本次毕业设计的产品见图 示，材料为厚 20 号 板料，要求批量为大批量。该零件属于比较复杂的典型的冲裁、弯曲件的复合件，落料时候，落料时形状很不规则，并且有 一 处地方需要弯曲，都属于 U 型弯曲。变形较为复杂，对工艺与模具的要求高。 图 件图 件工艺性分析 （ 1） 材料：图 1 所示零件材料是 20 号 ，是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能。 （ 2） 工件结构：该零件形状复杂，孔边距远大于凸凹模允许的最小壁厚，故可以考虑采用 级进模 来冲压该零件。 （ 3） 尺寸精度：该零件未注公差的尺寸属于自由尺寸，按 确定工件的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。 （ 4） 结论：可以冲裁。 艺方案的确定 通过上述分析，成形该零件需要落料、弯曲等多道工序，可列出如下两种复合冲压的方案： 方案一：第一副为落料模，第二副模具弯曲成形。 方案二： 折弯 落料级进模 。 毕业设计说明书（论文） 第 8 页 两方案生 中第一种需要两道模具为单工序模具制造周期 短只做成本低维修方便 第二种为级进模结构 虽然 复杂且模具制造成本高 但是 高效综合所有选择第 二 种方案 图 样图 毕业设计说明书（论文） 第 9 页 第二章 落料的设计 具总体结构组成 模具总体结构组成：凸模、落料凹模、固定板、卸料板、模柄、上模座板、下模座板等组成。 具总体结构形式 落料模分为倒装式和正装。本设计采用的是 正 装式 落料 模。其优点是（ 1）结构简单，（ 2）凸模装在上模，凹模装在下模， 产品 直接从压力机台面落料，从而 比 制件从上模推下比较容易引出去，操作方便安全。 艺计算 件展开尺寸计算 根据 此次毕业设计的零件结构特征可知所有的弯曲半径 r 均为 r因此由冲压工艺与模具设计中公式 得零件展开尺寸： 公式 L l l圆 弧直 线(公式 2 / 3 6 0 ( ) / 1 8 0r x t 圆 弧(坯排样设计 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样设计主要确定排样形式、最小工艺搭边值、条料宽度、材料利用率和步距。 毛坯排样就是确定冲压件毛坯外形在条料上的截取方 位及与相邻毛坯的关系。在冲压零件的成本中，材料费用占有相当大得比例。因此，合理排样对提高材料利用率、降低产品成本具有重要意义。同时，毛坯排样又是级进模工步排样的主要前导，因此最佳排样方案的获取非常重要。 1） 排样方式的确定。 第一种方案要求的条料宽度较小，模具宽度也小，但模具长度会较长，弯曲部分在弯曲前的切边量也比较大，由于该制件的尺寸较小，初步拟定采用导料板进行导料，该方案弯曲部分两边切边量比较大，条料两侧变形比较严重。 第二种方案较前两种方案更易于实现复杂弯曲工序，模具结构更简毕业设计说明书（论文） 第 10 页 单，同时有利于提高生产效率，送 进步距相对一方案来得更少，经综合考虑，拟选用第二种方案。 2） 最小工艺搭边值的确定。 搭边是指排样时毛坯外形与条料侧边及相邻毛坯外形之间设置的工艺余料。搭边的作用是保证毛坯从条料上分离，补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需要的工艺余料。搭边分为侧搭边和中心搭边。搭边的基本要求是要有足够的强度，而搭边的强度主要由搭边宽度决定。 查 冲压手册表 2件间最小工艺搭边值为 取1a=小工艺边距搭边值为 1 a 2 3）条料宽度的确定。按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查 冲压手册表 2 2定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为 C= = 0 m a x( 2 )B D a C =117 ）材料利用率的确定。 = 100%=64% 5） 连续模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。连续模任何相邻两工位间的距离都必须相等。 此次毕业设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸由参考文献 2中公式 1： A = C + a 式中 坯外形轮廓的最大宽度值 该零件的步距确定为： A=C+ a=136+ 冲裁工艺力的计算及设备的初选 冲裁工艺力的计算 是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。 总毕业设计说明书（论文） 第 11 页 冲压力0 、卸料力 推件力 成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力落料 的计算 由于采用复合冲裁模，冲裁力 F 由落料冲裁力落料 由 冲压工艺与模具设计 中公式 刃冲模的冲裁力可按下式计算： 式中 N）； b； 一般取 K= 落料冲裁力落料F=340=料冲裁力冲孔F=340=）推件力。 由 冲压工艺与模具设计 中公式 ： Ft= 冲压工艺与模具设计 表 22n 取 2 . ）卸料力。 由 冲压工艺与模具设计 中公式 ： x F 查 冲压工艺与模具设计 表 ：x=）总冲压力0 0F= F + +力机的公称压力应大于计算总冲压力 ，本设计采用 压力机 160开式压力机 . 力中心计算 成形力的合力中心称为压力中心 压力中心应于模柄中心线大体重合 ,以保证压力过程中模具各零件受力均衡和工作平稳 文） 第 12 页 心不与模柄中心线一致 ,就会产生偏心力矩 ,使压力机滑块、导轨、模具的导柱与导套、模具刃口之间发生严重磨损甚至啃伤，使模具过早失效。 模具的压力中心坐标值（ x， y） 取零 件长孔的对称中心为零点，计算压力中心位置为： 经求解得： ， 。 算凸、凹模工作部分尺寸及公差 凸、凹模刃口尺寸精度是否合理，直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值是否保证，也关系模具的加工成本和寿命。 1） 凸、凹模刃口尺寸的计算原则 计算冲裁凸、凹模刃口尺寸的依据为：（ 1）冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，尺寸与凸模刃口尺寸相等。（ 2）零件的尺寸精度。（ 3）合理的间隙值。（ 4）磨损规律，如圆形件凹模尺寸磨损后变大，凸模磨损后变小，间隙磨损后变大。（ 5）冲模的加工制造方法。 因而计算刃口尺寸时应按下述原则进行。 （ 1）保证冲出合格的零 件 （ 2）保证模具有一定的使用寿命 （ 3）考虑冲模制造修理方便、降低成本 制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的计算和公差标注也不同。凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类。 (一 )凸模与凹模分别加工 这种加工方法适用于圆形或简单规则形状的冲裁件。 ：零件孔的尺寸0d，根据上述原则，首先确定基准件凸模刃口尺寸加上 1 1 2 2 n nL x L x L L L 1 1 2 2 n nL y L y L L L 毕业设计说明书（论文） 第 13 页 0()d x m i n 0 m i n 0( ) ( )d Z d x Z 落料：零件外径尺寸 0D，根据上述原则，先确定基准见凹模刃口尺寸减去 pd、d 凸、凹模刃口尺寸 ( pD、落料凸、凹模刃口尺寸 ( d 零件孔径公称尺寸 ( D 落料件外径公称尺寸 ( 零件公差 ( 最小合理间隙 ( p、d 凸、凹模制造公差 (通常按模具的制造精度来定； x 磨损量，磨损系数 x 是为了使零件的实际尺寸尽量接近零件公差带的中间。 x 值在 1 之间，与零件制造精度有关。零件精度为 x=1；零件精度为 ， x=件精度为 ，x= 采用凸、凹模分别加工法，采用分别标注凸、凹模刃口尺寸及公差，为了保证合理的间隙，必须满足下列条件：pdZ 。若出现pdZ 的情况，但大得不多时，凸、凹模公差按公式)(4.0 m a x 和 )(6.0 m a x 适当调整，以满足上述条件。如果pdZ 时，则应采用凸、凹模配做。 (二 )凸模与凹模配合加工 对于形状复杂或薄料件的冲裁，为了保证凸模与凹模之间的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好一个基准件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准件来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是： (1) 模具间隙是在配制中保证的，因此不需要校核pd(0m i n 0 m i n 0()( ) ( ) Z D x Z (3. 9) 毕业设计说明书（论文） 第 14 页 Z ，所以加工 基准件时可以适当放宽公差，使其加工容易。 (2) 尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基本尺寸并注明配作所留的间隙值。 (3) 由于形状复杂的工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损也不同，有变大的、变小的、也有不变的，必须对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待。 应以凸模为基准，然后配做凹模。 具体计算过程如下： （ 1）凸模刃口计算公式： 变小的尺寸 0)(p 增大的尺 寸 p 0)( 凹 模尺寸 116+) 2=(17+) 3=(15+) 4=(8+) 件图 落料 凸 模根据凹模来配作。 毕业设计说明书（论文） 第 15 页 模具零件结构尺寸的确定 1）凹模结构尺寸的确定。 凹模的刃口形式，考虑到零件大批量生产，所以采用刃口强度较高的柱形刃口凹模。 凹模外形尺寸主要包括凹模厚度模壁厚 c ， 凹模宽度 B 和凹模长度 L。 凹模厚度尺的确定。查 冲压工艺与模具设计 表 ， 凹模厚度尺寸 H=25 凹模壁厚 C=()H，可取 C=35 左右。 凹模宽度 B=980计时取 B=980 凹模长度 尺寸的确定。根据排样 图 凹模长度 A=b+2c ， A= b+2c=280计时取 L=280 2）凸模长度尺寸的确定。凸模长度尺寸与凸模固定板和推件板的厚度有关。 凸模固定板的厚度取 01 。推件块的厚度取 02 ，自由尺寸与修模量及进入凹模深度总计取为 凸模长度 21 ，可取 773020 制模具总装配图 按已经确定的模具形式及相关参数，选择冷冲模标准模架。绘制模具 图 图 具 毕业设计说明书（论文） 第 16 页 具零件及要求 1） 落料凹模，材料选用 处理 5862 2） 凸模 A、凸模 B。材料选用 处理 56603） 凸模固定板，材料选用 45，其内孔按凸模配 H7/ 4）卸料板，材料选用 45，热处理 4348内孔按凸凹模配 毕业设计说明书（论文） 第 17 页 第三章 弯曲的设计 艺计算 曲工艺力的计算及设备的初选 工艺计算是选用压力机、模 具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。 为了合理地选择压力机和模具设计，必须计算弯曲力。弯曲力的大小不仅与毛坯的尺寸、材料的力学性能、晚期半径等有关，而且和弯曲方式也有很大的关系，从理论上计算弯曲力比较繁杂，精确度亦不高，因此生产中常采用经验公式进行计算。此毕业设计中所涉及的弯曲均视为自由弯曲。 由参考文献 1中 U 形件弯曲公式 20 . 7 / ( )bF k b t r t自式中 N）； k 般取 k= b t r 径）； b 本设计采用 10 刚，其零件的弯曲材料的抗 拉强度 b = 340 料厚度为 曲件的内圆角半径 r=曲件的宽度 b=19 20 . 7 / ( )bF k b t r t自 =19 1 340/2=此本副模具采用的压力机为 力中心计算 成形力的合力中心称为压力中心 压力中心应于模柄中心线大体重合 ,以保证压力过程中模具各零件受力均衡和工作平稳 就会产生偏心力矩 ,使压力机滑块、导轨、模具的导柱与导套、模具刃口之间发生严重磨损甚至啃伤，使模具过早失效。 模具的压力中心坐标值（ x， y） 1 1 2 2 n nL x L x L L L 毕业设计说明书（论文） 第 18 页 取零 件长孔的对称中心为零点，计算压力中心位置为 ： 经求解得： ， 。 算凸、凹模工作部分尺寸及公差 模间隙 弯曲 U 形件时，其凸、凹模间隙 c 的大小，对弯曲件质量有直接影响，过大的间隙将引起弹复角的增加，过小时，引起工件材料厚度的变薄，降低可模具使用寿命，因此必须确定出合理的间隙值。凸、凹模合理的单边间隙值 钢板 c=(t 取 c=以 c=模宽度尺寸 凸模宽度 0)5.0(p 此时凹模宽度应 按凸模宽度尺寸配制，并保证单面间隙为 c，即如参考文献 1中公式 凹模宽度 0( 2 ) c 式中模宽带尺寸（ 尺寸公差（ p、 d 模制造公差，采用 模圆角半径和凹模深度 根据弯曲形状将凸模做成整体式的，而将凹模做成组合式的。 （ 1）凸模圆角半径。当弯曲件的内侧弯曲半径为 r 时，凸模圆角半径应等于弯曲件的弯曲半径，即pr=r，但必须是 r 大于允许的最小弯曲圆角半径。所以pr=r= 1 1 2 2 n nL y L y L L L 毕业设计说明书（论文） 第 19 页 （ 2）弯曲凹模的圆角半径。凹模圆角半径的大小影响弯曲力、弯曲件质量与弯曲模寿命。凹模两边的圆角半径大小应一致且合适，过小，弯曲力增加，会刮伤弯曲件表面，模具的磨损增加；过大，支撑不利，其值一般根据板厚取。因为板厚 t=以取 3。 （ 3） 凹模工作部分深度。过小的凹模深度会使毛坯两边自由部分过大，造成弯曲件回弹量大，工件不平直； 过大的凹模深度增大了凹模尺寸，浪费模具材料，并且需要大行程的压力机，因此，模具设计中，要保持适当的凹模深度。 具零件的详细设计 凸模宽度 0)5.0(p 25 对应凹模宽度 L 1d =280 位零件的设计 此弯曲采用的是落料件的 U 型面成形，选择定位板对零件的进行定位，用此定位比较精确。 材料选用 45 钢，热处理 4348 件零件的设计 顶件装置一般式弹性的，其基本组成有顶杆、顶杆块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做成通用的，其弹性元件时弹簧或橡胶。这种结构的顶件力容易调节，工作可靠。 顶件板材料选用 45 钢，热处理 4348 接及固定用零件的设计 该模具选用后侧导柱模架。 此副模具属于中、小型模具，可通过模柄将上模座固定在压力机滑块上。 凸模固定板选用 980 240 20，材料选用 45 钢，固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合 H7/入后将凸模端面与固定板一起磨平。 C 牙夹 夹 80 240 10，材料选用 45钢，热处理要求 43毕业设计说明书（论文） 第 20 页 48 螺钉与销钉都是标准件。 毕业设计说明书（论文） 第 21 页 结 论 本次设计为 牙夹 进模 设计，该设计包含了落料、弯曲还有 软件上的使用。这些内容是我们在大学阶段必修的内容。这次设计的难度 适中，对我们来说难度应该不太大，但本次设计对我们这些即将毕业的人来说难度相当的大，主要在凸凹模等尺寸的计算、 绘图等方面。但经过不懈的努力，我完成了本次设计。 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，本次毕业设计
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