【冲压模具设计】止转垫板冷冲压工艺及其连续模设计【14张图纸】
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【冲压模具设计】止转垫板冷冲压工艺及其连续模设计【14张图纸】,冲压,模具设计,垫板,工艺,及其,连续,设计,14,图纸
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 止转垫板冷冲压工艺及其连续模设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 止 转垫板冷冲压工艺及连续模设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 96 学 号： 0923278 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 要 本设计为一止转垫板的冷冲压连续模具设计，根据设计 零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，冲孔、落料压力，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对落料凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置 、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。 本次 对 止转垫板 进行的 连续 模设计，利用 件对 制 件进行 设计绘图 。明确了设计思路，确定了 冲压 成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。 并绘制了模具 的 装配图和零件图。 关键词： 止转垫板； 冲压 工艺；排样；连续模 he a of to of of of to of of to as of to In to of of of is no to of to So is to to V 目 录 摘 要 . . 错误 !未定义书签。 目 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 外模具发展概况 . 1 内模具发展概况 . 2 课题应达到的要求 . 3 2 冲压工艺设计 . 4 压件简介 . 4 压的工艺性分析 . 4 压工序 . 5 裁间隙 . 5 压工艺方案的确定 . 6 3 止转垫板连续模设计 . 7 具结构 . 7 定其搭边值 . 8 定排样图 . 8 料利用率计算 . 9 、凹模刃口尺寸的确定 . 9 料部份凸、凹模刃口尺寸的确定 . 9 4 个小孔凸、凹模刃口尺寸的确定 . 10 间大孔凸、凹模刃口尺寸的确定 . 12 压力计算 . 12 料部分冲压力 . 13 孔部分冲压力 . 13 刃部分冲压力 . 14 冲压力 . 14 力机选用 . 14 力中心计算 . 15 具主要零部件的结构设计 . 15 模结构及设计 . 16 凸模 1 设计 . 17 孔凸模 2 设计 . 18 料凸模设计 . 18 间大孔凸模设计 . 19 卸料板设计 . 20 模固定板设计 . 21 模垫板设计 . 21 刃设计 . 22 刃挡块设计 . 23 侧导板设计 . 23 侧导板设计 . 24 准件确定 . 24 架确定 . 24 模螺钉确定 . 24 模销确定 . 25 模螺钉确定 . 25 模销确定 . 25 料螺钉确定 . 25 性元件设计 . 25 柄确定 . 26 柄上止转销的确定 . 26 具闭合高度、校验压力机 . 26 4 结论与展望 . 27 论 . 27 足之处及未来展望 . 27 致 谢 . 28 参考文献 . 29 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 1 1 绪论 课题的研究内容 和 意义 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。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。 由于现在模具生产要采用一系列高新技术，如 技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、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。模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志！ 如今汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业部门极其依赖模具。没有模具，就没有高质量的产品。模具不是一般的工艺装备，而是技术密集型的产品，工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待他们认为：“模具是发展工业的一把钥匙”；“模具是一个企业的心脏”；“模具是富裕社会的一种动力”。 冲 压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。 冲压模具作为模具行业里不可或缺的一部分，已成为制造业的重要基础工艺装备。用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越 来越重要。 工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管 改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，加速实现社会主义四个现代化，就必须尽快将模具工业搞上去，从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。 内外的发展概况 外模具发展概况 全球主要模具生产国包括亚洲地区的日本、韩国与大陆，以及美洲地区的美国、欧洲地区的德国。技术先进国家如日本、美国、德国等，对于高精度与复合性模具开发，不 论在设计能力或制造技术上，均有领先的地位，同时也拥有训练精良的技术研发人才。 国外模具设计预想十分明确，力求设计的模具尽可能以低价格，短周期，高质量去适应。自动化生产并符台生产批量等各种因素的要求，从而降低产品成本和价格，以获得最大的利润。国外多工位级进模大多采用镶拼结构，凸模用标准型式进行镶嵌，凹模拼块用环氧树脂粘结周定，普遍使用气动迭料器，通过锁紧进给机构，利用压缩空气推动活塞往复进行送料。 如今高新技术在欧美模具企业得到广泛应用 ,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设 计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保无锡太湖学院学士学位论文 2 证在欧美， 成为模具企业普遍应用的技术。在 应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到了 70% 89%。 、 软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成 2D 设计，同时可获得 3D 模型，为 程和 集成提供了保证。应用 3D 设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。 术在欧美已经逐渐成熟。在冲模设 计中应用 件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。 术在模具设计中的作用越来越大，意大利 司应用 术后，试模时间减少了 50%以上。 经过多年的耕耘，不仅在模具精度、具结构、模具寿命、制模周期等方面取得了明显的突破，而且在板才成型的过程模拟、模具优化和可靠性设计等方面形成了新的理论和方法，为适应新的市场环境，进一步实现快速制模，开辟新的技术空间，打下了基础。 内模具发展概况 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了 很大 发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求。 随着 国 民经济的高速发展，市场对 模具 的需求量不断增 长 。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，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现已有几千家。 我国涌现出 了 一大批模具行业的龙头企业，如，汽车覆盖件模具有 “四大家 ”，模具行业已有 近百 家企业被授予 “中国重点骨干模具企业 ”称号；在产业布局上，我国模具业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展，出现了一些新的模具生产较集中的地区，更为重要的是，我国模具产业不仅规模庞大，而且档次也越来越丰富，大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的高水平模具比例达到了 35%以上。 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。许多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。一些国内模具企业已普及了二维 陆续开始使用 国际通用软件，个别厂家还引进了 件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，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轿车覆盖件模具。 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 术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 当前国际经济发展处于恢复过程，国际投资、消费市场正在进一步升温，经济形势企稳向好的趋势日益明显，这给模具行业步入发展快车道带来良好的发展环境。随着世界经济的恢复，相信中国模具的发展将会进一步的加快速度。中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，中国模具发展的前景将十分广阔，预计 在今后的十 年 里 ，止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 3 中国将一跃成为全球最大 的模具制造业基地之一。 课题应 达到的要求 冲压模具的设计在其生产、加工以及使用过程中尤为重要。特别是它的结构设计，对加工、装配、工期、成本乃至冲压产品的质量及生产效率产生极大的影响。 本课题要求对给定零件 止板垫片 进行落料、冲孔、成形 连续模 设计，通过对零件进行详细的 冲压 工艺 、排样方案、模具结构 分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫 板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。 从应用性方面来说，模具是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换 性，具有很好的发展前途和应用前景。 通过该课题能够让学生掌握中等复杂程度零件冲压 连续模设计与制造的一般方法，对零件冲压 连续模 工艺方案的制定、工艺计算及 连续 模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用， 连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，该课题将会是 对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导 性与实践性意义。 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 冲压工艺设计 压件简介 形状和尺寸如下 图所示。材料为 10 钢 ，板材厚度为 零件图如下： 图 件图 图中尺寸未注公差取国标 15055压件未注尺寸偏差极限 2标准中的 料为带料，规格可定制。 分析图中尺寸可得两类，第一类为冲裁件线性尺寸，分别有： ，20 ， 。第二类为冲裁圆度半径线性尺寸，有： 第一类冲裁件线性尺寸，查参考文献 2， 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差，得各相关尺寸的公差，带公差后的尺寸分别为： 20 第二类冲裁圆角半径线性尺寸， 查参考文献 2， 表 5 未注公差冲裁圆半径线性尺寸的极限偏差， 得各相关尺寸 的公差，带公差 后的尺寸 为： 压的工艺性分析 冲压工艺分 析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单最经济的方法冲压出来。 影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要 因素： 1 冲裁件形状，内、外形是简单还是复杂； 2冲 裁件外形和内孔圆角半径避免太小； 3 冲裁件凸出的悬臂与窄槽的宽度不宜过小； 4 冲孔时孔不宜过小； 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 5 5 冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离不宜过小； 6 冲压材料，是否是常见材料。 7 生产量的大小，一般来说，大批量生产时，可选用连续和高效冲压设备，以提高生产效率；中小批量生产时，常采用简单模或复合模，以降低模具制造费用。 8 冲裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。 本冲压件工艺分析 如下： 1 冲压材料，为 10 钢，是常见的冲裁材料。 力 学性能：抗拉强度 b ( 370（查参考文献 4，表 7 抗剪强度 ( 300 伸长率 10 ( )： 29 屈服点 s ( 210 由于零件是一个平面形状，内部有 3 个孔，外部是圆弧和直线组成。关键是冲孔和落料能否同时进行？ 2图 形分析 形状不是太复杂，主要是圆形、圆弧形状。 3冲 裁件外形和内孔圆角半径。 本冲裁件无内形圆角半径尺寸，只有一个 90的外形圆角半径尺寸，为： 查参考文献 3， 3 90 时为 此完全符合要求。 6 冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离 从产品图中可知孔与孔之间距离很大，应该符合要求。孔与边缘之间的距离最小，为：参考文献 3， 3与孔之间、孔与边缘之间距离的许可值，得： 1，由于 外形与高度相比相差较大，对以后的加工和热处理变形不利，因此厚度改为 H=160/10=16此凹模外形尺寸为： 160 90 16。 4凹模固定和定位方式 凹模放在下模座上，用螺钉与下模座固定，再用销与下模座定位。形状如下图所示。 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 17 图 模 凸模 1 设计 1冲小孔凸模材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7材料为 处理 58 62 2冲孔凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体，采用头部台阶固定方式，形状如图 示。 柱体部分与凸模固定板 成过渡配合，配合代号为 H8/而形成定位。 凸模总长度： L=H 固 +H 压 +H 卸 +t+20+8+： H 固 、 H 压 、 H 卸 分别为：固定板高度、压缩后固定板与卸料板之间的高度、卸料板的高度。 无锡太湖学院学士学位论文 18 图 凸模 1 孔凸模 2 设计 1冲小孔凸模材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7材料为 处理 58 62 2冲孔凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体，采用头部台阶固定方式，形状如图 示。 柱体部分与凸 模固定板成过渡配合，配合代号为 H8/而形成定位。 凸模总长度： L=H 固 +H 压 +H 卸 +t+20+8+： H 固 、 H 压 、 H 卸 分别为：固定板高度、压缩后固定板与卸料板之间的高度、卸料板的高度。 图 凸模 2 料凸模设计 1落料凸模材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7材料为 58 62 2落料凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体，采用头部台阶固定方式，形状如图 示。 柱体部分与凸模 固定板成过渡配合，配合代号为 H8/而形成定位。 落料凸模总长度： L=H 固 +H 压 +H 卸 +t +20+8+： H 固 、 H 压 、 H 卸 分别为：固定板高度、压缩后固定板与卸料板之间的高度、卸料板的高度。 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 19 图 料凸模 间大孔凸模设计 1大圆孔凸模材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7材料为 58 62 2冲孔凸模形状及长度 外形为台阶形圆柱体，采用头部台阶固定方式，形状如图 示。 柱体部分与凸模固定板成过渡配合，配合代号为 H8/而形成定位。 梅花形凸模总长度： L=H 固 +H 压 +H 卸 +t +20+8+： H 固 、 H 压 、 H 卸 分别为：固定板高度、压缩后固定板与卸料板之间的高度、卸料板的高度。 图 孔凸模 无锡太湖学院学士学位论文 20 料板设计 1卸料板的材料和确定 查参考文献 4， ，表 7，材料为 45 钢，热处理硬 度 40 45 2卸料板形状确定 外形与凹模基本相同，即为长方体，由于在压料时要避让左、右两侧导料板，故必须做成倒凸字形状。 3卸料板尺寸计算 周界与凹模尺寸相同， 1600 本模具采用弹性卸料方式，查参考文献 3， ，表 6 卸料板 H 卸 =12于凹模上有侧面导板，导板厚度为 3模具闭合后卸料板与侧面导板顶面保持2隙。 因此厚度取： H 卸 =18于料厚 t=参考文献 5， 得，卸料板与凸模之间单面间隙为： C =料板形状如下图所示。 图 料板 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 21 模固定板设计 1凸模固定板材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7材料为 45 钢，热处理硬度 43 48 2凸模固定板形状 外形为长方体，中间有与 6 个凸模和 2 个侧刃成过渡配合的孔等。 3凸模固定板尺寸确定 周界与凹模尺寸相同，根据各凸模的大小，确定凸模固定板的尺寸为： 尺寸为： 1609020图 模固定板 模垫板设计 1凸模垫板材料和热处理 查参考文 献 4， ，表 7材料为 45 钢，热处理硬度 43 48 2凸模垫板形状 外形为长方体。 3凸模垫板尺寸确定 周界与凹模尺寸相同， 16090虑用螺钉固定中间大圆孔凸模，在凸模垫板上需增加沉孔，因此厚度取 10状如下图所示。 无锡太湖学院学士学位论文 22 图 模垫板 刃设计 1侧刃材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7选用材料为 处理硬度 58 62 2侧刃形状和尺寸 形状基本是柱体，头部采用挂台式。送料步距为 刃 宽为 10口以上高度同凸模高度 似参考文献 4， 283 页中 C 型，如下图所示。 图 刃 止转垫板冷冲压工艺及连续模设计 23 刃挡块设计 1侧刃挡块材料和热处理 根据本模具侧刃选用 A 型侧刃挡块，即参考文献 8所述挡块，查参考文献 8， ，选用材料为 处理硬度 56 60 2侧刃挡块形状 侧刃挡块形状是柱体，近似直角梯形，与前、后侧导板成 H7/渡配合，尺寸形状如下图所示。 规格为： 20 4 2008 图 刃挡块 侧导板设计 1前侧导板材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7：材料为 45 钢，热处理硬度 28 32 2前侧导板形状 前侧导板是柱体，三边与凹模对齐。查参考文献 4， ，表 5，导板与条料（未被侧刃冲切时）之间的间隙为 参考文献 4， ，表 5，导板与条料（被侧刃冲切后）之间的间隙为 度为 3侧导板形状和尺寸如下图所示。由于侧刃的影响，左端销孔和光孔位置作了调整，尺寸见零件图所示。 图 侧 导板 无锡太湖学院学士学位论文 24 侧导板设计 1后侧导板材料和热处理 查参考文献 4， ，表 7：材料为 45 钢，热处理硬度 28 32 2后侧导板形状 后侧导板是柱体，三边与凹模对齐，查参考文献 4， ，表 5，导板与条料（未被侧刃冲切时）之间的间隙为 参考文献 4， ，表 5，导板与条料（被侧刃冲切后）之间的间隙为 度为 3侧导板形状和尺寸如下图所示。 图 侧导板 准件确定 根据模具结构本小节主要进行模 架、弹性元件、卸料螺钉、螺钉、销、模柄等标准件的确定。 架确定 根据凹模外形尺寸 1600产品特点选用滑动导向对角导柱模架，查参考文献 5， 97 页，得，选用 LB 为 160125 的滑动导向对角导柱模架。因此上模
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