调整片冲压模具设计【全套含有CAD图纸三维建模】
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全套含有CAD图纸三维建模
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摘要 本次毕业设计的任务是调整片零件冲压工艺分析和模具的具体结构设计。通过查阅相关文献资料，对调整片零件工艺分析，选择并确定符合条件的最优方案，并进行了工艺与设计的有关计算。详细剖析了设计过程中的一些思路，叙述了冲压级进模的设计要点，使产品达到设计要求。并在设计中介绍了零件的排样图，定位设计，卸料设计，冲裁力的计算等。关键词：调整片、级进模、模具设计目录前言11.冲压件工艺分析22.成形工艺分析与排样方案确定32.1成形工艺分析32.2排样方案确定42.2.1参数确定42.2.2排样的设计43工艺尺寸计算63.1排样图尺寸63.2利用率64.模具结构设计74.1送料方式74.2定位装置74.3导向方式74.4压料方式74.5卸料方式84.6凸凹模结构形式84.7模具草图95.模具尺寸计算105.1模板外形尺寸105.2模具高度尺寸的确定105.3刃口尺寸计算116.冲压设备选择126.1冲裁力计算126.2冲压设备选择137.模具图纸绘制147.1装配图绘制147.2零件图绘制14总结15致 谢16附录17参考文献18I前言冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。现代工业的迅猛发展使冷冲压技术得到越来越广泛的应用，随之而来的是对冲压模具的设计与制造要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要装备，一个设计是否合理，对冲压件的表面质量、尺寸质量、生产率以及经济效益影响很大。因此，研究冲压模具的设计，提高冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分重要的。此次的独立设计，对我的帮助很大，不仅开阔了眼界。也为我们以后设计更为复杂的模具，打下了坚实的基础。1.冲压件工艺分析图1-1为调整片零件图，材料15钢，能够进行一般的冲压加工，市场上得到这种材料也容易，价格适中。厚度1.5mm，大批量生产，尺寸精度为IT14级。图1-1 零件图2.成形工艺分析与排样方案确定2.1成形工艺分析调整片零件需要的基本冲压工序为落料和冲孔，据此可拟订出以下三种工艺方案。方案一：先落料，后冲孔，需要两副模具。方案二：冲孔-落料复合冲压，（图2-1所示）方案三：冲孔-落料级进冲压，（图2-2所示）图2-1 复合模图2-2 级进模分析： 方案一：模具结构简单，即落料，冲孔，各需要一套模具。成本高并且生产效率低，不能完成大批量生产的要求。方案二和方案三更加具有优越性。方案二：结构紧凑，工件的精度及生产效率都较高，适合大批量生产。尤其是孔与制件外形的同心度容易保证，但是模具结构复杂，制造困难。并且存在最小壁厚问题。方案三：级进模比单工序模生产效率高，工件精度要求高，一般适用于大批量生产小型冲压件。综上三种方案的分析，可以看出方案三最适合调整片的设计，所以决定采用方案三。2.2排样方案确定2.2.1参数确定查文献（1）表2-19得搭边值为2mm和2.5mm。2.2.2排样的设计因为工件内部各有两个2.0mm和两个2.2mm的小孔，使凸模容易折断，设计时，为使模板有足够的强度，加了一个空工位。有下列两种排样供选择，如下图所示。图2-3 直排的排样工位：冲孔，冲切侧刃。工位：空工位。工位：落料。图2-4 直对排的排样考虑到定位问题，采用直对排定位困难，所需的模具结构复杂，直排和直对排相比较，按模具的结构制造和加工来说，直排易于加工，并且能提高生产效率，所以决定采用直排。3工艺尺寸计算3.1排样图尺寸本模具不采用侧压装置，采用侧刃。将式(2-30)(2-31)及表2-20、2-21的数据代入计算并调整，得到完整的排样图（图3-1所示）。由图得条料宽度为56mm，步距为16mm。图3-1 完整排样图3.2利用率由文献（1）式（2-26）计算得一个步距内的材料利用率 =54.7%。 4.模具结构设计4.1送料方式因是大批量生产，采用自动送料方式。4.2定位装置用切除侧刃定距方式和导料板对条料进行定位。（图4-1）图4-1 侧刃，导料板4.3导向方式为了确保零件的质量和稳定性，选用导柱和导套导向。（图4-2）图4-2 导柱，导套4.4压料方式采用压料板压料方式控制板料不易变形、邹裂。卸料板当压料板用。（图4-3）图4-3 卸料板4.5卸料方式工件厚度为1.5mm，料比较厚，为了简化模具结构并且得到可靠的卸料力，选用刚性卸料板来卸下条料废料。（图4-3）4.6凸凹模结构形式凹模的结构形式分为三种，分别是整体式、镶拼组合式和预应力组合式。整体式适用于小型凹、凸模；镶拼组合式主要用于较大的凹、凸模；预应力组合式主要用于料厚件冲裁模和挤压模。根据以上分析应采用整体式。凹模的固定方式分为三种：第一种是螺钉紧固，销钉定位；第二种是低熔点合金，环氧树脂浇注及无机粘接；第三种是热套和冷压。采用第一种的紧固力大，定位可靠，通用性较强，装拆方便，适用于各种类型的模具；采用第二种时，其紧固力较小，不易装拆；采用第三种时，不易装拆，主要用于冷挤压预应力凹模。根据以上分析应该采用螺钉紧固，销钉定位。因为此模具的工作部分与固定部分的形状和尺寸完全相同，所以凸模采用直通式。凸模的固定方式有台肩固定、铆接固定、粘结剂浇注固定、螺钉与销钉固定。台肩固定结构简单，便于装拆，而且能承受较大的冲力；铆接固定与台肩固定的作用差不多，但不易装拆，准确更换不方便；粘结剂浇注固定主要用于直通式非圆形凸模；根据以上分析应采用铆接固定。本零件的冲压为冲孔和落料两个工序，为了方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构，即将冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。图4-4 凸凹模4.7模具草图图4-5 模具草图模具工作过程：本套模具合模时，第一工位4个圆形通孔，第二工位为空工位，第三工位落料。用侧刃和导料板进行定位。开模时，凸模上行，至卸料板时条料被卸下，已完成下一次冲裁动作。卸料板被抬起，模具回到原来高度。5.模具尺寸计算5.1模板外形尺寸模板外形尺寸如下图：图5-1模具外形5.2模具高度尺寸的确定根据板式凹模结构的设计要求，考虑到导料板的安装、销钉、螺钉的布置，初步设计凹模轮廓尺寸为135mm*90mm*15mm，高度为15mm。图5-2凹模零件图5.3刃口尺寸计算查文献（1）表2-2，得初始冲裁间隙为：Zmin=0.09mm，Zmax=0.12mm，Zmax-Zmin=0.03mm间隙均匀度允差取Zmin的20%，为0.018mm，对于IT14级公差，统一取刃口磨损系数x=0.5。刃口制造公差确定。考虑用线切割加工凹模和落料凸模，根据文献（1）表2-8，可取凸、凹模刃口的孔类和轴类尺寸公差为：T=0.02mm，A=0.03mm，孔距尺寸公差为C=0.02mm,查文献（1）表2-7得冲孔凸模刃口公差也为0.02mm。均满足文献（1）式（2-9）、（2-10）的要求，故采用凸、凹模分别制造方式。列表计算，见表5-3。表5-3刃口尺寸计算6.冲压设备选择6.1冲裁力计算由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分。冲2.2mm和2mm孔的力F1，落外型料的力F2，向下推出2.2mm和2mm孔冲孔废料的力F3，向下推出工件的力F4。因为刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的，故不用计算在内。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按公式： F=KLt式中 F冲裁力（kN） L冲裁件剪切周边长度（mm） t冲裁件材料厚度（mm） 被冲材料的抗剪强度(MPa) K系数，一般取1.3。上式中抗剪强度与材料种类和坯料的原始状态有关，可在文献（1）中查询。为方便计算，可取材料的=0.8b,故冲裁力表达式又可表示为：P=1.3LtLtb。式中 b被冲材料抗拉强度(MPa)。查文献（1）附录1得15钢的b=375MPaF1=（2+2.2）21.5375=14.84NF2=（121.941.5375）=68.59kN推件力 Ft=nKtF Kt推件力系数,由手册查得Kt=0.05。 n同时卡在凹模孔内的冲件(或废料)数,其中n=h/t h凹模孔口的直刃壁高度（mm） t材料厚度( mm)查表225可得和h=6mm,故n=4。F3=413.850.05=2.77kNF4=464.020.05=12.804kN工序总力F总=F1+F2+F3+F4 =14.84+68.59+2.77+12.804=100.004kN。6.2冲压设备选择根据总冲压力F总=100.004kN，参考文献（1）附录3，得到选择J23-16的压力机最合适。在此基础上，调节各模具的零件尺寸。7.模具图纸绘制7.1装配图绘制冲压机冲3次得到第一个制件。 图7-1装配图图7-1装配图7.2零件图绘制 （详细图纸见附录）总结这次毕业设计是在学完冷冲模设计与制造和大部分专业课并进行了生产实训的基础上进行的，这次设计使我能够综合运用冲压工艺与模具设计中的基本理论，结合生产中所学的新知识、独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度的冷冲压模具的能力。通过分析，拟定设计方案，完成模具结构设计等一系列复杂工作，最终完成此次的设计任务。同时也学会了熟练运用有关参考资料，图表等基本技能，增强了自我的读图和绘图能力，使我在能力方面又提高了一个台阶，为今后从事的工作打下了良好的基础。致 谢对三年来辛勤教导我的老师和学校致以最崇高的敬意！我要由衷地感谢在我毕业设计阶段，乃至大学的学习生活中帮助过我的师长与同学。对本次毕业设计指导我和给予我最多的老师表达我最衷心的感谢!毕业设计开始以来，有幸多次聆听老师的教诲。老师以他宽广的知识、高瞻远瞩的学识、在实际生产中所积累来的经验。拓宽了我的视野和思维。这将使我终生受益。我还要感谢几位班里的同学，他们是倪志浪、韩广超、张士勇、相洋杰、倪洋路，他们都曾帮助过我。正是由于大家共同激烈研究讨论，才保证了此设计的顺利进行。最后，衷心感谢在百忙之中抽出时间审阅本论文的领导和老师们。附录图纸参考文献1 丁友生，甘辉. 冷冲模设计与制造（第二版）. 浙江大学出版社，2013.2 曾欣. 现代冲压工艺与模具设计技术.
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