防护板级进模设计

机电工程学院毕业设计说明书设计题目防护板级进模设计学生姓名学号专业班级材控F1101班指导教师2015年5月25日1、绪论211级进模概述212我国级进模发展现状22、制件的工艺性分析321制件介绍322制件的工艺性分析43、工艺方案和模具结构的确定531方案种类532方案比较533方案确定534模具结构的确定64、级进模排样设计741护板展开尺寸计算742排样的设计原则843载体的形式与选择844条料尺寸945排样设计1046压力中心的平衡105、计算工艺力，确定压力中心1051冲压力的计算1052压力中心的计算126、主要零部件的计算和设计1261冲裁凸凹模刃口尺寸的计算1262本套模具主要板（凹模板、卸料板）规格确定1663级进模凸模的设计1764卸料弹簧的设计1965浮顶销的设计2166小导柱的设计217、冲压设备的选取2171压力机的选用2172压力机参数的校核227、模具总装图23设计总结25致谢26参考文献271、绪论11级进模概述级进模又名连续模，即进行连续冲压的多工序模具。级进模可以在一副模具中完成冲裁、拉深、弯曲、胀形等多道工序。在级进模冲压过程中，将不同的冲压工序按照一定的顺序排列起来，胚料按照一定的步距、一定的间隔时间向前移动，在不同的工位上加工完成不同的工序，全部工位冲后便得到一个完整的制件。多工位级进模比复合模生产效率高，对大批量以及厚度较薄的中、小型零件适合采用级进模生产。多工位级进模具有以下几个特点1）自动化程度高。弯曲、拉深、等多道工序在一副模具中完成，易于实现自动化。2）操作安全。冲压过程自动送料、自动冲压，操作人员不用到危险区域，防止意外发生。3）模具寿命长。多工位级进模工位一般较分散，解决了凹模最小壁厚的问题，模具强度高，寿命长。4）缩小经济成本。级进模生产复合化程度高，可以减小厂房面积、减少设备数量，省去了单工序或复合模生产过程中半成品件的运输以及储存。5）生产效率高。6）级进模生产过程中材料的利用率低。生产过程中产生的废料多。7）模具维修困难，成本高，制造周期长。8）级进模难以保持内、外形相对位置的一致性。9）级进模生产可使用高速压力机生产。12我国级进模发展现状级进模在过去因为技术水平低，加工设备落后，级进模的工位一般都很少，一般在3个工位和5个工位之间，10个工位的都很少。但是，随着模具设计制造技术的提高，工位数以及精度都随之提高。目前国内已能生产精度达2M的级进模，工位数也能提高到几十个甚至160个以上。冲压次数也由原来的每分钟几十次提高到每分钟几百次。级进模的重量也大大提到。现在已是21世纪，市场竞争激烈，不仅在成本还是在质量上都给级进模的设计制造提出了更高的要求。通过运用SOLIDWORKS和AUTOCAD等设计软件以及模具CAD/CAM技术，模具的设计周期大大减小，且成本也在下降。模具制造技术更是实现了数控车、数控铣、数控线切割以及数控电火花、数控磨床等加工技术，大大提高了模具的制造精度和模具质量，缩短模具的生产时间。2、制件的工艺性分析21制件介绍护板制件图如下图所示图21护板零件图图22护板零件三维实体图图23护板零件展开图制件材料为08刚，材料厚度为05MM，未注圆角R05。该零件成形需要冲孔，落料，弯曲，翻边，胀形5道工序完成。该工件外形较简单，产品外形尺寸为64MM24MM，适用于冲压生产，中小型冲压件，属于大批量生产。该零件需要5道工序完成，适合采用级进模生产加工。22制件的工艺性分析1、工件图无精度要求，采用经济精度IT14公差等级。加工表面光整，去毛刺。2、该冲压件使用08号优质碳素结构钢材料，材料是已经过退火处理。3、该工件图上要切掉两个直径为26的两个翻空预顶孔废料,距离料的边宽度为4,距离弯曲线比较远,加工过程中不会造成料的变形。4、该工件形状结构对称,适合采用对称弯曲。3、工艺方案和模具结构的确定31方案种类（1）第一种方案采用落料单工序模、冲孔单工序模、翻边单工序模、一次U形弯曲单工序模、一次L形弯曲单工序模、一次胀形模、一次弯曲模（用于加工215弯曲件）加工。（2）第二种方案分别使用冲孔落料复合模、U字形和L形弯曲复合模、翻边单工序模、胀形单工序模、弯曲单工序模（2X15）完成加工。（3）第三种方案分别用落料单工序模、冲孔单工序模、一次U形弯曲模、L形弯曲模、翻边单工序模、胀形单工序模、弯曲（2X15）加工完成。（4）第四种方案采用级进模生产，用一套模具完成工件加工。32方案比较方案1和方案2都是采用有单工序模，生产起来麻烦，不适合大批量生产。方案3采用复合模和单工序模生产，优点是生产率高，工件精度高。但此模具设计难度较大，模具制造较复杂，调整维修麻烦，使用寿命低。方案4采用级进模生产，生产效率高，适合大批量生产，工件精度高，自动化程度高，工人劳动强度低。33方案确定综合比较上述四种方案后，应选用方案四，即采用一套级进模生产。工序简图见下图图33工序简图第一工位冲导正孔，为以后的工序做准备；第2工位以导正钉导正，冲两侧的翻边预顶孔；第3工位胀形，以导正钉导正；第4工位以导正钉导正翻两侧孔；第5工位冲裁，以导板进行导正；第6工位以导正钉导正进行冲裁；第7工位以导正钉导正对异行孔向下翻边；第8工位以导正钉导正对板料U形弯曲；第9工位设置空工位；第10工位切断。34模具结构的确定在该模具结构设计中，拟采用（1）采用整体式凹模。无凹模垫板，用螺钉和固定销钉与下模座固定；（2）卸料板上设置弯曲凹模，避免弯曲和冲裁不能同时进行；（3）采用四导柱滚动导向模架，同时在卸料板与固定板间增设两对小导柱、导套进行辅助导向。（4）翻孔采用一次翻边成形，翻边凸模采用平底形；（5）拟采用单排排样，为了增强两侧冲裁凸模的强度，步距不能定的过小。为了提高弯曲精度，可在料中间冲切导正孔，以导正钉精确定距，保证步距精度。把两个单向弯曲放在同一个工位来加工完成。（6）采用带槽式的浮顶销，抬料销。（7）用导正销导正。（8）在最后切断工位后设置一个陡坡以方便成品件滑出。（9）圆柱形凸模采用台肩式固定在凸模固定板上，异形凸模采用铆接固定在凸模固定板上。（10）设置凸模固定板。（11）无侧压装置，自动送料机按照一定尺寸精度自动送料。4、级进模排样设计41护板展开尺寸计算由制件图可知，图形总长部分有3个弯曲，分别为两个L形弯曲和一个U形弯曲。零件的总长度由L直和L弯两部分组成，即两部分长度之和。L形弯曲圆角部分R05，料厚T05，R/T105，为有圆角半径的弯曲。U形弯曲部分为无圆角半径的弯曲，计算公式如下K取04，计算得L2为31MM。故制件总长为725MM。零件展开图42排样的设计原则该护板的排样设计应采用直排有废料排样，以保证冲裁质量。方案一采用直排竖排有废料排样，如图所示图421直排竖排有废料排样方案二采用直排横排有废料排样，如图所示图422直排横排有废料排样通过比较方案一和方案二，制件为矩形件，如果采用第二种方案容易造成力的分布不均匀，给冲裁造成难度，所以用方案一更合理。43载体的形式与选择载体的形式可选用中间载体的形式，在各工位中设置冲裁工位先将两端废料切除，保留中间载体，最后将中间载体切除使制件落下。或者，使用两端载体的形式，保留两端载体，把中间废料先切除，最后把两端载体切除。比较这两种方法，因为该制件为弯曲件，制件两端为L形弯曲，中间为U形弯曲，采用两端载体的话，对两端弯曲部分精度造成影响，故选用中间载体的形式更为合适。44条料尺寸条料宽度00055BD2A7217式中，B条料宽度基本尺寸，MMD条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸，MMA侧面的搭边值，查表1。材料利用率的计算1001000SAB式中材料利用率；S工件的实际面积，S1875；A步距；所用材料面积；0B条料宽度。材料利用率822ABS表一本设计采用导正销导正定距，应选用大于4MM的孔，沿边取35MM，工作间A1取6MM。故条料的宽度B76MM，步距为30MM。45排样设计条料宽度为76MM，步距为30MM，载体中间设置导正孔，用导正销导正。第一工位冲导正孔，为以后的工序做准备；第2工位以导正钉导正，冲两侧的翻边预顶孔；第3工位胀形，以导正钉导正；第4工位以导正钉导正翻两侧孔；第5工位冲裁，以导板进行导正；第6工位以导正钉导正进行冲裁；第7工位以导正钉导正对异行孔向下翻边；第8工位以导正钉导正对板料U形弯曲；第9工位设置空工位；第10工位切断。46压力中心的平衡模具的设计应保证压力中心通过模具的模柄中心线并且和压力机的滑块中心保持重合，否则，冲模不能平衡稳定的进行工作，造成冲裁的间隙不均匀以及冲偏等。该制件所设计的模具上模部分为中心对称几何图形，压力中心应位于几何的几何中心。5、计算工艺力，确定压力中心51冲压力的计算冲裁力公式为，PTFKL式中为安全系数一般取13；T为工件厚度取05；材料抗剪强度为PK350MPA；L为冲裁边总周长。F1KPTL11305125635028574F2KPTL2130516328350371462F3KPTL31305383508645F4KPTL413055635012740F5KPTL513055635012740F6KPTL61305314835057148F7KPTL7130536635049140总冲裁力F9555182N几个部位的弯曲都属于自由弯曲弯曲力计算公式F（06KBT）/（RT）B式中F自由弯曲力；B弯曲件的宽度；T弯曲件的厚度T05MM；R弯曲件的内弯圆角半径；K安全系数K13；屈服极限240MPA。B（06KBT）/（RT）13426NAFB（06KBT）/（RT）13426N（06KBT）/（RT）7257NBB（06KBT）/（RT）7257NFFC（06KBT）/（RT）22464NBFD（06KBT）/（RT）88264NF152094N弯FFF11076122N总弯冲卸料力F00211076122221522N52压力中心的计算采用平衡法来计算冲压模的压力中心，设压力中心的坐标,值按下式X0Y计算FXXFXN210N210YYY计算得压力中心坐标为X0190，Y0120。6、主要零部件的计算和设计61冲裁凸凹模刃口尺寸的计算制件材料为08刚，材料厚度为T05MM，大批量生产。可用凸凹模分别加工和配做法两种方法计算刃口尺寸。落料件外形尺寸为，冲孔件内孔尺寸为，根据刃口尺寸的计算原则，ODOD可得落料时冲孔时式中落料时凸、凹模的刃口尺寸，MM；PD、D冲孔时凸、凹模的刃口尺寸，MM；落料件的最大极限尺寸，MM；MAXD冲孔件的最大极限尺寸，MM；IND冲件的制造公差，MM；X磨损系数，X值在051之间，与冲件精度有关；为凸模下偏差，可按照公差等级IT6级选用，MM；为凹模上偏差，可按公差等级IT7级选用，MM；冲孔落料应保证有一定的间隙值，满足下列条件故采用凸模和凹模配制加工法计算刃口尺寸。查表得，X05,选取IT14经济公差等级。1）冲直径为8的孔冲孔时以凸模为基准配置凹模，凸模磨损后其刃口尺寸将变小。如下图所示。图61磨损后减小的尺寸为，解得0981凹模尺寸按照凸模配制而成，保证双面最小间隙为2CMIN016MM。2）冲直径为4的导正销孔凸模冲孔时以凸模为基准来配置凹模，凸模磨损后刃口尺寸变小。图62磨损后凸模外轮廓减小，基本尺寸为4MM，根据公式，解得07541凹模孔尺寸应按照凸模的刃口尺寸进行配制，保证双面最小间隙值为016MM。3）冲大轮廓5X5的异形孔，冲裁时以凸模为基本配做凹模。图63A15，A22,A3（横）15，A4（竖）15，103，203，3025，4025，X05AA凸模磨损后增大的尺寸A2，减小的尺寸为A1和A3，不变的尺寸为A4。由刃口尺寸计算公式1DXMA025A解得A207518减小的尺寸，计算公式，解得A1075A30162不变的尺寸计算公式为C（CMIN05）0125A解得A41625003凹模的刃口尺寸按照凸模的刃口尺寸配制加工。保证双面最小间隙值016MM。4冲5X4异形孔凸模，如下图所示图64计算方法和3相同，这里不再具体计算说明。5）冲端料凸模，冲裁时以凸模为准配制凹模，如下图图65设A16，A230，A324，A46，A5308A磨损后增大的尺寸是A5,减小的尺寸A1，A2，A3，A4由刃口尺寸计算公式1DAXMA025A解得A50235减小尺寸的刃口计算公式解得A10264A20A32A40264凹模的刃口尺寸按照凸模的刃口尺寸配制加工。保证双面最小间隙值016MM。6）切断凸模的刃口尺寸计算采用加工凸模配制凹模的方法，切断凸模如下图所示图66两个尺寸都减小，根据计算公式解得分别为023640凹模的刃口尺寸按照凸模的刃口尺寸配制加工。保证双面最小间隙值016MM。7）弯曲件凸凹模间隙查中国模具设计大典表19319，取凸凹模间隙为CT05MM。62本套模具主要板（凹模板、卸料板）规格确定根据新编实用冲模具设计手册中查表1029得凹模板LBH38024050MM材料选用CR12本套模具中所用到的板主要有上模座、下模座、卸料板、凸模固定板、和垫板等。具体的尺寸和规格如下上模座LBH54544060MM；材料HT200下模座LBH54544070MM；材料HT200凸模固定板LBH38024040MM；材料Q235固定板垫板LBH38024020MM；材料T8A卸料板LBH38024040MM；材料T10A卸料板垫板LBH38024020MM；材料T8A63级进模凸模的设计1）由62确定的凸模固定板、卸料板以及卸料垫板的厚度，确定凸模的高度120MM。此模具用到的凸模主要有带凸台的圆形凸模和直通式异形凸模。如下所示直径为8的冲孔凸模直通式异形凸模翻边预顶孔凸模冲端料凸模切断凸模2）胀形凸模的设计制件中有4个胀形包，高度为05MM，因为尺寸太小，在凹模板上加工出胀形凸模制造麻烦，工作量大且影响模具的精度和凹模的强度要求，故将胀形凸模设置成异形直通式铆接在凹模板上，如图所示3）弯曲凸模的设计将弯曲凸模设置在凹模板上，一个工位两次弯曲64卸料弹簧的设计卸料装置主要分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两种。该制件厚度小，为小制件，采用弹性卸料装置更好。弹性卸料装置主要由卸料螺钉和卸料弹簧组成。卸料螺钉的选取选用下螺纹固定在卸料板上，上端用圆凸台的形式放置在上模座中，如下图卸料螺钉选用4个卸料螺钉和4个卸料弹簧分分散卸料力。卸料力F00211076122221522N为保证能进行正常的卸料工作，在非状态下，弹簧处于预压状态，其余压力应该大于或者等于单个弹簧承受的卸料力，即式中，FY为弹簧的预压力，N；FX为卸料力，N；N为弹簧的丝数。弹簧的极限压缩量应大于等于弹簧工作时的总压缩量。即式中HJ为弹簧的极限压缩量；H为弹簧工作时的总压缩量；HY为余压状态下的预压量；HX是卸料板的工作行程；HM凸凹模的刃磨量，一般取410MM。初步确定弹簧的根数为4，设每个弹簧承受的预压力FY。极限工作压力大于预压力，取FJ2FY预压量HYFYHJ/FJ每个弹簧的预压力FY大于等于221522/45538N极限工作压力2FY11076N查GB20891980选弹簧规格为，DXDXH4X35X100FJ1400，HJ309MM。预压量HY12MM。弹簧总压缩量23MM小于309MM，所选的弹簧可以使用。65浮顶销的设计浮顶销的设计采用圆柱形带槽式的浮顶销，如下图所示66小导柱的设计小导柱的使用能提高模具的使用寿命，保证模具精度和提高模具工艺性，本设计决定使用小导柱。数量为四个，具体结构如图小导柱7、冲压设备的选取71压力机的选用查表最终选取J23系列D型行程可调开式压力机，型号为J2325，主要参数如下公称压力/KN250KN滑块行程080MM闭合高度180360MM封闭高度调节量70MM立柱间距260MM活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离180MM滑块中心到床身距离70MM工作台尺寸560360MM模柄选用压入式模柄，材料为45钢。72压力机参数的校核HMAXHMIN180MM大于15MM，合理；425MM大于320MM大于340MM大于210MM，合理。故选用的压力机合格。7、模具总装图设计总结光阴似箭，转眼之间大学四年已经悄然接近尾声，大学四年所学得的专业知识也将在此次的毕业设计中总结表达，这次毕业设计让我受益匪浅。它让我学得了设计的基本思路，方案的选取以及级进模排样的设计，再到模具结构的设计，凸模，卸料装置的设计等等。它是对专业学得知识的总结，也是专业学习知识的一个宝贵机会。通过不断的复习和学习，我慢慢的对专业知识也有了不断的认识，由浅及深，知识也在一步步的扎牢，学到了很多的知识。今年三月份的时候开始写方案论证，当时刚开始的时候真的什么都不懂，感觉什么也写不出来，但是我们的老师还是给我们耐心的指导，教会我们该怎么分析，从哪几个方面讨论设计方案，经过老师的反复指导，修改，设计出最优的设计方案。再接着是做三维设计，通过对SOLIDWORKS学习和使用，慢慢的由一窍不通到自己画出一幅完整的模具，我也认识到三维软件对模具设计的重要