防护板级进模设计方案论证

机电工程学院毕业设计方案论证报告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指导教师2015年3月25日目次1本课题设计任务概述22参考文献综述221冲压模具设计综述方面222级进模的设计研究323冲压模具的计算机辅助设计424冲压模具结构及零部件设计53制件工艺分析及工艺方案的确定631防护板工艺性分析632制件加工工艺方案确定74论证结果10参考资料111本课题设计任务概述本课题的任务是设计卡板零件（如图1所示）冲压生产的模具。图1图1所示，防护板材料为08钢，材料状态为已退火，抗剪强度为20060MPA，抗拉强度为260400MPA，屈服强度为200MPA，厚度T05MM。该零件成形需要冲孔，落料，弯曲，翻边，胀形5道工序完成。如何为该零件设计出合理的冲制模具，是本课题的根本任务。为此，本人从图书馆以及通过网络途径查阅了很多参考资料，并对其进行了研究，了解了一些与本课题相关的研究进展情况、技术与方法等，为下一步的设计工作奠定了良好的基础。2参考文献综述21冲压模具设计综述方面文献1中，作者简要论述了冲压工艺、冲压模具的具体功用，说明了冲压工艺与冲模设计、制造、调试是相辅相成的关系。文献2中，作者指出冲压模具应用广泛，结构设计要求高。冲压制件是靠上、下模具的相对运动来完成的，加工时对工人的人身安全会带来一定的威胁。文中重点介绍了冲压模具的主要工作零件、作用及其结构设计的安全措施，并对模具操作中应注意安全事项给出建议。文献3分析了冲压模设计中应考虑的五要素冲压件工艺性、冲压件材料、冲压设备、模具制造及使用性能。指出冲压模设计中应注意的若干问题。文献4通过对我国冲压模具技术现状的分析,找出了与工业发达国家在这一领域的差距,并从模具设计软件、模具检测设备、模具加工设备、模具材料及表面处理技术、模具工业新模式五个方面探讨了冲压模具的发展趋势。22级进模的设计研究多工位级进模是精密、高效、长寿命的模具，是大批量冲压生产中的先进模具之一。现在一些按传统冲压工艺要多副冲模分序冲制的中小型复杂的冲压件多采用多工位级进模成形，以提高冲件质量和效率，降低冲件生产成本。级进模冲件的排样设计是级进模结构设计的基础及其重要组成部分，影响到级进模结构选型及制模工艺性，制模周期与模具费、冲件质量及材料利用率以及冲件生产成本，是一项综合性技术很强的设计工作。文献5系统研究总结了级进模冲件在条料上排列与连接的关键技术,包括连接方式、连接位置、载体、连接桥的数目与连接方向及冲件在条料上排列方向，对指导级进模排样设计具有重要现实意义。文献6通过重点论述了级进模冲压排样的8种类型和方法（分切组合排样。拼切组合排样，裁沿边排样，裁搭边排样，沿边与搭边组合冲切排样，套裁排样，拼裁排样，无搭边排样与无废料冲裁），并探讨了排样要点。级进模模是一种生产效率高的冲压模具，但不足之处在于冲出的工件精度往往不及复合模高，而且模具制造和修理较为麻烦。在文献7中，谭向阳从工步的合理安排、定距装置的选择原则、结构设计特点几个方面介绍了级进模的设计体会。文献8通过介绍级进模排样、镶块、模板和其它零件的设计过程,指出了级进模设计中应注意的事项，并介绍了模具生产中一些常见故障和解决办法。文献9针对精密电子冲压零件端子级进模设计中需考虑的一些重点事项，以条文列出，可作为模具设计及审查时参考，使模具结构更趋于完善。文献10介绍了小型板料弯曲件采用多工位连续冲压成形的冲压工艺及排样方法,特别是两列与多列连续冲制的排样及冲压工艺、级进模结构。文献11在继承前人大量的排样设计理论和制图经验的基础上，系统研究总结了级进模冲件在条料上排列与连接的关键技术，包括连接方式、连接位置、载体、连接桥的数目与连接方向及冲件在条料上排列方向，对指导级进模排样设计具有重要现实意义。文献12较详细地介绍了级进模冲压排样的要点，并通过实例论述了级进模冲压排样的类型及方法，将级进模冲件排样归纳为分切组合排样、拼切组合排样、裁沿边排样、裁搭边排样、沿边与搭边组合冲切排样、套裁排样、拼裁排样、无搭边排样与无废料冲裁等几种类型及排布方法。23冲压模具的计算机辅助设计SOLIDWORKS是一个基于微机平台的三维设计软件，采用参数化特征造型技术，具有全中文WINDOWS图形用户界面，易学易用，在模具行业获得了广泛的应用。文献13以打印机步进电机安装座为例，介绍了在SOLIDWORKS中设计冲压模具的一般过程和方法。在文献14中，卢军提出了一种零部件自动装配的方法，介绍自动装配中装配特征的表示和零件自动定位等的实现技术，给出了基于S0LIDWORKS的自动装配的实现方法。首先建立零件的参数化零件库及相应的装配关系库，采用自外向里的装配方式，从基础元件开始逐层进行装配，最终得到模具的装配体，实现了模具设计的自动化。最后以一套落料模为例给出了自动装配的实现过程。在文献15中，作者认为，在冲压模设计中，既有冲压工艺方面的计算，又有模具结构方面的设计。设计者往往只考虑到CAD软件几何造型方面的强大功能，而主要把它放在零件造型方面的应用，而忽略了其他方面的应用，比如冲压件排样设计、压力中心和冲裁力的计算、毛坯尺寸计算等。如果能够把CAD软件中的功能巧妙地应用在这些方面，可以收到事半功倍的效果，极大地提高设计效率与质量。在文献16中，作者采用SOLIDWORKS对冲压件进行实体造型，根据使用要求外加约束并施加载荷，利用SOLIDWORKS自带的插件COSMOSWORKS进行分析，根据图解分析结构弊端并改进其结构，最终得到合适的结构和尺寸。24冲压模具结构及零部件设计文献17主要介绍了冲模常斜楔机构的主要类型并通过斜楔机构的运动、受力和传动效率的分析对斜楔及滑块的角度进行优化。文献18介绍了冲模用斜楔的类型、楔传动机构的构成及其应用与设计。为提高冲压过程的机械化和自动化程度，冲模中广泛采用斜楔传动。文献19以一低压电路的罩壳为研究对象，分析了零件的几何形状和性能特点，并对冲压成形进行了分析，设计了斜楔式水平冲孔模结构，介绍了运动方向转换机构、滑块运动机构、工作零部件的定位等关键技术，还阐述了模具成组制造关键技术。文献20通过与螺旋弹簧、橡胶、气垫等弹性元件的比较，指出了氮气弹簧用于冲模的优越性。介绍了氮气弹簧的结构型式、弹压力和行程的选择及其应用。文献21指出设计高速高精度连续模时，由于凸模固定板进行了淬火处理，给凸模的固定带来了困难，采用压块固定凸模的方式，可有效解决凸模的固定。介绍了圆柱形和非圆柱形凸模的固定形式，压块固定凸模设计要点，压块固定凸模的主要优缺点。压块固定凸模的方式，模具结构简单，凸模修磨、更换方便，提高产品质量，延长模具寿命模具寿命达20003000万次。文献22介绍了一种异形凸模的固定方法，将其分为异形凸模两部分对于异形部分仍设计成直通式，便于线切割加工；若刃口有相互平行的两平面，让其根部“生”出台阶，以便于固定。采用此法，提高了凸凹模易损件的互换性,易于实现模具易损件小批量生产，实现了真正意义上的模具的快速修复。上述文献对本人的设计有着强有力的借鉴作用。3制件工艺分析及工艺方案的确定31防护板工艺性分析防护板材料为08钢，具有很好的冲压性能。本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定的要求，冲裁件的断面质量可以保证。但是本产品尺寸要求严格，如翻孔尺寸46MM，导致预顶孔直径很小，制件中各孔与边缘的距离，符合冲裁件的要求。制件中圆角处圆角最小半径为R1MM，大于弯曲件的最小弯曲半径。防护板用于大批量生产，为提高冲件生产效率，缩短冲件生产周期，降低其生产成本，经综合分析，采用复合模或级进模较为合适。防护板的展开图如图2所示。图2防护板的展开图32制件加工工艺方案确定完成此工件需要冲孔、落料、弯曲、翻边、胀形5道工序，对此可以提出以下几种方案来加工此工件。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Z字形弯曲单工序模、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。工序图如下落料冲孔翻边Z字形弯曲L形弯曲胀形弯曲（2X15）图3方案一工序简图第二种方案采用落料单工序模、冲孔单工序模、一次Z字形弯曲模、L形弯曲、翻边、胀形、弯曲（2X15）加工完成。工序图如下落料冲孔Z字形弯曲L形弯曲翻边胀形弯曲（2X15）图4方案2工序简图方案1和方案2都是采用有单工序模，虽然模具制造简单，维修方便，但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。第三种方案冲孔落料复合模、Z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。工序简图见图5冲孔落料Z字形L形弯曲翻边胀形弯曲（2X15）图5方案3工序简图该方案的优点是生产率高，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。第四种方案采用级进模生产，用一套模具完成工件加工。工序简图见图6图6方案4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。4论证结果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。参考文献1苏秀荣浅谈冲压工艺与冲压模具的关系J模具制造，2001，（4）39412周莉冲压模具结构设计的安全措施和建议J煤炭技术，2008，（7）30313涂序斌冲压模设计中的五要素J九江职业技术学院学报，2005，（3）17194陈旭娟浅析冲压模具制造技术现状及发展趋势J内蒙古科技与经济，2005，（1）1151165刘占军级进模冲件在排样上排列与连接的关键技术研究J机械设计与制造，2006，（1）1741756张正修,张镇,赵向珍级进模排样设计J冲模技术，2004，（12）26297谭向阳连续模设计中应注意的几个问题J金属加工热加工，2009，（3）52538窦智级进模设计中的要点及生产中的故障排除J冲模技术，2005，（3）27299郭平喜级进模设计校核文件J冲模技术，2005，（1）252711张正修,李欠娃小型板料弯曲件多工位级进模设计J冲模技术，2005，（10）273111刘占军级进模冲件在排样上排列与连接的关键技术研究J机械设计与制造，2006，（1）17417512张正修,张镇,赵向珍级进模排样设计J冲模技术，2004，（12）262913王华，尚振国SOLIDWORKS在冲压模具设计中的应用J中国科技信息，2008，（15）14114214卢军,赵治国基于SOLIDWORKS的冲压模的自动装配J锻压技术，2007，（2）565815罗敬东SOLIDWORKS在冲压工艺计算中的应用J金属加工，2009，（12）727316梁国一,卢军基