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方形垫片冲孔、复合冲裁级进模具设计【24张CAD图纸和说明书】

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10凸模固定板A3(5).dwg
11导正销A4(16).dwg
12打料杆A4(17).dwg
15打料棒A4(18).dwg
16模柄A4(19).dwg
18打料板A4(20).dwg
19落料凸模A4(21).dwg
1下模座A2(2).dwg
20冲孔凸模A4(22).dwg
21上模座A2(3).dwg
22上垫板A3(6).dwg
28凹模A3(7).dwg
29凸模固定板A3(8).dwg
2凸模A4(13).dwg
30下垫板A3(9).dwg
31承料板A4(23).dwg
4顶板A4(14).dwg
7卸料板A3(4).dwg
9打料推板A4(15).dwg
A3.jpg
制件图.dwg
导套A3(11).dwg
导料板A3(10).dwg
导柱A3(12).dwg
装配图A0(1).dwg
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方形 垫片 冲孔 复合 冲裁级进 模具设计 24 cad 图纸 以及 说明书 仿单
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目录


摘要 6

Abstract 7

第一章 绪论 8

1.1冲压模具 8

1.2冲压模具分类 8

1.3 冲压模具材料 9

1.4 热处理、表处理新工艺 12

1.5 冲压模具材料的选用原则 12

第二章 冲压零件的冲压工艺性分析 13

2.1冲压工艺性定义 13

2.2冲压零件分析 13

2.3冲压零件的冲压工艺性分析 14

2.3.1零件精度和表面粗糙度的要求 14

2.3.2分析零件结构和形状是否适合冲压 15

2.3.3分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理,尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工 15

2.3.4分析冲裁件的断面的表面粗糙度要求是否过高 16

2.3.5材料性能 16

第三章 冲压零件毛坯设计及排样设计 17

3.1按冲压性质尺寸,计算毛坯尺寸 17

3.2排样图及利用率的计算 17

3.2.1板料的排样方式 17

3.3利用率计算及排样方案比较 19

3.3.1利用率计算 19

3.3.2利用率比较及排样方案确定 20

第四章 冲压工艺方案设计 21

4.1冲压工艺性的分析 21

4.2确定冲裁次数和冲压顺序 21

4.3设计合理的工艺方案 21

4.3.1选定最佳工艺方案 22

4.4初选冲压设备 23

第五章 确定冲压模具总体方案 28

5.1模具的设计要求 28

5.2按照冲压工序性质选择模具 28

5.3确定冲压模具总体方案 29

5.3.1各工位凸凹模的顺序选择 29

5.3.2确定调料的定距方式 29

5.3.3选择卸料装置 30

5.3.4选择导料装置 30

5.3.5选择模具的导向装置 30

5.3.6模具固定和安装 31

5.3.7确定冲压模具最终方案 31

第六章 冲压模具设计 32

6.1确定模具的压力中心 32

6.2设计模具工作零件 32

6.2.1工作零件的设计原则 32

6.3计算凸凹模刃口尺寸 33

6.3.1刃口尺寸计算的原则 33

6.3.2凸凹模刃口尺寸计算 33

6.4设计工作零件结构 38

6.4.1设计连续模凹模 38

6.5确定连续模各凸模长度 42

6.5.1凸模的固定形式 42

6.5.2凸模的长度确定 43

6.5.3凸模的强度校核 45

6.6设计条料的定位和定距装置 46

6.7设计凸模固定板 48

6.8垫板设计 49

6.9设计卸料装置 51

6.10设计导料装置 53

6.11选择模架 53

6.12校核模具并确定压力设备 58

6.13选择模柄 58

第七章 模具加工工艺卡片 61

7.1上、下模座的加工 61

7.2凸模固定板的加工 62

结论与展望 64

谢词 66

参考文献 67

附录 68

英文资料 68

资料翻译 76



摘要

冷冲压是一种先进的金属加工方法,它是建立在金属塑性变形的基础上,利用模具和冲压设备对板料金属进行加工,以获得所需要的零件形状和尺寸。由于板料零件具有重量轻,有足够的强度和刚度,可以根据不同用途,采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件,以满足生产需要。

冷冲压工艺大致可区分为分离工序与成形工序两大类。分离工序又可分为落料、冲孔和切割等。成形工序则可分为玩去、拉深、翻孔、胀形、扩口、缩口和旋压等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求,可分别采用各种工序对版聊毛坯进行加工,以获得满意的零件。

本次设计从冲压的基本理论开始入手,立足我国模具所能达到的技术水平,从经济和生产工艺方面综合考虑,以设计一套冲孔、复合冲裁级进模为例,说明冲压模具的设计流程。具体包括制件的冲压工艺性及其分析,冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计,冲压零件毛坯设计及排样图设计,冲压的工作部分—凸凹模的设计及校核、整体装配图的绘制和工序卡片的制作,再者就是一份与本设计相关的文献及其英文对照。

关键字:冷冲模、级进模、成型性。



Abstract

Cold stamping is a kind of advanced metal processing method, which is based on the basis of metal plastic deformation, using moulds and stamping equipment in sheet metal processing, metal to gain needed parts shapes and sizes. Because of sheet metal parts with light weight, have enough strength and stiffness, can according to different purposes, adopting different material processed into various shapes sizes parts, to meet the production requirement. 

Cold stamping process can be roughly divided into separation process and forming process two kinds big. Separation process and can be divided into blanking, punching and cutting etc. Forming process, can be divided into play go, drawing, the hole flanging, bulging mouth, shrinkage, expanding mouth and spinning, etc. According to parts of the shape, size accuracy and other technical requirements, respectively for version USES all sorts of process to carry on the processing, chat blank satisfactory parts. 

This design from the basic theory of stamping mould, based on the start to achieve the technical level, from the economic aspect comprehensive considerations and production process, in order to design a set of punching, composite progressive die cutting, for example, and stamping mould design process. Specific include drawing of stamping technology and its analysis, stamping process program design and best process planning, stamping blank design and arrangement graphic design, stamping part - the die and punch, overall design and check the assembly drawing and process card making, moreover is a design with the related literature and English controls. 

Key word: cold die, progressive die, formability. 


第一章  绪论

1.1冲压模具

冲压模具,是在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压,是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。


内容简介:
1目录第一章实习目的2第二章工厂实习3第三章心得体会122第一章实习目的实习是大学学习的一个必不可少的环节。学生通过实习不仅可以把书本上的知识融会贯通,还可以学到许多书本上没有的但生产中常涉及到的知识。实习可以帮助学生更好的学习理论知识,让学生体会到所学知识是可以用到生产中的。这样可以增强学生的求知欲。由于书本上的知识往往落后于现实生产,所以如果学生不进行实习,难免闭门造车。大学以来,我们不止一次进行实习。学校为我们安排的实习时循序渐进的大一,我们进行的认知实习基本只是到工厂参观,让我们熟悉环境,对工业生产有个总体的认识;大二,我们进行了金工实习这一次,我们实习的目的是锻炼自己的动手能力,掌握基本的生产工艺;大三,我们进行的是专业实习通过之前的实习我们对工业生产已经有了一定得认识和理解,并能掌握一些基本的机械加工工艺。大三的实习主要是帮助我们深刻的理解我们的专业,通过所学专业知识,充分理解模具的使用和制造。大四的毕业实习是理论与实践相结合的重要方式,是提高学生政治思想水平、业务素质和动手能力的重要环节,对培养坚持四项基本原则,有理想、有道德、有文化、有纪律的德才兼备的技能性、应用性人才有着十分重要的意义。我们这次毕业实习一共到了三个厂,即昆明雄邦模具制造有限公司、昆明云内动力股份有限公司、昆明雷默动力系统有限公司。实习意义1通过本次实习使我能够从理论高度上升到实践高度,更好的实现理论和实践的结合,为我以后的工作和学习奠定初步的知识。2通过本次实习使我能够亲身感受到由一个学生转变到一个职业人的过程。3实习对我完成毕业设计和实习报告起到很重要的作用3第二章生产实习生产实习是本专业学生的一门主要实践性课程。是学生将理论知识同生产实践相结合的有效途径,是增强学生的群众性观点、劳动观点、工程观点和建设有中国特色社会主义事业的责任心和使命感的过程。通过生产实习,使学生学习和了解电视机从原材料到成品批量生产的全过程以及生产组织管理等知识,培养学生树立理论联系实际的工作作风,以及生产现场中将科学的理论知识加以验证、深化、巩固和充实。并培养学生进行调查、研究、分析和解决工程实际问题的能力,为后继专业课的学习、课程设计和毕业设计打下坚实的基础。通过生产实习,拓宽学生的知识面,增加感性认识,把所学知识条理化系统化,学到从书本学不到的专业知识,并获得本专业国内、外科技发展现状的最新信息,激发学生向实践学习和探索的积极性,为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础。生产实习是与课堂教学完全不同的教学方法,在教学计划中,生产实习是课堂教学的补充,生产实习区别于课堂教学。课堂教学中,教师讲授,学生领会,而生产实习则是在教师指导下由学生自己向生产向实际学习。通过现场的讲授、参观、座谈、讨论、分析、作业、考核等多种形式,一方面来巩固在书本上学到的理论知识,另一方面,可获得在书本上不易了解和不易学到的生产现场的实际知识,使学生在实践中得到提高和锻炼。41、昆明雄邦模具制造有限公司2011年3月3日,在老师们的带领下,我们参观了昆明雄邦模具制造有限公司。首先,厂里的老师给我们介绍了该公司的主要产品,接着我们参观了生产车间。公司介绍昆明雄邦模具制造有限公司是集模具加工、塑胶制品、冲压件为一体的综合性企业。该公司成立以来一直专注于新型产品的研发与制造、模具数控加工、冲压制品、塑胶制品、铝合金制品的生产与销售,是集创新型、制造型和销售型为一体的综合性企业。公司坚持以稳定中求发展、发展中求创新的开拓理念,形成了自己的鲜明特色1、在云南模具行业规模较大。2、公司完全采用先进的CAD/CAM/CAE技术进行模具设计和加工。3、公司员工人心齐,专业技术水平高,制模能力强。4、模具生产种类多。5、加工设备配套好,工艺装备水平高,模具部件互换性强。6、模具制造速度快,周期短。7、公司附属条件好,有注塑车间、冲压车间,压铸协作生产厂,为客户提供方便快捷的试模环境。8、公司同时可为客户从产品设计到模具制造再到成品生产提供一条龙服务。公司常用设计软件CIMATRONE80CIMATRON解决方案的基础是该公司独一无二的集成技术,产品思想为用5户提供了可以一起紧密工作的、界面易学易用的一套综合产品。CIMATRON的模块化软件套件可以使生产每一个阶段实现自动化,提高了产品生产的效率。不管您是为制造而设计,还是为255轴铣销加工生成安全、高效和高质量的NC刀具轨迹。,CIMATRON面向制造的CAD/CAM解决方案为客户提供了处理复杂零件和复杂制造循环的能力。CIMATRON保证了每次制造出的产品即是您所设计的产品。CIMATRONE8级进模设计适用于冲裁模,冲压模,级进模等常见的三大类型五金模具设计。CIMATRONE8通过对冲压产品钣金反求工艺,条料排样,模具设计三大步骤实现整个模具的设计。公司设计思想产品设计生产过程样品测绘三维造型模具设计备料粗加工热处理精加工。主要使用的数控加工方法(1)铣削加工数控铣削加工是数控加工中最为常见的加工方法之一,广泛应用于机械设备制造、模具加工等领域。它以普通铣削加工为基础,同时结合数控机床的特点,不但能完成普通铣削加工的全部内容,而且还能完成普通铣削加工难以进行,设置无法进行的加工工序。数控铣削加工设备主要有数控铣床和加工中心,可以对零件进行平面轮廓铣削、曲面轮廓铣削加工,还可以进行钻、扩、绞、镗、惚加工及螺纹加工等。(2)电加工电火花成形、线切割加工电火花成形加工电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。电火花线切割加工(WIRECUTELECTRICALDISCHARGEMACHINING,简称WEDM),有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。电火花加工、电火花线切割加工的特点共同特点6二者的加工原理相同,都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的,所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关,加工中不存在显著的机械切削力。二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似,可以加工硬质合金等一切导电材料。最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙,线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。不同特点从加工原理来看,电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法。在实际中可以加工通孔穿孔加工和盲孔成型加工;而线切割加工是利用移动的细金属导线铜丝或钼丝做电极,对工件进行脉冲火花放电,切割成型的一种工艺方法。从产品形状角度看,电火花加工必须先用数控加工等方法加工出与产品形状相似的电极;线切割加工中产品的形状是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的,只对工件进行轮廓图形加工,余料仍可利用。从电极角度看,电火花加工必须制作成型用的电极一般用铜、石墨等材料制作而成;线切割加工用移动的细金属导线铜丝或钼丝做电极。从损耗角度看,电火花加工中电极相对静止,易损耗,故通常采用多个电极加工;而线切割加工中由于电极丝连续移动,使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝,避免了电极损耗对加工精度的影响。从加工难度看,电火花加工可以加工通孔、盲孔,特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花纹等如图25A所示;而线切割加工只能加工通孔,能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件7线切割机床主要由主机、机床电气箱、工作液箱、自适应脉冲电源和数控系统等组成,如图1所示。图1数控快走丝线切割机床工作原理如图2所示。8图2线切割机床的加工原理1数控装置2储丝简3导轮4电极丝5工件6喷嘴7绝缘板8脉冲发生器9液压泵10水箱11控制步进电动机(3)磨削加工磨削是指用磨料,磨具切除工件上多余材料的加工方法。磨削加工是应用较为广泛的切削加工方法之一。常用工具平口钳,弹簧夹头,莫氏锥柄,无偏尾莫氏锥柄旋转刀架,游标量具,千分尺,测微仪(比较仪),量规,量块,三坐标测量仪。游标卡尺是最为常用的长度测量工具,他综合了卡钳和钢尺的功能。测量时,量值的整数部分从本尺上读出,小数部分从游标尺上读出。是利用光标原理(主尺上的刻线间距和游标尺上的线距之差)来读出小数部分。游标量具分为游标卡尺(图8)、游标深度尺和游标高度尺。图8游标卡尺92、昆明云内动力股份有限公司2011年3月9日上午,天气晴朗,在杜老师指导下,我们参观了云内动力公司的铸造车间。昆明云内动力股份有限公司,简称云内动力,隶属于中国长安汽车集团股份有限公司,是我国多缸小缸径柴油机行业的首家上市公司,属国家大一型企业,是国家重点扶持的520户企业之一,开发和生产能力居同行业前列。公司主要实体除母公司云南内燃机厂外,还拥有从事柴油机生产的成都云内动力有限公司和从事汽车整车生产的云内动力达州汽车有限公司两个控股子公司。铸造车间4个工段(木模、造型、浇注、青砂)缸体铸造工艺送箱清砂造型取模合箱浇注冷却。铸造熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。铸造种类很多,按造型方法习惯上分为普通砂型铸造,又称砂铸,翻砂,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。特种铸造,按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造,消失模铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。砂型铸造的方法又可分为湿型砂机器造型方法、自硬树脂砂造型制芯、水玻璃砂造型制芯、干型和表干型、实型铸造、负压造型、手工造型。砂芯的制造方法是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。在生产中,从总体上可分为手工制芯和机器制芯。按照成型工艺可分为10重力浇铸砂铸,硬模铸造。依靠重力将熔融金属液浇入型腔。压力铸造低压浇铸,高压铸造。依靠额外增加的压力将熔融金属液瞬间压入铸造型腔。铸造工艺通常包括铸型(使液态金属成为固态铸件的容器)准备,铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等,按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型,铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素;铸造金属的熔化与浇注,铸造金属(铸造合金)主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金;铸件处理和检验,铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。金属熔炼不仅仅是单纯的熔化,还包括冶炼过程,使浇进铸型的金属,在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此,在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试,液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时,为了达到更高要求,金属液在出炉后还要经炉外处理,如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。3、昆明雷默动力系统有限公司2011年3月9日下午,天气晴朗,在何老师的指导下,我们参观了昆明雷默动力系统有限公司的装配车间、冲压车间。昆明雷默动力系统有限公司坐落在昆明市国家经济技术开发区羊堡片区(出口加工区),是国内最早拥有自主知识产权乘用车柴油机生产企业之一。早在2002年,公司便与德国FEV公司签订技术协议,共同合作开发具有国际先进水平的D16TCI乘用车节能环保柴油发动机;2008年8月,自主研11发的首台轿车用D19TCI柴油发动机正式投放市场;2009年8月,与德国FEV公司签订战略合作协议,成立德国FEV发动机高原实验室,共同研发排量1430,功率313500马力,应用于各领域车辆的先进柴油发动机。公司现有员工500余人,其中研发技术人员170余人,营销队伍200余人。同时,全国各省会城市及其他重要城市均设立了驻外营销部,服务网点800余个,营销网络覆盖全国。主要生产发动机,包括缸体、缸盖、下机体的生产和装配及生产发动机上的一些小型冲压件。雷默高氧级发动机,节能环保型D16TCI、D19TCI参数如下型号D16TCID19TCI发动机型式4缸,16气门,双顶置凸轮轴,增压中冷、CRDI正时系统链轮传动、带EGR总排量(L)165185供油系统BOSCH电控高压共轨燃油喷射系统额定功率KW82/4000RPM100/4000RPM升功率(KW/L)49754最大扭矩NM/RPM240/18002800300/18002800扭矩点燃油消耗率(G/KWH)210排放指标EURO总重量(KG)185外形尺寸(MM)长宽高58068066012第三章心得体会这次的毕业实习虽然时间短暂,但是实习的内容很丰富很充实。我们在实习的过程中,参观实习了生产车间、铸造车间、装配车间和冲压车间。通过这个实习的过程,我们对冲压模具设计和塑料模具设计加工都有了深度的了解,是对课本学到的知识的飞跃,这使我的毕业设计的任务有了实践的机会,使自己了解怎么按照工厂生产的标准来完成自己的毕业设计,使自己发现在设计在生产的过程中容易发生的错误和自己根据课本脱离实际生产想当然的设计所带来的严重后果。感谢在这次实习中带领我们的何老师,杜老师,王老师,赵老师以及工厂中接待人员,是你们的认真负责让我们的实习更加深入更加清晰的了解,为自己的毕业设计打下了实践基础,为我们以后的工作打下良好的基础。总之,毕业实习是毕业设计不可缺少的一部分,我们都要认真对待来从事我们的毕业设计。13设计(论文)专用纸0冲压模模具设计(7号零件)冲孔、复合冲裁级进模具设计作者学校作者班级姓名导师单位导师姓名导师职称设计(论文)专用纸1STAMPINGDIEMOULDDESIGNPART7PUNCHING,COMPOSITECUTTINGINTOAMOLDDESIGNLEVELAUTHORSSCHOOLAUTHORSCLASSAUTHORTOTORSUNITTOTORSNAMETOTORSTITLE设计(论文)专用纸2目录摘要6ABSTRACT7第一章绪论811冲压模具812冲压模具分类813冲压模具材料914热处理、表处理新工艺1215冲压模具材料的选用原则12第二章冲压零件的冲压工艺性分析1321冲压工艺性定义1322冲压零件分析1323冲压零件的冲压工艺性分析14231零件精度和表面粗糙度的要求14232分析零件结构和形状是否适合冲压15233分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理,尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工15234分析冲裁件的断面的表面粗糙度要求是否过高16235材料性能16第三章冲压零件毛坯设计及排样设计1731按冲压性质尺寸,计算毛坯尺寸1732排样图及利用率的计算17设计(论文)专用纸3321板料的排样方式1733利用率计算及排样方案比较19331利用率计算19332利用率比较及排样方案确定20第四章冲压工艺方案设计2141冲压工艺性的分析2142确定冲裁次数和冲压顺序2143设计合理的工艺方案21431选定最佳工艺方案2244初选冲压设备23第五章确定冲压模具总体方案2851模具的设计要求2852按照冲压工序性质选择模具2853确定冲压模具总体方案29531各工位凸凹模的顺序选择29532确定调料的定距方式29533选择卸料装置30534选择导料装置30535选择模具的导向装置30536模具固定和安装31537确定冲压模具最终方案31第六章冲压模具设计3261确定模具的压力中心32设计(论文)专用纸462设计模具工作零件32621工作零件的设计原则3263计算凸凹模刃口尺寸33631刃口尺寸计算的原则33632凸凹模刃口尺寸计算3364设计工作零件结构38641设计连续模凹模3865确定连续模各凸模长度42651凸模的固定形式42652凸模的长度确定43653凸模的强度校核4566设计条料的定位和定距装置4667设计凸模固定板4868垫板设计4969设计卸料装置51610设计导料装置53611选择模架53612校核模具并确定压力设备58613选择模柄58第七章模具加工工艺卡片6171上、下模座的加工6172凸模固定板的加工62结论与展望64设计(论文)专用纸5谢词66参考文献67附录68英文资料68资料翻译76摘要冷冲压是一种先进的金属加工方法,它是建立在金属塑性变形的基础上,利用模具和冲压设备对板料金属进行加工,以获得所需要的零件形状和尺寸。由于板料零件具有重量轻,有足够的强度和刚度,可以根据不同用途,采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件,以满足生产需要。冷冲压工艺大致可区分为分离工序与成形工序两大类。分离工序又可分为落料、冲孔和切割等。成形工序则可分为玩去、拉深、翻孔、胀形、扩口、缩口和旋压等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求,可分别采用各种工序对版聊毛坯进行加工,以获得满意的零件。本次设计从冲压的基本理论开始入手,立足我国模具所能达到的技术水平,从经济和生产工艺方面综合考虑,以设计一套冲孔、复合冲裁级进模为例,说明冲压模具的设计流程。具体包括制件的冲压工艺性及其分析,冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计,冲压零件毛坯设计及排样图设计,冲压的工作部分凸凹模的设计及校核、整体装配图的绘制和工序卡片的制作,再者就是一份与本设计相关的文献及其英文对照。关键字冷冲模、级进模、成型性。设计(论文)专用纸6ABSTRACTCOLDSTAMPINGISAKINDOFADVANCEDMETALPROCESSINGMETHOD,WHICHISBASEDONTHEBASISOFMETALPLASTICDEFORMATION,USINGMOULDSANDSTAMPINGEQUIPMENTINSHEETMETALPROCESSING,METALTOGAINNEEDEDPARTSSHAPESANDSIZESBECAUSEOFSHEETMETALPARTSWITHLIGHTWEIGHT,HAVEENOUGHSTRENGTHANDSTIFFNESS,CANACCORDINGTODIFFERENTPURPOSES,ADOPTINGDIFFERENTMATERIALPROCESSEDINTOVARIOUSSHAPESSIZESPARTS,TOMEETTHEPRODUCTIONREQUIREMENTCOLDSTAMPINGPROCESSCANBEROUGHLYDIVIDEDINTOSEPARATIONPROCESSANDFORMINGPROCESSTWOKINDSBIGSEPARATIONPROCESSANDCANBEDIVIDEDINTOBLANKING,PUNCHINGANDCUTTINGETCFORMINGPROCESS,CANBEDIVIDEDINTOPLAYGO,DRAWING,THEHOLEFLANGING,BULGINGMOUTH,SHRINKAGE,EXPANDINGMOUTHANDSPINNING,ETCACCORDINGTOPARTSOFTHESHAPE,SIZEACCURACYANDOTHERTECHNICALREQUIREMENTS,RESPECTIVELYFORVERSIONUSESALLSORTSOFPROCESSTOCARRYONTHEPROCESSING,CHATBLANKSATISFACTORYPARTSTHISDESIGNFROMTHEBASICTHEORYOFSTAMPINGMOULD,BASEDONTHESTARTTO设计(论文)专用纸7ACHIEVETHETECHNICALLEVEL,FROMTHEECONOMICASPECTCOMPREHENSIVECONSIDERATIONSANDPRODUCTIONPROCESS,INORDERTODESIGNASETOFPUNCHING,COMPOSITEPROGRESSIVEDIECUTTING,FOREXAMPLE,ANDSTAMPINGMOULDDESIGNPROCESSSPECIFICINCLUDEDRAWINGOFSTAMPINGTECHNOLOGYANDITSANALYSIS,STAMPINGPROCESSPROGRAMDESIGNANDBESTPROCESSPLANNING,STAMPINGBLANKDESIGNANDARRANGEMENTGRAPHICDESIGN,STAMPINGPARTTHEDIEANDPUNCH,OVERALLDESIGNANDCHECKTHEASSEMBLYDRAWINGANDPROCESSCARDMAKING,MOREOVERISADESIGNWITHTHERELATEDLITERATUREANDENGLISHCONTROLSKEYWORDCOLDDIE,PROGRESSIVEDIE,FORMABILITY第一章绪论11冲压模具冲压模具,是在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压,是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。设计(论文)专用纸812冲压模具分类冲压模具的形式很多,冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。(1)根据工艺性质分类A冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。B弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。C拉深模是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。D成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。(2)根据工序组合程度分类A单工序模在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。B复合模只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。C级进模(也称连续模)在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。D传递模综合了单工序模和级进模的特点,利用机械手传递系统,实现产品的模内快速传递,可以大大提高产品的生产效率,减低产品的生产成本,节俭材料成本,并且质量稳定可靠。设计(论文)专用纸9(3)依产品的加工方法分类依产品加工方法的不同,可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。A冲剪模具是以剪切作用完成工作的,常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。B弯曲模具是将平整的毛胚弯成一个角度的形状,视零件的形状、精度及生产量的多寡,乃有多种不同形式的模具,如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。C抽制模具抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。D成形模具指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状,其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。E压缩模具是利用强大的压力,使金属毛胚流动变形,成为所需的形状,其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。13冲压模具材料制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。A碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。设计(论文)专用纸10B低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有CRWMN、9MN2V、7CRSIMNMOV代号CH1、6CRNISIMNMOV代号GD等。C高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有CR12和CR12MOV、CR12MO1V1(代号D2),它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重,必须进行反复镦拔(轴向镦、径向拔)改锻,以降低碳化物的不均匀性,提高使用性能。D高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有CR4W2MOV、CR6WV、CR5MOV等,它们的含铬量较低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比,性能有所改善。E高速钢高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度,承载能力很高。模具中常用的有W18CR4V(代号841)和含钨量较少的W6MO5CR4V2(代号6542,美国牌号为M2)以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢6W6MO5CR4V(代号6W6或称低碳M2)。高速钢也需要改锻,以改善其碳化物分布。F基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素,适当增减含碳量,以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点,具有一定的耐磨设计(论文)专用纸11性和硬度,而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢,为高强韧性冷作模具钢,材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6CR4W3MO2VNB(代号65NB)、7CR7MO2V2SI(代号LD)、5CR4MO3SIMNVAL(代号012AL)等。G硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类,对冲击性小而耐磨性要求高的模具,可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具,可选用含钴量较高的硬质合金。钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末(如铬、钼、钨、钒等)做粘合剂,以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢,克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点,可以切削、焊接、锻造和热处理。钢结硬质合金含有大量的碳化物,虽然硬度和耐磨性低于硬质合金,但仍高于其它钢种,经淬火、回火后硬度可达6873HRC。H新材料冲压模具使用的材料属于冷作模具钢,是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2(相当于我国CR12MOV)性能基础上,分为两大分支一种是降低含碳量和合金元素量,提高钢中碳化物分布均匀度,突出提高模具的韧性。如美国钒合金钢公司的8CRMO2V2SI、日本大同特殊钢公司的DC53CR8MO2SIV等。另一种是以提高耐磨性为主要目的,以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。如德国的320CRVMO13,等。设计(论文)专用纸1214热处理、表处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性,必须采用热、表处理新技术,尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外,近年来模具表面性能强化技术发展很快,实际应用效果很好。其中,化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)以及盐浴渗金属(TD)的方法是几种发展较快,应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗,有着十分重要的意义。15冲压模具材料的选用原则在冲压模具中,使用了各种金属材料和非金属材料,主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。制造模具的材料,要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形或少变形及淬火时不易开裂等性能。合理选取模具材料及实施正确的热处理工艺是保证模具寿命的关键。对用途不同的模具,应根据其工作状态、受力条件及被加工材料的性能、生产批量及生产率等因素综合考虑,并对上述要求的各项性能有所侧重,然后作出对钢种及热处理工艺的相应选择。设计(论文)专用纸13第二章冲压零件的冲压工艺性分析21冲压工艺性定义1)冲压件的工艺性系指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性对冲裁件质量、材料经济利用、生产率、模具制造及使用寿命等都有很大影响。2)冲裁件的形状应尽可能简单、对称、排样废料少。3)冲裁件各直线或曲线的连接处,宜有适当的圆角。在用一道工序冲裁时,拐角处应尽量设计成较大的圆角。如果冲裁件有尖角,不仅给冲裁模的制造带来困难,而且模具也容易损坏。4)冲裁件凸出的悬臂和凹入的狭槽不宜太小,否则会降低模具寿命和工件质量。5)腰圆形冲裁件,如允许圆弧直径大于料宽,可采用少废料排样,否则会产生台阶。6)冲孔时,由于受到凸模强度和稳定性的限制,孔的尺寸不宜过小,其数值与孔的形状、材料的力学性能、材料厚度等有关。7)冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离A,受模具强度和冲裁质量的限制,其值不能过小,宜取A2T,且不得小于34MM。必要时可取A(115)TT1MM时,按T1MM计算,T代表材料厚度,但模具寿命因此降低或结构复杂程度增加。设计(论文)专用纸1422冲压零件图图21冲压零件图23冲压零件的冲压工艺性分析231零件精度和表面粗糙度的要求冲裁工件的精度与粗糙度主要是指冲裁件工件表面的平整度、尺寸精度以及剪断面的粗糙度和光亮带占料厚的比例和毛刺的高度等。设计(论文)专用纸15(1)、工件未标注尺寸精度,对于非圆形零件按照国家标准中的“非配合尺寸的公差数值”IT14精度来处理,而冲压模具则可以按照IT11IT13精度制造。对于圆形件,一般可按IT67精度制造模具。冲裁件内外形所能达到的经济精度如下表22所示表22冲裁件内外形所能达到的经济精度基本尺寸/MM材料厚度/MM3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335_IT14IT12IT13(2)、工件没有标出粗糙度,加工时去取63;如23表所示ARM表23一般冲裁件粗糙度材料厚度T/MM112233445粗糙度32631252550232分析零件结构和形状是否适合冲压该零件外形对称,无尖角,凹陷或其他突变,外形不太复杂,内部中间有个矩形的孔,周围有8个小孔,精度没有太高的要求,属大批量生产。设计(论文)专用纸16233分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理,尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工零件图上看,此零件的大小尺寸均以标出外形、内部的矩形孔和周围的8个小孔,且都以中心线为基准,因此零件基准选择及尺寸标注合理。尺寸、位置、形状精度都适合冲压加工。234分析冲裁件的断面的表面粗糙度要求是否过高由于该零件不需要翻边、拉伸,固不用考虑该因素。235材料性能材料名称牌号材料的状态抗拉强/MPAB伸长率10T16MM普通碳素结构钢Q235Y(硬)37550026该工件所用的材料为Q235,普通碳素结构钢普板,是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服度,后面的235,就是指这种材质的屈服值,在235左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中,综合性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢,中厚钢板。大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等,也大量用作对性能要求不太高的机械零件。设计(论文)专用纸17C、D级钢还可作某些专业用钢使用。Q235是冲压常用的金属之一;其力学性能如上表所示。Q235市场价格2420元/吨中华商务网站报价,使用时应尽量避免浪费。第三章冲压零件毛坯设计及排样设计31按冲压性质尺寸,计算毛坯尺寸此冲裁件,在加工过程中需要经过冲孔、落料等工序。计算毛坯尺寸时,先将零件划分为若干便于计算的简单几何体,分别求出其面积后相加,得到零件总面积,由于此零件是长方体,面积很容易计算。A32排样图及利用率的计算321板料的排样方式板料的排样方式问题是指需要开料的工件在板料上的布置和开切方式。选择合理的排样布局方式,是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件设计(论文)专用纸18质量的有效措施。排样起先是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。选择合理的排样方式和适当的搭便值,是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。根据冲裁件在板料上的布置方式,排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等多种排列方式。因为此工件的毛坯是长方形,排样方式比较单一,以下是我设计的板料的排样方式。方案1横向单排如图31所示根据冲压模具设计和加工计算速查手册中表21可以查到工件之间的距离,工件与料边的距离。MA8MA81设计(论文)专用纸19图31平行单排排样图方案2纵向单排如图32所示根据冲压模具设计和加工计算速查手册中表21可以查到工件之间的距离,工件与料边的距离。MA81MA51设计(论文)专用纸2033材料利用率计算331利用率计算材料利用率10消耗材料面积实用材料面积一张板料上总的材料利用率总10NLBA总总式中A表示冲裁件(毛坯)面积,MM;表示一张板料上所冲工件总熟料;总NL,B表示板料长,宽,MM。则利用率设计(论文)专用纸219810432687104326780122121LBANBLAN总总总根据计算所得的利用率,故采用第一种方法排样。332排样方案确定材料利用率是指合格品中包含的材料数量在材料(原材料)总消耗量中所占的比重,即已被利用的材料与实际消耗的材料之比,说明材料被有效利用的程度。材料利用率越高,意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。这样就要求我们要以最少的材料做出更多的东西,所以材料利用率由其重要,由于我采用的是级进模加工零件,必须采用上述的排扬方式,而且利用率比较高,考虑到各方面因素,级进模加工是最好的价格方式。板料选择规格为74845。一个条料可生产出20个零件。设计(论文)专用纸22第四章冲压工艺方案设计41冲压性质分析从零件图可以看出,该零件所用的材料为板料,零件的形状较为简单,固可以采用落料工序完成零件外形的成形,零件上的孔可以通过冲孔工序获得。因此经分析可知,该工件的冲压性质为冲裁。42确定冲压次数和冲压顺序冲压件较为简单但是要求的凸模太多,可以采用级进模一次冲裁完成。冲压件各工序的先后顺序,主要根据工序的变形特点和质量要求等安排的,一般按下列原则进行对于带孔的或有缺口的冲裁件,如果选用简单模,一般先落料、再冲孔或切口。使用连续模时,则应先冲孔或切口,后落料。整形或校平工序,应在冲压件基本成形以后进行。43设计合理的工艺方案冲压该零件,需要的基本工序有两个即,冲孔和落料。根据这两个工序,可以作出下列几种组合方案方案一下料落料冲孔设计(论文)专用纸23方案二下料落料,冲孔(同时进行)方案三下料冲孔落料431选定最佳工艺方案对所设计的三个工艺方案进行比较,如下表所示表41方案方案一方案二方案三使用的模具两套简单模复合模级进模生产成本低较高低冲压精度较低较高一般冲压生产率生产效率较低,压力机一次行程只能完成一次工序生产效率较高,压力机一次行程内可完成两个以上的工序生产效率最高,压力机一次行程内可完成多个工序实现操作的机械化,自动化的可能性比较容易实现,尤其适合于多工位压力机上实现自动化实现较难,制件和废料的排除比较复杂,只能在单机上实现部分机械操作实现比较容易,尤其适用于单机上实现自动化设计(论文)专用纸24生产通用性通用性较好,适用于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差,仅适用于大批量生产通用性较差,仅适用于中、小型零件的大批量生产模具的刃磨与维修单次刃磨数高,易维修。单次刃磨数低,维修困难。目前国内连续模单次刃磨数可达到120万次;整体凹模结构维修较难;拼合形式的,维修较为容易。模具寿命采用两套模具,有利于降低冲裁力和提高模具寿命。模具寿命低模具寿命高操作安全性不安全不安全安全由于该冲压件尺寸较小,考虑到简单模上料不方便和生产率低,固此零件的冲压不宜选用简单模;考虑到合作工厂要求高生产率和较为安全的操作性,固可选用连续模;又考虑到合作工厂有一定的模具制造和维修能力,这样就可以降低连续模的生产和维修成本。综上各方案比较,第三种方案是三种方案中最合适的。欲使工艺方案三得以实现,关键的是完成连续模的设计。所谓级进模,又设计(论文)专用纸25称连续模、多工位级进模,指模具上沿被冲原材料的直线送进方向,具有至少两个或两个以上工位,并在压力机的一次行程中,在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。设计连续模的步骤和设计简单模的基本相同,也必须经历工艺分析、排样设计等过程。具体设计过程如后面几章所述。44初选冲压设备冲压机床简称冲压机,又称压力机,是对材料进行压力加工使用的设备。根据压力机的工作原理,可分为机械式压力机和液压机。具体的分类及特点应用如下表所示类型特点应用开式压力机价格便宜,具有三面敞开的操作空间,操作方便,容易安装机械化上料、取件装置。但角刚度差,工作时床身的角变形会导致冲模间隙分布不均匀,降低冲模的寿命和冲裁件的质量,因而适宜于精度要求不太高的冲压件生产在中小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的冲压生产中,主要选用开式压力机。闭式压力机机床身的弹性变形较小,刚度较好,精度较高。适用于大型、较复杂的拉深件。具有两个滑块,拉深用的内滑块和压边用的外滑块,模具结构简单,压边可靠易调,可根据工艺要求,调节压力。在大中型和精度要求较高的冲压件的生产中,组要选用闭式压力机。设计(论文)专用纸26液压机虽然速度慢、效率低、制件尺寸精度因受操作影响不太稳定,但压力大,没有固定行程,因而不会因为板材的厚度超差而过载,特别对于工作行程较大的冲压具有明显效果。在小批量金额大型拉深件、弯曲或成形件的生产中多选用液压机。但液压机一般不适用于冲裁工作。高速压力机具有效率高、精度高等特点,消除工序间半成品的堆放和运输问题。用于大批量生产。通常与连续模和自动送料装置配套使用。压力机的选择主要包括两方面的内容压力机类型的选择压力机类型的选择主要依据所要完成的冲压性质、生产批量、冲压的尺寸及精度要求等。本次设计属于结构简单的中、小型冲裁件,大批量生产,冲裁件的尺寸及精度要求不高,故选用开式机械压力机。此种压力机价格便宜,具有三面躺开的操作空间,操作方便,容易安装机械化上料、取件装置。压力机规格的选择压力机规格的选择主要依据冲压件尺寸、变形力大小及模具尺寸等,初选压力机规格时主要选择压力机的公称压力、行程次数等参数,闭合高度要在模具零件设计完成后,进行必要的校核再确定具体尺寸。冲裁模设计时,为了合理地设计模具及选用设备,必须计算冲裁力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。此连续模采用的是普通平刃口模具冲裁,固其冲裁力F一般按下式计算0LT设计(论文)专用纸27式中为冲裁力;0FL为冲裁件周长,单位为MM为材料的抗剪强度,单位是AMPT为材料的厚度,单位是MM长。表示第二工位的冲裁周裁周长。表示第一工位的冲孔冲裁周长,表示第一工位的落料冲长,表示第一工位的冲裁周211LMLM380283421658166457211)()(由于冲裁的周长比较长,故采取措施降低冲裁力。采用将凸模作阶梯形布置。将凸模制成不同高度,使各凸模冲裁力的最大值不同时间出现,这样就能降低总的冲裁力。特别是在几个凸模直径相差悬殊、彼此距离又很近的情况下,采用阶梯形布置还能避免小直径模具由于承受材料流动的挤压力而产生折断或倾斜的现象。凸模间的高度差H取决于材料的厚度,如THMT50,3由于T15,故取HT。ML3428162121但是考虑到模具刃口的磨损,凸、凹模间隙的波动,材料机械性能的变化,材料的厚度偏差等因素,实际所需的冲裁力还必须增加30,即有计算公式为设计(论文)专用纸2813TBFL材料Q235的MPA5037KNTB25412利用上式可以计算下列连续模上各工作零件的冲裁力,由于此模具采用的是弹性卸料装置和下出料方式,所以总冲裁力计算公式为F落推卸式中其中N为同时卡在凹模中的工件数;K1为推出系数,查1NK推表知K1005435取KNF0120推其中,K3为卸料系数,查表取K3004;3K卸K854卸NF42012从总的冲裁力出发,应选用500KN的开式压力机。该压力机的相关参数如下表42压力机相关参数型号公称压力/KN滑块行程最大闭合高度J115050050270设计(论文)专用纸29模柄孔尺寸工作台尺寸闭合高度调节量滑块中心线至床身距离直径深度前后左右752355080440650第五章确定冲压模具总体方案设计(论文)专用纸3051模具的设计要求模具是冲压生产的主要工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率经济效率等与模具结构及其合理设计的关系都很大。在确定工艺方案后,再确定各工序模具的具体结构型式,其设计的模具需要满足以下要求能够冲出符合精度要求的工件;模具制造尽可能简单;模具寿命足够长;能提高生产效率;模具易于安装调整;模具操作安全且方便52按照冲压工序性质选择模具模具按照冲压工序的组合方式,可分为单工序的简单模和多工序的连续模、复合模和连续复合模等。简单模又称单工序模,是指在压力机的一次行程内,只完成单一工序的模具。复合模是在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具,是一种多工序冲压模。连续模也是多工序模,即在压力机的一次行程内,在连续模具的不同工位上完成多道冲压工序,连续模又称级进模。本设计中,选用的是连续模,具体分析参看第三章冲压工艺方案设计。设计(论文)专用纸3153确定冲压模具总体方案531各工位凸凹模的顺序选择根据连续模冲裁顺序安排的原则,可以确定该连续模工作时,第一步是冲出8个小孔,第二步落料形成外部形状和中间的矩形框。从零件的排样方案可以看出该模具一次可以冲压两件制品。532确定调料的定距方式定距定位方法很多,有采用压力机自动送料器定距定位;有靠模具上设置的送料装置定距;有靠压力机上自动送料器和模具上定距装置联合使用的等等;其中模具上常用的有三种,即挡料定位、导正定位、侧刃定位等。挡料定位是三种中最简单的方法,其工作原理是送料到一定长度后通过挡料的办法将料停住不动,实现定位。在连续模中,使用挡料定距定位的有挡料钉、挡料块和始用挡料装置。挡料定位的定位精度比较低,故常作为粗定位或精度要求较低时使用。条料的导正定位,一般是通过导正销插入条料上的圆孔或其他形状的孔完成的。导正定位一般属于最后定位,是精定位,主要用于自动送料的连续模中,一般在制件精度要求高是使用。侧刃定距定位在连续模中是比较常用的一种定位方法。它是在条料的一侧或两侧的边缘上,用侧刃凸模先冲切去一在变料,形成一个缺口,在送料的过程中,利用缺口端面,被侧刃挡块挡住,阻止送料,从而起到挡料定距定位作用。侧刃定距适用于人工送料,也可以在自动送料中应用。定距可靠,能正确设计(论文)专用纸32地控制步距。定位精度比用挡料钉定距高,适用于IT11IT14级精度。考虑到冲压零件要求精度不高,而且其送料方式选用的是人工送料,因此选用导料板来完成条料的定距定位。另外,由于该冲压件的排样方式选用的是一排形式,因此可考虑在条料两侧分别安排导料板,来完成条料的定位。用固定挡料销实现布距定位。533选择卸料装置卸料装置在连续模中是个很重要的组成部分,常用的有固定卸料和弹压卸料两种形式。由于结构不同,功能也不一样,固定卸料装置就是其卸料作用;弹压卸料装置不仅冲压完成后起卸料作用,冲压开始前还起到压料作用,防止冲压过程中材料的滑移或扭曲,同时对小凸模还有导向保护作用。综上所述,又考虑到连续模中存在小凸模,因此未来保护小凸模,固此连续模选择弹压卸料装置。534选择导料装置连续模除要求条料的送料步距必须正确外,还要求条料必须沿着正确的方向顺利的直线运动,保证各工位连续、正确、稳定地工作。因此,在连续模中必须使用导料装置。常用的导料装置一般包括左右导料板、承料板、条料的侧压装置、导料杆或条料浮顶杆等。此连续模中,采用常用的导料板导料装置,它主要用于引导条料沿着一定方向送进。一般装在凹模上平面的两侧,其导向面与凹模中心线相平行。导料板按断面可分为平直式与带台式两种,由于此模具送料方式为手工送料,故导料板采用平直式。设计(论文)专用纸33535选择模具的导向装置模具的导向方式常用的有对角导柱导套导向、后侧导柱导套导向、中间导柱导套导向。此模具选用对角导柱导套导向方式,因此选用的冷冲模架结构为对角导柱模架。这种结构可以延长模具使用寿命,上模座在导柱上滑动平稳,无偏斜现象,广泛用于中小型工位数不多的连续模。536模具固定和安装冲模在压力机上的安装程序应该是首先将上模固定在压力机滑块上,根据上模的位置固定下模。由于所设计的模具是小型模具,所以其上模的固定采用常用的模柄固定法。这种固定方法工作可靠,装换冲模方便,但必须确保上模座顶面与压力机滑块下平面紧贴。模具的下模固定常用方法有螺钉固定和压板固定两种。此模具采用的是压板固定方式。这种方法较为方便和经济,生产中被广泛采用。537确定冲压模具最终方案由于本次冲压的工件属于大批量生产,为了提高工作效率,又能冲出合格的产品,在本次设计中,我选择导板式弹压卸料连续模为最终模具方案。该方案中模具选用对角导柱模架,模具的上模通过模柄和压力机连接,下模通过压板和压力机连接。设计(论文)专用纸34第六章冲压模具设计61确定模具的压力中心冲裁时的合力作用点或多工位模具各工位冲压力的合力作用点,称为模具压力中心。设计时,应注意冲压加工的压力中心与模具中心尽量一致。若有偏差,最大偏移不应超过A/6。如果偏差太大,会导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损,降低模具和压力机的使用寿命。所以确定模具的压力中心很重要。由于我的零件是长方形,内部结构完全对称,所以压力中心狠容易找到,就是长方形的几何中心。62设计模具工作零件621工作零件的设计原则连续模的工作零件指的是模具上直接成形工件外形的凸模和凹模。它们直接担负着冲压工作,而且是在模具上有直接决定制件形状、尺寸大小和精度的设计(论文)专用纸35最为关键的零件。因此在设计凸、凹模的时候,必须依据以下的设计原则凸、凹模必须有足够的强度、刚度和硬度;凸、凹模结构要简单可靠、制造方便;要便于调整、维修和保养;要考虑刃磨后的凸、凹模相对位置对其他工位凸、凹模相对位置的影响;要考虑排件的及时畅通和防止浮料。63计算凸凹模刃口尺寸631刃口尺寸计算的原则模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素,模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。从生产实践中可以发现由于凸、凹模之间存在间隙,使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的,且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用中,落料件是以大端尺寸为基准,冲孔孔径是以小端尺寸为基准。冲裁时,凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦,凸模愈磨愈小,凹模愈磨愈大,结果使间隙愈用愈大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时,需考虑下述原则落料制件尺寸由凹模尺寸决定,冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上,设计冲孔模时,以凸模为基准,间隙取在凹模上。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损,设计落料模时,凹模基本尺寸应取工件尺设计(论文)专用纸36寸公差范围内的较小尺寸;设计冲模时,凹模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件的精度要求。如果对刃口精度要求过高(既制造公差过小),会使模具制造困难,增加成本,延长生产期,如刃口精度过低(既制造公差过大),则生产出的零件可能不合格,或使模具的寿命降低。632凸凹模刃口尺寸计算由于模具加工和测量方法的不同,凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注不同,基本上可分为两种,即凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工。冲8个小孔,采用凸模与凹模分开加工。采用这种方法,要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差(凸模、凹P模),它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值,必须满足下列条D件PDMINAXZ冲孔设工件孔的尺寸为。根据以上原则,冲孔时首先确定凸模刃口0D尺寸,使凸模基本尺寸接近或者等于工件孔的最大极限尺寸,再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。凸模制造偏差取负偏差,凹模取正偏差。其计算公MINZ式如下0PXDP设计(论文)专用纸37DPZXDP0MINI,132IN24AXM1083MIAXPD420,0202563753PX0202MIN0MIN817523DZXDZPD因为工件所用的材料很薄,而且未来保证连续模的凸、凹模间一定的间隙值,所以这套的模具上的各工位凸、凹模都采用配合加工。这种方法是把先做好其中的一件作为基准件,然后以此基准件为标准来加工另一件,使它们之间保持一定的间隙。因此,只在基准件上标注尺寸和制造公差,另一件只标注基本尺寸并注明配做所留间隙值。通过排样图可以看出,这套连续模所有的工位的冲裁性质都属于冲孔冲裁。因此每个工位都采用凸模作为基准件,先做出凸模,然后再配做凹模。这种方法的计算公式如表格61所示表61凸模尺寸刃口计算公式工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸0AP0PAX0BPPB按凸模尺寸配制,保证单面间隙为MINAXC设计(论文)专用纸380CP12PPPC12PPC表中为工件公差;X为磨损量;P、D为凸模、凹模的制造公差,当刃口尺寸公差标注形式为或时,;当标注形式为时,;48A凸模磨损后变大的尺寸;B凸模磨损后变小的尺寸;C凸模磨损后不变的尺寸;1查出工件的尺寸公差,并进行标注,如下图所示。设计(论文)专用纸39工件图2查各工序凸、凹模的间隙通过查上表,可以知道各工序凸、凹模的最大间隙ZMAX0240MM,最小间隙ZMIN0132MM。查各个尺寸的误差长度(MM)IT11MIT12MIT13(MM)360100014675120018设计(论文)专用纸4010690150022381302100335016025003981903000463计算各工位的凸、凹模刃口尺寸求第一工位凸、凹模刃口尺寸第一工位所做的工作是同时将四个长方形孔冲裁出来。由于这四个长方形尺寸相同,所以只需计算其中一个冲孔凸模刃口尺寸。如上图所示,很容易可以看出,该冲孔凸模刃口尺寸属于B类尺寸。凹模刃口尺寸属于A类尺寸。查表可知X075。通过公式可以得凹模尺寸计算MA044160187547509020R18647543该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制,保证双面间隙值MZ201MAXIN凸模尺寸计算B03250413397752设计(论文)专用纸41MB04041642775R015033该零件凹模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制,保证双面间隙值Z241MAXINMC065830816223719853MC050464设计工作零件结构641设计连续模凹模A确定凹模的结构在冲压过程中,与凸模配合并直接对制件进行分离或成形的工作零件称凹模。凹模和凸模一样,种类繁多,尤其是连续模的凹模。连续模凹模按结构分有整体式凹模、镶套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模、综合拼合凹模等。考虑到该连续模工位数不多(只有两个工位),且冲压性质属于纯冲裁类,因此这套模具的凹模结构,我选用整体式结构和镶拼式凹模。这种整体式凹模只是一块板状零件,比较完整,使模具的结构比较紧凑,设计和加工简单,制造装配比较方便,成本低。设计(论文)专用纸42B确定凹模刃口形式常用的凹模刃口形式有直刃口和斜刃口两种。刃口下面的漏料孔又称出件孔,根据刃口形状而定,通常为柱形或锥形等。各种形式如下图所示。设计(论文)专用纸43常用的凹模刃口形式我所选用的各工位凹模刃口形式均为下图形式。这种结构形式的刃口比较设计(论文)专用纸44坚固,凹模刃口经修磨后孔口的尺寸不会改变,虽然冲裁时孔口内可能会有积存的冲裁件,推件力和磨损可能增大但比直通式好。但考虑到冲裁材料较薄,固即使凹模内会积存废料,对推件力和磨损影响也不大。凹模刃口直壁高度(H)与被冲料厚T有关,一般可按材料的厚度(T)选取05TM35HM101T板料的厚度为15MM,取凹模孔口高度为H5MM。C确定凹模外形尺寸连续模凹模的外形都是矩形板件,外型尺寸的大小直接关系到凹模的刚度、强度和耐用度,也关系到资源的合理应用。矩形板件凹模的外型尺寸,模具标准已有系列化尺寸规格,根据凹模的最大刃口尺寸、制件厚度可以从参考文献4中相关表中查出。通过CAXA软件,从零件的排样图中可以测出凹模的最大刃口尺寸B如下图中所示。因为本设计所用的凹模选用的是标准尺寸的。固经分析,选用的凹设计(论文)专用纸45模尺寸为160125。凹模外形如下图所示。凹模外形图D确定凹模的螺钉和定位销孔大小及间距对于螺钉的选用,一般根据冲压工艺力大小、凹模厚度和其他的设计经验来确定,中小型模具一般采用M6、M8、M10等。采用4个M6的内六角螺钉将导料板固定在凹模上,用4个M10的内六角螺钉将凹模等固定在下模座上,采用2个直径为8MM的圆柱销,直接与模座定位固定,螺孔间、圆柱销孔间,孔与刃口间的距离都不宜过近。排布状况如上图所示。E确定螺钉拧入深度和圆柱销配合长度一般情况下,螺钉拧入螺纹的有效圈数10圈或多一点就可以了,不必拧入过深,因为螺钉太深了会造成攻螺纹困难,同时从螺纹受力了解到,真正起作设计(论文)专用纸46用的是在螺钉头部有效10圈之内。螺钉最小的沉头孔深度为螺纹大径加一。圆柱销的最小配合长度为直径的两倍。设计(论文)专用纸4865确定连续模各凸模651凸模的固定形式常见的凸模固定形式结构简图特点凸模与固定板紧配合,上端带台肩,以防拉下。圆凸模大多用此种形式固定。直通式凸模,上端开孔,插入圆销以承受卸料力用于断面不变的直通式凸模,端部回火后铆开。上模座横向开槽,与凸模紧配合,用于允许纵向稍有移动的凸模。凸模与固定板配合部分断面较大,可用螺钉紧固。设计(论文)专用纸49凸模以内孔螺纹直接紧固于压力机,用于中小型双动压力机。负荷较轻的快换凸模,冲件厚度不超过3MM。为了增加凸模的刚度和强度,凸模作成台阶式,用固定板固定,台阶处圆滑过渡,以避免应力集中,小端是工作部分,其尺寸和公差根据工件尺寸和制造方法确定。中间台阶和凸模固定板过渡配合(H7/M6)。最大台阶是用台肩保证凸模在卸料时不被拉出。这种凸模一般用于D830MM,由于本次设计的冲孔凸模尺寸D26MM,故选择第一种的凸模形式652凸模的长度的确定凸模长度一般根据模具结构需要而确定。因为这副模具是纯冲裁形式的连续模,其上模只安装有冲裁凸模,所以各工位凸模长度基本上都一致,即使有差异也不太大,对
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