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压板工件 六边形 垫片 冲压 工艺 模具设计 压板 工件

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内容简介：

XXXX大学课程设计说明书系 部：机械工程系 指导老师：专 业：模具设计与制造 班 级：小 组 号： 组 长：同 组 人：日 期： 2014 年 12 月 20 日 目 录摘 要3绪 论4第一章、冲裁件工艺分析6第二章、确定工艺方案及模具结构形式7第三章、模具设计计算103.1.排样103.2.计算总冲压力103.3.确定压力中心113.4.材料利用率的计算123.5.冲模刃口尺寸及公差的计算133.6.确定各主要零件结构尺寸14第四章、模具零件的结构设计21第五章、设计并绘制总装图、选取标准件22第六章、模具的装配要求23设计心得24致 谢26摘 要随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐渐由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成。冷冲模是其中的一种。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。首先，先对零件进行工艺分析和计算，其中包含工艺分析与设计方案的确定，确定排样，计算冲裁力与选择冲压设备。其次，进行模具设计和计算，其中主要是模具主要零部件的设计与计算与模具的装配。在进行模具设计时，根据零件的形状并结合手册循序渐进的进行模具设计。这次模具设计是对以前所学知识的一次实践。由于我没有实践经验所以很多东西都要依靠手册。包括数据的选取和工艺性的确定。模具设计包括模具工作零件、定位零件、卸料及推件零件、导向零件和连接固定零件的设计。在设计时使用到AUTOCAD2004,计算机辅助设计软件对于提高设计的速度和质量也很有帮助.这也是当今模具行业发展的方向.对于本次课程设计，应该要达到以下目的：综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冷冲压模设计的实际训练，从而提高我们的独立工作能力。关键词：工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。绪 论现代模具行业是技术、资金密集型的行业。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。由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，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，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具工业是无以伦比的效益放大器。用模具加工产品大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一致性等特点。因此模具被称为效益放大器，在国外，模具被称为金钥匙、进入富裕社会的原动力等等。从另一个角度上看，模具是人性化、时代化、个性化、创造性的产品。更重要的是模具发展了，使用模具的产业其产品的国际竞争力也提高了。据国外统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。20年来我国模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/CAM已很普遍，CAM/CAPP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。课程设计课题：压板冲裁模设计零件名称：压板生产批量：大批量材 料：20#钢 t=3.0要求设计此工件外形的冲裁模。如下图：第一章、冲裁件工艺分析冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。本次设计的产品是压板,是一个典型的冲裁件.现对其进行工艺分析,如下:此冲裁件为材料20#钢，具有良好的可冲压性能，是一种优质碳素结构钢，强度比15号钢稍高，很少淬火，无回火脆性，切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的零件。化学成份碳 C ：0.170.24硅 Si：0.170.37锰 Mn：0.350.65硫 S ：0.035磷 P ：0.035铬 Cr：0.25镍 Ni：0.25铜 Cu：0.25力学性能抗拉强度 b (MPa)：410(42)屈服强度s (MPa)：245(25)伸长率 5 (%)：25断面收缩率 (%)：55硬度 ：未热处理,156HB试样尺寸：试样尺寸25mm结论：可以冲裁，适合普通冲裁。第二章、确定工艺方案及模具结构形式在工艺性分析的基础上，列出各种可能的冲压工艺方案，包括工序性质，工序数目，工序顺序及组合方式等，并对各种可能工艺方案从产品质量，生产效率，模具制造成本，安全性，经济性等方面进行综合分析论证，选出最佳冲压工艺方案。根据制件工艺性分析，其基本工序有落料，所以需要设计一落料模。按模具结构分析可以有两种结构： 1、正装落料单工序模具生产。2、倒装落料单工序模具生产。方案一模具结构简单，冲出的产品直接从模具下面掉下，这样生产效率很高，满足大批量生产。方案二模具结构也简单，但是产品需要通过上模的打料装置将产品打出来，再拿出来，这样生产效率降低，只适合中小批量生产。综上分析，冲裁件的尺寸精度要求不高，形状不大。根据材料厚度（3.0mm），又通过以上2个方案的比较，产品需要打批量生产，所以采用方案1，上模采用弹性卸料装置的正装落料模结构形式。模具结构总装图如图所示：冲裁间隙的确定：冲裁凸凹模的凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用Z表示，单面间隙为，从冲裁过程分析中可知，它对冲裁件断面的质量有极大的影响；此外，它还影响模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力和冲裁件的尺寸精度，是一个非常重要的工艺参数。设计模具时一定要选择合理的冲裁间隙，才能是冲裁件的断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较长。根据工件材料的特性=245Mpa,=420Mpa, =280-400Mpa以及工件的精度，选取最小冲裁间隙为0.10，最大冲裁间隙为0.15mm。上面已经选取了最小和最大冲裁间隙，下面来讨论一下选取合理的冲裁间隙的影响。冲裁间隙对冲裁件断面的影响冲裁件断面上的四个带（塌角，光亮带，剪裂带，毛刺带）在整个断面上所占的比例随着板料的性能、厚度、冲裁间隙、模具结构等不同而变化。其中冲裁间隙即凸、凹模的间隙对其影响最大。间隙过大或过小均将导致上、下剪裂纹不能相交重合于一线，间隙太小时，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙时向外错开一些，上、下裂纹中间的材料随着冲裁的进行将被第二次剪切，并在断面上形成第二个光亮带，毛刺也增大。由于材料中拉应力成分减少，静水压效果增强，裂纹的产生受到抑制，所以光亮到变大，而塌角、斜度、翘曲等现象均减少。间隙过大时，凸模刃口附近的剪裂纹比正常间隙时向里错开一些，材料受到很大的拉伸，光亮带小，毛刺、塌角、斜度都增大。由于材料中的拉应力增大，容易产生剪裂纹，塑性变形阶段较早结束，因此光亮带要小一些，而剪裂带、塌角和毛刺都比较大，冲裁件的翘曲现象也比较明显。间隙过大和过小时均使冲裁件尺寸与冲模刃口尺寸的偏差增大。间隙合适时，上、下剪裂纹基本重合于一线，这时光亮带约占板厚的左右，塌角、毛刺和斜度均不大，满足冲裁件质量的要求。通过以上分析可以看出，冲裁间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲裁模具寿命最长，冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲裁件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。 在整个模具的设计过程中，合理的间隙是关键。本次设计取中间值，单边间隙0.12。第三章、模具设计计算3.1.排样 计算条料宽度及确定步距。首先查表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按异形取搭边值b=2.2-2.5mm，侧边按矩形取搭边值a=2.2-2.5mm。从材料利用率的角度考虑，采用错位排样法，具体可以见排样图，进料步距为39.5mm.条料宽度按相应的公式计算： B=（D+2a）0- 查有关表=0.5 B=(54+22.5)0-0.5 =590-0.5 mm 画出排样图，如下图：3.2.计算总冲压力 由于该冲裁模采用弹性卸料装置，故总的冲压力为： P0=P+P卸 P=P落式中，P0 总的冲裁力； P卸卸件力； P落落料时的冲裁力； 计算冲裁力： P落=KLT （查表=400MPa K取1.3） =1.3143.0853.0400/1000KN =223.21KN 计算推件力P推： P推=nK1P(K1为推件力系数，n=h/t,n=13,t取2.0,则h=1.53mm=4.5mm,h为直边刃口部分的高) 查表K1=0.05 P推=10.05223.21=11.16KN 计算总冲压力P0： P0= P落+ P卸 =223.21+11.16 =234.37KN选用冲床的公称压力应大于计算出的总压力P0 =234.37KN；按上述要求，结合工厂实际，可选用J23-40开式单点可倾压力机。3.3.确定压力中心根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出模具的压力中心 从产品形状看，左右,上下对称，所以根据合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2）XG=（X1F1+X2F2）/（F1+F2）XGF冲压力到X轴的力臂；XG=0YGF冲压力到Y轴的力臂；YG=0所以由以上可以算得压力中心为G(0,0)3.4.材料利用率的计算 首先得根据排样来确定。条料宽度B=590-0.5 mm ，步距S=39.5mm 。取条料规格：长1000宽59的规格，采用滚剪机下料。材料的利用率为：横排工件个数：n1=1 个竖排工件个数：n2=1000/39.5=29个=1485.3425100%/100059 =62.93%3.5.冲模刃口尺寸及公差的计算在生产实践中可以发现：(1)由于凹、凸模之间存在间隙，使落下的制件或冲出的孔都带有锥度，且落料件大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。(2)在测量与使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。(3)冲裁时，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使凹、凸模间隙越来越大。 所以在冲模刃口尺寸计算时需要注意，在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.120.20mm。在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.200.30 mm。刃口尺寸计算如下表：尺寸精度查公差表均为IT14级，见下表工作尺寸；查设计手册磨损系数=0.5冲裁性质工作尺寸计算公式凹模尺寸注法凸模尺寸注法落料凹模540-0.04370-0.0480-0.04凹模计算：Dd=(Dmax-x)+d0注：d=0.2553.98+0.02036.98+0.0207.98+0.020凸模尺寸按凹模刃口实际尺寸配置，保证双边间隙0.200.30 mm落料凸模540-0.04370-0.0480-0.04凸模计算：Dd=(Dmax-2Z)+d0注：d=0.2553.76+0.02036.76+0.0207.88+0.020中心距尺寸：L1=380.01注：在计算模具中心距尺寸时，制造偏差值取工件公差的1/83.6.确定各主要零件结构尺寸(1) 凹模板的设计： 凹模采用直壁式刃口凹模。刃口强度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不改变，对冲裁间隙无明显影响，适合于本设计之类，冲裁精度要求高，以及厚度较大的零件。由于型孔内容易积聚零件或废料，因而推件力大。如果刃口周边有突变的尖角或有窄悬壁伸出，由于应力集中，有可能在角部产生胀裂，因此对凹模和凸模的强度带来不利影响。同时由于磨檫力增大，对孔壁的磨损深度增大，故刃磨层较厚，致使凹模的寿命缩短。 尺寸计算： H= (P取总压力P0=234.37KN) H=2.86，结合设计修模方便，这里取H=5凹模外形尺寸的确定： L=b+2ct=3.0 mm,冲件b=54mm,查表得c=52mm L=54+252mm =158mm B=37+252mm =141mm根据GB/805795，确定凹模外形尺寸为16014040。凹模板的结构示意图如下图：（材料选Cr12Mov）（2） 凸模的设计：前面在进行工艺分析时了解到，需将模具作成单工序模的形式，利用凸模对工件原材料外形进行落料。考虑到凸模的尺寸比较小，所以采用整体的形式方式进行加工和安装，安装时采用螺钉与上模固定凸模长度L凸的确定: 尺寸计算：凸模长度L凸计算为： L凸 =h1 +h2 (0.51.0) mm其中，橡胶块装模高度h1=20mm,卸料板厚h2=18 mm, 凸模的修磨量Y=0.51.0 mm,则： L凸 =20+18+18-(0.51.0)mm =55 mm凸模图纸如下:与固定板过盈配合，过盈量0.02-0.03，与模板螺钉链接。 卸料板、凸模固定板的型孔加工采用线切割加工。（3）卸料板的设计本次设计的模具是正装落料模，上模采用弹性卸料装置，下模座的卸料为落料后所落出的产品，基于此前提，可以采用平装式卸料板卸料，根据卸料面积及卸料力的大小，卸料板厚度经过计算后取为18mm，卸料板与上模座之间采用树脂弹顶卸料。树脂选择原则同上，选橡皮圈自由高度20mm，与模具进行配装。卸料板的结构示意图如下图所示：（材料选45#）(4) 凸模固定板的设计固定板选用材料选45#。型腔与凸模过盈配合，与上模板螺钉和销钉固定。 （5） 树脂的设计 树脂的自由高度H1： H1=hg+hm+(410)/jy mm =(2+1)+6/(0.45-0.15) (0.45-0.1) =23mm取H1=23 mm。（6）模柄的设计 选用45钢。结构如图所示：采用通用模柄。 由上述计算得出模具的闭合高度H凹：H凹=30+18+55+40+35=178mm冲模的闭合高度校核：Hmax-5 mmH凹Hmin+10 mm不能满足475 mm178 mm370mm，所以模具下面需要加等高垫板。（7）定位销的设计 定位销的结构示意图如图所示：材料选45号钢。第四章、模具零件的结构设计（1）定位装置的选用定位装置的作用是限定毛坯（条料或块料）送进步距和送入毛坯有正确的位置，以保证冲出合格的工件，根据不同的毛坯和模具结构，必须采用各种形式的定位装置。模具在冲压时，采用的是手工送料，故可以选择较简单的定位方式，如定位销对板料进行定位。定位销尺寸规格经过计算后，可以选用，大端圆头为10mm，小端圆头为6mm，定位销的材料选为45#，与凹模之间采用过度配合。定位销的长度为25mm。大小端阶梯过度，阶梯规格为20.5mm。（2）凸模固定板的设计采用普通固定法，将凸模压入凸模固定板后同磨结合面，然后校正凸模位置，借助一面双销使固定板定位，再用螺钉紧固在模座上。（3）根据凹模的外形尺寸和模具的闭合高度，选用18号后侧标准模架。第五章、设计并绘制总装图、选取标准件总装图在确定模具结构形式时已画出，其中，导柱、导套、螺钉、销钉等是选取的标准件。其零件参数如下表所示：凹模周界配用模架闭合高度H孔距尺寸最小最大SS116014040158189零件名称及标准编号上垫板凹模固定板卸料板16014018160140401601401816014018圆柱销卸料螺钉螺钉螺钉圆柱销1080M840M1080M1050840导柱选用GB2861.281中的B型导柱，直径d=25mm 、极限偏差为R7 、长度L = 150mm。导套选用GB2861.681中的A型导套，直径d=25 mm 、D=42mm、极限偏差为H7 、长度L =80mm。 第六章、模具的装配要求 1、确定装配基准件 应以冲孔凸模为装配基准件。 首先要确定凸模在模架中的位置， 安装凸模组件， 确定凸模组件在下模座的位置， 然后用平行板将凸模和下模座夹紧，在下模座上划出弯曲孔线，进而安装下模座其他组件。2、安装上模部分 检查上模部分各个零件尺寸是不是满足装配技术条件要求。 安装上模，调整冲裁间隙， 将上模系统各零件分别装于上模座内。3、安装下模部分4、自检 按冲模技术条件进行总装配检查。5、检验6、试冲设计心得时至今日，为期一个月的课程设计即将结束，也就意味着我的大学生活即将结束，但在这一个学期的时间里我学到了很多知识和技能。现在回想起来做课程设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中呀！没有接受任务以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结（这是我以前的一种想法），但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。我设计的是一副冲裁模具，由于这是第一次设计冲裁模，所以对有些标准参数不是很了解，在设计计算时有一点误差，不过，在梁老师的指导下和同学的帮助下，我顺利地完成了设计。首先在设计时，我们必须考虑模具的设计步骤以及一些基本参数。通过对零件结构分析，得出了模具结构的设计思路，并一步一步的计算和查相关的资料得出各零件的尺寸以及结构工艺。其次，等到所有尺寸都算出来的时候，才把模具的结构总装草图画出来，再仔细审查总装草图，看哪些零件的结构和尺寸需要改正的，或是有没有错误码的地方，直到把所有的零件结构和尺寸检查合理时，然后才开始正式用CAD画总装图。此次设计对我个人的知识面又有了进一步的提高，尤其是在CAD制图应用软件使用方面得到了显著的提高。通过工艺分析、比较，我们可以看出。模具结构也如同世界上的任何事物一样，都存在两重性。即有利的一面，也有弊的一面。十全十美的事物是不存在的。因此我们在选用模具结构时，应根据各种模具的结构形式，权衡利弊，综合加以考虑。绝不能根据条条、框框、生搬硬套。该课程设计主要是针对片状产品设计的一个中等复杂程度的冷冲压模具,包括对模具的设计与计算,模具的加工工艺分析,压力的受力分析等基本内容.通过这次设计使我初步具备了设计一个中等复杂程度冲压模具的工艺规程的能力和掌握了运用冲压模具设计的基本原理和方法,步骤,拟定设计方案,熟悉和运用有关参考资料,图表等基本技能,从而使自己在能力方面得以一定程度的提高,为未来从事模具设计与开发打下了良好的基础。在此次设计中，我同学一起讨论，通过他们的帮助，我完成了此次设计。特别感谢的是我的指导老师。她不厌其烦的引导我们解决一个又一个的难题。总之，只要我们每个模具工作者互相交流经验，取长补短、敢于创新、敢于探索、勇于实践，就一定会有许多结构新颖、简单、使用维修方便、操作安全的模具结构涌现出来。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个课程设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个设计做的还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我受益非浅。致 谢对四年来辛勤教导我的老师和学校致以最崇高的敬意！ 对本次课程设计指导我和给予我最多的老师表示我最衷心的感谢!课程设计开始以来，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的经验。拓宽了我的视野和思维，更为重要的是老师以他对事业孜孜不倦的追求和待人接物谦逊的态度和豁达的胸襟，时刻都在潜移默化地影响着我，这将使我终生受益。对本学院模具班的所有同学表示衷心的感谢，四年来的朝夕相伴，他们对我的关心和帮助，让我在四年的大学生活中，学习上生活上都有有了质的提高。参考文献1）钟毓斌主编：冲压工艺