上铰链固定板的冲孔落料弯曲级进模具设计【说明书+CAD】
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上铰链固定板的冲孔落料弯曲级进模具设计【说明书+CAD】,铰链,固定,冲孔,弯曲,模具设计,说明书,CAD
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上铰链固定板的冲孔、落料、弯曲级进模绪 论 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，使其分离或塑性变形从而获得制件的一种加工方法。三年的专业学习即将结束，毕业设计是在完成大学三年的专业课程的最后一个实践环节，是对以前所学的基础知识及所掌握的专业知识的综合运用总结。通过毕业设计的环节，对已学知识的全面检查和运用，提高综合运用能力与生产实际的结合能力。模具是现代工业生产的重要工艺装备。模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。随着工业技术的迅速发展，在国民经济的各个领域都越来越多地依靠模具来进行加工。采用模具成形加工零件代替传统的切削加工工艺，可以提高生产率，保证零件质量，节约原材料，降低生产成本，从而获得很高的经济效益。模具生产出来的制件可最大限度的保证产品的尺寸精度和质量。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制刚板、刚带为坯料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机汽车拖拉机电机电器仪器仪表等产品，60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车手表洗衣机电冰箱及电风扇等轻工产品，90%左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。据统计，超过70%的汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表的零件，80%以上的塑料制件，85%以上的计算机、电子行业产品的零件，都是采用模具成形的方法来生产。在我国，随着生产和科学技术的发展，特别是20世纪八九十年代以来，产品的的更新换代速度加快，品种数量的迅速增加。这使得的模具的需求量相应的增加，模具质量的要求也不断提高，模具在工业生产中的地位越来越重要。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展的时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，无疑也面临着更大的挑战。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化，多样化高、性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化，高效率、高精度、长寿命方向发展。随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计，依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD），数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。在完成了三年的专业课程学习和经过生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对冲压模具的生产条件和生产的实际情况有了一个真实的、较全面的认识。对模具的零部件的设计与生产也有了一个理论与生产实际的结合。在通过对各种模具设计与制造方面的资料书的查阅，对模具设计的各个环节的设计过程有比较好的思路。毕业设计要达到的具体要求是：1.系统总结，巩固过去所学的基础知识和专业课知识。2.运用所学知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。3.通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。4.提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。第1章 冲裁件的工艺性分析1.1 原始资料工件名称：上铰链固定板工件简图：如下图材料：Q235料厚：2 mm产量：大批量图1 工件图1.2 工艺性分析 冲裁件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适合性。该工件有冲孔，落料、弯曲三道工序，材料为Q235，具有良好的冲压、弯曲性能。工件弯曲部分的形状相对简单，弯曲工序的工艺力和工艺性能的要求简单，从工件的材料性能、形状、精度要求和产量进行综合分析，工件弯曲模部结构简单。由于零件图未注公差尺寸，属于未注公差尺寸。在此，精度取IT12级， 可满足冲裁件的精度要求。1.3 工艺方案的确定确定工艺方案的原则：保证冲裁件的质量；经济性原则；安全性原则。该工件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：冲孔-落料-弯曲 单工序模 方案二：冲孔-落料、弯曲 级进模方案三：冲孔、落料、弯曲 复合模方案一，模具结构比较简单，但需三道工序。模具成本高，生产率较低，难以保证制件的质量要求，更重要的是满足不了产品的批量生产。方案二，一副模具，两个工位，生产率高，在满足生产要求的同时最大程度的保证了制件各个尺寸的形位精度要求、使制件的质量得以保证。方案三，一副模具，生产率高，但由于工件的板厚、孔边距等条件的限制，复合模的凸凹模的加工制造难以实现，模具的结构也会很复杂。通过对上述三种方案比较分析，该工件的冲压生产采用方案二为佳。1.4 主要设计计算1.4.1 排样方式确定冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。故排样时应考虑如下原则：提高材料利用率；合理排样方法使操作方便，劳动强度低而且安全；模具结构简单，寿命长；保证冲件质量和满足冲裁件工艺性对板料纤维方向性的要求。由于坯料的料厚较厚，因此采用有搭边的直排排样。如图2图2 排样图1.4.2 坯料面积的计算搭边是排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料。搭边值要合理确定，搭边值过小，材料利用率虽高，但过小时搭边的强度和刚度不够，冲裁时工件容易产生边缘翘曲，不仅会增大冲裁件毛刺，有时单边也会被拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口，因此确定搭边值时应考虑如下因素：（1） 材料的力学性能，材质较软的材料，脆硬性的材料，搭边值要大一些；硬材料，搭边值可小一些；（2） 材料的厚度，材料越厚，搭边值也越大； （3） 零件的形状和尺寸，零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大；（4） 排样的形式，对排的搭边值大于直排的搭边值；（5） 送料及挡料方式，用手工送料且有侧压装置的搭边值可小一些，用侧刃定距比用挡料销定距的搭边值小一些；（6） 卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些。查刘建超、张宝忠主编的冲压模具设计与制造 表 2.5.2 最小搭边值 最小搭边值 2.2 a2.5工件在弯曲前的坯料长度： （如图3）= 60+2.77+37.92+4.44 =105.15mm图3 工件弯曲的相关尺寸确定料宽 B105.15+2.2+2.2=109.55 mm冲压件毛坯面积 A4158.89步距 S49+2.251.2 mm一个步距材料利用率 A - 一个步距内冲压件的所需面积；B - 条料宽度；S - 一个送料步距。第2章 冲裁力的相关计算2.1 冲压力的相关计算表1 冲裁力的计算冲裁力冲孔力F1.3（24.843+21.98）232080288 NK=1.3 320 MPat = 2mm冲裁力（落料）1.3275.092320228874.88 N275.09 mm320 MPa弯曲力（冲孔）47040 Nt2 mm800 MPar0.6mm卸料力0.05228874.8811003.7N0.05推件力30.5580288132475.2N3 0.55，F80288冲压工艺总力80288228874.84704011003.7132475.2598715N弹性卸料，弹性顶件，下出废料注：刘建超、张宝忠主编的，冲压模具设计与制造表2.6.1 卸料力、推件力和顶件力系数表，得0.05，0.55。L - 冲裁件周边长度；t -料厚； -材料抗剪强度；K -安全系数，取1.3；K-卸料力系数；K-推件力系数；n-同时卡在凹模内的冲裁件数。2.2 压力中心计算为了保证压力机和模具正常工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力作用点的方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。计算其压力中心的步骤如下： 1、按比例画出凸模的工作部分剖面图（见图） 2、在相对中心线的位置作X轴Y轴 3、 分别计算出各线段和圆弧的重心到X轴的距离、和到Y轴的距离、 4、分别计算每一个凸模刃口轮廓的周长LLLL （见简图） 计算数值看下表： 图4 冲裁力的中心计算表2 压力中心数值基本要素长度L/mm基本要素压力中心的坐标值xy40-2024.524.5-4012.2524.5-40-12.2540-20-24.566.6530-14.524.56012.25603024.5合计280.5022.252.3 校正时的弯曲力计算 =2040+404010 =16800N式中： - 校正弯曲应力A - 校正部分投影面积P - 单位面积校正力2.4 弯曲中性层确定根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。中性层位置以曲率半径,表示通常用下面经验公式确定：0.6+0.242=1.08式中： r 零件的内弯曲半径取0.6t 材料厚度 t2mmx 中性层位移系数查表3.4.1取0.242.5 回弹量计算由于 r/t=0.6/2(58) 所以弯曲半径回弹值一般不大，实际生产中只考虑角度回弹，查表312 Q235 回弹角度为-1130取0第3章 模具工作零件的尺寸计算3.1 凹模刃口尺寸的计算3.1.1 工作零件的刃口尺寸的计算原则凸、凹模的刃口尺寸和公差直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及公差来保证。因此正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。 计算凸模或凹模尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。a、凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸A 第一类尺寸：b、凹模磨损后会减小的尺寸-第二类尺寸B 第二类尺寸： c、凹模磨损后会保持不变的尺寸 第三类尺寸C 第三类尺寸：由于凹模刃口在磨损后尺寸会变大，故采用a类尺寸查表2.3.3 得间隙值 =0.460mm =0.640mm查表2.4 凸、凹模制造公差分别为 =0.025mm =0.035mm校核 ： = 0.640 - 0.460= 0.180+ = 0.025 + 0.035 = 0.060满足： + 的条件。3.1.2 凹模刃口尺寸计算因工件取IT12 到IT13级 ，磨损系数X取0.75，对外轮廓落料，由于形状复杂故采用配合加工法,其凸模刃口尺寸计算如下： 当0.5时 x0.5当0.5时 x0.75由 落料，应以凹模为基准。因此还应换算到凸模基准进行配研。与凹模之间的间隙为一般冲裁模单边间隙的2/3，因此 ， = =0.153mm =0.213mm3.2 凸模刃口计算查表，取 根据公式 D =（D-Z）100=（100-0.46）=99.5449=（49-0.46）=48.5420=（20-0.46）=19.549=（9-0.46）=8.546=（6-0.46）=5.54 mmmm 3.3 各孔的中心距离的计算 孔心距属于磨损后基本不变的尺寸.在同一工步中,在工件上冲出孔矩为L+/2,当两个孔时,其凹模型孔中心矩可以按照下式确定: 所以: mm mm mm第4章凸、凹模结构设计4.1 凸模长度计算凸模长度L 应根据模具的结构、凸模的强度刚度和参考和行业的标准JB/T 8057.1-1995确定，根据模具结构的需要，凸模长度为75mm，材料为9Mn2V钢，热处理硬度 5860 HRC。 4.2 凸模弯曲部分的圆角半径当工件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径rT取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径0.175，所以凸模弯曲部分的半径等于r=0.6。4.3 凹模高度计算根据公式：H=kb=0.399.77=24.94 mm，考虑到模具的强度和刚度，取用的数值为26mm。由于工件还得进行一次弯曲，凹模固定在下模座上,因此凹模高度根据设计需要取60 mm。为保证凹模在工作中的平衡受力，在其底部垫上淬硬的垫板以保证下模座在模具工作中受力平衡，不会产生压溃现象。式中：H- 凹模厚度k-系数 查表2.9.5 取0.3b-凹模刃口的最大尺寸4.4 凹模最小壁厚确定凹模壁厚 C =（1.52）H 80 mm 根据工件尺寸即可以估算出，凹模周界尺寸为190mm130mm60mm凹模材料：由于制件大批量生产，对凹模材料强度、刚度、耐磨等性能的要求较高，因此选9Mn2V钢。4.5 橡皮的确定 橡皮的自由高度： 根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进入凹模的深度取0.51mm，考虑模具维修时刃磨留量2 mm，则总的工件行程， mm，根据公式，橡皮的自由高度：=2024 mm 取 mm模具在装配后，橡皮的预压量为=2.43.6mm 取 mm由此，可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为28mm。第5章 模具总体设计5.1 基本结构形式5.1.1 倒装结构根据上述分析，本零件的工序为冲孔、落料，弯曲。而且已确定为采用级进模冲压，在落料弯曲的那部分模具中选用倒装结构，方便弯曲力的提供，同时也使模具的结构简单化。5.1.2 送料方式考虑到模具的结构以及工件的精度较低等主要原因，采用人工送料的方式进行生产。5.1.3 毛坯定位的原则 定位零件的作用是用来确定条料或毛坯在模具送进时用准确的位置，以保证冲出合格的制件。条料或毛坯在模具中的定位：一是送料方向上的定位，用来控制送料的进距，即通常所说的挡料。二是在与送进方向上垂直方向上的定位，通常称为导料。 定位零件的设计原则是：(1) 定位至少应有三个支承点，即两个导向点和一个定距点。定位的支承点（面）之间应有足够的距离，保证条料或毛坯定位的稳定；(2) 定位的方向和位置必须与人们的操作习惯相适应，如右手比左手操作可靠有力。由于本零件的生产是大量生产，为确保送料正确性，第一工步、二工步的冲孔采用两个侧压定位装置进行二次定位，第三工步在送料进行落料时采用销钉和导正销进行精确定位。5.1.4 定位销钉的选用根据模具的结构与其他零件的加工条件考虑，落料弯曲工部的固定挡料零件选用固定挡料销（JB/T7649.101994）A型的结构型式，如下图（图5）。图5 选用的固定挡料销的结构 由条料或毛坯的厚度t2mm，选用d8mm的A型固定挡料销。其相关参数是，d8mm，h3mm,L=8mm,d4mm。材料为45钢，热处理：硬度4348HRC。5.1.5 卸料方式本零件冲压过程中的冲孔时，条料会卡在冲孔的凸模上，为保证条料的平整度和下一工序的顺利进行，在冲孔工序采用弹压卸料装置；落料时，条料会卡在落料凸模外，又因为零件在落料后马上进行弯曲为保证落料的质量和弯曲的顺利进行，同样采用弹性卸料板进行弹性卸料也兼起压料的作用，同时也能提高制件的弯曲质量。5.2 模具的基本尺寸凹模板尺寸为190mm130mm60mm,其他模板尺寸取为凹模板平面尺寸一致。上模垫板厚度 12 mm落料凸模固定板厚度 15 mm冲孔凸模高 70 mm冲孔凹模板厚度 50mm下模垫板厚度 12 mm模架模架采用中等精度，中小尺寸冲压件的对角导柱模架（GB2851.1-1990），从前往后送料，操作比较方便。上模座 L/mmB/mmH/mm= 20020050下模座 L/mmB/mmH/mm= 20020050导柱 d/mmL/mm =32210导套 d/mmL/mmD /mm = 3511548 从结构初算出模具的闭和高度：5.3 模柄的选用图6 压入式模柄的结构图 模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件，对于它的基本要求：一是要与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；二是与上模正确可靠的连接。模柄在上模座上的安装位置还要保证其位置的中心是模具的压力中心，以保证模具安装在压力机上后，压力机的压力中心与模具的压力中心重合。 根据模具的大小与其在工作的压力机的模柄孔的尺寸，参考 肖祥芷、王孝培中国模具设计大典的第3卷冲压模具设计表22.524 压入式模柄（JB/T 7646.11994）的A型压入型凸缘模柄，A60115mm JB/T 7646.1。选用压入式模柄 （GB/T7646.1-1994），是由于其结构相对简单且对模座的安装占用尺寸相对较小，且安装简单可靠。5.4 模具安装中各零部件的公差配合要求表 2 装配中各个零部件的配合公差序号配合零件名称配合要求序号配合零件名称配合要求1导柱、导套与模座H7/r67弯曲凹模与凹模H7/f82导柱与导套H7/h68卸料板与凸模0.10.2mm（单边间隙）3压入式模柄与上模座H7/m69固定挡料销与卸料板H7/m64模柄与压力机滑块模柄孔H11/d1110冲孔凸模与其固定板H7/m65小凸模与其固定板H7/m611螺钉与螺杆孔0.51mm（单边间隙）6销钉与固定板、模座H7/r612卸料螺钉与螺杆孔0.51mm（单边间隙）第6章 压力机型号确定及校核6.1 冲压设备的选择应注意以下几点（1） 压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即，式中所选压力机的吨位，冲裁时的总力；（2） 根据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数，如复合模工作需从模具中间出件，最好选用可倾式压力机。（3） 根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如有推件时应考虑台面孔的大小使冲后有关零件能自由通过。（4） 选择压力机的闭合高度与模具是否匹配。（5） 模柄直径，长度尺寸是否与压力机滑块模柄直径、深度尺寸相当。（6） 压力机滑块行程应该是拉深深度的22.5倍。（7） 压力机的行程次数应当保证有最高的生产效率。（8） 压力机应该使用方便和安全。为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力的原则选取压力机。由于冲压力比弯曲力大的多， 因此 ，根据冲压力来确定压力机型号 查资料，选用开式可倾压力机 ： J23-630 （GB/T 1437-1993）该压力机与模具设计的有关参数为： 表3 所选择压力机的相关参数公称压力 /KNJC21-800发生公称压力时滑块距下死点距离 /mm9滑块行程 /mm130行程次数 /次min60最大封闭高度 / mm固定台和可倾式380活动台位置最低480最高240封闭高度调节量 /mm100滑块中心到床身距离 /mm290工作台尺寸/mm左 右800前 后540工作台孔尺寸 /mm左 右380前 后210直 径260立柱间距离 /mm380活动台压力机滑块中心到床身到床身紧固工作台平面距离 /mm270公称压力 / KN800模柄孔尺寸（直径/mm深度/mm）6075工作台板厚度 /mm110倾斜角 25经校核压力机能满足使用要求。总 结本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论与实践的训练。它在我们学习中占有很重要的地位。通过这次毕业设计使我从新系统的复习了所学专业知识同时也巩固了先前学到了的知识，同时感触最深刻的是：所学知识只有在应用中才能在更深刻理解和长时间记忆。对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等重要设计的问题进行查询，我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计，使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。通过这次设计，我更加深入地学习了冷冲压技术工作设计的内容。冷冲压技术工作设计的内容包括冷冲压工艺设计、模具设计及冲模制造三方面内容，尽管三者的工作内容不同，但三者之间存在着相互渗透、相互补充、相互依存的关系。冷冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件，从对产品零件图的冲压工艺性分析入手经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写冲压工艺卡的一个综合分析、计算、设计过程。冲压工艺方案的确定包括工序性质、数量的确定、工序顺序的安排、工序组合方式及工
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