安装耳环级进模设计-冲压模具【三维PROE】【含CAD图纸+PDF图】
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三维PROE
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摘 要本次为一冲压级进模即安装耳环级进模模具设计，进行设计时先根据任务书分析零件的尺寸、材料、批量，确定冲压模具的结构和工艺方案。通过计算，确定模具的冲裁力以及压力中心。完成排样设计，选择压力机，进行凸模与凹模刃口尺寸的计算，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核。进行模具三维图的绘制，以及三维装配。将三维转二维，得出模具的二维装配图以及各模板的二维图。在结构设计中，主要对凹模、凸模、定位零件、卸料出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行设计，其他零件直接选用标准。本设计在设计的同时，结合了Proe、Auto cad、的使用，进行模具三维以及二维的设计表达，在压力中心计算时由于比较困难，所以直接采用Auto cad计算，本设计在结构设计的同时，对部分零件进行了加工工艺分析。 关键词：模具；冲压；凸模；凹模；设计ABSTRACT This is a stamping step into the mold that is installed earrings progressive mold design, design according to the task book analysis of the size of parts, materials, batch, stamping die to determine the structure and process. Through the calculation, determine the punching force of the mold and the pressure center. Complete the layout design, select the press, punch and die die size calculation, the final design of the use of zero, parts, the press to check. Dimensional drawing of the mold, and three-dimensional assembly. Will be three-dimensional to two-dimensional, the mold of the two-dimensional assembly diagram and the template of the two-dimensional map. In the structural design, mainly on the die, punch, positioning parts, unloading device, mold, stamping equipment, fasteners and other design, other parts directly selected standard. The design of the design at the same time, combined with the Proe, Auto cad, the use of three-dimensional and two-dimensional design of the mold, in the calculation of the pressure center due to more difficult, so the direct use of Auto cad calculation, the design in the structural design at the same time , Part of the parts were processed process analysis.Key word: Die; stamping; punch; die; design目 录第一章 绪论11.1冲压加工的特点及应用11.1.1模具发展历史11.1.2模具设计与制造能力21.2多工位级进模31.2.1多工位级进模的特殊含义31.2.2多工位级进模的合理应用3第二章 冲压件工艺性分析42.1 产品分析42.2 冲压工艺分析与排样设计52.2.1 冲压工艺性分析52.2.2 排样设计52.2.3 排样图61.零件展开尺寸的计算62.搭边值的计算63.条料宽度与板料利用率的计算6第三章 压力机的选择和模具中心的确定83.1 压力机的选择83.1.1 冲压力的计算83.1.2 压力机的选择81.冷冲压设备92.冲压设备类型的选择93.冲压设备的选用103.2 压力中心的计算10第四章 模具结构形式的选择124.1 定位方式及定位零件124.1.1 导料板的选用124.1.2 定距侧刃的选用124.2 导正销124.3 托料钉134.4 卸料与推（顶）件装置134.5 始用挡料装置13第五章 模架的结构形式的和相关尺寸155.1 模架的结构形式155.2 模具的相关尺寸15第六章 模具工作零件设计166.1 模具间隙166.1.1 模具间隙的选择166.1.2 间隙对冲裁件的影响166.1.3间隙对尺寸精度的影响166.1.4 间隙对冲裁力的影响166.1.5间隙对模具寿命的影响176.1.6 凸、凹模间隙值的确定176.1.7 合理冲裁间隙的选择186.2 凸凹模的外形尺寸186.2.1 凸凹模刃口尺寸计算的原则186.2.2 凸凹模刃口尺寸的计算方法196.2.3 凸凹模刃口尺寸具体计算196.3 凸凹模长度计算216.4 弯曲压包模设计计算226.5 凸凹模的固定方式226.5.1 凸模的固定方式226.5.2 凹模的固定方式22第七章 压力机校核247.1 公称压力247.2 行程次数247.3 工作台面尺寸247.4 闭合高度24第八章 模具总体结构示意图25总 结26谢 辞27参考文献28大连交通大学2017届本科生毕业设计论文29第一章 绪论1.1冲压加工的特点及应用1.冲压加工及冲压模具：冲压加工是金属压力加工方法之一，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要的形状、尺寸、性能的零件。冲压通常在常温下对金属进行冷变形加工，且主要采用板料来加工所需要的零件，所以也叫冷冲压或板料冲压1。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工三要素。2. 冲压加工的优点：1）冲压加工的生产效率高，操作方便，易于实现机械化与自动化。2）冲压由模具保证冲压件的尺寸与形状精度，且一般不会破坏冲压材料的表面质量，而模具地寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。3）冲压可加工的尺寸范围大、形状较复杂的零件。4）冲压加工一般没有切削碎料的生成，材料消耗较少，且不需其他加热设备，是一种省料、节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成型，且模具制造精度高，技术要求高，是技术密集型产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压方法加工加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用于锻造、铸造和切削加工等方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所替代。1.1.1模具发展历史模具的出现可以追溯到几千年前的陶器和青铜器铸造，但其大规模使用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19世纪，随着军火工业（枪炮的弹壳）、钟表工业、无线电工业的发展，冲模得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的发展，它又成了大量生产家用电器、汽车、电子仪表、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在世界的最前列-许多模具的先进技术，如简易模具、高效率模具、高寿命模具和冲压自动化技术，大多起源于美国；而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、前苏联对塑性加工的研究也处于世界先进前列。20世纪50年代，模具行业工作重点是根据订户的要求，制作能满足产品要求的模具。模具设计多凭经验，参考已有图纸的感性认知，对所设计的模具零件缺乏真实了解。从1955到1965，是压力加工的探索和开发时代模具发展迅速。20世纪70年代模具向高速化、自动化、精密化、安全化发展。20世纪70年代中期至今计算机辅助设计、辅助制造技术不断发展的时代2。1.1.2模具设计与制造能力在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面 无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术也得到了应用3。1.2多工位级进模1.2.1多工位级进模的特殊含义级进模，又称跳步模、连续模和多工位级进模。指模具上沿被冲压原材料的直线送进方向，具有至少两个或两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位完成两个或两个以上冲压工序的冲模。常见的冲压工序有冲孔(圆孔和异形孔、窄型、窄槽等)、压弯（一次压弯和多次压弯）、拉深、再拉深、整形、成型、落料等。由于冲件各不相同，所完成的冲压工序性质和工位数各不相同，所完成的冲压工序性质和工位数也各不相同，内容非常丰富。其所用的模具在通称级进模的前提下，一般用制件名称冠在级进模前面，以此称呼其不同的级进模，如簧片级进模、10工位簧片级进模等。1.2.2多工位级进模的合理应用尽管多工位级进模有许多优点 ，被誉为当代现金模具的典型代表，但由于制造周期相对长些，成本相对高的原因，应用时必须慎重考虑，采用多工位级进模，应符合如下情况：1）大批量生产 制件应该是定型产品，而且需要量确实比较大。一般不少于5万件。2）不适合采用单工序模冲制 如某些形状异常复杂的制件，如空调翅片、接线端子需要多次冲压才能完成制件的形状尺寸要求，若采用单工序冲压定位是无法定位和冲压的，而只能采用多工序级进模在一副模具内完成连续多个工序的冲压，才能获得所需制件。3）不适合采用复合模冲制 如某些形状特殊的制件，例如集成电路引线框、电表铁芯、微型电动定、转子片等，使用复合模是无法设计与制造模具的，而应用多工位级进模能圆满解决问题。4）制件的精度要求适中 用多工位级进模加工的制件精度，一般在IT10级以下，比用复合模加工低些。5）冲压用的材料长短、厚薄比较适宜，多工位级进模用的冲件材料，一般都是条料，料不能太短，以致冲压过程中换料次数太多，料太薄，送料导向定位困难；料太厚，无法娇直，且太厚的料长度 一般较短，不适合用级进模，自动送料也困难。6）制件的形状与尺寸大小适当 当制件的料厚大于5mm，外形尺寸大于250mm 时，不仅冲压力大，而且模具的结构尺寸大，故不适宜采用级进模。第二章 冲压件工艺性分析2.1 产品分析材料：08F 厚度:2.6mm图2-1 产品零件图该零件为耳环安装零件，材料为08F，厚度2.6mm。具有强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接等特点3。常用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。 圆钢用作心部强度要求 不高的渗碳或氰化零件。零件中4mm凸包作焊接点用，为保证焊接质量，对凸包高度差有要求。R31.8mm圆弧面为焊接定位面，4个浅槽和2个3.5mm孔为工艺槽孔，14mm孔为安装孔。精度等级IT14级。2.2 冲压工艺分析与排样设计2.2.1 冲压工艺性分析该零件存在两个方向的弯曲成型，故对模具结构有较高要求。经分析决定采取先冲裁再弯曲的设计。由于先冲裁成型的孔在弯曲后会产生变形，因此在冲外轮廓及内孔的时候将变形预先考虑，对外型进行尺寸上的修改，再由不断的实验确定预先冲裁的尺寸已达到理想的成型效果。且由于存在两个方向的弯曲，故单独的零件弯曲难以形成力的平衡，综上，采用两面对称的排样形式进行成型。2.2.2 排样设计该零件要求大批量生产，且存在两个方向的弯曲成型，从节约材料和模具结构尽量简化的角度考虑，有两种排样形式可以选择：如图2-2 所示: 图2-2 排样设计方案综合考虑两种排样方案。两种方案均能实现成型的目的，且方案一工步数量要求相对较小，材料利用率相对更好，经济效益更好，但是由于各个工位之间安排过于紧凑在安装凸模时可能会造成困难。故产生方案2，加入合适的孔工位，在保证冲压质量的同时，又遍于模具的制造和安装。11个工位依次为，冲定距侧刃切边空位冲小孔空位冲椭圆孔压凸包空位弯曲空位切断。2.2.3 排样图1.零件展开尺寸的计算零件展开公式 L=L1+L2+(r+xt)a/1803（公式中L1,L2 分表表示弯曲处两侧的直边长度。r表示弯曲半径。t表示板料厚度。a表示弯曲角。x为系数由r/t的值来确定）根据零件尺寸分析可知：a=90.5，t=2.6mm，r=2mm，查表可得k=0.28。.L=14.5+17.4+（2+0.282.6）90.5/180=36.2 mm。2.搭边值的计算查表2-1确定零件与零件的搭边值为a=3mm，零件与板料边缘的搭边值为a1=4mm。表2-1 冲裁金属材料的搭边值材料厚度t手工送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa11-22-33-44-55-66-881.522.5345671.51.522.5345622.533.556781.522.53456733.545678922.53.5456783456782345673.条料宽度与板料利用率的计算条料宽度计算：B0- =（D+2A+nC）0-=（117.14+24+12.5）0 -=125.14式中：D工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）Da侧搭边（mm） D条料宽度的公差，n侧刃数 C侧刃冲切的料边宽度（mm）板料利用率4计算：=(nS/LB)100%=63.3%公式中：n 一个进距内零件数量。S一个冲裁件地实际面积，单位mm2。B 一个进距内条料宽度,单位mm。L一个进距内条料长度，单位mm。第三章 压力机的选择和模具中心的确定3.1 压力机的选择3.1.1 冲压力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具强度。压力机的吨位必须大于冲裁力4。查表得知：08F，抗拉强度 b=295MPa5。由公式依次计算各部分冲压力：由 AutoCAD 直接测量出剪切总长度：L=300mm冲裁力：F冲=KLt0.8b=1.33002.60.8295=240000N (公式中 K 系数，对于碳素工具钢取值 1.3。L 剪切长度。t 板料厚度。 b 材料的抗拉强度)卸料力：查表3-1得 K2=0.03F卸=K2xF 冲=0.03240000=7200 N 推件力：查表3-1得 K1=0.045 n=h/t=5/2.6 F推=K1tn F冲=0.045（5/2.6）240000 = 21600 N 自由弯曲力 F=CKBt2/(r+t)b =540 本公式中C，K为系数分别取0.7,1。T板料厚度。b材料的抗拉强度。r弯曲半径）由于本零件存在两个方向的弯曲，故应分别计算自由弯曲力F弯=14026N总冲压力F总=F冲+F卸+F推+F弯=240000+7200+21600+14026=282826283KN 表3-1 推件力系数、顶件力系数和卸料力系数料厚/mmK1K2K3钢283KN1.3=367.9KN,所以压力得以校核。7.2 行程次数行程次数为 105 次/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此得以校核.7.3 工作台面尺寸根据下模座 LB=600mm350mm,而压力机的工作台面L2B2=630mm420mm，故符合要求,得以校核。7.4 闭合高度由压力机型号知 Hmax=400mm M=100 H1=40Hmin=HmaxM=400-100=300 (M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由公式得:( HmaxH1)-5H( HminH1)+10,得(40040)-5333-20(30040)+10即 355313270 ,所以所选压力机合适,即压力机得以校核。第八章 模具总体结构示意图模具总体装配二维示意图： 总 结本毕业设计从模具有关历史开始，分析了冲压加工的特点以及多工位级进模的含义应用，该冲压件的工艺性。初步确定了零件的排样图，通过计算得到毛坯的相关尺寸，并根据相关计算选择了合适的压力机。确定了模具的结构以及形式，计算了模架的相关尺寸。主要进行了模具工作零件的设计，如，模具间隙的选择，凸凹模刃口尺寸的计算。以及模具一些凸凹模的设计。并对压力机进行了校核。最后，本文展示了模具的总体结构示意图。设计过程中，模具相关尺寸的计算主要依据相关书籍中的公式以及数据，二维以及三维的建立则用到了AutoCAD、proe等相关软件。虽设计较比较用心但仍有许多错误，后续学习中仍须继续改进。谢 辞本次设计，从刚开始接到任务时由于不熟悉模具设计的整体流程致使我走了很多弯路。尤其在三维建模上，由于自己对软件的不熟悉，所以很多东西在做的时候会卡壳。后来，经过阎长罡
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