毕业设计（论文）-推板多工位级进模设计

毕业设计说明书PAGEPAGE2目录绪论毕业设计的目的和意义…………4中国模具的发展前景…………4冲压设计工艺分析…………7工艺方案的确定…………………8模具结构形式的确定…………8毛坯尺寸的确定…………………9排样图及其经济性分析…………11冲压设备的选用…………………13压力中心的确定…………………15工作零件刃口尺寸计算…………16主要零部件设计…………………21校核压力机安装尺寸…………23总结…………24致谢…………………25参考文献…………………26

摘要本工件的外形和四个Ø11mm的孔属于落料、冲孔工序，需要弯两处弯，伸工序，而两边属于弯曲。方法是先浅拉深，再冲孔，再弯曲，最后落料。该零件是大批量常年生产，若用单工序模制造，工序多且生产率低；若用复合模制造，φ3.3mm的孔的冲孔凸模与工件外形的落料凹模间的间隙太薄，影响模具的寿命，因此采用级进模。关键词：浅拉伸冲孔弯曲落料级进模

AbstractTheappearanceofthispartoftheholeandfourarechargedØ11mmexpected,punchingprocedures,processesbelongtothemiddleoftheshallowstretchprocesses,andarebentonbothsides.Discussionisfirstdrawing,thenpunching,bendingagain,thefinalblanking.Useoftheprogramme(1)theprocessingpartsanddifficulttoguaranteethelengthofsize420+0.15mmprecision,butalsoeasytopunchholesinthewearandlowerdielife.Theanalysiscomparedthedeterminationoffinalprogramme(2).Thebendingoftherebound,canreducethegapmeanstoavoidorreducetherebound.Keywords:shallowstretchpunchingbendingblankingProgressiveDie

第一章绪论1．1毕业设计的目的和意义毕业设计是大学生阶段的最后一次大作业，也是学生从学习向实际的工作过渡的综合演习，更是一次综合提高和学习的过程。毕业设计及其准备工作几乎要花去一个学期的时间，最后要形成一整套的文档资料。因此毕业设计也是对学生的最后的和综合的考核。因此，扎实认真高质量地完成毕业设计任务，具有特殊的重要意义。对于模具专业的学生而言，毕业设计之前应已具备工科大学生应具备的基础知识技能以及模具专业知识技能。通过毕业设计具体应达到如下目的：通过毕业设计的准备工作，进一步提高独立调研以及专业业务素质。并通过文献查阅，现场收集资料等工作，锻炼解决模具专业工程技术问题的能力。巩固深化扩充专业知识，并通过对毕业设计中涉及到的问题的分析研究，提出自己的观点，并完成设计任务，经历一次严格的综合的工程训练。通过独立地解决一个专门的本专业的工程技术问题或者一个理论问题，完成相应的论文﹑图纸等工作。进一步提高计算﹑绘图﹑计算机应用以及模具分析设计能力。1．2中国模具的发展前景80年代以来，中国模具工业发展迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。目前，中国约有17000多个模具生产厂点。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。中国模具工业的技术水平近年来也取得长足进步。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模。工位数最多已达到160个，寿命已达到1-2亿次。虽然中国模具工业在过去的十年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有很大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术的应用还不够广泛等等。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造业中的重要基础地位，认识到模具技术的高低已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定产品的质量，效率和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术进步，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力，此外，许多研究机构和大专院校都开展了模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术的研究机构和院校已经达到30余家。从事模具技术和培训的院校已超过50家。目前，中国大陆制造业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后仍将以每年10%以上的速度增长。对于大型，精密复杂，长寿命模具的增长将远超过10%的增幅。因此我国模具市场发展空间十分广阔。

第二章冲压设计制件如下图所示，材料为Q235，料厚为2mm,制件尺寸精度为IT14级，大量生产。2.1工艺分析该制件形状简单，厚度较大，精度要求不高，大量生产，属普通冲压件，但有几点应注意：制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式。两侧边2*Ø11两孔壁距与周边仅6mm，在设计模具时应加以注意。大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。该制件有两次弯曲，在设计时应考虑控制回弹和防止偏移。2.2工艺方案的确定根据制件工艺性分析，其基本工序有冲孔，落料，∪形弯曲，∨形弯曲四种。按其先后顺序组合，可得以下几种方案：落料-冲孔-∪形弯曲-∨形弯曲，单工序冲压。落料-冲孔-∨形弯曲-∪形弯曲，单工序冲压。冲孔-切口-∪形弯曲-∨形弯曲-落料，单件复合冲压。冲孔-切口-∪形弯曲-∨形弯曲-切断，单件级进冲压。方案1），2）属于单工序冲压，由于该制件生产批量很大，而这两种方案生产率低，操作也不安全，生产成本较高，故不宜采用。方案3）属于复合式冲压，由于制件有两次弯曲，复合模结构复杂且装配较困难，强度也会受影响，寿命不高。因此采用复合冲压使用价值不高，也不宜采用。方案4）属于级进冲压，即解决了方案1），2）的问题，又不存在方案3）中的问题，故此方案最为合适。2.3模具结构形式的确定为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可对冲孔凸模起导向作用和保护作用，对提高工艺的稳定性有明显的作用。为保证制件准确送料，采用侧刃定位，生产率高，材料消耗也不大。为了防止凸模啃伤上模座，采用垫板结构。在进行∨形弯曲时，为了防止工件偏移，便于卸料和使工件定位可靠，采用顶杆装置。由于该工件的材料为Q235，为一般材料，采用增加压料力或减小凸﹑凹模之间的间隙，以增加拉应力，减小回弹。2.4毛坯尺寸的确定弯曲件毛料展开长度计算相对弯曲半径为：R/t=8/2=4>0.5可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径。由文献（三）中性层的位置计算公式ρ=R+Xt由文献（三）表5-5中性层系数X的值，查出X=0.42∴ρ=R+Xt=8+0.42*2=8.84由文献（三）圆角半径较大（R>0.5t）的弯曲件毛料计算公式L=∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(直线))+∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))；leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))=πα（R+Xt）/180°∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(直线))=22+11.5-2-6+65-2-6=82.5mm∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))=πα（R+Xt）/180°=3.14*90°*8.84/180°=13.879mm∴L=∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(直线))+∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))≈96mm弯曲件毛料展开宽度计算相对弯曲半径为：R/t=8/2=4>0.5可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径。由文献（三）中性层的位置计算公式ρ=R+Xt由文献（三）表5-5中性层系数X的值，查出X=0.42∴ρ=R+Xt=8+0.42*2=8.84由文献（三）圆角半径较大（R>0.5t）的弯曲件毛料计算公式L=∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(直线))+∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))；leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))=πα（R+Xt）/180°∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(直线))=（31.5-8）*2+70-8-8=101mm∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))=2πα（R+Xt）/180°=2*3.14*90°*8.84/180°=27.7576mm∴L=∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(直线))+∑leq\o(\s\up7(),\s\do3(圆弧))≈128.76mm弯曲件毛料展开形状如下图：2.5排样图及其经济性分析1）排样图的确定由文献（三）表3-10搭边a和a1的数值，文献（三）表3-11剪板机剪料的下偏差Δ，文献（三）表3-12条料与导板之间的间隙b,得：a=2.2a1=2.5Δ=1mmb=1mm如下图所示，两侧边2*Ø11两孔壁距与周边仅6mm，而制件厚度为2mm。考虑到凹模强度，将1，2两部分在不同的工位冲出。工件间搭边a仅2.2mm，考虑到凸模的强度，将1分成如图所示的3，4两部分，在两个工位中冲出。故该制件需五个工位完成。由文献（三）送料步距的计算公式：A=D+a得：A=90+2.2=92.2由文献（三）条料在无侧压装置的板料之间送料时，条料宽度计算公式：B=（D+2a1+2Δ+b）eq\o(\s\up7(0),\s\do3(-Δ))得：B=（132+5+2+1）eq\o(\s\up7(0),\s\do3(-1))=140eq\o(\s\up7(0),\s\do3(-1))排样图如下所示：第一工位冲成形侧刃，第=工位冲孔，第三工位冲孔，第四工位∪形弯曲，第五工位∨形弯曲及切断经济性分析材料利用率的通用计算公式：η=A0*100%/A得：η=（90*60+3.14*11.5eq\o(\s\up7(2),\s\do3())+49*23）/140*92.2=54%2.6冲压设备的选用计算冲压力完成本制件所需的冲压力由冲裁力，弯曲力以及卸料力，推料力组成。不需计算弯曲时的顶料力和压料力。Ⅰ冲裁力F冲-由冲成形侧刃力，冲孔力，切口力和切断力四部分组成由文献（三）冲裁力F冲的计算公式F冲=kLtτ由文献（三）表2-3冲压常用金属材料的力学性能，得Q235的抗剪强度为τ=304-373（为计算方便，取350Mpa）∴F冲=1.3*350*2*[2*3.14*5.5*4+(41+93.2-23+3.14*11.5+24.5)*2+2*（15.5+2.2+40）+29*2]=119.6KNⅡ弯曲力F弯-为有效控制回弹，采用校正弯曲由文献（三）校正弯曲时的计算公式F弯=AP由文献（三）表5-6单位面积上的校正力，得P=100Mpa∴F弯（∪形弯曲时）=23*132*100=303.6KNF弯（∨形弯曲时）=90*60*100=540KNⅢ卸料力F卸和推料力F推由文献（三）卸料力F卸和推料力F推的计算公式F卸=K卸F冲F推=K推F冲由文献（三）表3-8卸料力，推件力和顶件力系数得：K卸=0.035K推=0.045∴F卸=0.035*119.6=4.2KNF推=0.045*119.6=5.4KNF=F冲+F卸+F推+F弯（∪形弯曲时）+F弯（∨形弯曲时）=972.8KN初选压力机查文献（三）表1-2开式固定台压力机（部分）参数，初选压力机J29-160。2.7压力中心的确定由于排样图图形规则，上下对称，故采用解析法求压力中心较为方便。先计算第一工位在X方向的压力中心。建立坐标系如下图所示：根据文献（三）压力中心的计算公式得：X0=67*33.5+78.5*3.14*11.5+3.2*91.6+93.2*16.5+92.2*46.6+24.5*6767+3.14*11.5+2.2+16.5+92.2+41+24.5=45.97建立坐标系如下图所示：因为上下对称，所以y=0，只需求x。根据合力矩定理有x=X1F1+X2F2+X3F3+X4F4+X5F5F1+F2+F3+F4+F5=28142460+278.7*125725+213668*278+303600*358.1+228042000963200≈2602.8工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。用分别加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。由文献（三）表3-3冲裁模初始双面间隙Z（汽车拖拉机行业用）和文献（三）表3-6简单形状冲裁时凸，凹模的制造偏差，查出：Zeq\o(\s\up9(),\s\do3(min))=0.246mmZeq\o(\s\up11(),\s\do4(max))=0.36mmδeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=-0.03mmδeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=+0.04mm|δeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))|+|δeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))|=0.07mmZeq\o(\s\up11(),\s\do4(max))-Zeq\o(\s\up9(),\s\do3(min))=0.36-0.246=0.114mm满足|δeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))|+|δeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))|<Zeq\o(\s\up11(),\s\do4(max))-Zeq\o(\s\up9(),\s\do3(min))所以可用分别加工法计算刃口尺寸。由文献（三）分别加工刃口尺寸计算公式及表3-5磨损系数X，查出:X=0.5mmⅠ第一工位aeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(92.2+0.5*0.87)0.03=92.60.03mmaeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(aeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))+Zeq\o(\s\up9(),\s\do3(min)))=94.3mmbeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(16.5+0.5*0.43)0.03=16.70.03mmbeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(16.7+0.64)=17.4mmceq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(41+0.5*0.62)0.03=41.30.03mmceq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(41.3+0.64)=41.9mmdeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(67+0.5*0.74)0.03=67.40.03mmdeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(67.4+0.64)=68mmeeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(11.5+0.43*0.5)0.03=11.70.03mmeeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(11.7+0.64)=12.4mmⅡ第二工位deq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(11+0.5*0.43)0.03=11.20.03mmdeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(11.2+0.64)=11.8mmⅢ第三工位geq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(3.2+0.5*0.3)0.03=3.40.03mmgeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(3.4+0.64)=4mmfeq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(40+0.5*0.62)0.03=40.30.03mmfeq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(40.3+0.64)=41mmⅣ第四工位弯曲时凸模的圆角半经等于弯曲件的圆角半径。即req\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=6mm生产中，按材料的厚度决定凹模的圆角半径：当t=2-4mm时，req\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=（2-3）t所以，取req\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=8mm由文献（三）表5-8弯曲∪形件凹模的L值，查得L=6mm由文献（三）弯曲凸模和凹模之间的间隙的计算公式：Z=t+Δ+ct由文献（三）表5-10∪形件弯曲模的间隙系数c值，查得c=0.08mm所以，Z=4+4*0.08=4.32mm(为控制回弹取4.2)由文献（三）弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算公式Leq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=（70+0.75*0.74）0.03=70.60.03mm

Leq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(70.6+2*4.32)=79.2mmⅤ第五工位eq\o\ac(○,1)∨形弯曲凸模和凹模的圆角半径与∪形弯曲时相同。即：req\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=6mm；req\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=8mm由文献（三）表5-7弯曲∨形件凹模深度L0及底部最小厚度值h,查得：L0=30mm；h=32mmeq\o\ac(○,2)切断ieq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=geq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=3.40.03；ieq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=geq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=4heq\o(\s\up7(),\s\do3(凸))=(29+0.5*0.52)0.03=29.30.03heq\o(\s\up7(),\s\do3(凹))=(29.3+0.64)=302.9主要零部件设计1）凹模此类多工位级进模的凹模结构采用整体镶嵌式或分段拼合式较为合理。冲裁凹模刃口由线切割直接割出10′斜度。由文献（三）凹模厚度的计算公式H=Kb由文献（三）表4-3系数K值，查得 K=0.3所以H=0.3*132=40mm（取50mm）由文献（三）凹模孔壁厚的计算公式W=1.5H=1.5*50=75mm确定凹模的周界尺寸L*BL=616mmb=292mm由文献（2）表5-10四导柱模架规格，选用模架630mm*315mm*260-300mmⅠGB/T2851.7-1990。冲异形孔凸模结合工件外形并考虑加工，将该凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L=H1+H2+H3+Y=108mm冲小孔凸模如排样图所示，在第三和第五工步上，在4mm厚的Q235钢板上，冲长度为3.2mm的孔，属于厚料冲小孔。为了保证凸模的强度，采用局部导向结构的凸模。4）冲圆形孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。5）凸模固定板的设计凸模固定板的作用是固定凸模。固定板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同。固定凸模用的型孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。凸模固定板内凸模固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合用H7/m6，直通式凸模用N7/h6。6）卸料板的设计卸料板在该模具中既起卸料作用，同时又兼起保护凸模和导向作用。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC。卸料板各型孔应与凸模保持0.5Zeq\o(\s\up9(),\s\do3(min))间隙，这样有利于保护凸，凹模刃口不被啃伤。应使卸料板超出凸模端面lmm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。7)垫板的设计垫板的作用是防止冲裁时凸模压坏上模座。由于该模具的压力较大，垫板的材料采用T8A，热处理的硬度为52-55HRC。8）导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度按2t选取。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。2.10校核压力机安装尺寸模座的外型尺寸为630mm*315mm，闭合高度为284mm。J29-160型压力机工作台尺寸为1000mm*650mm，最大闭合高度为480mm，故在工作台上加一垫板即可。第三章总结通过毕业设计的准备工作，使我进一步提高了独立调研能力以及专业业务素质。并通过文献查阅，现场收集资料等工作，锻炼了解决模具专业工程技术问题的能力。巩固深化扩充了专业知识，并通过对毕业设计中涉及到的问题的研究，提出了自己的观点，完成了设计任务。经历了一次严格的综合的工程训练。总之，这次毕业设计让我收获颇丰，不仅锻炼了我的能力，也为以后踏上社会岗位奠定了良好的基础，因此，我很感激学校在毕业之前结我们这么一次好的机会！！！在设计过程中，由于采用了计算机技术和数控技术使得设计和制造的难度有所降低，图纸、文件的整理和提炼也相应快了许多。实践证明，用计算机辅助进行多工位级进模的设计和制造，有很高的实用价值。另外，我们在研究和实践中感觉到，在简化多工位级进模的设计和加工，有利于易损件更换和刃磨，降低设计和制造成本方面，美国DAYTON公司的VSD级进模通用设计系统，代表了一种先进的设计和制造的观念。如果我国的模具行业也能建立类似的适合于我国国情的设计系统，并形成相应的标准件和经营体系，加工计算机手段的辅助，必定能对我国的工业发展产生重大的影响。

第四章致谢本文是在指导老师易小勇老师的悉心指导下完成的，易老师在从选定课题到最后的论文完成的过程中，都对我进行了关键性的指导。老师严谨的治学态度、渊博的理论思想、兢兢业业的工作热情、一丝不苟的科研作风不仅成为我今后人生道