锁芯套冷冲压工艺及级进模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 冲压模具的工作原理主要是根据零件的外形及工艺要求选用合适的凸模和凹模将板料分离或成形而得到所需制件。因为模具主要用于工件的大批量生产，而且模具需要保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，所以要考虑模具的设计能否满足工件的工艺性，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。本次设计中不仅要确保设计的模具做出的零件能满足工作要求、模具要有足够的使用寿命，还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务。根据一系列的分析、设计、查表、计算，最终确定模具的模架采用对角型模架，凸模凹模采用分别加工法，这 样可以采用线切割等数控设备来一次完成全部的工序加工。卸料方式采用弹性卸料，排样方式采用有废料斜排的方式以及采用级进冲压。 关键词 ：落料 ； 翻边 ； 冲孔 ； 级进模 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a of is to to to to of to a of to of so of to of to to it to be to a of of so to a of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 目 录 摘 要 . I . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应达到的要求 . 1 2 工艺性分析和工艺方案的确定 . 3 件图 . 3 件的工艺性分析 . 3 具材料的选用 . 4 冲模材料的选用要求 . 4 料的选择原则 . 4 裁工艺方案的确定 . 4 样 . 5 样方法 . 5 边值与条料宽度及工位的确定 . 6 3 设计计算 . 9 边力的计算 . 9 冲孔大小的确定 . 9 边系数 . 9 裁力的计算 . 10 料力、推件力、顶出力的计算 . 11 压力的计算 . 12 模压力中心的确定 . 12 压设备的确定 . 14 4 结构设计 . 16 模凸模设计 . 16 、凹模分别加工时的计算法 . 16 凸、凹模配作加工时的计算方法 . 21 位方式的选择 . 24 升两用销 . 24 导销 . 25 料、出件方式的选择 . 27 架及零件 . 27 余零部件的选择与尺寸的确定 . 29 5 总结和展望 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 论 . 33 足之处及未来展望 . 33 致 谢 . 34 参考文献 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 课题的研究内容和意义 本课题研究对锁芯套零件的连续模设计，其中包括冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，通过平时的学习和专业老师的精心指导以及查阅大量资料，从而进行的模具设计。 首先，要对零件的工艺进行分析，课题的锁芯套零件的方按，采用先冲孔、再预剪、之后翻边，最后落料的工艺。其次，是对零件的排样方按的设定，通过计算， 选择最优的排样方按。之后，则是对冲压凹凸模的设计计算，合理的冲裁间隙关系着冲裁模的冲裁质量和冲裁模具本身的寿命，也是模具设计中较为重要的一个环节。最后是模架和压力机的选用。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很好的发展前途和应用前景。连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，同时要求学生要有良好的心理素 质和仔细认真的作风，对学生也是一次很好的锻炼机会。 内外的发展概况 随着电子、信息等高新技术的不断发展，模具 向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具 术是模具设计、制造技术的发展方向，模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的网络化是主趋势。 模具发展日新月异，今后其发展趋势大致包括以下方面： 对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用， 应发展多工位级进模以提高生产效率。 对于小批量生产用模具，为降低成本，缩短模具制造周期，尽量发展薄板冲模，锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模。 为了提高效率和保证制品的质量，要采用多工位级进模及具有组合功能的双色，多色塑料注射模等。 高效率必然需要高寿命，为了达到高寿命，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理，表面强化技术予以开发和创新。 要实现模具的高精度，在模具的设计与加工中必然要使用高精度加工设备和高技术加工工艺。 要进一步发展数控机床和加工中心的使用，要发展高新技术。 目前，我国的模具工业与国外发达国家相比，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低， 术的普及度不高，许多先进技术应用还不够广泛，特别是在大型，精密，复杂和长寿命模具技术上存在着明显的差距。 课题应达到的要求 综合应用各种所学的专业知识，在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析，制订完整的冲压工艺方案，并完成整副模具设计、数据计算和图纸（所有图纸折合 少于买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ）绘制，具体内容如下： 1完成 模具装配图： 1 张（ 2零件图：主要是非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片： 1 张 ； 4设计说明书： 1份（ 15000字以上，其中参考文献不少于 10篇，外文不少于 5篇）； 5翻译 8000 以上外文印刷字符，折合中文字数约 5000 字的有关技术资料或专业文献，内 容要尽量结合课题。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 工艺性分析和工艺方案的确定 件图 工件名称 ： 锁芯套 生产批量 ：大批量 材 料 ： 08F，厚 件图 件的工艺性分析 此零件的外形 、 两个 和一个 孔可通过落料，冲孔加工出来。中间带有凸台的孔可用两种方法冲压：一种是先拉深，然后从底部冲孔。此种方法在进行拉伸时，圆锥部位的材料一部分是从底面流动而来，另一部分是 从主板上流动而来，而后者若材料流动留有余量，就要增加工件排样的步距，从而增加材料的消耗。第二种方法是先冲孔再冲压，此则属于翻边工序，翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长，使材料变薄，而径向材料长度几乎不变，因而不会引起主板上的材料流动，排样时按正规冲裁设计的搭边值即可，可以节省材料，因此采用第二种方法。 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求，冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。下面是冲压需满足的工件的工艺性： （ 1）冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当圆角； （ 2）冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽； （ 3）腰圆形件，圆弧半径应大于料宽的一半，及能采用少废料排样，如圆弧半径等于工 件宽度一半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生； （ 4）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 5）冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不宜太短。 具材料的选用 冲模材料的选用要求 冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯 曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能有： （ 1）应具有较高的变形抗力。主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、抗弯强度等。其中硬度是模具重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度达到 60能保证模具具有较高的抗变形能力。 （ 2）应具有较高的断裂抗力。主要抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强度、抗弯强度。冲击载荷下抵抗模具产生裂纹的能力，也是作为防止断裂的一个重要依据。一般情况下，韧性越高的 材料断裂抗力越大，而材料基体中碳含量越高冲击韧性越高，所以载荷较大的冷冲镦、易受偏心弯曲载荷的剪切模、细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性，基体中含碳量要高。 （ 3） 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能。模具在交变应力条件下易产生疲劳破坏，表面易形成刮痕凹槽等，因此对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性和抗疲劳性能，需要在硬度高的基体上均匀分布大量细小的碳化物。 （ 4） 应具有较好的冷、热加工工艺性。钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性、脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工 ，易于成形及防止热处理后变形等。 料的选择原则 （ 1）钢材的失效是影响模具寿命的主要因素。要针对模具的失效形式选用钢材： 为防模具开裂，要选用韧性好的材料； 为防磨损，应选用合金元素高的材料； 对于大型冲模应选用淬透性好的材料； 为保持钢材硬度，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢； 为防热处理变形，对于形状复杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的合金材料。 （ 2）要根据制品批量大小选用材料。对于制品批量大的模具，一般采用优质合金钢，而批量小的模具则采用碳素钢，以降低成本。本模具用于制品的大批量生产， 所以选用优质合金钢。 （ 3）要根据冲模零件的作用选择。凸模凹模可采用有色金属或黑色金属，而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。 最终选择凸模凹模用 9支撑板、卸料零件、导向件 等用 45#。 裁工艺方案的确定 该零件的加工包括冲孔、翻边、落料三个工序，有以下三种工艺方案： （ 1）先冲孔，后翻边和落料，采用单工序模生产； （ 2）先冲孔翻边后落料复合冲压，采用复合模生产； （ 3）冲孔翻边落料级进冲压，采用级进模生产。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 根据零件的特点，经过对模具的分析可知采用级进模生产比较合适，工作效率也高。 样 样方法 目前，在我国冲压生产中，冲裁件的坯料形状多数是条料和带料，而条料多数是由大张板料裁剪而成的。合理的排样对提高材料的利用率，降低材料的消耗，提高冲裁件的精度和虫牙模具的寿命有着极大的影响。 常用的排样方法有三种： （ 1）有废料排样：沿工件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边因此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样。 （ 2）少废料排样：沿着工件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因 受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 （ 3）无废料排样：沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高，劳动生产率也高。 少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点，并且工件须具有一定的形状才能采用。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。 图 2此制件的三种排样方案，现就这三种方案进行比较分析：方案 为斜排， 方案 为直排，方案 为 对 排。三种方案从制件精度、冲模结构及模具寿命相比都差不多，但从材料利用率考虑，方案 的材料利用率最高 ，方按次之， 方案 的材料利用率最差。但方按冲裁时材料需要调头，较为麻烦。综合考虑， 方案 为最合理的排样方案。根据以上分析，最终确定采用有废料斜排的方式 。 图 样方案 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 边值与条料宽度 及工位 的确定 （ 1）搭边值的确定 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率，同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。 搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理确定搭边数值。搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。根据生产的统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高 50以上。 搭边值是由经验确定的，查表 2得排样时选 用的最小搭边值： 3a 1 (a 为工件与工件 搭边 ，1边 ) 1 表 2最小搭边值经验表 条料宽度 手工送料 自动送料 圆形 非圆形 往复送料 a 1a a 1a a 1a a 1a 1 2 3 2 12 2 2 23 3 2 34 3 5 4 4 3 45 4 3 5 4 6 5 5 4 56 5 4 6 5 7 6 6 5 68 6 5 7 6 8 7 7 6 8 7 6 8 7 9 8 8 7 （ 2）条料宽度的确定 在排样方式和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度。 零件精度要求不高，为了简化模具，采用无测压装置， 由表 2得 条料与导料板间间隙最小值为 z 。 表 2料板与条料之间的最小间隙 料厚度 t 无侧压装置 有侧压装置 条料宽度 B 条料宽度 B 100 以下 100200 200300 100 以下 100 以上 约 1 5 8 15 1 5 8 条料宽度 B： 1B D + 2 a买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 式子 B 条料宽度尺寸 ( D 工件在条料宽度方向上的尺寸 (1a 工件与条料边缘之间的 搭边 值 (由公式得 ： B 4 0 . 5 5 2 2 4 4 . 5 5 m m 导料板之间的距离 A： 1A D 2 a 2 z 4 0 . 5 5 2 2 2 0 . 5 4 5 . 5 5 m m 图 宽步距 图 （ 3）步距的确定 步距 S D a 式子 S 步距 (D 工件在送料方向上的尺寸 (1a 工件与工件之间的 搭边 值 (由公式得 ： S 2 1 . 9 8 3 2 4 . 9 8 m m （ 4） 零件加工工位的确定 零件加工分为 5 个工位，如图 2 第一工位：冲 2 个 孔 第二工位：冲 1 个 4孔和翻边预冲 工艺孔 第三 工位： 部分落料 第 四 工位：翻边 第 五 工位： 最后 落料，工件从底孔中漏出。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 工工位 图 由以上分析可知，该模具的动作过程为：先冲出翻边时用的工艺孔 和 3 个冲裁孔 ，然后 预剪 ， 之后是翻边，最后完全落料。原因是翻边时的拉扯力会导致相临工件变形，预剪以减少工件变形。 模具的动作需要在不同的工位上完成，所以模具的定位要绝对正确，才能冲制出合格的产品。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 设计计 算 边力的计算 翻边的计算有： 据工件图计算翻边前毛坯孔径，称为底孔孔径，底孔周边材料在翻边时材料没有径向流动。 冲孔大小的确定 图 边 图 毛坯的计算 （如图 32 预冲孔直径： 11d D r t / 2 2 h 9 . 8 0 . 3 0 . 5 / 2 2 1 . 7 4 . 6 8 （ ）这里取孔的直径为 d 翻边后的厚度： 10t t s q r t d / D 0 . 5 s q r t 4 . 7 / 8 . 2 0 . 3 7 9 这里取1t m翻边后直边的平均直径：1D D 0 t / 2 8 . 2 0 . 3 8 / 2 8 . 3 9 m m 这里取 D 边系数 K d/ D （ 式中 K 系数 d 预冲孔直径 D 翻边后直边的平均直径 K 值愈大，变形程度愈小： K 值愈小，变形程度愈大。 由公式 ( K 3 / 7 . 8 0 . 3 8 5 根据表 3合要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 3碳钢的极限翻孔系数 翻边方法 孔的加工方法 比值 do/t 100 50 35 20 10 8 3 1 球形凸模 钻后去毛刺冲 孔 圆柱形凸模 钻后去毛刺冲 孔 表 3材料力学性能 材料名称 材料牌号 材料状态 抗剪强度 /拉强度 /长率 屈服点 /性模量 /通碳素钢 08F 已退火的 220310- 280390- 32 180 10F 260360- 330450- 32 200 190000 15F 220340- 280420- 30 190 8 260340- 300440- 29 210 198000 10 250370- 320460- 28 155 270380- 340480- 26 280 202000 边力的计算采用以下公式： F 1 . 1 t D d (式中 F 翻边里，单位为 N 材料的屈服强度，单位为 翻边直径，单位为 mm d 毛坯的预冲孔，单位为 mm t 毛坯厚度，单位为 公式 (： F 1 . 1 0 . 5 1 8 0 8 . 4 4 . 7 1 1 5 0 N （ ） 裁力的计算 该模具采用平刃口模具进行冲裁，其理论冲裁力 F（ N）可按下式计算： F (式中： K 系数 L 冲裁件周长 mm t 材料厚度 材料抗剪强度 择设备时，需要考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以一般取 K 。因为在该模具中需要冲压的部位主要有外形，孔、直径为 4 的孔 、直径为 孔 和直径为 工艺孔，计算其周长分别为：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 99 材料厚度 t 。材料抗剪强度310M 由 公式 (： F K L t 1. 3 9 9 0 . 5 3 1 0 1 9 9 4 8 . 5 N 外 1 . 5F K L t 1 . 3 4 . 7 0 . 5 3 1 0 9 4 7 . 0 5 N 4F K L t 1 . 3 1 2 . 6 0 . 5 3 1 0 2 5 3 8 . 9 N 8 . 2F K L t 1 . 3 2 5 . 8 0 . 5 3 1 0 5 1 9 8 . 7 N 4 . 7F K L t 1 . 3 1 4 . 8 0 . 5 3 1 0 2 9 8 2 . 2 N 冲裁力： 1 . 5 4 8 . 2 4 . 7P F F F F F 外1 9 9 4 8 . 5 9 4 7 . 0 5 2 5 3 8 . 9 5 1 9 8 . 7 2 9 8 2 . 2 料力、推件力、顶出力 的计算 在冲裁过程结束后，由于材料的弹性恢复，会使冲孔件箍在冲孔头上，落料件卡在凹模洞口内，为了使冲裁工作能够顺利，连续的进行下去，在冲裁过程完成以后，必须迅速的由卸料机构和 顶出机构完成卸料推件（或顶件）工作，由于卸料推件（或顶件）会使 冲压设备负荷增加，因此在选择冲床吨位和设计冲模的卸料机构及顶出机构之前，先要计算出卸料力，推件力和顶件力。 卸料力是将箍在凸模上的板料卸下时所需要的力；推件力是将落料件顺着冲裁凹模洞口推出时所需的力；顶件力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力，如下图 图 料力、推件力、顶件力示意图 由于影响卸料力、推件力和顶件力的因素很复杂，所以实际上都是采用经验公式来计算。 P K P （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 P K P P K P 式中 , 件力和顶件力， K 为系数 ,其值 见下表 3n H/ t ， H 为凹模刃壁垂直部分高度， t 为料厚，这里采用锥形洞口，因无落料件卡在洞口内，故不计推件力。 表 3料系数 材料种类及厚度 (钢 及铝合金 铜、黄铜 表查得 K ， K 由公式（ ： P K P N 0 . 0 4 5 3 1 6 1 5 . 3 5 1 4 2 2 . 6 9 P K P N 0 . 0 8 3 1 6 1 5 . 3 5 2 5 2 9 . 2 2 8 压力 的计算 模具采用弹性卸料装置和弹性顶件装置冲裁，冲床要同时克服卸料装置和顶件装置的弹力和冲裁力及翻边力；故冲压力按下式计算： P P F 冲（ 式中： 冲 床应具有的最小冲压力 P 冲裁力 分别为卸料力，顶件力 F 翻边力 由公式（ ： 冲压力 P 3 1 6 1 5 . 3 5 1 4 2 2 . 6 9 2 5 2 9 . 2 2 8 1 1 5 0 3 6 7 1 7 . 2 6 8 N 模压力中心的确定 冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常、平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄轴心线重合。 否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲裁买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 件质量和模具寿命。甚至损坏模具。因此，设计冲模时，应正确计算出冲裁时的压力中心，并使压力中心与模柄轴心线重合，若因冲裁件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围。 对于形状复杂的冲裁件，可先将组成图形的轮廓划分为若干简单的直线段及圆弧段，分别计算其冲裁力，这些即为分力，由各分力之和算出合 力。然后任意选定直角坐标轴 算出各线段的压力中心至 X 轴和 Y 轴的距离。最后根据“合力对某轴之矩等于各分力对同轴力矩之和”的力学原理，即可求出压力中心坐标。 由于线段的冲裁力与线段的长度成正比，所以可以用各线段的长度1L、2L、3L、F、3F、压力中心坐标的计算公式又可表示为 3 .（ 按比例画出零件形状，选定坐标系 图 3 力中心图 该零件上下坐标对称，即0 0Y，故只需计算 X 即可。将工件冲裁周边分成0L、1L、2L、3L、4L、5L、6L、7L、8L、9L、10L、11L、12出各段长度及各段中心位置。 0 0 0X买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 0X7 7 4X8 19L 8 9 9 27X 10 19L 10 11 11 4X 12 12 0X 根据压力中心公式 （ 得： 0 0 1 1 1 2 1 20 1 1 2+ 8 . 8L Y L Y L L L 压设备的确定 冲压设备作为模具工 作的动力机构，是冲压生产的重要组成部分，同时也是冲压工艺方案设计和模具设计的主要依据。 冲压设备的选择包括两部分内容，一是选择设备的类型；二是选用该设备的规格。这两部分内容对于订制冲压工艺和设计模具都很重要。 设备类型的选择要依据冲压零件的生产批量、零件尺寸的规格，冲压工艺特点和生产效率、安全操作等因素来确定。 表 3式可倾式曲柄压力机的主要技术参数 5 型号 232323232323称压力 /3 160 250 400 630 800 1000 达到公称压力时滑块距下止点的距离 / 6 7 8 9 10 滑块行程 /0 70 80 100 120 130 140 行程次数 /(次 /分钟 ) 160 115 100 80 70 60 60 最大封闭高度 /70 220 250 300 360 380 400 封闭高度调节量 /0 60 70 80 90 100