冲压模论文-多功能升降支架伸缩管垫片冲压模设计.doc

多功能升降支架伸缩管垫片冲压模设计丽水职业技术学院机电信息分院毕业设计多功能升降支架伸缩管垫片冲压模设计学生学号： 学生姓名： 导师姓名： 班级 专业名称 模具设计与制造 提交日期 答辩日期 年 月 摘 要冲压是当今社会工业生产最主要的方法之一，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。因为冲压件生产主要是大批量的，而且模具要保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的精度要求，能否加工出合格的零件，以及模具的维修和存放是否合理等。本次设计共分为六部分，分别介绍了工件冲压工艺及模具结构设计方法、尺寸计算公式和常用数据，对模具材料的选用、冲压设备的选择进行了相关的说明。凡是与设计内容相关的图形，都有电子图形保存，并在相关章节均有插图。根据对零件的综合分析，由于材料和厚度和精度的原因，我在这次设计采用冲孔落料的倒装复合模进行生产。 关键字：凹凸模 冲孔 落料 目 录一、 引言2二、 设计任务分析32.1工件的基本尺寸及说明32.2冲压工艺分析42.3冲压材料选用4三、 技术方案53冲裁工艺方案的确定5四、 技术方案的详细设计54.1 排样方案的确定及计算54.2冲压力的计算84.3模具压力中心的确定94.4 冲模刃口尺寸及公差的计算104.5零件结构尺寸的确定124.6定位方式的设计154.7 卸料出件、导向方式的选择154.8模架的外形尺寸15五、 模具总装图16六、 模具材料的选用17七、 冲压设备的选择18八、 总结18致谢19参考文献20附录21附录一、零件图21附录二、冲孔凸模121附录三、冲孔凸模221附录四、下料凹模21附录五、凹凸模21附录六、模具总装图21一、 引言(中文“一”类数字字后要用顿号)该课题主要针对多功能升降支架伸缩管垫片，在对垫片冲孔，落料等成型工艺的基础上，提供了零件采用多工位复合模冲裁方案，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率和劳动生产率。该零件为垫片，原型是一家五金工具企业产品中的一个零部件，经过自己的改进所设计出来的，它的作用是通过螺丝把伸缩管连接在工作平台上，使其能更好的固定。在这个设计的原型来自我实习单位所生产的脚手架中的一个垫片，结合实际的可行性和经济性所做的修改设计。通过对该产品的设计，熟悉冲压模具的设计加工流程，包括：模具类型的确定，凹模的设计，凸模具的设计，工件的推出装置设计等等。在设计中，我们充分结合了冲压模具设计技术的基础知识，锻炼了Auto CAD，Pro/E等模具设计软件英语能力，提高了实践动手能力。二、 设计任务分析2.1工件的基本尺寸及说明(阿拉伯数字后用点号)零件简图 ：如图1所示图1零件图(每幅图后必须有图号)该零件为多功能升降支架伸缩管的固定垫片，属于大批量生产件，材料为T2铜，厚度为0.2mm，图中未标注公差的按照公差等级IT14的要求制作。2.2冲压工艺分析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几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。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。21腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求。2.3冲压材料选用2.3.1 对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系数小。2.3.2 对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。2.3.3 常用冲压材料冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 综上所述，冲压材料选择T2铜作为冲压件的材料。三、 技术方案3冲裁工艺方案的确定一般对于这样的工件，通常采用冲孔，落料加工方法。由于该工件的生产批量较大，如果把这道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利将这道工序复合在一起，可以有以下的两种不同工艺方案：先冲孔，后落料的工步；落料冲孔为同一工步完成。采用方案2加工工件，由于工件地尺寸均为自由公差，加工尺寸易保证。经分析，采用方案二较 好。该冲压工件的形状为简单且对称，孔尺寸要求不高，均为自由公差。料为铜，其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大，适合冲裁。四、 技术方案的详细设计4.1 排样方案的确定及计算在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为结构废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关： 材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。 工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭边值应取得大一些。 送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。常用的排样方法有三种： 有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。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，还具有简化模具结构、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少、无废料排样。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。综上所述排样如图2所示。表1【1】搭边值表(引用参考书的地方要做标志)料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料11.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.535443由表1搭边值表，根据零件形状两工件间按矩形取搭边值，侧边取搭边值。则步距： 条料宽度： 图2 排样图丽职院机电信息分院毕业设计4.2冲压力的计算1） 落料力 查资料【2】可知抗拉强度 落料力的计算公式为：2）冲孔力中心孔： 2个小孔： F孔23）冲裁时的推件力表2【3】 卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料K卸K推K顶纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度0.10.060.0750.10.140.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表2 序号1的凹模刃口形式，则个故： 为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图3。图3 阶梯凸模则最大冲压力：4.3模具压力中心的确定如图3根据图形分析，因为工件图形对称，故落料、冲孔时压力中心均落在O1上。图4 压力中心(图名和图要有所对应，本图没标出图的压力中心位置)4.4 冲模刃口尺寸及公差的计算1）冲孔部分由资料【4】确定初始双面间隙、的值： 表4【5】 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差基本尺寸凸模公差凹模公差1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040180602603603605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070对冲孔时：， 对冲孔时：， 冲孔部分：校核： (不能满足间隙公差条件)因此，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：冲孔部分：2）落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法。当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大。零件图中未注公差的尺寸及其极限偏差。表5 因数材料厚度非圆形的值圆形值10.750.50.750.5工件公差 10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30查表5【6】得=0.5则:该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值。4.5零件结构尺寸的确定4.5.1凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定：【7】取总压力工件长凹模宽度【8】的确定： 图5 落料凹模4.5.2凸模长度的确定凸模长度计算为其中初定：凸模固定板厚卸料板厚度导料销长度凸模增加长度则： 冲孔凸模1 冲孔凸模2图6 冲孔凸模图7 凸凹模4.6定位方式的设计定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料销和活动挡料销。4.7 卸料出件、导向方式的选择卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。该模具采用弹性卸料装置，有卸料板和橡皮组成，弹簧为弹性元件。出件方式由推件装置完成，由打杆，推件连杆，推板，推件板组成。导向方式采用导柱导套导向。4.8模架的外形尺寸选取模架。【9】上模座：下模座：导柱： 导套： 导柱、导套渗碳深度,硬度五、 模具总装图 通过以上设计，可得到模具总装图。模具上模部分主要有上模板、垫板、落料凹模、凸模固定板，冲孔凸模及推料装置组成。下模部分由下模座、凹凸模、定板，卸料板组成。工作时，手工送料，板料以导料销21和活动挡料销5定位。上模下压，凸凹模17和凹模18进行落料冲孔。卡在凸模上的废料有卸料装置顶出，卸料装置由卸料板4和橡皮20组成，橡皮为弹性元件。卡在凹模内的冲件由推件装置推出。推件装置由打杆，推件连杆，推板，推件板组成。当上模上行至上止点时，把废料推出。每冲裁一次，冲孔废料被推下一次，凸凹模孔内不积存废料，涨力小，不易破裂，从卸料空中挤出凹凸模中。图8 总装图 图9 下模俯视图1-下模座；2-导柱；3-弹簧；4-卸料板；5-活动挡料销；6-导套；7-上模座；8-凸模固定板；9-推件板；10-连接推杆；11-推板；12-打杆；13-模柄；14、16-冲孔凸模；15-垫板；17-落料凹模；18-凸、凹模；19-定板；20-橡皮 21-导料销六、 模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：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。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、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在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2. 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。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、淬硬性较小的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。综上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火，材料用淬火变形小的Gr12模具钢。七、 冲压设备的选择按公称压力选取压力机查表【10】可得：选取公称压力的JC23-40压力机，该压力机与模具设计的有关系参数为：公称压力：滑块行程： 封闭高度调节量： 工作台尺寸：模柄孔尺寸：八、 总结通过这次毕业设计，感觉收获甚多，才真正知道自己所学知识的匮乏，在设计中学到了许多以前没有见过的设计理论和方法。通过这次毕业设计，才真正找回了自己，明白了只有不断地学习和积累经验，才能有自己的一席之地。“世上无难事，只怕有心人”，相信只要自己不懈地努力，就一定会成功的！这次毕业设计是一次很好的锻炼，在上课时间对一些专业知识理解的不够，还有在设计中遇到了好多自己无法解决的问题，在同学的相互学习和帮助下才使的设计得到顺利的进行，非常感谢同学和朋友，还有在这次设计的开始由于老师的要求提得比较高，学习动力在无形之中提高了，通过不懈的努力把所学的知识得到进一步的巩固和深化。在这样的环境下，对书上所讲的知识有了一定地系统地了解，也为这次的课程设计打下了一定的基础，可以说对于老师的一些教学方法是从一开始不理解到最后能有这样的好老师心存感激，从中学到了很多知识，也深刻认识到老师不仅仅指引我们走上正确轨道上，而且在以后的道路中还得靠我们自己坚定地走下去；要在这次的毕业设计中好好的把自己的设计做好，为以后积累一点经验。在这次毕业设计中也深深体会到，对于加工工艺来说，只有不断的去练习与实践，才能培养自己的设计能力，才能更好的去理解书本上一些不理解的知识和牢记。实践是检验真理的试金石，换句话说，实践也是检验知识的试金石，所以在以后工作和学习中要不断的去学习和实践。只有这样才能进步得更快，学得知识更多，才能在以后工作中做的更出色，才能更好地实现自己的人生价值！致谢三年的学习生活一眨眼就过了，在外求学经历的坎坷使人慢慢成熟，对三年以