焊片级进模设计

学号 10112609117课 程 设 计20 1220 13 学年第七学期题 目： 连接板落料、冲孔复合模 教 学 系： 机电工程系 专业班级： 成型 1091 班 指导教师： 欧阳文凯 学生姓名： 高飞 2013 年 1 月 10 日二零一一年六月课程设计任务书学生姓名: 高飞 专业班级: 成型 1081 指导教师: 欧阳文凯 工作单位: 武汉理工大学华夏学院 题 目: 焊片零件的冲压工艺析与模具设计初始条件：材料为 Q235 钢，料厚为 1.2mm，大批量生产，尺寸如下图所示：主要任务：1、查阅资料，分析零件的成形工艺，制定成形工艺方案，并进行设计计算；2、完成零件成形工艺中主要工序模具的详细设计计算；3、完成模具装配图、主要零件图的设计与绘制，绘图工作量不少于 1 张 0 号图纸；4、编写设计说明书（不少于 3000 字） 。时间安排：2011 年 12 月 26 日 设计动员、下达设计任务书2011 年 12 月 27 日-12 月 29 日 制定设计方案，并进行工艺分析和计算2011 年 12 月 30 日-2012 年 1 月 2 日 模具结构设计及模具装图绘制2012 年 1 月 3 日-1 月 4 日 模具零件图绘制2012 年 1 月 5 日 整理、撰写设计说明书2012 年 1 月 6 日 设计考核指导教师（签名）： 2011 年 12 月 23 日负 责 人（签名）： 年 月 日目 录摘要第一章 零件图及工艺方案的拟订1.1 零件图及零件工艺性分析 21.2 工艺方案的确定 2第二章工艺设计 2.1 计算毛坯尺寸 32.2 确定排样方案 42.3 确定裁板方案 42.4 工序的合并与工序顺序 52.5 计算各工序的压力 62.6 压力机的选取 6第三章 模具类型及结构形式的选择 3.1 级进模的设计 7 第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算 4.1 级进模刃口的计算 84.2、冲孔刃口尺寸的计算 94.3、落料凹模刃口尺寸的计算 10第五章 模具零件的选用，设计及必要的计算 5.1 级进模105.2 模架的选择145.3 模柄的选择15第六章 压力机的校核6.1 压力机的校核 16第七章 凸凹模加工工艺方案 7.1 凹模、凸模加工工艺路线177.2 模具装配18【参考文献】190摘要本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。本设计主要工序包括：冲孔和落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的：1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性。3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高等。1第一章 零件图及工艺方案的拟订1.1 零件图及零件工艺性分析1.1.1 零件图图 1.1 零件图 1.1.2 零件的工艺性分析冲裁件的工艺性主要是指工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单而寿命长、产品质量稳定、操作简单等。而影响冲裁件的因素很多，如冲裁件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等。本次设计制件如下：设计条件：材料为 Q235 钢，料厚为 1.2mm，大批量生产，尺寸如下1.该工件结构形状简单、对称，属于普通大间隙冲压件。2.材料为 Q235 钢，屈服强度 235Mpa。 抗拉强度 375Mpa。3.尺寸精度：未标注尺寸精度采用 IT14 的公差配合。1.2、工艺方案的确定根据制件工艺性分析：因为该模具能在压力机一次行程内，完成冲孔落料两道工序，在完成这些工序的过程中无需进给移动。方案可分为以下三种：方案一：采用单工序模逐步加工2（1）冲孔落料单工序模（2）落料冲孔单工序模由于采用单工序模，模具制造简单，制造周期短，价格低，维修方便，生产率低，工件精度低，不适合大批量生产，但生产通用性好，适合于中小批量生产。方案二：采用级进模加工 级进模具有操作安全的显著特点，一般适用于大批量生产小型零件。 方案三：采用复合模加工成形 生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 根据零件的设计要求，以及上述三种方案的特点看来，决定采用第二种方案加工焊片零件比较合理。第二章 工艺设计2.1、确定排样方案排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。其中，排样的设计则包括搭边值条料宽度、壁厚的计算。排样方法选用直对排方式，相对于直排方式，直对排方式的材料利用率较高。3搭边值及步距的确定Q235 为中碳钢，查表乘以系数 0.9，可得：制件与制件之间的余料 a=1.5*0.9=1.35 a 取 1.4 a1取 1.7横搭边：a1=1.8*0.9=1.62 步距：S=D+a*2=20+1.4*2=22.8D工件横向最大尺寸（mm）2.2、确定裁板方案本次设计选用侧刃定距方式，条料两边产生侧刃冲切的料边定距宽度b1，b 1=1.5mm。2.3、条料宽度的计算：4为了保证条料有足够的搭边,能使条料始终接触基准导料板送料,条料宽度,采用有侧刃装置，按公式计算如下：B =（L +2b +2a ）0max10=(65+2 1.5*2 1.7*2)0.15=71.4 mm0.15a 为侧刃定距方式的侧搭边 a =1.71 1b 为侧刃冲切的料边定距宽度 b =1.52.4、冲裁方式的选择为了顺利进行冲裁，必须适合解决出件、卸料及废料排出等问题。下面有三种基本的冲裁方式：1固定卸料顺出件固定卸料式的模具结构比较简单，板料厚度合适时，用于落料加工较为合适。但一般不用于冲孔。2弹压卸料顺出件弹压卸料方式很适于冲薄件，一般当板料厚度小于 5mm 时，必须采用弹压卸料方式。冲较厚的板料也可以采用弹压卸料方式，以获得较平整的冲裁件，薄料收效较为明显。3弹压卸料逆出件方式用于顺装式冲裁模的结构形式。用于倒装式模具时，反顶板又称推件板。在顺装模具中，顶件力需由弹性元件提供，多用于倒装复合模。所以：根据上述各种冲裁方式的特点，该制件应选择弹性卸料顺出件。2.5 、计算各工序的压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：5Fb= F 1+ F 2+ Fe而式中 F 1-落料时的冲裁力F 2-冲孔时的冲裁力Fe-推件力落料周长 L1=110.37mm 冲孔周长 L2=25.13mm按推料力公式计算冲裁力：F =Lt b 查 b =375MPaF 1= L1 t b=110.37*1.2*375=49666.5N49.67KNF 2= L2 t b=25.13*1.2*375=11308.5N11.30KN按推料力公式计算推料力 Fe：Fe=nKeF1取 n=3，查表得，K t=0.055Fe=nKeF=3*0.055*49666.5=8194.9725N8.19KN计算总冲压力 Fb：Fb= （F 1+ F 2+ Fe）*2=（49.67+11.30+8.19）*2=138KN 即 13.8t为了安全期间选取压力机的 0.8 倍，初选开始式可倾压力机为（J23-16）型，公称压力为 160KN。2.6 压力机的选择为了安全期间选取压力机的 0.8 倍，初选开始式可倾压力机为（J23-16）型，公称压力为 160KN。6第三章 模具类型及结构形式的选择根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。冲压压力中心的确定压力中心应与压力机的压力中心重合。落料凸模的压力中心:Y0、 =(Y1F1+ Y2F2+ Y3F3+ Y4F4)/ (F1+ F2+ F3+ F4)=(0+22.8*25.12+34.2*110.37+57*25.12)/(25.12+25.12+110.37)=5779.23/160.61=35.98X0=65/2=32.57第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算4.1 凸模和凹模的刃口尺寸计算包括决定刃口的基本尺寸和制造公差。4.1.1、凸、凹模刃口尺寸计算的原则计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：(1)落料时，因落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致） ，应先确定凹模尺寸，即以凹模尺寸为基准。落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。(2)冲孔时，因工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致） ，应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基准。4.1.2、冲模尺寸公差的确定根据冲模制造精度与冲裁件精度表得：冲裁件未标明标注公差按国家标准非配和尺寸的 IT14 级精度处理，根据冲模制造精度与冲裁件精度表得，冲模制造精度 IT9：冲裁件公差值：20-20 -00.52 R5-R5-00.3 10-10-00.36 8-8 0+0.3630-300.52金属材料冲裁双面间隙 Zmin=0.13mm Zmax=0.16mm按 IT14 级取未注公差尺寸，刃口补偿系数 X=0.5该制件有冲孔落料两道工序。8凸、凹模刃口尺寸公差值 、 按公差等级为 IT9 的标准公差数值选取：Pd(以配作法制模刃口尺寸计算)；4.2、冲孔刃口尺寸的计算以凸模为基准，应运用公式如下：类尺寸：磨损后减小的尺寸B (b x )110P(8+0.5 0.56) 0-0.098.28 0-0。014 mmC 类尺寸：磨损后不变的尺寸C=C1/8=301/8*0.52=300.065b与类尺寸对应的工件最小极限尺寸（mm）C与类尺寸对应的工件基本尺寸（mm）则冲孔凹模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证双面最小间隙Zmin=0.134.3、落料凹模刃口尺寸的计算以凹模为基准，当凹模磨损后，尺寸变大。因此，应运用公式如下：A 类尺寸：磨损后变大的尺寸A1 =(a1x 1 1)0d=(200.50.52) d=19.740+0.13mm9A2=(a2x 2 2)0d=(300.50.52) 0d=29.74+0.130 mmA3=(a3x 3 3)d=(50.50.3) 0d=4.85+0.0750 mmA4=(a4x 4 4)d=(100.50.36) 0d=9.82+0.090 mma与 A 类尺寸对应的工件最大极限尺寸（mm）则凸模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证双面最小间隙Zmin=0.13mm第五章 模具零件的选用，设计及必要的计算复合冲裁模是在压力机滑块的行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。 5.1、凹模与凹模板的结构设计及计算 凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上型孔、螺钉和销孔的位置以及标注尺寸等为了达到改善材料组织的目的，按锻造工艺的特点。因此，凹模板应取矩形是比较合理的。101、矩形凹模板从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度(LB)。但不应简单地从凹模形孔向四周扩大一个凹模壁厚的允许值来决定凹模的外形尺寸。2、凹模型孔侧壁的选择凹模型孔侧壁的形状有两种基本类型：一是侧壁与凹模面垂直的直壁型孔；另一种是侧壁与凹模面稍倾斜的斜壁型孔。常用的直壁形有三种结构形式：图 4-1 a） 、b） 、c） 。较实用的直壁型孔如图 4-1 c 所示，用于顺出件式模具。图 4-1 凹模型孔侧壁形状 因为采用顺出件式模具，可选用阶梯型孔如图 4-1 所示的 c 图。3、凹模直刃口高度 h/mm 查表得 6mm。114、凹模板的厚度 HdHd=KbK-系数，查表得 0.42。b-冲裁件最大外形尺寸，45mm。Hd=Kb=0.42*45=18.9 取凹模板的厚度 Hd为205凹模的壁厚 C 值C=（1.52）H d 取凹模的壁厚值 C 为 306. 根据此设计的实际情况凹模板的周界尺寸应选为：L(160)B(125)mm7. 卸料板厚度查表得卸料板厚度为 12mm8.导料板厚度12查表得导料板厚度为 4mm9. 凸模固定板厚凸、凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.60.8 倍但凸模固定板的厚度还可根据以下方法取值：当料厚小于 1.5mm 时，一般取 1520 之间当料厚在 1.5mm2.5mm 时，一般取 2025 之间故凸模固定板厚为 15mm9.凸模长度 L1的确定凸模长度计算为：L1=h1+h2+h3+Y其中 导料板厚 h1=4；导板 h2=20；凸模固定板厚 h3=15; 凸模修磨量 Y=18 L1=4+20+15+18=57mm1310.垫板厚度取 6mm11.模具闭合高度:H0=（40+20+4+20+17+15+6+35）mm=157mm选择模具最大闭合高度 190mm，最小闭合高度 160mm。所选压力机闭合高度 Hmax=180mm，最小闭合高度 Hmin=180-35=145mm 满足条件：Hmax-5H 0 Hmin+1012 导柱导套选择查表得导柱 25*130 导套 25*85*335.2 模架的选择查 GB/T 2855.5-1997 和 GB/T 2855.6-1997145.3 模柄的选择模柄要根据压力机的模柄孔直径和深度来选择模柄的直径与压力机的模柄孔直径相同，模柄的外露高度必须小于模柄孔深度，最好小 510 毫米.15根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查 JB/T 2885.1-94，确定其他模具结构零件，如下表所示：序号 名称 长宽厚 材料 数量1 上垫板 1601256 45 12 凸模固定板 16012515 45 13 空心垫板 16012512 45 14 导板 16012520 45 1第六章 压力机的校核根据冲裁工艺和冲裁结构计算，压力机的公称压力 Fg 必须大于冲压计算的总压力，即 FgF，下模座尺寸 170170。模架必须能固定在工作台面上。初选（J2316）型号的压力机。其主要参数，参考文献【2】：公称压力/KM 160KM滑块行程/ 55滑块行程次数/（次/min） 145 次/min最大封闭高度/ 180封闭高度调节量/ 3516工作台尺寸/ 370240工作台垫板厚度/mm 40mm模柄孔尺寸/ 40 60压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，参考文献【2】 ； 即 Hmax-5HmHmin+10140Hm150式中：Hmax Hmin分别为压力机的最大、最小装模高度（）经校核压力机装模高度合格。第七章 凸凹模加工工艺方案71 凸模,凹模加工工艺路线以凹模板的加工为例，典型零件的加工工艺为：备料热处理磨平面钳工磨平面热处理线切割。工艺过程如表 3.3 。表 3.3 凹模板加工工艺序号 工序名称 工序的主要内容1 备料 根据图纸下适合的毛胚料2 热处理 退火3 磨平面 铣(刨)六平面4 钳工 划线、打螺纹孔、销钉孔和穿丝孔175 磨平面 光上下平面至图纸要求6 热处理 淬火、回火达到硬度要求7 线切割 线割内型 ,保证间隙达到要求72.模具的装配:18主要参考文献主要参考资料：1 林承全冲压模具课程设计北京：化学工业出版社，20082 周本凯冲压模具设计实践 100 例J北京：化学工业出版社，20083 王孝培实用冲压技术手册北京：机械工业出版社，20014 张黎骅，郑严新编机械设计手册北京：人民邮电出版社，20085 模具工程大典(2、4 卷)北京：机械工业出版社，20076 钟翔山冲压模具精选 88 例设计分析北京：化学工业出版社，2010196.总结经过近两个月忙碌又紧张地设计，我终于完成了老师布置的题目：连接板落料、冲孔复合模在设计的过程中，我遇到了许多的困难。首先是计算的复杂，计算毛坯直径时，涉及的尺寸很多而且还带根号，计算量很大；还有计算拉深力、压边力时得查阅大量的表。其次是知识的完美结合，在设计模具时，很多知识以前都没有学过，这就需要我查阅手册、资料，然后与我们平常所学结合到一块，做到融会贯通。对于盒形件，还得校核角部的拉深系数。同时在设计中，我也总结了许多：1.选择模具结构（根据零件图样及计算要求，结合生产实际情况，提出模具结构方案分析比较，选择最佳结构）2.采用标准零部件（应尽量选用国家标准及工厂冲模标准件，便模具设计典型化及制造20简单化，缩短设计制造周期，降低成本）3.其它（1）定位销 冲模中的定位销