冲压件生产的自动化-毕业设计说明书

摘要随着制造业的发展，现在模具设计应满足自动化、精密化等要求。级进模比单工序模具和复合模更有利于实现冲压件生产的自动化，大大的提高了生产率。而级进模的好坏依然取决于模具的结构。多工位级进模要求具有高精度、长寿命，模具的主要工作零件常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料。模具的精加工常采用慢走丝线切割加工或成形磨削。在多工位级进模中，常有很精细的小凸模，必须对这些小凸模进行精确导向和保护。因此要求卸料板能对小凸模提供导向和保护功能。卸料板上相应的孔必须采用高精度加工，其尺寸及相互位置应准确无误。本模具的细小冲头采用了快换结构，凹模采用镶拼式结构，更有利于模具的维护和维修；模具采用导料板导料，用侧刃及侧刃挡块进行粗定位，导正销进行精定位，有效的保证了制件的精度。采用弹压卸料板，以此保证制件的平整度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词：级进模；排样；导正销；冲孔；弯曲AbstractSummarywiththedevelopmentofmanufacturing,moldnowdesignautomation,precisionrequirementstobemet.Thanasingleprocessofprogressivediemoldandmoreconducivetotherealizationofthecompounddiestampingproductionautomation,significantlyincreasesproductivity.Isgoodorbaddependingonthemouldoftheprogressivediestructure.Multi-positionprogressivedieforrequiringhighprecision,longlife,majorpartsofthemoldusuallymadeofhighalloytoolsteel,high-speedsteelorcarbidematerial.Finishingoftenusedwirecuttingprocessingofmoldormoldgrinding.Multi-positionprogressivedie,thereisoftenafinelittlepunchmustbepreciseguidanceandprotectionforthesesmallpunch.Thereforeaskedthesmallpunchstripperplatetoprovideguidanceandprotection.Correspondingholesonthestripperplatemustbeinhighprecisionmachining,itssizeandtheirlocationshouldbeaccurateThissmallpunchusingthequickchangemoldstructure,dieinsert-typestructure,moreconducivetomoldmaintenanceandrepair;mouldplateGuidematerial,withasidebladeandroughpositionofsidebladeblock,pilotpunchesforprecisionpositioning,effectivelyguaranteetheprecisionofparts.Flick-pressurerepositionstripperplate,inordertoensurethatflatnessoftheproducts.Sodesignthestructureensuresdieworkingrequirementsforreliableoperationandstampingproductsinlargequantities.Keywords:progressivedie;layout;pilotpunches;punches;bend目录摘要 IAbstract II目录 III1零件的工艺性分析 11.1公差 11.2结构 21.3材料 22确定工艺方案 33工艺设计与计算 53.1搭边值的确定 53.2送料步距 53.3弯曲展开尺寸计算 53.4排样图 63.5排样的利用率 73.6刃口尺寸计算 84冲裁力的计算 104.1冲裁力分析 104.2卸料力 114.3推料力 114.4弯曲力 114.5总冲裁力的大小 125压力机选择 126模具整体结构的确定 136.1模架的选择 136.2固定零件 156.3工作零件 166.4定位零件 187模具结构简图 21致谢 23参考文献 241零件的工艺性分析工件图如图1.1所示。图1.1工件图该制件为收音机上零件，形状较为复杂，尺寸较小，材料为45钢，料厚为0.7mm，相对较薄，零件尺寸公差按IT11制造，工件成形部分为弯曲成形，在模具设计应注意以下几点：（1）应尽量避免产生过多的毛刺，及弯曲回弹。（2）模具的设计也有利于实现生产的自动化。（3）有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。该制件上未注尺寸公差按IT11级计算，所有工序需保证尺寸精度都为IT11级，其中凸模，凹模精度等级分别为IT6,IT7进行计算，以保证工件的精度。经分析，此工件的加工工序的基本步骤为：a.冲裁搭边及侧刃b.弯曲c.冲孔d.切断。1）该制件为条形板料，涉及的冲压工艺为冲孔、切断和弯曲；2）制件尺寸较小，且单侧有弯曲成形，采用中间载体结构；3）为保证制件上弯曲部位两孔的精度，所以在弯曲后再冲孔；4)制件料厚较小，有利于弯曲成形。该制件材料为45钢，查《冲压工艺与模具设计》P24表1.4.1得材料抗剪强度τ=440-450Mpa,,抗拉强度σb=550-700Mpa，伸长率ξ=16%，屈服强度δs=360Mpa。2确定工艺方案该制件工艺复杂程度一般，需要冲孔侧刃切边、弯曲等工序。考虑采用级进模方案；由于该制件为大批量生产，若采用单工序模具会降低生产效率达不到生产要求，不仅会增加模具成本，还不能保证制件的精度，所以否定单工序模方案。采用复合模生产方案，由于该制件较小，凹模大径不满足要求，且工件上有弯曲，所以虽然复合模方案符合大批量生产要求，但由于设计加工难度大而屏弃；相对单工序模和复合模的弊端而采用级进模设计思想，采用级进模可解决以上两种方案的弊端。本制件涉及的工艺有：冲裁搭边、冲孔、弯曲、切断等工序现考虑以下两种方案：方案1：第一步冲裁侧刃、搭边及冲导正孔第二步空工位（导正销）第三步冲裁搭边第四步冲裁搭边第五步空工位（导正销）第六步弯曲第七步冲孔（导正销）第八步切断方案2：第一步冲裁侧刃、搭边及冲导正孔第二步空工位（导正销）第三步冲裁搭边第四步冲裁搭边第五步冲孔（导正销）第六步弯曲第七步切断比较以上两个方案，可以看出第二个方案比第一个方案省了一个工位。它们的主要区别在于弯曲和冲孔的次序。第二个方案，是在弯曲前冲出制件上的孔，这样虽然可以减少一个工位，但这样很难保证制件上孔的位置，所以选用第一套方案。在这两个方案中，排样的形式均为分次裁搭边形式。这种形式使模具刃口分解和重组，把复杂的内外形轮廓分解为若干简单的几何单元，以简化凸模和凹模的形式，便于加工，缩短模具制造周期。通过刃口的分解还能改善凸模和凹模的受力状态，提高模具的强度和寿命，并可满足特殊的工艺需求，便于制件在模具中的级进成形。分段冲切的分割原则：（1）刃口的分段应有利于简化模具结构，形成的凸模外形要简单、规则、要便于加工，并要有足够的强度。（2）内外形轮廓分解后，各段间的连接应平直或圆滑（3）分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品的薄弱部位和外形的重要部位。（4）复杂外形以及有窄槽或细长臂的部位最好分解，复杂内形最好分解。（5）刃口分解要考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。3工艺设计与计算搭边值与制件的形状尺寸、料厚、排样的形式等有关，通常由经验所得。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边太小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。查《冲压工艺与冲裁模设计》P48表2.5.2经验数据，取a=2.0a1=1.5。S=D+a1=9.8+1.5=11.3mm式中D—平行于送料方向工件宽度；a1—冲件间搭边值。零件图如图3.1所示。图3.1零件图毛坯展开长度为：L=ΣL+Σ（2/360）式中。r/t=0.5/0.7=0.71查《冲压工艺与模具设计》P124，表3.3.3得：x=0.4=0.78所以L=24.2+0.3+4.1+（2X3.14X0.78X90/360）≈32mm排样图如图3.2所示。图3.2排样图从图中可以看出，该模具分为八个工位，第一工位冲出侧刃（侧刃参与成形，所以对称布置）及Φ3导正销孔；为满足凹模强度要求所以第二工位为空工位，设有导正销；第三工位及第四工位为冲裁搭边；第五工位为空工位；第六工位为弯曲成形；第七工位冲Φ1.5孔；第八工位切断，在下模对应位置上开有漏料孔。由于工件尺寸较小，且单侧有弯曲成形，所以该模具采用中间载体结构。N=F/F0x100%式中F—一个步距内零件的实际面积F0—一个步距内毛坯面积N=（179/77×11.3）×100%=45%所以该方案的有效利用率是45%，经综合分析，材料利用率虽不高但生产效率比较高，精度易保证，所以方案可行。冲压件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。凸模及凹模的加工方法主要有两类：分别加工法、配作加工法。分别加工法是指凸模和凹模分别按图纸标注的尺寸和公差进行加工。冲裁间隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差来保证。要分别标注凸模和凹模刃口尺寸和制造公差，其优点是具有互换性，但受冲裁间隙-的限制，适应于圆形和简单形状的冲压件。配作加工法是先做好其中的一件作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配加工另一件。其优点是凸模凹模的间隙容易保证且标注较为简单。由于该工件成型工艺多样，工件公差等级为IT11级。为保证凸模和凹模有一定的间隙值，所以凸模和凹模采用配作法加工。查《冲压工艺与模具设计》P36表2.2.4得，。冲孔部分以凸模为基准，x值查《冲压工艺与模具设计》P39表2.3.11、磨损后减小的尺寸：(11.4)x1；（20.7）x1；（7.3）x1；（6）x=1；（9）x=1；（8）x=1；（5.3）x=1；（3.3）x=1；ф1.5x=1；(12.5)x1(11.4)b1=(bmin+x△)=(11.29+10.11)=11.4mm（20.7）b2=(20.57+1)=20.7mm（7.3）b3=(7.21+1)=7.3mm（6）b4=（b1min+x△）=（5.91+1）=6mm（9）b5=（8.91+1）=9mm（8）b6=（7.91+1）=8mm（5.3）b7=（5.23+1）=5.3mm（3.3）b8=（3.23+1）=3.3mm（ф1.5）b9=（1.44+1）=1.5mm(12.5)b10=(bmin+x△)=(12.39+10.11)=12.5mm2、磨损后不变的尺寸：(12.3)；(4.7)（12.3）c1=（c1min+0.5△）0.125△=（12.19+0.50.125(4.7)c2=（4.63+0.50.125冲孔凹模刃口尺寸按凸模相应部位的尺寸配制，保证双边最小间隙为0.1mm。4冲裁力的计算冲裁力的大小主要与材料的力学性能、厚度和工件将要实施冲裁的周边强度有关。冲裁力一般按下式计算：Fp=KptLτ式中—材料抗剪强度，MPa；L—冲裁周长总长，mm；t—材料厚度，mm；Kp—安全系数，取1.3。查表=500MpaFp=1.3×0.7×309.2×500=140kN当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料刮下；将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力。卸料力的计算FQ=k×Fp=0.05×140=7kN从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力。推料力与料厚和凹模刃口厚度有关。F=ｎＫFp=１１×0.005×140=70kN弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。特别是在弯曲板料较厚、弯曲变形程度较大，材料强度较大时，必须对弯曲力进行计算。由于影响弯曲力的因素较多，如材料性能、零件形状、弯曲方法、模具结构、模具间隙和模具工作表面质量等。因此，用理论分析的方法很难准确计算弯曲力。生产中常用经验公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。F弯=（0.7kbtσb）/（r+t）=0.7×1.3×6×0.7×600/（0.5+0.7）=1.3kNF=Fp+FQ+F+F弯=140+7+70+1.3=218.3kN=21.8t5压力机选择冲压工作是将冲压模具安装在冲压设备上进行的，因而模具的设计与压力机的类型和主要规格相匹配，否则不能工作。正确选择压力机，关系的压力机的安全使用、冲压工艺的顺利实施及冲压件的质量、生产效率和模具寿命等一系列重要问题。冲压设备类型主要根据所要完成的冲压工艺、生产批量、冲压件的尺寸大小和精度要求等来选择。该模具的总压力为218.3kN最大闭合高度H=190mm此压力机的技术规格：公称压力：400kN滑块行程：100mm滑块行程次数80次/min最大封闭高度H：300mm封闭调节高度量：80mm滑块中心线至床身距离：220mm工作台尺寸：前后为630mm左右为420mm垫板厚度H：80mm模柄孔尺寸：直径为50mm，深度为70mm压力机闭合高度校核：H-H-5mm≥H≥H-H+10mm300-80-5≥190≥220-80+10215mm≥190≥150mm由上式可以看出，J23-40型号压力机满足要求。6模具整体结构的确定由于本模具为多工位级进模，所以导向装置必须准确，以保证模具在工作过程中导向平稳，故采用四角导柱模架，尺寸参考标准（GB/T2851.7-1990）。导柱直径为28mm。模架的选择一般根据凹模，定位和卸料装置等的平面布置，来选择模座的形状和尺寸。模座外型尺寸应比凹模相应尺寸大40-70mm。模座厚度一般取凹模厚度的1-1.5倍。下模座外型尺寸每边至少应该超过压力机台面孔约50mm，同时选择的模架其闭合高度应与模具设计的闭合高度相适应。如图所示图6.1上模座二维图图6.2上模座三维图图6.3下模座二维图图6.4下模座三维图模具的固定零件有模柄、固定板、垫板、销钉、螺钉等。这些零件都可以从标准中查得。模柄是连接上模与压力机的零件，用于1000KN以下的压力机模具安装。凸、凹模固定板主要用于小型凸模、凹模或凸凹模等工作零件的固定。固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上一致，厚度为凹模厚度的（0.6-0.8）倍。材料可选用Q235或45钢。垫板的作用是承受凸模和凹模的轴向压力，防止过大的冲压力在上下模板上压出凹坑，影响模具正常工作。垫板的厚度根据压力大小一般取5-12mm，外形尺寸与固定板相同，材料为45钢，热处理后硬度为43-48HRC。模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有较高的硬度和适当的韧性。形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选用T8A、T10A等材料；形状复杂且模具有较高寿命的凸模应选Cr12、Cr12MoV、CrWMn等制造。该模具选用的材料为Cr12MoV。凸模的结构通常分别为两大类，一类为镶拼式，一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形状和尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。台阶式凸模一般采用机械加工，当形状复杂时成形部分常采用成形磨削。平面尺寸比较大的凸模，可以直接用销钉和螺钉固定。中小型凸模多采用台肩、吊装或铆接固定。对于有的小的凸模还可以采用浇注粘结固定。对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法。在这套模具中，凸模用台阶或横销固定在固定板中，一些冲孔的凸模采用了快换结构，方便了模具的维修（如图6-1所示）。为了方便模具的加工制造凹模采用了镶拼结构，如图6-2所示。凹模的刃口采用直筒式，锥度为2度。图6.5凸模固定方式在级进模中，由于产品的加工工序安排在多个工位上顺次完成，为了保证前后两次冲裁中，工序件的准确匹配和连接，必须保证其在每一工位都能准确定位。根据工序件的定位精度，级进模的定位方式可采用挡料销、侧刃、自动送料机构、导正销等。前三者使用时只能作为粗定位，级进模的精确定位可采用导正销与其他粗定位方式配合使用。在多工位级进模中一般都不使用挡料销，常使用自动送料机构，配合冲床运动，使条料作定时定量送进。但不能单独靠自动送料机构定距，只有在单独拉深的多工位级进模中才可单独使用。侧刃和导正销是级进模中普遍采用的定位方式，使用时必须遵循一定的原则，才能取得较好的定位效果。本套模具中采用的定位方式为侧刃加导正销定位。7模具结构简图装配图二维图、三维图如图7.1、7.2所示。致谢通过这次课程设计，我再次温习了有关冲压模具的知识，基本掌握了冲压模具设计的方法及步骤。使我更好的将课本上的知识联系到生产实际中，对冲压模具的结构有了更好的认识。在这次课程设计过程中，我参考了大量有关级进模和弯曲模的资料，详细分析制件的工艺性，考虑了冲压工艺及模具的基本设计方法，也考虑了模具零件的加工工艺性和经济性。但是，由于缺乏设计和加工的经验，在设计过程中产生了一些错误，所遇问题由专业指导教师李雅老师一一给予了详细的解答，对此我表示最由衷的感谢。感谢学校能够为我们提供这次与生产接近的设计机会，使我们能够在离开大学校门之前得到实际的锻炼，满怀信心的走向社会工作岗位。再次感谢我的母校，感谢机械与运载学院所有无私帮助过我们的老师们，谢谢！由小旦2015.05.11参考文献[1]杨占尧编.冲压模具图册.高等教育出版社，2001[2]王芳编.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社，1998[3]史铁梁编.模具设计指导.机械工业出版社，2003[4]孙风勤编.冲压与塑压成形设备.高等教育出版社，2003[5]马朝兴编.冲压模具设计手册.化工工业出版社，2009[6]成虹编.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社，2002[8]曹立文，王冬，丁海娟，郭士清.新编实用冲压模具设计手册.北京：人民邮电出版社，2007[9]李硕本编.冲压工艺学.机械工业出版社,1992[10]杨占尧.冲压模具型结构图例.化工工业出版社，2008[11]彭建声.冷冲压技术问答[M].机械工业出版社，2003[12]梁炳文，胡世光.板料成型塑性理论[M].机械工业出版社,1997基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表