《夹紧板冲压工艺分析与模具设计》14000字

夹紧板冲压工艺分析与模具设计摘要本设计为夹紧板冲压工艺分析和模具设计，通过较完整的系统学习，基本掌握机械切削加工理论、材料力学、材料成型工艺、机械装配理论、模具的设计理论等，根据学习到的理论知识去设计一套结构合理且装配容易、加工容易、冲压精度高、使用寿命高的模具。我们本次的毕业设计的模具会对冲压零件的结构和精度进行全面的分析，选取合适的模具冲裁方案，计算合适的冲裁间隙保证冲压件的精度同时可以保证模具的使用寿命，计算冲裁力的大小去选取合适的压力机。本次确定使用复合模具冲裁生产方案，选用选用倒装复合模结构冲裁结构进行设计。选用手动送料机构进行送料、定位销定位、弹性卸料板卸料。采用直通式凹模刃口结构，选取整体方式凸模结构，凹凸模最容易出问题的地方就是其壁厚太薄，所以核对了其最小壁厚情况，从而增强其强度直接影响其寿命。关键词：冲压；落料冲孔模；模具结构目录1绪论 12冲压件工艺分析 [12]。6刃口尺寸计算凹模与凸模间的刃口尺寸的加工和计算合理的间隙值都是冲压模具最核心的部分也是最关键的部分,是决定了模具冲裁出来的零件的尺寸稳定性，模具的冲压寿命长短的问题。6.1冲裁间隙的确定在冲压模具上最核心和最关键的部分是模具的冲压间隙，其间隙是指在凹模与凸模之间的距离。在模具的加工和装配中如何能按我们设定的间隙制造出来，由于这个间隙值都是比较少的，在加工过程和装配过程中都是比较小的。在装配过程中要很小心处理，因为小小的一个不起眼的动作都有可能影响到后期的冲裁质量，刃口处需要细心处理避免损坏到刃口。其间隙值大小的计算也是，一个比较重要的部分，因为加工过程就是根据这个计算来进行的。间隙值的大小也是直接影响到各个方面的。模具的间隙值过小，冲压件的断面质量就越高，精度也相对提高，但由于间隙值过小，凹模与凸模的摩擦也是相对增大降低了模具的冲压是寿命。当模具的间隙值过大时，冲压力会增大，冲压件的断面质量也会降低。所以我们要综合考虑各个方面来进行确定。冲裁间隙图如图6-1：图6-1冲裁间隙图凹模与凸模之间的间隙值大小的确定，要根据我们选用材料的物理特性上分析，材料是否有较良好的冲压特性，是否有良好的拉延性等，是确定和计算合理的间隙值保证冲裁能在质量和模具使用的寿命上取得一个平衡。同时与冲压件的外形尺寸和尺寸精度要求有一定的联系性在，当冲压件的精度要求很高，公差的波动范围很小时，间隙值的计算会根据冲压件的公差来进行计算的。也要求其凹模和凸模的尺寸公差需要维持在一个很少的范围内。计算凹凸模的间隙有两种方法，分别是经验公式法和查表法。本次计算是使用查表法来确定其间隙值的大小。根据选用材料的物理特性和工件的结构特性等为查表6-1的依据，通过查表得到，凹模和凸模的最大间隙值Zmax=0.14mm，凹模和凸模的最小间隙值Zmin=0.1mm。6.2刃口尺寸的计算及依据与法则在凸凹模的间隙需要满足以下的几个方面：凹凸模之间的间隙值要从冲压零件的公差范围实际出发。凹凸模的公差要重其磨损的规律更好地控制其间隙值。凸凹模的间隙值要选取一个合理的平衡点。要分析零件是落料还是冲孔选取合适的基准。在模具的制造和装配中的凹凸模的间隙值有两种方法：分别加工法，简单来说就是计算好凹凸模的公差分别可以同时加工，但这样加工要同时把制造公差都要考虑进去。这类方法一般都是要求加工的精度很高，公差范围能波动的范围很小但同时加工难度也是很大。由于是实现了凹凸模在加工的公差范围内，可以实现互换，其特点是在凹模或凸模损坏时可以实现更换备用件，不影响生产的进度。单配法，就是先加工好一个零件凹模或凸模，以其一个零件为尺寸的基准来进行加工另一个零件。由于是以其中一方位基准所以一直只适合加工简单的由直线构成的零件，对复杂的曲线零件是没办法进行取数加工的。且不能实现工件的互相，对出现生产问题需要解决的带来了一定的难度。从上表的间隙值6-1可以得到：Zmin=0.10mmZmax=0.140mm根据实际工艺调整为：Zmin=0.09mmZmax=0.140mmZmax－Zmin=(0.14－0.09)mm=0.05mm本次模具的凸模和凹模是使用分别加工法，其模具上的凹模与凸模工作部分的刃口尺寸计算为：落料：冲上面查表得磨损因数：为x=0.5按式得：工件上孔的直径为：,通过查表得凸、凹模制造公差：，通过校核：满足的条件冲上面查表得磨损因数：为x=0.75按式得：表6-2简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差mm公称尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹公称尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹≤18＞18~30＞30~80＞80~120＞120~180-0.020-0.020-0.020-0.025-0.030+0.020+0.025+0.030+0.035+0.040>180~260＞260~360＞360~500＞500-0.030-0.035-0.040-0.050+0.045+0.050+0.060+0.070表6-3磨损系数mm材料厚度工件公差△11~22~4＞4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30磨损系数非圆形χ值圆形χ值10.750.50.750.5拉深模工作零件尺寸计算凹模拉伸成型公式计算为：凸模拉伸成型的计算：7主要零部件设计一套完整的冲压模具都是由众多的零件去组成的，每个零件都是存在都是有他的作用在，且零件间会互补不足共同去构成一套合理的模具。同时要简化模具的结构在保证冲压件的精度下，让模具可以装配起来简单有问题时容易维修和更换。模具零件中一些零件的精度和公差直接与冲压件有直接关联的都是模具上的主要零件。由于主要零件是模具上的核心零件，我们要从冲压零件的精度出发计算合理的尺寸的零件。由于这部分零件在长时间下都容易损坏，要从其结构上考虑能够容易更换，尽量少影响生产的进度。7.1凹模设计7.1.1凹模外形的确定凹模是模具上零件成型的零件的载体之一，其工作时会受到压力机施加的力。所以为了保证其能够正常工作，尺寸要设计合理可靠。根据表7-1查询，如果是较为容易损坏和磨损的情况下要设置一定的余量来进行修模或修复。表7-1系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查上面的表格7-1可以知道参数K=0.4以上面的计算为依据，确定凹模的长度和宽度为了方便加工和调整，调整后L×B×H=160mm×160mm×35mm7.1.2凹模刃口结构形式的选择凹模上刃口按结构方式可以分两类，直通结构方式和锥形结构方式。直通形的结构方式，其结构方式特点是不能承受太大的冲裁力，当冲裁力较大时刃口容易断裂。由于在与凸模接触过程会点长容易造成凸模的磨损，甚至加快了凸模的磨损。但这里刃口的特点是修复起来特别方便，在上面研磨一下刃口就好像新的一样，修复起来也是特别快。锥形刃口其刃口会成一定的角度，其特点是能承受较大的冲裁力，且与凸模接触过程短不容易造成凸模的磨损。但这类刃口的缺点是刃口磨损后不容易修复，造成一定的难度。本次考虑到模具后期的维修问题选取直通式刃口就开满足要求。7.1.3凹模精度与材料的确定由于凹模工作时要承受外界较大的冲裁力在材料的选取上，材料要求要良好的强度和耐磨性，材料选取Cr12并且淬火加硬到50HRC。在加工过程中,尺寸等级IT7级，粗糙度要达到Ra1.6um。如下图7-1所示：图7-1成型凹模7.2凸模的设计7.2.1凸模结构的确定凸模具按结构方式的不同可以分为镶拼式和整体式，镶拼方式其优点是可以冲裁部分较为复杂的形状，但缺点是其结构由于是镶拼方式的强度会受到一定减少。整体方式的凸模，其主要优点是能承受较大的冲裁力，模具的耐用性表现都比较好。在装配上容易安装和更换。本次为了增加凸模的强度选取整体方式的结构。7.2.2凸模材料的确定由于凸模工作时要承受外界较大的冲裁力在材料的选取上，材料要求要良好的强度和耐磨性，材料选取Cr12并且淬火加硬到50HRC。在加工过程中,尺寸等级IT7级，粗糙度要达到Ra1.6um。对部分高速冲裁的模具上可以使用合金图层来提高其硬度和寿命。7.2.3凸模精度的确定尺寸加工等级按IT7级设计和加工，粗糙度要达到Ra1.6um光洁度。7.3凸凹模设计7.3.1凸凹模外形尺寸的确定凹凸模一般都与冲裁零件有很大的关联性在，其主要考虑的地方是为了能重复使用需要增加一定的修复余量。7.3.2凸凹模壁厚的确定凹凸模最容易出问题的地方就是其壁厚太薄，而降低了其强度直接影响其寿命，根据表7-2，所以一定要核对其最小壁厚的问题。表7-2凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.7107.3.3凸凹模洞口类型的选取模具的刃口类型主要是考虑到增加刃口的强度，同时可以让排料更加顺畅不会存在大量的堆积和积压而影响冲裁的效果。下图7-1为凸凹模洞口类型。(a)(b)(c)(d)(e)图7-1凸凹模洞口的类型(a)直通式(b)直通式(c)直通式(d)锥筒式(e)锥形式在上面的多种的刃口方式中，图A、B、C可以归类为筒式的刃口，是在不同方式的演变，但主要优点和缺点都是一样的，就是刃口不能承受过大的冲裁力或不适合使用在零件较厚的材料。刃口修复方便研磨一下就可以修复完成且修复效果很好。其一般对凸模的磨损会加快。图D、E为一类的刃口锥形刃口，其刃口缺点是修复难度大，但能承受较大的冲裁力。本次使用图a刃口方便加工和修复。下图7-3为凸凹模成型图：图7-3凸凹模成型图7.4卸料板的设计由于本次的冲压件要求要有一定的平整度所以模具选取的卸料结构为弹性卸料板，弹性卸料板能实现卸料的同时容易实现冲压的连续性。其次在冲压的过程中可以有压料的作用，对零件的平整度起到一定的作用。弹性卸料板能提高模具的冲压寿命，因为其对保护凸模起到一定的作用。根据表7-3间隙值查询，本次卸料板的外形大小与凹模一样，其尺寸为：160mm×160mm×20mm。表7-3卸料板与凸凹模间隙值材料厚度t/mm＜0.50.5～1＞1单边间隙Z/mm0.050.10.157.5固定板的设计在部分的模具上由于凸模数量多或者是凸模属于异性，一般需要一块固定板把所有的凸模固定以来，固定板一般是按凹模的0.6~0.8倍进行选取。固定板厚度：H固=（0.6～0.8）H凹（7-5）公式中：H固固定板厚度（mm）。H凹凹模厚度（mm）。代入公式得：H固=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）×19.3=11.58～15.44（mm）根据模具的情况调整为：20mm7.6垫板的设计由于在凸模和模架的选用材料的不同硬度和强度都不用，两者间会存在差异。在模具上设置一块垫板作用是分散凸模传递给模架的外力起到保护模架的作用。为了让模具各个板有一致性，垫板的长和宽尺寸与凹模一样，厚度的选取范围为3-10mm,对部分冲裁力较大的情况可以调整为15mm。垫板最后确定的尺寸为：160mm×160mm×5mm。7.7上下模座、模柄的选用7.7.1上下模座的选用模架的类型是选取后导柱导套的方式，其材料是选取Q235,冲压过程中稳定且不容易变形。模架的导套尺寸：A20H6×65×23GB/T2861.6模架的导柱尺寸：A20h6×130×20GB/T2861.1模座的尺寸为：L/mm×B/mm＝180mm×145mm。下模座厚度：30mm上模座厚度：25mm.7.7.2模柄的选用模柄是冲压模具与压力级链接的一个载体，负责带动上模座上下运动并且实现传递冲裁力的一个过程。按连接方式不同的结构可以分为螺纹结构方式模柄、凸缘结构方式模柄、整体结构方式的模柄。本次模具选取凸缘结构方式的结构可以简化加工和简化结构。8绘制模具总装图图8-1模具总装图结论与展望本文通过对夹紧板冲压工艺的分析和模具的设计，对冲压工艺件的材料要考虑到工件使用的环境是否在工作时收到外界的力的需求分析，零件结构要由基本的线和圆弧来组成和尺寸精度要按IT14级公差要求对本次设计进行考虑。本次冲压模具确定使用复合模具冲裁生产方案，选用选用倒装复合模结构冲裁结构进行设计。选用手动送料机构进行送料、定位销定位、弹性卸料板卸料。采用直通式凹模刃口结构，选取整体方式凸模结构，凹凸模最容易出问题的地方就是其壁厚太薄，所以核对了其最小壁厚情况，从而增强其强度直接影响其寿命。选取的卸料结构为弹性卸料板，弹性卸料板能实现卸料的同时容易实现冲压的连续性，需要一块固定板把所有的凸模固定以来，固定板一般是按凹模的0.6~0.8倍进行选取，模架的类型是选取后导柱导套的方式，其材料是选取Q235,因为冲压过程中稳定且不容易变形。模架的类型是选取后导柱导套的方式，因此，在冲压过程中稳定且不容易变形。参考文献任海东,苏君.冷冲压工艺与模具设计[M].郑州:河南科学技术出版社,2007.王丽霞,愈佳芝.计算机绘图[M].郑州:河南科学技术出版社,2006.刘家平.机械制图[M].郑州:河南科学技术出版社,2006.YoshidaK,ClassificationandSystematizationofSheetMetalPressFormingProcessSci[J].P