畢業(yè)設計---架板沖壓工藝及級進模設計.doc

洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 I 架板沖壓工藝及級進模設計 摘 要 沖壓是利用安裝在沖壓設備 主要是壓力機 上的模具對材料施加壓力 使 其產生分離或塑性變形 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法 而彎曲是將板 料 棒料 管材和型材彎曲成一定角度和形狀的沖壓成形工序 本文主要研究工作有 利用金屬零件特征之間的關系建立級進模排樣設計模型 引入沖壓排樣設計 原則 進一步將鋼制的零件的形狀特征應用與模具設計中 建立模具模型進行模 具工藝設計和結構設計 從而確定總體的模具形式 即先通過級進模進行落料 沖孔和一次彎曲成形 再經過單工序彎曲模進行二次彎曲成形即可 模具設計制 造后 可能在制造和生產調試過程中表現出設計的不足和錯誤 通過總結 概括 這些問題 可以進行修正工藝設計和模具結構設計 或增加新的工藝規(guī)則 為以 后的模具設計提供寶貴的經驗 基于以上的設計工作 可以建立一套可行的 適合于小型金屬零件的沖壓級 進模的設計方法 并在實際生產中應用 關鍵詞 級進 彎曲 沖壓 連續(xù) 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 II Frame Plate Stamping Process and Progressive Die Design ABSTRACT Stamping mold in stamping equipment mainly press to put pressure on the material to produce a separation or plastic deformation to obtain the required parts of a pressure processing methods curved sheet bar tube and profiles are bending at an angle and shape of metal forming processes In this paper research work The relationship between the characteristics of metal parts to create a progressive die layout design model the introduction of stamping nesting design principles further shape characteristics of the steel parts used in mold design create a mold model mold process design and structural design to determine the overall form of the mold That is first through the progressive die punching and a Bending forming to the second bend after the bending modulus of a single process Mold into after manufacture performance in the manufacturing and production process of debugging a design deficiencies and errors by summing up to summarize these issues amendment process design and mold structure design or increase the new rules of the process provide valuable experience for future mold design Based on the above design you can create a viable and suitable for the level of small metal parts stamping progressive die design method and application in the actual production KEY WORDS Progressive Bending Stampings Continuous 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 III 前 言 沖壓工藝在工業(yè)生產中的應用十分廣泛 而沖壓模具是實現沖壓工藝必不可 少的裝備 沖模設計水平將直接影響到產品的質量 生產效率 生產成本與操作 者的安全 而本次畢業(yè)設計的目的在于培養(yǎng)學生的實踐操作能力 在于驗證理論 與實踐的結合 他的意義是十分廣闊的 他不僅讓學生們體驗到了作為一個設計 人員的艱辛與不易 也讓他們認識到了現實與理想中的差距 會讓他們在以后的 道路中會更成熟 理性 級進沖模是冷沖壓模具中的一種先進 高效的沖壓模具 對于某些形狀較為 復雜的 具有沖裁 彎曲 拉深等多工序的沖壓零件可在一副模具上完成 級進 沖模是實現自動化 半自動化生產 確保沖壓加工質量穩(wěn)定的一種模具結構形式 級進沖模較一般沖壓模具而言 結構較為復雜 其制造難度及精度要求相對較高 制造周期較長 因而對模具設計及工藝編排專業(yè)人員的要求更高 級進沖模按材料在模具內的送進方式主要有 一次送料級進模 其原料為帶 料 二次送料級進模 其原材料為半成品的落料件 而本次畢業(yè)設計主要針對一 次送料級進模的設計 較為詳細的介紹了在設計級進模的過程中 如何針對不同 沖制零件的結構特點進行合理的工藝分析 如何按不同沖壓工藝要求和成形條件 正確進行排樣圖的設計以及在總裝配中工作零件 輔助零件與標準零件的選用與 配置 本沖模畢業(yè)設計可以說是本人三年來大專模具生涯學習的結晶 雖然在設計 的過程中遇到了一系列的問題 但是在過程中得到了方世杰老師的指導 并應用 了有關工廠企業(yè)中的一些實踐經驗 其中匯集 節(jié)錄的他人作品僅用于學習與研 究 由于本人水平有限 書中難免有不足之處 在此懇請讀者批評指正 本人深 表感謝 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 IV 目 錄 前 言 緒 論 1 第 1 章 沖壓件的分析與排樣設計 3 1 1 沖壓件的工藝性分析 3 1 2 工藝方案及模具結構類型 3 1 3 排樣設計 4 1 4 模具總體結構設計 5 第 2 章 工作零件的尺寸計算 6 2 1 彎曲件展開尺寸的計算 6 2 1 1 二次彎曲展開尺寸的計算 6 2 1 2 一次彎曲展開尺寸的計算 6 2 2 刃口尺寸的計算 7 2 3 彎曲部分凸 凹模的計算 7 第 3 章 沖壓力和壓力中心的計算 9 3 1 沖裁工藝力的計算 9 3 2 卸料力 推件力及頂件力的計算 9 3 3 彎曲力的計算 10 3 4 壓力機公稱壓力的確定 10 3 5 壓力中心的確定 11 第 4 章 模具結構及主要零部件的設計 12 4 1 工藝零件的設計原則 12 4 2 工作零件的結構設計 13 4 2 1 沖孔凸模的結構設計 13 4 2 2 落料凹模的結構設計 15 4 3 結構零件的設計 15 4 3 1 定位裝置的設計 16 4 3 2 卸料裝置的設計 17 4 3 3 托料裝置的設計 17 4 3 4 限位裝置的設計 17 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 V 4 3 5 彈壓卸料板彈簧的選用 18 4 4 模架及其他板料的選擇 19 4 4 1 模架的選擇 19 4 4 2 其他板料的尺寸及材料的選擇 20 第 5 章 壓力機的選則和校核 21 5 1 壓力機的選擇 21 5 2 壓力機的校核 21 第 6 章 模具裝配圖及零件圖的繪制 23 6 1 模具裝配圖的繪制 23 6 2 模具零件圖的繪制 25 第 7 章 模具的裝配及注意事項 26 第 8 章 模具裝配效果圖 27 結 論 28 謝 辭 29 參考文獻 31 外文資料 32 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 1 緒 論 沖裁模在沖壓中至關重要 沒有符合要求的沖裁模 批量沖壓就難以實現 沒有先進的沖裁模 先進的沖壓工藝也無法實現 沖壓工藝與模具 沖壓設備與 沖壓材料構成沖壓加工的三大要素 只有他們結合才能得出適合的沖壓件 與機 械加工及塑性加工的其他方法相比 沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具 有獨特的優(yōu)點 主要表現在以下幾個方面 1 沖壓加工的生產效率高 操作方便 易于實現機械化和自動化 這是因為沖壓依靠沖模及沖壓設備完成加工的 普通壓力機的行程次數為每分鐘 幾十次 高速壓力機要每分鐘數百次甚至上千次以上 而且每次沖壓行程就可以 得到一個沖壓件 2 沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸及形狀精度 一般不破壞沖 壓件的表面質量 且模具的壽命一般比較長 所以沖壓的質量很穩(wěn)定 互換性好 具有 一模一樣 的特性 3 沖壓可加工出尺寸范圍較大 形狀較為復雜的零件 如小到鐘表 的秒針 大到汽車縱梁 覆蓋件等 加上沖壓時材料的冷變形硬化效應 沖壓的 強度和硬度都較高 4 沖壓一般沒有切屑 碎屑產生 材料的消耗較小 也不需要加熱 設備 所以是一種節(jié)省材料 節(jié)能的加工方法 沖壓件的成本較低 但是 沖壓加工時模具一般具有專一性 又是一個復雜零件需要數套模具才 能加工成形 且模具制造的精度高 技術要求高 是技術密集型產品 所以 只 有在沖壓件生產批量較大的情況下 沖壓加工的優(yōu)點才能充分得到體現 從而獲 得較好的經濟效益 沖壓工藝在現代工業(yè)生產中 尤其是大批量生產中應用十分廣泛 相當多的 工業(yè)部門越來越多的使用沖壓加工方法加工產品零部件 如汽車 農機 儀器儀 表 電子 航空航天 家電及輕工業(yè)等行業(yè) 在這些工業(yè)部門中 沖壓件所占的 比重相當大 少則 60 以上 多則 90 以上 不少過去用鍛造鑄造和切削方法加 工制造的零件 現在大多也被質量輕剛度好的沖壓件所替代 因此可以說如果生 產中不采用沖壓工藝 許多工藝部門要提高生產效率和產品質量 降低生產成本 對產品進行快速更新?lián)Q代都是難以實現的 隨著科學的不斷進步和工業(yè)生產的迅 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 2 速發(fā)展 許多新技術 新工藝 新設備 新材料不斷涌現 因而促進了沖壓工藝 的不斷革新和快速發(fā)展 其主要表現和發(fā)展方向如下 1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎 目前 國內外對沖壓成形技術 的研究非常重視 在材料沖壓成形研究 沖壓成形過程應力應變分析 板料變形 規(guī)律研究 坯料與模具間相互作用的研究等方面取得了重大成果 2 沖模是實現沖壓的基本條件 在沖壓模設計上朝兩個方面發(fā)展 一方面 為了適應高速 自動 精密 安 全大批量生產的需要 沖模向高效率高精度高壽命及多工位多功能發(fā)展 另一方 面 為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要 各種簡易沖模及制造技 術也得到迅速發(fā)展 3 沖壓設備與沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術的基本條件 高效率 高精度 高 壽命的沖模需要高精度高自動化的設備相匹配 近年來 為了適應市場的激烈競 爭 對產品質量的要求越來越高 切更新?lián)Q代周期越來越短 沖壓生產為了適應 這一新的要求 開發(fā)了各種適應不同批量生產的工藝設備和模具 4 模具標準化 不僅要有各種規(guī)格和精度的模架標準 還要發(fā)展典型模具結構和零部件的標 準化工作 降低模具設計復雜程度 降低模具制造技術 縮短生產準備周期 5 發(fā)展模具的計算機輔助設計與輔助制造 計算機輔助設計 就是用電子計算機作為信息處理手段 進行最佳判斷 計 算 實現綜合設計 計算機輔助制造 就是生產人員借助計算機對模具制造實行 監(jiān)督 控制和管理 將模具設計與制造聯(lián)成一個統(tǒng)一的計算機控制系統(tǒng) 是向自 動化發(fā)展的有效途徑 對提高模具設計與制造質量 簡化模具設計和生產管理將 起巨大的作用 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 3 第 1 章 沖壓件的分析與排樣設計 沖裁件的工藝性 是指沖裁件對沖裁工藝的適應程度 即沖裁件的結構 形 狀 尺寸及公差等技術要求是否符合沖裁加工的工藝要求 沖裁件工藝性優(yōu)劣對 沖裁件質量 模具壽命和生產效率都有很大影響 1 1 沖壓件的工藝性分析 圖 1 1 架板制件圖 1 材料 該沖裁件的材料為鋼 具有良好的可沖壓性和彎曲性 Q235 2 零件結構 該沖裁件的結構較為復雜 并在彎角處有四處圓角 R0 5 3 尺寸精度 零件圖上所有的未注公差的尺寸 屬自由尺寸 可按IT12 級確定工件尺寸的公差 結論 適合沖裁 彎曲 1 2 工藝方案及模具結構類型 該零件包括落料 沖孔 彎曲三個基本工序 可以采用以下幾種沖壓方案 方案一 先落料 后沖孔 然后分別一次彎曲和二次彎曲 即采用單工序模 生產 方案二 落料 沖孔 彎曲連續(xù)沖壓 即采用連續(xù)模生產 方案三 先落料 沖孔和一次彎曲 后二次彎曲 即采用連續(xù)模和單工序 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 4 彎曲模生產 方案比較 單工序模具結構簡單 制造方便 但是需要三套模具 成本相對 來說較高 且生產率低 更重要的是在多次的移動過程中必定會增大誤差 使沖 件的精度 質量大打折扣 達不到所需要求 難以滿足生產的需要 級進模是一 種多工位 高效率的加工方法 但級進模制造復雜 成本也較高 而如果綜合單 工序模和級進模兩者的優(yōu)點來設計出適合的模具 將大大的減少成本 故通過以上的方案比較 采用方案三 即設計出兩套模具 先通過級進模完 成落料 沖孔和一次彎曲成形 然后通過單工序彎曲模進行二次彎曲成形 1 3 排樣設計 排樣是級進模具結構設計的主要依據 排樣圖的好壞 直接關系到模具設計 而排樣圖的設計有錯誤 會導致制造出來的模具無法沖出合格制件而將整幅模具 報廢 所以說在設計之前一定反復的比較 分析 得出一個最優(yōu)化的排樣方案來 具體排樣方案有以下兩種 方案一 切斷 彎曲 落料 2 落料 1 側刃切邊與沖孔 方案二 切斷 空工位 彎曲 落料 2 落料 1 側刃切邊與沖孔 沖工藝孔 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 5 圖 1 2 排樣圖比較 方案比較 方案二材料利用率比方案一高 而且方案一送料困難 模具結構 復雜 導致模具加工困難 綜合分析 采用方案二 如上圖 1 2 所示 查 1 表 3 9 確定條料搭邊值 兩工件間的搭邊值為 2mm 1 a 工件邊緣的搭邊值為 mm05 3 a 步距為 8mm1 條料的寬度為 5mm4 最后確定沖件的排樣圖如圖 1 2 方案二所示 一個步距內的材料的利用率為 即條料的利用率為 4651 0 1845 74 376 BS A 51 46 查閱相關板材標準 取寬的條料利用自動送料機送料即可 mm45 1 4 模具總體結構設計 模具采用對角導柱標準模架 模具上模部分主要由上模板 墊板 凸模固定 板及卸料板組成 卸料方式采用彈性卸料 以矩形彈簧為主要彈性元件 以圓形 截面彈簧為輔助元件 下模部分由下模板 凹模 固定板 墊塊 墊板等組成 沖壓過程中的廢料從下模墊板中落下 落到下模座上 然后用工具人工勾出即可 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 6 第 2 章 工作零件的尺寸計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差直接影響沖裁件的尺寸精度 模具的合理間隙 值也靠凸 凹模刃口尺寸及其公差來保證 因此 正確計算凸 凹模刃口尺寸和 公差是沖裁模設計中的一項重要工作 而在彎曲件的展開尺寸計算過程中 由于 應變中性層的長度彎曲變形前后不變 因此其長度就是所要求的彎曲件坯料展開 尺寸的長度 而要想求得中性層的長度 必須先找到中性層的確切位置 2 1 彎曲件展開尺寸的計算 2 1 1二次彎曲展開尺寸的計算 根據沖裁件尺寸知 25 0 2mm 0 5mm 2 0 5 t r tr故 查 1 表 4 6 得 0 22 x 由 1 式 4 23 得 xtrllL 2 21 mm9758 6 mm222 0 5 0 2 14 3 5 52 2 211 xtrllL 故mm9516 13mm9758 6 22 1 LL 2 1 2一次彎曲展開尺寸的計算 查 1 表 4 6 得 0 22 x 由 1 式 4 23 得 xtrllL 2 21 mm9032 38 13mm222 0 5 0 2 14 3 5 49758 6 2 2 211 xtrllL 2 2 刃口尺寸的計算 落料部分以落料凹模為基準計算 落料凸模按間隙值配作 沖孔部分以沖孔 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 7 凸模為基準計算 沖孔凹模按間隙配作 經查 1 表 3 5 查得間隙值為 設計時 凸模按級設計制造 凹模按mm246 0 min zmm360 0 max z6IT 級制造加工 由于在級進模設計中 落下的都是廢料 所以以沖孔模設計 7IT 具體的計算過程按照 1 式 3 5 和 3 6 來計算 具體的尺寸如下表 2 1 所示 表 2 1 刃口尺寸計算 制造公差計算結果 基本尺寸 mm 公差 IT12 沖裁間隙 mm 磨損 系數 凸模 IT6 凹模 IT7 凸模凹模 20 100 0060 0102 102 346 5 10 120 0080 0125 225 466 13 050 180 0110 01813 2313 476 110 180 0110 01811 1811 426 18 10 180 0110 01818 2818 526 3 150 10 1 0 0080 0123 253 496 沖孔4 0 120 0080 0124 094 336 沖孔3 0 10 0 75 0 0060 0103 103 346 4 10 12 mm246 0 min z mm360 0 max z mm114 0 246 0 360 0 minmax zz 10 0080 0124 224 466 2 3 彎曲部分凸 凹模的計算 對于彎曲件 必須合理的確定凸 凹模之間的間隙 間隙過大則回彈 工件 的形狀和尺寸誤差增大 過小會加大彎曲力 使工件厚度減薄 擦傷工件并降低 模具壽命 由 1 式 4 34 ttmax 2CtCtZ 由 1 表 4 16 得 05 0 t C 故 mm07 2 mm05 0 02 2 2 ttmax CtCtZ 由于彎曲有回彈現象 所以在設計過程中應盡量減少回彈的發(fā)生 由表 1 表 4 3 查得 彎曲的回彈角的大小為 故一次彎曲的凸 90 1 模的彎曲角為 89190 T 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 8 由 1 式 4 4 Et r r r s T 31 其中 mm MPa10 MPa mm mm 3 s T T 彎曲件材料厚度 材料的彈性模量 材料屈服點 凸模的彎曲角 彎曲件的彎曲角 彎曲件的圓角半徑 凸模的圓角半徑 t E r r 由 7 附表 10 查得 MPa10120 253MPa 3 s E 故 mm492 0 mm 210120 5 0253 31 5 0 31 3 s T Et r r r 凹模的圓角半徑則根據 1 經驗公式可得 即 150 P mm4 2 a r 在彎曲工作部分的尺寸和公差可由 1 式 4 35 和 75 0 A 0 A LL 求得 0 AT T ZLL mm275 18mm14 4 135 4 1 mm135 14mm18 0 75 0 14 75 0 021 0 0 021 0 0 0 TA 0 011 0 0 011 0 0 T T T ZLL LL 凹模尺寸 凸模尺寸 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 9 第 3 章 沖壓力和壓力中心的計算 沖裁工藝力包括沖裁力以及卸料力 推件力和頂件力 沖裁時分離材料所需 的力為沖裁力 將沖裁后由于彈性恢復而擴張 堵塞在凹模洞口內的工件推出或 頂出所需的力為推件力或頂件力 將因彈性收縮而箍緊在凸模上的工件卸料的力 為卸料力 沖壓力合力的作用點成為模具的壓力中心 為了保證壓力機和模具的 正常工作 應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合 否則 會使沖模 和壓力機滑塊產生偏心載荷 導致滑塊和導軌間和模具導向零件之間非正常的磨 損 還會使合理間隙得不到保證 從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模 具 因此 只有正確的計算出沖裁件的工藝力 才能選擇合適的壓力機 3 1 沖裁工藝力的計算 由 1 式 可以計算沖件的沖裁工藝力 其中 KLtF MPa mmt 3 1 mm N 材料抗剪強度 材料厚度 系數 取 沖裁周邊長度 沖裁力 K L F 由 4 表 3 2 查得 本沖件材料的抗剪強度為 取 MPa380 310330MPa 由沖件的尺寸 計算出沖件的周邊長度為 mm8 119mm 9 3813 9 251814 1 L 故 kN103kN8 102kN3302 8 1193 1 1 KLtF 3 2 卸料力 推件力及頂件力的計算 卸料力 推件力 頂件力可由 1 式 3 21 3 22 3 23 計算得出 即 FKF FnKF FKF DD TT XX 頂件力 推件力 卸料力 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 10 由 1 表 3 14 查得 06 0 55 0 04 0 DTX KKK 故 kN18 6 kN10306 0 kN98 84kN10355 0 5 1 kN12 4 kN10304 0 1DD 1TT 1XX FKF FnKF FKF 3 3 彎曲力的計算 由沖件可知 該零件彎曲屬于 U 形件彎曲 彎曲力的計算可由公式 計算求得 tr KBt F b 2 UZ 7 0 其中 3 1 MPa mm mm mm N b UZ 安全系數 取 抗剪切強度 彎曲件內半徑 材料厚度 彎曲件寬度 自由彎曲力 K r t B F 通過計算得知 彎曲件的寬度為 查 3 表 2 4 得 mm18MPa330 b 故 kN69 18N 25 0 330490 383 17 07 0 b 2 1 UZ tr tKB F 對設置頂件式壓料裝置的彎曲模 頂件力也要由壓力機滑塊承擔 近 Q F Q F 似取自由彎曲力 即 則總的自由彎曲力為 60 30 UZ的 F UZQ 6 0 3 0FF kN29 90 24 30kN69 186 1 3 16 1 3 1 UZQUZU FFFF 總 3 4 壓力機公稱壓力的確定 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖裁工藝力的總和 由于模具結構 Z F 的不同 的計算應根據實際情況具體分析 在這里采用的是彈性卸料裝置和下 Z F 出料方式的沖裁模結構 由 1 式 3 25 計算得 DXZ FFFF kN3 113kN18 612 4 103 DXZ FFFF 又因為 kN26 U 總 F 所以 kN139kN26113 UZZ 總總 FFF 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 11 3 5 壓力中心的確定 由于本沖件的結構較為復雜 故用 Pro E 軟件進行分析得 壓力中心如下圖 3 1 所示 圖 3 1 壓力中心 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 12 第 4 章 模具結構及主要零部件的設計 多工位級進模又稱連續(xù)模 即在壓力機的一次行程內 在模具的不同工位上 完成多道沖壓工序 級進模除可進行沖孔 落料工序外 還可完成壓筋 彎曲 拉深等成形工序 甚至還可以在模具中完成裝配工序 冷沖壓模具組成零件按其 不同的作用 可分為工藝零件與結構零件兩大類 工藝零件主要有工作零件 定 位零件 卸料零件 結構零件主要有基礎零件 導向零件 連接零件 工藝零件 直接進行各工藝的沖壓工作 而結構零件在模具的制造 使用中起裝配 導向 輔助 安裝的作用 級進沖模一般包含有兩種或兩種以上的沖壓工藝 各類模具零件必須滿足各 種特定工序的技術條件 以適應高速 連續(xù) 穩(wěn)定的沖壓加工 而絕不能用設計 一般沖壓零件的方法進行級進模的零件設計 4 1 工藝零件的設計原則 1 工藝零件應有足夠的強度和剛度 由于級進沖模是高速 連續(xù)的沖壓加工 工藝零件的磨損比一般沖壓模具大 得多 受力狀態(tài)也是不平衡 不對稱 不垂直的 模具損壞的可能性也較大 所 以 在級進模設計時應進行受力分析 工藝計算以及工藝零件的剛度 強度的校 核 并按照不同的沖壓工藝 沖件材料 技術要求合理的選擇模具零件的結構形 式以及模具零件的結構形式 模具材料及熱處理方式 尤其是凸 凹模等主要工 作零件的設計是否正確合理 2 工藝零件應有統(tǒng)一的基準 級進沖模中 凸 凹模的主要工作零件種類不同 在設計時 應遵循其基準 統(tǒng)一的原則 以沖件的尺寸基準作為各凹模型孔間坐標位置的統(tǒng)一基準 并以該 統(tǒng)一基準作為凹模 卸料裝置 固定板等模具零件的型孔坐標基準及各凸模的安 裝位置基準 3 工藝零件間應有合理的間隙 級進沖模工作零件 卸料零件 定位零件間都要保持不同的間隙要求 以保 持沖壓的穩(wěn)定和沖制時的精度 對不同沖壓工序的工藝零件間都要保持穩(wěn)定均勻 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 13 的配合間隙 4 廢料的排除應方便 可靠 在級進沖模的連續(xù)沖裁過程中 產生的廢料較一般沖模要多得多 因此要在 凸模上設置廢料頂桿 凹模上設置高壓氣孔 以便及時的清除廢料 4 2 工作零件的結構設計 4 2 1沖孔凸模的結構設計 1 凸模的結構設計 對于較小的凸模 由于直徑或相對直徑較小 加工成臺階式結構 較大的直 接加工成直通式凸模 凸模的固定形式采用通用的臺肩形式與固定板固定 凸模 與凸模固定板的配合采用過渡配合 凸模外形結構如圖 4 1 所示 圖 4 1 異形凸模外形 2 凸模的長度設計 凸模長度主要根據模具結構 并考慮修模 裝配等的需要來確定 這里由于 凸模比較細小 所以在保證剛度和強度的前提下給幾個小的凸模添加保護裝置 這樣可以確保工作的時候保證不會被折斷 并采用彈性卸料裝置 起到二次保護 凸模的作用 其凸模長度應根據以下公式計算 hthhL 21t 其中 mm mm mm mm mm 2 1 t 材料厚度 增加長度 凸模固定卸料板的厚度 凸模固定板的厚度 凸模的長度 t h h h L 經計算得出凸模的長度是 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 14 mm68mm2381523 21t hthhL 3 凸模強度 剛度校核 在一般情況下 凸模的強度和剛度是足夠的 沒必要進行校核 但是當凸模 的截面尺寸很小而沖壓件板料厚度較大或根據結構需要確定的凸模特別細長時 則應進行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核 在這里只對細小的凸模進行校核 承壓能力的校核 凸模最小斷面承受的壓應力必須小于凸模材料強度允許的 壓力 即 tdAF4 minmin 即圓形凸模 式中 MPa MPa mm mm mm N MPa min 2 min 沖裁材料抗剪強度 凸模材料的許用壓應力 沖裁材料厚度 凸模最小直徑 凸模最小斷面積 凸?？v向總壓力 凸模最小斷面的壓應力 t d A F 故 2mmmm1300330244 min td 而 故凸模材料的強度和剛度滿足要求 3mm min d 4 失穩(wěn)彎曲能力的校核 級進沖模中的凸模一般均有彈壓卸料板或導向保護套導向 相當于一端固定 另一端鉸支的壓桿 由 5 式 nF EJ L 2 max 2 式中 凸模所受總壓力 安全系數 淬火鋼 凸模最小截面慣性矩 對于模具鋼 可取凸模材料的彈性模量 N 3 2 mmJ MPa102 2 4 5 F nn EE 簡化后即 F d L 2 max 270 式中 凸模所受總壓力 凸模工作部分最小直徑 N mm F d 故 mm53 91mm 139 4 270270 2 max F d L 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 15 而 mm80 max L 經校準符合設計要求 模具的刃口要求有較高的耐磨性 并能承受沖裁時的沖擊力 因此應有高的 硬度與適當的韌性 在這里由于形狀復雜且模具有較高的壽命要求 故凸模選 等模具鋼制造 熱處理 Cr12MoV Cr12CrWMn 62HRC 58 4 2 2落料凹模的結構設計 1 凹模的結構設計 凹模的設計同凸模的設計 固定方式仍采用臺階式結構 但是由于落料凹模 較多 采用多個鑲塊拼接可能會造成強度不夠 所以在這里把前面的多個落料凹 模設計成一整體結構 落料凹模與凹模固定板的配合部分采用過渡配合 H7 n6H7 m6或 2 凹模的壁厚設計 凹模的外形和尺寸可由下圖 4 2 得出 圖 4 2 凹模外形 取 凹模的壁厚在最薄處取 mm25 mm4 3 Hh mm5 1 c 4 3 結構零件的設計 4 3 1定位裝置的設計 在級進模中 條料送進步距及工件定位要精確 故常常使用導正銷與側刃配 合定位的方式 只有這樣定位才能取得最佳的定距效果 在定位零件中 側刃作 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 16 為定距和初定位 導正銷作為精定位 1 側刃定位 側刃和側刃擋塊除作為條料的首次定位 還可控制條料的送進步距 側刃的 結構為長方形 控制沖件的外形并采用雙邊定位 一般側刃的公稱尺寸等于步距 的公稱尺寸加上 故側刃的外形尺寸規(guī)格為 材料mm1 0 05 0 mm15 3 mm 1 18 為等 Cr12MoV Cr12CrWMn 2 導正銷定位 導正銷主要用于自動送料的級進模的定位 它能調整模具上的任意步距 導 料位置的導正 是通過導向板和導正銷插入料上的導正孔來導正 在這里則是采 用廢料上的工藝孔來定位 根據 1 圖 8 36 可知 導正銷的結構采用固定式 同 時為提高導向精度 采用雙排導正孔導正 由于在設計模具時需要一定的壽命 因此導正銷一般采用合金鋼制造 其熱處理硬度不低于 淬火后還須正確60HRC 的回火以消除其內應力 導正銷的具體尺寸規(guī)格為 如下圖 mmmm633 4 3 所示 圖 4 3 浮動導正銷 1 上托 2 上模固定板 3 彈簧 4 導正銷 5 卸料板 4 3 2卸料裝置的設計 由于多工位級進模的結構比較復雜 且工位較多 故采用把多個鑲塊拼裝結 構固定在一塊剛度較大的基體上 卸料版的安裝形式為采用卸料螺釘吊裝在上模 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 17 同時 級進模又是多工序 多工位的沖壓加工 沖壓前 材料必須被完全壓緊 故這里采用彈壓卸料的結構形式 由于在卸料版和凸模固定板之間須有較大移動 空間距離 因此在此之間安裝彈簧或橡膠 考慮到沖件較小 模具結構也不是很 大 故使用矩形截面彈簧 卸料板和固定板之間則采用卸料螺釘連接 4 3 3托料裝置的設計 多工位級進模依靠送料裝置的機械動作 把帶料按照設計的進距尺寸送進來 實現自動沖壓 由于帶料經過沖裁 彎曲等變形以后 在厚度方向上會有所不同 為了順利的送進帶料 必須將以成形的帶料托起 以便順利進行下一工位的沖壓 因此 需要設置托料裝置來實現上述過程 由于條料不大且厚度較厚 故采用托 料釘來進行托料 具體結構如下圖 4 4 所示 圖 4 4 托料釘托料 1 卸料版 2 導料板 3 凹模固定板 4 托料釘 5 墊板 6 彈簧 7 緊固螺釘 4 3 4限位裝置的設計 級進模結構復雜 凸模較多 在存放 搬運 試模過程中若凸模過多地進入 凹模 容易損傷模具 為此要給級進模安裝限位裝置 限位裝置安裝在上下模座 上 分別設置限位柱 在兩根限位柱之間裝上限位套 在工作時取下限位套即可 具體結構如下圖 4 5 所示 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 18 圖 4 5 限位裝置保護 1 限位柱 2 限位套 3 限位柱 4 3 5彈壓卸料板彈簧的選用 根據模具安裝位置和空間結構 擬使用矩形截面彈簧 初選彈簧的個數為 14 n 由 5 式 121 PnFF XY 為預壓力為總卸料力 其中 YX FF 所以 N294144120 XY nFF 由估算彈簧的極限工作負荷 查 5 附錄 E Y 2FN588N29422 Yj FF 矩形截面彈簧規(guī)格 初選彈簧的規(guī)格為 中載荷 mm22 Dmm11 d mm30 0 hN 3 951 j Fmm 4 1138 0 30 j h 由 5 式 122 P jjYy FhFh 為極限壓縮量為預壓縮量 其中 jy hh 所以 mm52 3 mm 3 951 4 11294 jjYy FhFh 由 5 式 其中為總壓縮量 為卸料板的工作行程 122 P mxyj hhhhh h x h 一般取 為凸模的刃磨余量 一般取 mm8 5 x h m hmm6 2 m h 校核 所以 所選的 mm 4 11mm52 10mm2552 3 mxy hhhh 矩形截面彈簧的規(guī)格是合適的 所選彈簧規(guī)格如下圖 4 6 所示 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 19 圖 4 6 矩形截面彈簧 4 4 模架及其他板料的選擇 4 4 1模架的選擇 模架由上 下模座和導柱 導套等組成 模架是模具的主體結構 它是連接 級進模所有零件的重要部件 模具的全部零件都固定在它的上面 并承受沖壓過 程中全部載荷 本套級進模具采用的模架結構是對角導柱模架 這種模架兩個導 柱位于凹模面積的對角中心線上 受力平衡 上模座在導柱上滑動平穩(wěn) 無偏斜 現象 有利于延長模具的使用壽命 如下圖 4 6 所示 圖 4 6 對角導柱模架 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 20 4 4 2其他板料的尺寸及材料的選擇 1 墊板的設計 墊板的作用是將凸 凹模所承受的壓力均勻分布到上 下模座上 避免凸 凹模直接和上 下模座接觸 從而避免壓強過高而壓塌模座面 墊板的外形尺寸 與凸 凹模固定板一致 而且由于在多工位級進模中 為了可靠和安全 一般把 墊板的厚度取得比普通模具的厚些 根據經驗公式 這里選上模墊板的厚度為 下模墊板的厚度為 均采用鋼 淬火硬度取 0mm15mm145HRC50 43 2 模炳的選用 模炳是中小型級進模模架上一個不可缺少的零件 通過它使上模部分迅速找 正位置 直接與壓力機滑塊連接固定在一起 以實現沖壓的往復運動 因此 模 具的直徑和長度應和壓力機滑塊的模炳孔相匹配 由于模炳的種類很多 根據模 炳孔的尺寸 這里模炳選擇的規(guī)格為壓入式模炳 材料為鋼 Q235 3 凸 凹模固定板的設計 多工位級進模的凸模固定板一般結構上都是必要的 它不僅要安裝許多凸模 還要安裝一些其他的零件 如側刃 導正銷 安全保護裝置等 因此對多工位級 進模的固定板要求剛性和強度方面要更高一些 另外為了提高剛性和增加耐磨性 常采用鋼或材料制造 淬火硬度取 厚度為 而45CrWMnHRC50 43mm25 且 凸模固定板上的各孔中心位置要嚴格地和凹?？字行牡钠矫嫖恢猛耆恢?凹模固定板的結構和凸模固定板的設計一致 也采用鋼或材料制45CrWMn 造 凸 凹模固定板的材料選用同墊板的選擇 凸模固定板的厚度為 淬5mm2 火硬度取 HRC50 43 4 上 下模座的設計 上模座和下模座的設計一樣 其作用是用來承擔沖壓過程中產生的巨大的力 因此上 下模座的選用很重要 這里材料均選用鋼 厚度均為 Q2355mm3 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 21 第 5 章 壓力機的選則和校核 壓力機即沖壓設備的選擇及校核對制件的質量有著很大的影響 只有選擇合 適的壓力機才能沖裁出符合要求的產品 5 1 壓力機的選擇 初選壓力機的型號為 J23 25 具體參數如下表 5 1 所示 表 5 1 壓力機具體參數 項目數據 公稱壓力 kN250 滑塊行程 mm65 滑塊行程次數 次 min55 最大閉合高度 mm270 閉合高度調節(jié)量 mm55 滑塊中心線至床身距離 mm200 床身最大傾角 35 立柱距離 mm270 模炳孔尺寸mm mm 深度直徑6040 滑塊底面尺寸mm mm 左右前后250220 工作臺尺寸mm mm 左右前后560370 工作臺孔尺寸mm mm 左右前后290200 墊板厚度50 5 2 壓力機的校核 模具的閉合高度為 hHHHHHH xatds 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 22 式中 mm mm mm mm mm mm x a t d s 凸模進入凹模的厚度 下模座的厚度 凹模的高度 凸模的高度 墊板的厚度 上模座的厚度 h H H H H H 根據前面的設計計算 模具的閉合高度為 mm208mm235301525551535 xatds hHHHHHH 初選壓力機時 壓力機的閉合高度與模具閉合高度之間有下面的關系 105 dmindmax HHHHH 式中 mm mm mm mm d min max 壓力機墊板厚度 模具閉合高度 壓力機最小閉合高度 壓力機最大閉合高度 H H H H 故 即 1050215550270 H175208215 所選的壓力機型號符合要求 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 23 第 6 章 模具裝配圖及零件圖的繪制 6 1 模具裝配圖的繪制 模具裝配圖如下圖 6 1 6 2 所示 圖 6 1 級進模裝配圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 24 2 限位銷 3 彎曲凸模 5 接料槽 6 37 凹模 7 凹模固定板 8 小卸料板 9 卸料板 11 32 33 45 47 保護套 13 彎曲凹模 15 導柱 16 導套 17 42 上 下模座 20 模柄 25 導正銷 26 上模墊板 29 凸模固定板 34 擋料板 35 托料銷 39 下模墊板 41 墊塊 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 25 圖 6 2 彎曲模裝配圖 4 擺動塊 5 導柱 6 導套 7 固定板 8 壓塊 10 模柄 13 上模墊板 14 上模座 15 下模固定板 16 下模墊板 18 下模座 19 楔形快 21 彎曲模模芯 24 限位銷 25 推塊 6 2 模具零件圖的繪制 模具零件圖的繪制詳見附圖 JDZ09105844 01 19 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 26 第 7 章 模具的裝配及注意事項 根據復合模的特點 先裝上模 再裝下模較為合理 并調整間隙 試沖 返 修等 具體過程如下所示 1 上模裝配 仔細檢查每個將要裝配零件是否符合圖紙要求 并作好劃線 定位等準備工 作 其次將凸模與凸模固定板裝配 在與凹模板裝配 并調整間隙 再者把已裝 配好的凸模及凹模與上模座連接 并再次檢查間隙是否合理后 打入銷釘及精入 螺絲 2 下模裝配 仔細檢查將要裝配的各零件 是否符合圖紙要求 并作好劃線 定位等準備 工作 再者將凸凹模放在下模座上 再裝入凸凹模固定板并調整間隙 以免發(fā)生 干涉及零件損壞 接著依次按順序裝入銷釘 活動擋料銷 彈頂橡膠塊及卸料板 檢查間隙合理后擰入卸料螺釘 再擰入緊固螺釘 并再次檢查調整 最后將經調 整后的上下模按導柱 導套配合進行組裝 檢查間隙及其他裝配合理后進行試沖 并根據試沖結果作出相應調整 直到生產出合格制件 最后不斷的進行試沖 返修 直到沖出合格的制件 這套模具才算設計制造 成功 注意事項 1 裝配前 按圖紙檢查零件配合尺寸 合格零件才能裝配 所有零 件裝配前用煤油清洗 2 裝配好的沖模 其閉合高度應符合設計要求 3 模炳裝入上模座后 其軸心線對上模座上平面應垂直 4 導柱和導套裝配后 其軸心線應分別垂直于下模座的底平面和上模座的 上平面 5 上模座的上平面應和下模座的底平面平行 6 裝入模架的每對導柱和導套應滿足其配合間隙要求 7 裝配好的模架 其上模座沿導柱上 下移動應平穩(wěn) 無阻滯現象 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 27 第 8 章 模具裝配效果圖 模具裝配效果如下圖 8 1 所示 圖 8 1 模具裝配效果圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 28 結 論 經過近三個月的畢業(yè)設計 切實的感受到了作為一個模具設計人員的艱辛與 不易 畢竟從課題下發(fā)到方案確定 再到一步一步的計算 從搜集資料到調查論 證 其工作量之大不是一般人能想象的 只有切實經歷了才能感受的到 總的來說 設計的這套模具還是比較滿意的 畢竟它是自己一步一步腳踏實 地搞出來的 但是 由于剛從學校畢業(yè) 完全沒有社會實戰(zhàn)經驗 因此存在一些 問題是在所難免的 這套模具主要存在以下幾個問題 一是個別的凸模尺寸較小 雖然增加了保護裝置 但是在反復的沖壓過程中 有可能會導致凸模折斷 反復 更換 我的建議是對于這些小的異形凸模可以采用墊鍵式固定或者插入式固定 這樣拆裝方便 可以較快的更換凸模 二是第一工序沖的工藝孔完全沒有必要 可以先沖的孔 然后直接利用這個制件上本身就有的孔定位就可以 而且這樣還 降低了制件的精度 三是最后一道切斷工序 由于把一整段的面分成兩段來沖壓 且中間還間隔了三道工序 一方面會導致制件的精度不夠 另一方面會導致距離 孔邊距為的這個面不平整 我的建議是排樣圖有可能設計的不合理 得重新考慮 排樣圖的設計 四是模架的導向定位不夠精確 在長時間的工作狀態(tài)下可能會導 致定位偏移 我的建議是在凸 凹模固定板上添加四根較小的導套 導柱 這樣 可以起到二次定位的作用 以上四個問題是這套模具主要存在的問題 也許還有一些別的問題 比如說 模架的選擇是否合理 材料的選擇及熱處理正確與否以及尺寸的計算有無偏差等 對于這些問題只有在以后的學習中學習更多的知識 只有自己儲備了一定的知識 以后 才能解決更多的問題 也才能發(fā)現更多的問題 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 29 謝 辭 本次畢業(yè)設計讓我系統(tǒng)地鞏固了大學三年的學習課程 通過畢業(yè)設計使我更 加了解到模具加工在實際生產中的重要地位 也使自己從另一個即不是學生的而 是以專業(yè)的模具設計人員的角度從另一個層面對模具有了一個更準確的認識 本次畢業(yè)設計歷時三個月 在設計的過程中 又較為系統(tǒng)的復習了沖壓模設 計 注塑模設計 機械制圖以及 Pro E 等相關的專業(yè)知識 從分析制件的結構到 模具結構的設計以及零件圖與裝配圖的繪制 在指導老師的帶領下 每一個的環(huán) 節(jié)都是我自己設計制作的 在這次畢業(yè)設計中通過參考 查閱各種有關模具方面的資料 特別是模具在 實際中可能遇到的具體問題 使我在這短暫的時間里 對模具的認識有了一個質 的飛躍 使我對沖壓模具設計的整個過程 主要零部件的設計 主要工藝參數的 計算 模具的總體結構設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握 當然 在實際的設計過程中 我也遇到了許多的難以解決的問題 但是在前期的幾次課 程設計中由于自己都是獨立完成的 因此也學會了遇到問題如何去解決 總之 本次的畢業(yè)設計 是本人獨立認真完成的結晶 也是我架起 工作 的關鍵一步 驗證了我三年大學學習專業(yè)知識的成果 文中上述所有內容主要是 在講述模具設計的整個過程 利用對零件圖形的工藝性分析 設計出適合加工零 件的模具 以達到生產要求 提高生產效率 零件的沖裁工藝性分析 模具結構 的確定是模具設計的重要內容 只要合理就可以保證其加工精度及其各項指標要 求 通過這次模具設計及編制其說明書 增加了不少專業(yè)方面的知識 提高了動 腦 動手的能力 只有實踐與理論相結合才能達到規(guī)定的各項性能指標 所謂的 不想搞純是扯淡 無論做什么事情不要眼高手低 好高騖遠 還是一步一個腳印 腳踏實地的好 從總體上來看 對于自己設計的這兩套模具自己還是比較滿意的 盡管其中 還有一些專業(yè)上的和常識上的問題 正所謂 金無足赤 人無完人 有問題是 在所難免 關鍵是我們要解決問題 只要我們能發(fā)現問題 就說明我們思考了 雖然這次的畢業(yè)設計比較曲折 其中的艱辛與不易不是一般人能體會的到的 但 是其中的樂趣也是一些人所不能享受到的 畢竟這世上沒有不勞而獲的東西 也 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 30 只有你經歷了你才有發(fā)言的資格 就像沒談過戀愛的人說談戀愛是一種可恥的行 為一樣 但是當我完成的時候 我感到了無比的踏實 因為我做了 不管結果好 與壞 最起碼我對得起自己的良心 我對得起我選得這個模具專業(yè) 至少我曾經 經歷過 我為此而努力過 我衷心的感謝那些在這次畢業(yè)設計中給予我?guī)椭娜?特別是我的指導老師 方世杰方老師 在這個過程中 方老師給我指出了一系列的問題 也給我指出 了一些問題的