毕业论文-说明书-弹簧片冲压模具设计.docx
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1、本科学生毕业设计弹簧片冲压模具设计院系名称: 机电工程学院 专业班级: 材控11-1 学生姓名: 刘与红 指导教师: 翁江翔 职 称: 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一五年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeStamping Die Design for Spring PlateCandidate: Liu YuhongSpecialty: Material Forming and Control Engineering Class:11-1Supervisor:Associate Prof. Weng JiangxiangHeilon
2、gjiang Institute of Technology20156 Harbin 黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要 通过对弹簧片零件的工艺分析,确定用高效可靠的级进模生产,用夹持送料机构解决了条料的送进问题,双侧刃确定步距和导向,排样采用单排样,解决了制件弯曲回弹,并对送料机构进行了力学分析,推导出了拉簧和扭簧的设计公式,对拉簧做了可靠性分析,保证了送料的可靠性。 关键词:多工位级进模;弹簧片;自动送料机构;拉簧;侧刃;扭簧;可靠性ABSTRACTThrough to presses the reed components the craft analysis, determined u
3、ses the highly effective reliable level to enter the mold production, the solution strip material which the use pull feed organization succeeds delivers the question, a double side edge control step of distance, arranged the type way to use the single line type , the success solution work piece curv
4、ing snapping back, and has carried on mechanics analysis to the feed mechanism, and inferred the extension spring and the torsional spring design formula, Has made the fail-safe analysis to the extension spring, has guaranteed the feeding reliability. Keywords: The Multi-locations Level Enters The M
5、old; Feed Control Crganization; Presses The Reed; Side Edge; Extension Spring; Torsional Spring ; Reliability.II目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的来源及背景11.2 冲压模具的发展现状11.3 冲压模具的发展趋势3第2章 弹簧片级进模设计42.1 弹簧片零件工艺分析42.2 工艺计算52.3 排样及排样图设计52.3.1 计算材料利用率62.3.2 条料宽度的确定82.3.3 导料板间距离92.4 计算冲裁力92.4.1计算卸料力及推件力112.5 计算弯曲
6、力112.5.1 校正弯曲力122.5.2 弯曲回弹量的确定132.5.3 计算顶件力和压料力142.6 总冲压力和选择压力机142.6.1 冲压设备类型的选择142.6.2 确定设备的规格142.7 计算模具压力中心152.8 冲裁模具间隙及凹模、凸模工作部分尺寸计算162.9 凸模和凹模的结构设计182.9.1 凹模设计182.9.2 凹模的刃口形式192.9.3 模架选择及相关零件的选择192.9.4 凸模设计202.9.5 校核凸模强度232.9.6 校核压应力252.9.7 计算凸模垫板承压262.9.8 定距侧刃272.9.9 导柱、导套272.9.10 卸料螺钉272.9.11
7、导正销的设计272.9.12选择模柄282.10 弹簧和橡胶零件的设计282.11 模具的工作原理312.12 本章小结32第3章 自动送料机构333.1 自动送料机构的分类333.2 自动送料机构的选择333.3 本章小结34第4章 绘制模具总装配图35第5章 工程影响分析36结论37参考文献38致谢39第1章 绪 论1.1 课题的来源及背景 自改革开放以来,我国经济高速发展,市场需求越来越大。随着市场需求的增大,产品的需求也越来越大,质量要求也越来越高,落后的生产设备已经无法满足当前社会对产品的要求,所以开发和设计高效率和高质量的设备已经是势在必行了。而弹簧片的生产在国内效率相当低下,针对
8、市场对弹簧片的需求,设计大批量生产弹簧片的模具是必须的,也是企业在巨大的市场竞争中生存所必须的。1.2 冲压模具的发展现状在我国工业水平相对落后的情况下,模具行业的发展也相对落后。跟国际上工业水平较为发达的国家有着不小的差距。在二次工业革命以后,欧洲各国工业高速发展,特别是德国在二战以后,他们着力发展工业。其工业水平上代表着国际的先进水平,在机械制造行业他们更是领先着世界各国。而我国,因为之前的闭关锁国工业基本是停滞不前,而新中国成立以后,大力发展工业,但是由于各方面的原因,发展的速度较为缓慢,期间又经历了文化大革命。改革开放以后,由于国家的政策支持,国外企业的不断涌入,市场需求的不断增大,中
9、国的工业才迎来了大发展。模具行业也随之迎来了发展的黄金时期。 在国际上,日、美、法、德等工业发达国家,他们的模具行业也高速发展,他们具备各种先进模具的开发能力。据相关数据显示,他们模具的产值已经超过了机床的产值,模具技术的高速发展带来了工业产品的高速生产发展。模具行业在欧美等国被称作“点铁成金”的“磁力工业”。他们各国模具行业已经形成标准化、专业化和商业化,所以他们的模具发展深受赞誉,成为行业的标杆,被其他各国借鉴。在国内,虽然行业起步相对于欧美各国较晚,但发展的速度十分惊人。特别是在近年来,中国市场的需求越来越大,而且得益于我国的廉价劳动力,不管是在机械行业的大型产品模具,还是在我们的生活产
10、品相关模具,又或是电子产品设备的冲压模具都得到了充分的发展。但同时,由于外资企业、外国产品的不断涌入,产品的质量要求也越来越高,给模具行业带来了一大挑战。综上所述,现阶段模具行业的发展概况,我们国内与国际有很大的差距,但是我们有较大的发展空间和发展机遇。我们迎来黄金的发展时期,因为我们拥有国内的广阔市场。次的毕业设计是弹簧片模具设计,属于多工位级进模。它属于冲压模具的一种,它是在单工序基础上发展而来的多工位集成模具。这种模具可以连续完成冲裁、拉深、弯曲等多个工序,工序集成很高、很多。这种模具一般采用自动送料装置,在检测安全装置的检测中用高速压力机实现高速无人冲压生产。选用合理的结构和高强度的材
11、料作为模具的工作部分,加上先进的加工方法,能够保证模具的寿命,所以一般大批量生产、提高加工效率、降低生产成本,一般多工位级进模一般是最佳选择,所以多工位级进模也被称为现代高精度、高效率、长寿命的三高模具。随着现代模具的发展,多工位级进模越来越受到人们的重视。虽然国内这几年多工位级进模有了长足的发展,而且国内一些企业的模具在国际上也 具备一定的水平,但是总体来说还是和发达国家有点差距,所以一些高档模具仍需进口。为此在“十一五”我国把复杂、高精密、大型多工位级进模作为我国重点发展项目,在“十二五”对此提出更高的要求,为我国的多工位级进模的发展打下了坚实的基础。就冲压而言,多工位级进模和其他冲模相比
12、其主要特点是:(1)所使用的材料主要是黑色或有色金属,材料的现状多为具有一定宽度的长条料、带料或卷料;(2)所用的压力机台面较大,功率、刚性要足够,精度好,而且滑块要能长期承受较大的侧向力;(3)送料方式以间歇、按“步距”直线连续送进;(4)冲压的全过程在未完成成品件前的毛坯件始终不离开条料和载体;(2)适合大批量中小型定型产品的生产,冲压精度高,可达IT10级;(6)生产率高;(7)在一副模具的不同工位上,可以完成多种性质的冲压工序;(8)模具综合技术高,可以实现自动化;(9)模具制造周期较长、成本高;(10)工作零件采用超硬材料制造,模具寿命长;(11)模具的刃磨和维护比其他模具麻烦。多工
13、位级进模的结构一般都比较复杂,其复杂程度随制件的复杂而变化。制件简单,级进模也简单,制件复杂,级进模也复杂,造价当然也越高。因此,在设计级进模时,必须持慎重的态度,周密而仔细地考虑每一个环节,将级进模设计好。简单地说,级进模设计步骤就是设计者从接到设计任务后到完成出模具图样,这中间所进行的工作先后次序。由于设计所采用的具体方法不同,有用先进的CAD进行设计的,有用人工智能通过绘图板设计的,即用较少的时间,要设计出质量最好的经济而实用的多工位级进模具。1.3 冲压模具的发展趋势 冲压模具是金属塑性加工的主要方式工具之一。它利用装在压力机上的模具对原材料施加外力,使金属产生塑性变形或者分离而得到一
14、定尺寸和形状的工件。冲压模具在各行业的使用都相当广泛,诸如航空、航天、电子产品、国防工业、生活产品。因为使用冲压模具加工有许多优点:(2)生产效率高、操作简单、安全、易于实现机械自动化,适用于大批量生产。(2)冲压零件表面质量较高,尺寸精度稳定,互换性好,成本低廉。(3)加工范围大,可以加工小而薄的零件,也可以加工大面积的覆盖件。(4)提高材料利用率且能获得高强度,高精度的产品。(5)可以加工复杂的零件。现在模具行业已经基本形成基本标准,但是还需要大量的创新才能满足市场的需求,现在冲压模具行业的发展趋势:(1)大型化、精密化虽然冲压模具在汽车覆盖件行业已经得到普遍应用,但未来还会向着大型化发展
15、。高精密化发展是必然趋势,因为现在每个行业对产品的质量的要来都越来越高。提高产品的质量可以使模具更加精密来实现。(2)自动化在如今市场竞争日趋严重的情况下,对效率的提高越来越重要,而要提高效率,通过实现模具的自动化来进一步提高。而且在劳动力越来越昂贵的情况下,只能实现自动化,才能降低人工劳动的投入。(3)模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化服务各种计算机辅助设计软件的出现,为设计中遇到的问题提供了解决的办法,这是模具行业的趋势,今后更加智能化的软件将是必然趋势。 (4)模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展 (5)模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 (6)模
16、具标准件的应用日渐广泛 (7)模具工业新工艺、新理念和新模式的发展 第2章 弹簧片级进模设计2.1 弹簧片零件工艺分析该零件的原材料为锡青铜,且料厚为0.5mm,是典型的冲压制件。如图2.1,它是典型的冲孔,弯曲,冲裁等工序制件。其特点是工件尺寸小,材料薄。如图2.1所示,未标注公差尺寸,按IT14级精度处理。从零件的尺寸精度可知,弹簧片零件尺寸精度要求不高。 弹簧片零件的基本工序为冲孔、落料、弯曲复合。若采用复合模,凸模制造和修模困难,且零件取出困难,但可以设计自动出件机构,虽然这样减小了模具的长度,但自动出件机构,增加了制造成本。方案二,采用侧刃切边和冲孔、切废料、弯曲、空工位、侧刃切边、
17、冲断。成型之后孔型尺寸变化对弹簧片零件使用性能没有影响,这样凸模刃磨都很容易,出件也容易,不需另设机构。 由于弹簧片为小尺寸零件,若采用单工序模生产、工序多、生产效率较低、定位精度较低。若采用级进模生产,在保证零件精度要求的同时且具有效率高、成本低、操作方便等优点。因此采用冲孔,弯曲、落料的多工位连续模来生产弹簧片零件。弹簧片的形状、尺寸如下图所示,冲压生产,材料锡青铜,大批量生产,材料厚度0.5mm。图2.1 弹簧片零件图2.2 工艺计算 计算毛坯展开尺寸,进行排样,画排样图,计算材料利用率。弹簧片是弯曲件,需要进行毛坯展开长度,计算毛坯长度,是根据中性层不变原理来计算的。弹簧片属于r0.5
18、t的弯曲件,这类零件变薄不严重,断面畸变较轻,可以按应变中性层长度等于毛坯长度来计算.毛坯长度等于零件直线长度和弯曲部分应变中性层长度之和,即 L=Li+(2.1)计算:=12/0.5=24查表3-3得:=0.5,计算:=1.5=3;=0;故: 2.3 排样及排样图设计排样是冲裁件在板料上的布置方式。排样合理与否,直接影响到材料的经济利用率,还会影响到模具结构、制件质量、生产率、生产操作、方便与安全等。其次,排样是冲裁工艺和模具设计中非常重要的一项工作。冲压件大批量生产中,排样的目的在于合理利用原材料。多工位级进模条料排样图对模具设计的影响非常大,它决定工位是否分布合理,条料是否能在冲压过程连
19、续送料,是否便于制造维修和刃磨。该弹簧片零件排样方式和材料利用率如下:绘排样图如2.2:排样方案一:图2.2 直排排样图排样方案二:图2.3 横排排样图若采用方案一,则不能保证模具的强度,连续冲裁过程中,零件容易卡在凹模中,不容易被带出模具。若采用方案二,则正好解决方案一的缺点。排样图如图2.4所示:图 2.4 冲压工艺图如图2.4所示,第1工位为侧刃切边及冲两方孔和圆孔,第2、3工位为切废料,第4工位为弯曲,第5步为空工位,第6工位为侧刃切边,第7工位为冲断,成品由废边料推进再通过凹模的斜面滑下,在第二工步中增加导正销定位,使条料在冲裁时精确定位,不偏斜。2.3.1 计算材料利用率衡量排样合
20、理性、经济性的指标是材料利用率。计算公式如下:一个进距内的材料利用率为: =100% (2.2)A-冲裁件面积(mm2); n个步距内零件数目;B条料宽度(mm);h-步距(mm);总的材料利用率:N-一张板料上冲件数目;L-板料长度;方案一: 根据以上公式,由图2.1、图2.2可知,n=1,B=44.6mm,L=23mm面积mm2 工件垂直送料方向的宽度(mm)。 工件外圆半径,。 工件沿送料方向的最小长度(mm) B=44.6mm,h=23mm,n=1 因此材料的利用率为: 方案二:根据以上公式,由图2-1、图2-3知,n=1,B=32,L=35.6面积mm2式中工件沿送料方向的长度(mm
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