垫片冲压模具设计说明书要点.pdf
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1、XXX学院毕业设计说明书(论文) 目录 目录 . I II 前言 1 第一章工艺设计 错误!未定义书签。 1.1零件介绍. 错误!未定义书签。 1.2零件工艺性分析 2 1.3工艺方案的确定 2 第二章排样设计. 4 2.1 毛坯排样设计 4 2.2材料的利用率 7 第三章工艺计算. 9 3.1冲压工艺力的计算. 9 3.1.1冲裁力计算. 9 第四章模具总体概要设计 12 4.1模具概要设计. 12 4.2模具零件结构形式确定 12 4.2.1 定位机构 13 4.2.2 卸料机构 14 4.2.3 导向机构。. 14 第五章模具详细设计 16 5.1工作零件 16 5.1.1冲裁凸、凹模刃
2、口尺寸计算. . 16 5.1.2凸模高度设计. . 19 51.3 定位零件 . 19 5.1.4 挡料零件. 20 5.2出件零件 20 XXX学院毕业设计说明书(论文) 5.2.1 卸料零件 20 5.3.2 顶件零件 21 5.3导向零件 21 5.4其他零件 22 第六章设备选择 24 6.1设备吨位确定 24 6.1.1设备类型的选择. . 24 6.1.2设备规格的选择. . 24 6.2设备校核 25 6.2.1.压力行程. 25 6.2.2.压力机工作台面尺寸. 25 结论 . 26 参考文献 27 致谢 . 28 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 1 页 前 言 随着现
3、代化工业的发展, 越来越多的产品依赖模具加工, 模具工业已成为工业 发展的基础。模具质量好坏直接影响产品的质量, 模具的质量不仅表现在制造质量, 也表现在安装调整维护保养等方面的后续工作质量。因此, 在模具在加工过程和质量 控制中 , 要采取相应的措施 , 杜绝类似事故的发生。 第一章 工艺设计 图 1.1 垫片零件图 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 2 页 1.2 零件工艺性分析 零件尺寸:图中零件的标注公差的为IT12 级精度,其余未注由图中技术要求可 知为 IT14 级,零件的尺寸较小,成形的位置较为紧凑,成形比较简单。 零件材料为 10 钢钢,有很良好的塑性,料厚为1mm 属薄料
4、,冲压性能良好。 零件的结构:零件需要经过一次冲裁,零件的结构比较对称,冲压性能仍 然很良好。 综上所述,得到结论:零件具有较好的可冲压性。 1.3 工艺方案的确定 工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线,主要包括确定工序数、工序的组合 和工序的顺序安排等,应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案,再根据工件的 批量、形状、尺寸等方面的因素,全面考虑、综合分析,选取一个较为合理的方案。 冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 复合冲裁是在压力机的一次行程中,在模具的同一位置同时完成两个或两个以 上的工序; 级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序,排列成一定顺序,组成级进模,在压力
5、 机的一次行程中,模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序,除最初几次冲 程外,每次冲程都可以完成一个冲裁件。 该工件包括冲孔、落料量两个基本工序,可以有以下三种工艺方案: 方案一:先落料,再冲孔。采用单工序模生产。 方案二:落料冲孔。采用复合模具生产。 方案三:冲孔 落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一结构简单,但须两道工序、两副模具才能完成,生产效率也低,如此则 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 3 页 浪费了人力、物力、财力,从经济的角度来考虑不妥当,难以满足大批量的生产要 求。 方案三是一种多工位、 效率高的加工方法, 但级进模轮廓尺寸较大, 制造复杂, 成本较高,一般适用于大
6、批量、小型冲压件。而且工作周期长,模具结构复杂,生 产成本过高。 方案二采用模具具生产,只需一副模具即可成型,模具结构紧凑,冲出的制件 的精度及生产效率都比较高,适合大批量生产。冲裁薄材小型拉伸件,模具制造工 作量比级进模低。 通过上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案二为佳。 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 4 页 第二章排样设计 2.1 毛坯排样设计 在进行模具设计时,首先要设计条料排样图,条料排样图的设计是模具设计时 的重要依据。模具条料排样图设计的好坏,对模具设计的影响是很大的,排样图设 计错误,会导致制造出来的模具无法冲制零件。条料排样图一旦确定,也就确定了 被冲制零
7、件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步 距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。在本模具中,排样设计总的原 则是先进行冲切废料,然后拉伸,最后切断,并要考虑模具的强度、刚度,结构的 合理性。 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的 材料冲出更多的零件来,降低材料消耗。大批量生产时,材料费用一般占冲裁 件的成本的60% 以上。因此,材料的经济利用是一个重要问题,特别对贵重的 有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁质量、生产效率、 模具结构与寿命、生产操作方便与安全等。 排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得
8、到合格的零 件。 毛坯在板料上可截取的方位很多,这也就决定了毛坯排样方案的多样性。典型 毛坯排样:单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。 根据此次毕业设计的零件结构特征,决定采用单排、中间载体。采用这种毛 坯排样的模具结构的相对简单,模具制造较为方便。 1. 条料搭边值的确定 搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。其作用是使条 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 5 页 料定位,保证零件的质量和精度,补偿定位误差,确保冲出合格的零件,并使条料 有一定的刚度,不拉伸,便于送进,并能使冲模的寿命得到提高。 由参考文献 3 表 2-5 得: 材料厚度为 1mm 时,条料长度
9、大于20mm ,搭边可以取 a=0.8mm ,a11mm 。 2.条料的宽度 条料采用无侧压,可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别 为5. 0,8 .0 1 c由参考文献 3 中公式 2-24 得 0 1 0 )(2caDB =【34+20.8 】 0 5 .0 =35.6mm 3.步距 冲裁模的步距是确定条料在模具中每送进一次,所需要向前移动的固定距离。 步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时,要合理的确定步距的基本尺寸 和精度。步距的基本尺寸, 就是模具中相邻工位的距离。 连续模任何相邻两工位距 离都必须相等。 此次毕业设计的条料为单排,步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸
10、和两 冲压件间的搭边宽度之和,其步距基本尺寸由参考文献3 得: S = L + a 式中 S-冲裁步距 L-沿条料送进方向,毛坯外形轮廓的最大宽度值 a-沿送进方向的搭边值 该零件的步距确定为:S= L + a=34+1= 35mm XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 6 页 a) 产品图 因为产品为规则的所以横排 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 7 页 c)图材料利用率为: 86 图 2.1 排样图示意图 毛坯排样图如图2.1 所示,排样。 2.2 材料的利用率 1.排样方式的确定 根据冲裁件的结构特点,排样方式可选择为:直排,有废料排样。 2.送料进距的确定 为了节约材料,应合理的
11、选择搭边值。搭边值过小,会使作用在凸模侧表面上 的发向应力沿切口分布不均,降低冲裁质量和模具寿命,故必须使搭边的最小宽度 大于冲裁时塑性变形区的宽度,一般可以取材料的厚度。若搭边值小于材料的厚度, 冲裁时搭边可能被拉断,有时还会被拉入到凸、凹模间隙中,使零件产生毛刺,甚 至损坏模具刃口。 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 8 页 搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的 方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可以小一些,软材料和脆材料的搭边值应大 一些。零件尺寸大或有尖突时,搭边值应大一些,厚材料的搭边值取大一些。 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 9 页 第三
12、章工艺计算 3.1 冲压工艺力的计算 工艺计算是模具设计的基础,只有正确的计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压 力、毛坏尺寸等,才能设计出正确的模具。而且是选用压力机、模具设计以及强度 校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力,避免因超载而损坏压力机,所以计 算是非常必要的。 工艺计算是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压 力机的潜力,避免因超载而损坏压力机,所以计算是非常必要的。 3.1.1 冲裁力计算 冲裁力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。 冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力,它与材料的厚度、 工件的周长、材料的力学性能等参数有关。冲裁力是设计模
13、具、选择压力机的重要 参数。计算冲裁力的大小是为了合理的利用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的 标称压力必须大于所计算的冲裁力,所设计的模具必须能够传递和承受所计算的冲 裁力,以适应冲裁的要求。 该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力 0 F 由冲裁力F、卸料力 卸 F 和推 件力 推 F 组成。由于采用复合冲裁模, 其冲裁力由落料冲裁力 落料 F和冲孔冲裁力 冲孔 F 两部分组成 冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力,它是随凸模行程而变化的。通常说的 冲裁力是指冲裁力的最大值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算: b KLtF(3.1) 式中F冲裁力( N) ; XXX学院毕业设计说明书(论文)
14、 第 10 页 L零件剪切周长( mm) ; t材料厚度( mm) ; b 材料抗拉强度( MPa) 。 K系数 ,一般取 K=1.3。 已知零件材料是10 钢,取 b=330Mpa,材料厚度 t=1mm,L 值由全部冲裁线即冲 裁零件周长尺寸组成 : 落料、冲孔冲裁力。材料10 钢的抗拉强度可按MPa b 330 KNLtF b 4.3833015.893 .1 冲孔 KNLtF b 8.4533018 .1063 .1 冲孔 推 件 力 。 查 表 得 推 件 力 系 数0 . 0 5 5 推 K, 凹 模 中 的 卡 件 数 n 为2 。 KNFnKF2 .44.38055.02 冲孔推
15、推 卸料力。查表得卸料力系数0.05 卸 K。 KNFKF3 .28.4505.0 落料卸卸 总冲压力 0 F 的确定。 所以总冲压力 =90.7KN 。 冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线 以及和压力机滑块的中心线重合,以使冲模平稳地工作,减少导向机构滑动件之间 的磨损,提高运动精度以及模具和压力机的寿命。 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 11 页 冲模压力中心的求法,采用求平衡力系合力作用点的方法。由于绝大部分冲 裁件沿冲裁轮廓的断面厚度不变,轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比, 所以,求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体的方法如下: 按比例画出
16、冲压轮廓线,选定直角坐标x-y; 把图形分成几部分,计算各部分长度L1、L2、.Ln,并求出各部分重心位置的 坐标值; 按下列公式求出冲模压力中心的坐标值(X0,Y0) 1122 0 12 . n n n L xL xL x x LLL 1122 0 12 . nn n L yL yL y y LLL 由于该零件形状对称,所以压力中心在该零件的中点上坐标值(X0,Y0) 。 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 12 页 第四章模具总体概要设计 4.1 模具概要设计 模是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体,结构是模具的“形”。模具 的优劣很大程度上体现在模具结构上,因此冲孔落料模具和拉伸
17、模的结构对模具的 工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。 在此次模具的结构设计大体可以分为两步:第一步根据工序排样的结果确定模 具的基本结构框架,确定组成冲孔落料模具和拉伸模的主要结构单元及形式,对模 具制造和使用提出要求;第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。 结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。 在结构设计中概要设计是模具结构设计的开始,它以工序排样图为基础,根据 产品零件要求,确定冲孔落料模具和拉伸模的基本结构框架。结构概要设计包括: (1)模具基本结构:定位方式以及导向方式确定;卸料方式以及出件方式确定; (2)模具基本尺寸:模具工作空间尺寸、各个板的厚度
18、、闭合高度。 (3)模架基本结构:模架的类型;导柱与导套选配以及模柄类型的选择。 (4)压力机的选择:压力机的类型;压力机规格。 4.2 模具零件结构形式确定 本模具是用冲孔落料模具完成的如图4.1(a)图。采用自行设计的模架机构导向, 弹性卸料板卸料,采用装置顶杆顶料。 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 13 页 4.1(a)模具二维图 导料销进行导向,定位板定位,推杆进行推出制件,并完成零件的冲孔、落料 工序。模具主要有上模座、凸模垫板(上垫板)、凸制模固定板、卸料板、凸凹模固 定板、凹模垫板(下垫板) 、定位板、下模座、导柱、导套。冲孔落料模具凹模周界 长 160mm,宽 140mm
19、,模具总长 250mm,总宽 201mm。模具的闭合高度是190mm。 凸模固定板用于安装所有冲孔凸模、凹模板用于落料。所有冲孔凸模采用顶端铆接 固定在卸料板上,装配后磨平。与凹模垫板采用螺钉紧固、销钉定位的方式固定。 卸料板是一整块,采用四个螺钉固定。 4.2.1 定位机构 为限制被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工 XXX学院毕业设计说明书(论文) 第 14 页 序,必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料 销、定位板、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应避免油污、碎屑的干扰 并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高时,要考虑粗精度和
20、精精度两套装置, 分步进行;坯料需要两个以上工序的定位时,它们的定位应该一致。 综上所述:在此次模具设计中x方向采用带侧刃进行粗定位,导正销精确定位; y方向上采用导料板与导正销进行定位。本模具中,侧刃采用成型侧刃的形式。在 第一工位时成冲导正孔的凸模同时冲下。在第二工位时,当条料沿着导料板送进一 段距离后(一个步距),导料板上的台阶(相当与挡块的作用)挡住条料以阻止条料 的继续前进,起到粗定位的作用,上模下行时,导正销首先插入到导正孔中,纠正 送料误差,对条料进行精确定位。采用的弹顶结构,在工作的时候可以起到顶料的 作用,将条料顶出继续向前送料。 4.2.2 卸料机构 卸料机构的主要作用是把
21、材料从凸模上卸下,有时也可作压料板用以防止材料 变形,并能帮助送料导向和保护凸模等。可分为固定刚性卸料板以及弹性卸料板。 在本次模具设计中采用弹性卸料板,弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用, 多用于冲制薄料,使工件的平面度提高。在拉伸成型时,可以防止条料发生侧移。 当上模上行时,卸料板将卡在凸模上的条料推下。同时,在下模部分安装有弹顶装 置,上模上行一段距离后,卸料板不再压住条料时,顶件块和浮顶装置将条料顶出 最大的成型距离。此时,条料完成了一个工位的成型,向前送进一个步距。 4.2.3 导向机构。 对生产批量大,要求模具寿命和制件精度较高的冲模。一般应采用导向机构来 保证上、下模的精确导向。
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