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      电器柜连接板冲压模具设计【含CAD图纸、说明书】电器柜连接板冲压模具设计【含CAD图纸、说明书】

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      摘 要 本次设计了冲裁和弯曲?#25945;?#21333;工序模。通过查阅相关资料,首先对零件进行工艺分析,经过工艺分析?#25237;?#27604;,采用先冲孔落料,再进?#22411;?#26354;的工序。通过对冲裁力、顶件力、卸料力、弯曲力等的计算,确定?#25945;?#27169;具各自所需压力机的型号。然后分析对冲压件加工的模具适用类型,选择设计所需的模具结构。最后将模具的各工作零部件的设计过程表达出来。 在绪论中,主要叙述了冲压模具的发展状况,说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义,在随后的章节有冲压件的工艺分析,工艺方案的确定。有对零件排样图的设计,材料利用率的计算。接着进行冲裁力的计算和冲裁模工作部分的设计计算,对选择冲压设备提供依据。然后进行主要零部件设计和标准件的选择,为本次模具设计的装配图的绘制和模具的成形提供依据。最后进行模具结构的优化,通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 本次设计阐述了冲裁模和弯曲模的结构设计及工作过程。?#25945;?#27169;具性能可靠,运行平稳,提高了产?#20998;?#37327;和生产效率,?#26723;屠投?#24378;度和生产成本。 关键词冲压 弯曲 单工序模 Abstract The design of a set of a blanking die and a bending die. After the data access, we must first carry out parts of the analysis, a technology analysis and comparison, the use of punch-and-blank bending process, through the blanking of the top pieces of unloading, and bending and so on, the press identified the models. Further analysis of press parts for processing Die select the type of application design mold. That will design the type of mold will die of the working parts of the design process expression. In the introduction, the main described the development of stamping die, described the importance of stamping die and the significance of this design, in the subsequent sections of stamping parts of the analysis, completed the process for the identification. Parts of a map of the layout design, completed the utilization of the calculation. Again blanking the process of calculating and Die part of the design work, the stamping equipment to provide the basis for selection. Finally, the main components of the design and the choice of standard parts, based on the design of the mould and die mapping provide the basis for the forming and assembly plans to provide the basis for all sizes. Through the front of the design plan to draw maps and parts of the mold assembly. The design on a punching bending progressive die design and the structure of the working process. The mold of reliable, smooth operation, improved product quality and production efficiency and reduce labor intensity and production costs. Key words stamping bending single operation dies 目 录 摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ Ⅰ Abstract┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ Ⅱ 第1章 绪论 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 1 第2章 生产工艺性分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.1 工艺性审查┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.1.1 制件的材料分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.1.2 冲压结构的工艺性┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 2.2 结构形状特点┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 第3章 工艺方案及工艺计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 3.1 分析工件的变形类型┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 3.2 工艺方案的分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 3.3 冲裁模设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 3.3.1 坯料展开长度计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 3.3.2 排样及材料利用率┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 3.3.3 压力?#34892;?#30340;确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 3.3.4 冲裁力的计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 3.3.5 计算凸、凹模刃口尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 9 3.3.6 卸料、顶件和推件零件┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 3.3.7 定位零件设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 3.3.8 其他支撑零件┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 3.3.9 选取压力机┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 13 3.4 弯曲模设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 3.4.1 弯曲力计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 3.4.2 弹簧┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 3.4.3 回弹┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 3.4.4 凸模与活动凹模┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 3.4.5 主要模具零件的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15 3.4.6 选取压力机┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 17 第4章 结构设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 19 4.1 冲裁模的分类及机构方案┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 19 4.1.1 冲裁模分类┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 19 4.1.2冲裁模结构确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 19 4.2 弯曲模的分类及结构方案┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20 总结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22 致谢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 23 参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 24 第1章 绪论 模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志,就我国而言,经过了几十年曲折的发展,模具行业也初具规模,从当初只能靠进口到现在部?#32440;?#21475;已经跨了一大步,但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。[1] 中国经济的持续高速发展,为模具工业的发展提供了广阔的空间。模具行业在今后的发展中,首先要更加注意其产品结构的战略性调整,使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧地跟着市场的需求来发展。没有产品的需求、产品的更新换代,就没有模具行业的技术进步,也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90以上的零部件,都要依靠模具成形,在珠三角和长三角,为汽车行业配套的模具产值增长达40左右。而模具技术水平的高低,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产?#20998;?#36896;水平高低的重要标志。[2] 模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多?#36879;?#39640;要求,使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律,目前世界模具市场供不应求,近几年,市场总量一直在600~650亿美元之间,而我国模具出口尚不到8%,“十一五”期间完全可以扩大这个份额,同时随着经济全球化发展趋势日趋明显,模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显,外资和民营资本继续看好我国模具行业,因此加入WTO后,我国模具行业机遇大于挑战,“十一五”期间,国际模具市场前景广阔,我国模具仍有较大发展空间。[3] 本设计首先对冲压件进行工艺分析,完成了工艺方案的确定。又对零件排样图进行设计,完成了材料利用率的计算。再进行冲裁力的计算和冲裁模工作部分的设计计算,对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择,为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据,以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 第2章 生产工艺性分析 2.1 工艺性审查 2.1.1制件的材料分析 08钢为极软的碳素钢,强度、硬度很低,而韧性和塑性极高,具有?#24049;?#30340;深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏?#34892;裕?#28140;硬性及淬透性极低。时效敏?#34892;?#27604;08F稍弱,不宜切削加工,退火后,导磁性能好,大多轧制成高精度的薄板、薄带、冷变形材、冷拉、冷冲压,带用以制造易加工成形,强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。 [4] 抗拉强度 σb MPa≥32533 屈服强度 σs MPa≥19520 伸长率 δ %≥33 断面收缩率 ψ %≥60 硬度 未热处理,≤131HB 2.1.2冲压结构的工艺性 1冲压件的形状应能符合材料的合理排样,减少废料。 2冲压件各?#27605;?#25110;曲线的连接处,宜有适当的?#27493;恰?#26412;设计采用的是少废料的排样方式,所以各连接处可以无?#27493;恰?3冲压件凸出或凹入部分宽度不宜太小,并应避免过长的悬臂与狭槽。 4冲?#36164;保?#30001;于受到凸模强度的限制,孔的尺寸不宜过小,其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度有关系。 5冲裁间隙,弯曲模间?#37117;案?#24230;的确定,应符合制件要求。 6各工序凸,凹模动作行程的确定,应保证各工序动作稳妥,连贯。 7卸?#29486;?#32622;的动作空间的确定,应保证制件及废料的顶出互不干涉。[5] 8压件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离a受模具强度和冲压件质量的限制,其值不宜过小。本设计中a的值均?#38386;。?#20197;至使得模具的结构比较复杂,并在一定程度上影响到模具的使用寿命。 9冲压件的精度和毛刺精度等级按查有关资料取IT14由制件零件图资料可以知道制件冲压工艺满足以上要求,采用精密冲压时的模具结构复杂,而且模具寿命较低,故本设计中的冲压采用普通冲压。 2.2 结构形状特点 如图2-1,制件的结构不对称,整体形状不是很复杂,外形尺寸较大,难度在于两侧弯曲的部分,弯曲部分高度不一,且有横向弯曲,所以在模具设计时要注意弯曲部分的成型。制件属于一般批量生产,所以模具的生成效率要求不是高,具备一般的的使用寿命即可。冲压部分采用IT14级精度的普通冲裁模,以提高模具的使用寿命。初步采用冲压和弯曲工序来完成,即首先通过冲裁模冲裁出制件展开毛坯的形状,然后再通过弯曲模具弯曲成制件的形状。 图2-1 产品零件图 通过计算最小弯曲半?#24230;?#23450;制件是否能满足弯曲的要求,r/t1/0.81.25rmin/t,故满足弯曲条件。所以,总体上该制件符合冲压成型的要求。 第3章 工艺方案及工艺计算 3.1 分析制件的变形类型 制件的成?#26410;?#20307;可分为三个部分落料、冲孔和弯曲。 1落料及冲孔 落料是指把提供的板料裁剪成制件展开尺寸大小形状的毛坯,冲孔主要?#21069;?#22270;示3-1中的中间部分冲裁出来,这两步可以在同一模具上完成。 图3-1落料冲孔 2弯曲 将通过第一套落料冲孔模具冲裁的毛坯放在弯曲模上,把制件的弯曲部分弯曲成型。如图3-2所示。 图3-2弯曲 3.2 工艺方案的分析 初步确定采用如下?#25945;?#24037;艺方案 方案一剪裁冲孔、落料分步弯曲 剪裁主要是为冲裁部分准备出合适的条料,为了保证宽度方向上的精度可以在滚剪机上进行剪裁。然后在级进模上冲裁出弯曲部分所须的毛坯,最后是对毛坯的弯曲成型,先进行初步弯曲,再第二次弯曲成制件形状。弯曲部分的加工,分步弯曲可以使模具设计结构简单,但同时增加了模具数量,增大了制造模具的费用,也加大了工?#35828;睦投?#24378;度。 方案二剪裁冲孔、落料一次弯曲 剪裁主要是为冲裁部分准备出合适的条料,为了保证宽度方向上的精度可以在滚剪机上进行剪裁,然后一次成型出弯曲部分的毛坯。复合模结构比级进模较为复杂,使用寿命偏低,但生产效率大大提高。弯曲部分的一次成型,?#37096;?#20943;小工?#35828;睦投?#24378;度,提高生产效率。[7] 综上,再考虑弯曲工艺安排原则 ① 尽量使毛坯或半成品的定位可靠、卸件方便。 ② 应避免材料变薄或变形?#27493;?#21306;发生畸变。 ③ 便于试模后修正工作部分的几何形状?#22270;?#23567;回弹。 ④ 复?#26377;?#29366;的弯曲件一般应采用跳步模(有利于送料和安全生产)。 ⑤ 应避免使用斜楔进行校正弯曲。 ⑥ 必要时弯曲件可加添工艺连接带或采用对称弯曲,或将两次弯曲变为一次弯曲(有利于提高弯曲件精度)。 综上,选用方案二。 3.3 冲裁模设计 3.3.1坯料的展开长度 图3-3毛坯图 已知如图3-3,t0.8mm,r1mm,r0.5t 。这类零件弯曲变形区材料变形不严重,且断面畸形小,可按应变?#34892;圆?#38271;度等于毛坯长度的原则计算。弯一个90°角弯曲件,其毛坯长度计算公式为 L lll llrKt 式中 L毛坯展开长度mm; l、l工件直边长度mm; k应变?#34892;圆?#20301;移系数; r弯曲件内弯曲半径mm; t板厚mm; 且r/t1.25.查表4-3得?#34892;圆?#20301;移系数k0.425,所以可算得?#34892;圆?#26354;率半径ρrkt10.4250.81.34mm。 1 求AB长度 AB8.94.20.210.4250.8mm17.5mm 2 求CD长度 CD5.44.20.210.4250.8mm14mm 其他尺寸与零件中所示尺寸一致。 3.3.2排样及材料的利用率 设计落料冲孔复合模,首先要设计条料排样图,根据工件的特点采用直排有废料排样方式,如图3-4所示。 图3-4排样图 搭边宽度对冲裁过程及冲裁质量有很大影响, 搭边过大,材料利用率低;搭边过小时,搭边的强度?#36879;?#24230;?#36824;唬?#22312;冲裁中将被拉断,有时甚至单边拉入模具间隙,造成冲裁力不均,损坏模具刃口,因此搭边值的设置应当合理。[6] 本冲裁件的采用无侧压装置的模具,应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。为了补偿侧面搭边的减少,条料宽度应增加一个条料可能的摆动量,故按课本式3-19计算 条料宽度2aZ 查有关设计手册,按表3-13查的最小搭边值a2mm,a1.8mm;0.3, Z1mm, 可得 2aZ100221105 其中 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸; A侧搭边值; 条料宽度的单向负向偏差; Z导料板与最宽条料之间的间隙。 因此条料宽度B105mm;进距h73.3mm 计算冲裁件的面积S,为 S36.0(10.012.0)28.017.51436 15.044.054.035.0-3.14100.0-34.011.0-3.145.55.54885.5 mm 一个进距的材料利用率 η10010065 总利用率查板材标准选用长为1000mm1000mm的08钢板料,一张板材能生产117个零件,总的材料利用率为57。 3.3.3压力?#34892;?#30340;确定 冲压力合力的作用点称为模具的压力?#34892;摹?#27169;具的压力?#34892;?#24212;通过压力机滑块的?#34892;?#32447;,冲裁形状对称的冲件时,其压力?#34892;?#20301;于冲件轮廓图形的几何?#34892;摹7] 如图所示,坯料的形?#27425;?#19981;规则的几何结构,所以其压力?#34892;?#38656;要计算。形状复杂零件的压力?#34892;目?#29992;解析法求得。解析法的计算依据是合力?#38405;持?#20043;力矩等于各分力对同轴力矩代数和,则可得压力?#34892;?#22352;标(x,y)计算公式为 x y 图3-5压力?#34892;?如图3-5示,经计算x,y45.3,-2.5 在考虑模具正常使用和冲裁精确的基础上,为便于设计取压力?#34892;?#20026;50,0 3.3.4冲裁力的计算 ①冲裁力F一般按下式计算 FKLt 式中 K系数,一般取K1.3; L冲裁周边长度,mm; T材料厚度,mm; 材料抗剪切强度,MPa。 K1.3 τ325Mpa 其中L10017.525100-103.14101081423423.145.55.5 552.5mm F1.3552.5mm0.8mm325 Mpa143.610N ②推件力 FnKF 其中由表3-11得K0.055,n 同时梗塞在凹模内的工件个数,通常4~5。 F50.055143.610N39.510N ③卸料力 F KF,其中由表3-11得K0.04 F 0.04143.610N5.7510N 3.3.5计算凸、凹模刃口尺寸 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合模具结构及工件生产批量,适合采用配合加工落料凸模、凹模、凸凹模及固定板、卸料板,使制造成本?#26723;停?#35013;配工作简化。[8]因此工作零件刃口尺寸计算就按照配合加工的方法来计算,具体计算如下 对零件图中未注公差的尺寸,按IT14级查设计手册可得其极限偏差为mm ,mm,mm, 62mm,54mm,25mm,R10mm,15mm,12mm,10mm,8mm,14mm,R5.5mm,34mm。 查表3-3取初始间隙值 Z0.05 Z0.07 落料以凹模为基准件,根据凹模刃口磨损后的尺寸变大(A类)、变小(B类)、不变(C类)三种情况,将零件图中各尺寸进行分类 A类尺寸mm,mm, 62mm,54mm,25mm,R10mm,15mm, 因数x0.5 B类尺寸12mm 因数x0.5 C类尺寸10mm,8mm,14mm ,mm 因数x0.5 按凹模刃口尺寸计算如下 mm对应凹模尺寸为mm mm对应凹模尺寸为mm 62mm对应凹模尺寸为mm 54mm对应凹模尺寸为mm 25mm对应凹模尺寸为mm R10mm对应凹模尺寸为mm 15mm对应凹模尺寸为mm 12mm对应凹模尺寸为mm 10mm对应凹模尺寸为mm mm对应凹模尺寸为mm 8mm对应凹模尺寸为mm 14mm对应凹模尺寸为mm 落料凸模的基本尺寸与凹模相同,同时在技术条件中注明凸模的刃口尺寸与落料凹模的?#23548;?#23610;寸配制,并保证双面间隙0.05~0.07mm之间,且凸凹模采用?#36153;?#26641;脂固定法。凹模及凸凹模如图3-6,图3-7所示 图3-6凹模 图3-7凸凹模 冲孔以凸模为基准件,根据凸模刃口磨损后的尺寸变大(A类)、变小(B类)、不变(C类)三种情况,将零件图中各尺寸进行分类 B类尺寸R5.5mm 因数x0.75 C类尺寸34mm 因数x0.5 按凸模刃口尺寸计算如下 R5.5mm对应凸模尺寸为 mm 34mm 对应凸模尺寸为mm 冲?#35013;?#27169;的基本尺寸与凸模相同,同时在技术条件中注明凹模的刃口尺寸与冲孔凸模的?#23548;?#23610;寸配制,并保证双面间隙0.05~0.07mm之间。 冲孔凸模如图3-8示 图3-8凸模 3.3.6卸料、顶件和推件零件 3.3.6.1 卸料板 卸料板较常用的是刚性卸料板和弹性卸料板两?#20013;?#24335;。常用的是固定卸料板,其卸料力大,卸料可靠,本次设计中料厚为t0.8mm,采用弹性卸料。 3.3.6.2推件与顶件装置 1冲孔落料复合模中的推件装置 推件装置一般是刚性?#27169;?#30001;打杆,推板,连接推杆和推件块组成,刚性推件装置推件力大,工作可靠,所以应用十分广泛。冲孔落料复合模运用了推件装置,使完成后的工件被顶出。 2顶件装置 顶件装置一般是弹性?#27169;?#30001;顶杆,顶件块和装在下模底下的弹顶器组成。这?#32440;?#26500;的顶件力容易调节,工作可靠,冲裁件平直度较高。落料拉深复合模和翻孔模均用到这种顶件装置。 在模具设计装配时,应使推件块或顶件块伸出凹模孔口面0.2-0.5mm,以提高推件的可靠性。推件块与凹模为间隙配合。[9] 3.3.7定位零件的设计 3.3.7.1冲孔落料复合模中的挡料销 国标中常见的挡料销有三种固定挡料销,活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销装在凹模型孔出料一侧,利用落料以后的废料孔边进行挡料,控制送料距离。本次设计中采用的是固定挡料销。[10] 3.3.7.2冲孔落料复合模中的导料销 导料板是条料的横向定位,一般由两块组成,称为分体式导料板,为?#22266;?#26009;顺利通过,两导料板间距离应等于条?#29486;?#22823;宽度加上一个间隙值,导料板高度取决于挡料方式和板料厚度,采用固定挡料销时,导料板高度参照冷冲压模具设计?#25945;?#37096;标准,取为10mm。 3.3.8其他支撑零件 3.3.8.1模架 模架分为导柱模模架和导板模模架,其中导柱模模架按导向结构分为滑动导向?#20984;?#21160;导向。按导柱不同的位置分为四种模架中间导柱模架,后侧导柱模架,对角导柱模架和四导柱模架。对角导柱模架适于各种冲裁模使用。[11]本套模具选用后侧导柱模具。 3.3.8.2模柄 ?#34892;?#22411;模具一般时通过模柄将上模固定在压力机滑块上的。常用模柄型?#25509;尚?#20837;式模柄,压入式模柄,凸缘模柄、浮动模柄、通用模柄和槽形模柄。压入式模柄的固定段与上模座孔采用H7/m6过渡配合,并加骑缝销防止转动,装配后模柄轴线与上模座垂直度较好。[12]本套模具采用旋入式模柄。 3.3.8.3凸凹模固定板 凸模、凹模固定板主要用于凸模、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,厚度取(0.6-0.8),材料可选用Q235或45钢。标准凸模固定板?#31245;?#24418;、矩形和单凸模固定板等多?#20013;?#24335;。选用时,根据凸模固定和紧固件合理布局的需要确定其轮廓尺寸。固定板与凸模为过渡配合(H7/n6或H7/m6),压装后将凸模端面与固定板一起磨平。本次设计中采用固定板将凸凹模固定。[13] 3.3.8.4垫板 在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板,可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷,?#29575;?#20984;模松动。垫板的平面形状尺寸与固定板相同,其厚度一般取6~10mm,参照冷冲压模具设计?#25945;?#37096;标准,取为10mm。 3.3.8.5紧固件 螺钉、销钉在模具中起紧固定位作用,设计时主要是确定它的规格和紧定位置。 螺钉拧入的深度不能太?#24120;?#21542;则紧固不牢固;也不能太深,否则拆装工作量大。圆柱销钉配合深度一般不小于其?#26412;?#30340;两倍,也不宜太深。 本套模具的螺钉及销钉尺寸均参照冷冲压模具设计?#25945;?#37096;标准,根据?#23548;是?#20917;安排合适的紧固件。 3.3.9选取压力机 在压力机的类型选定之后,应根据变形力的大小,冲压件尺寸和模具尺寸来确定压力机的规格。 在复合冲压中,工序力的计算和其它复杂的加工过程一样,可?#35789;?#38388;分为若干阶段分别计算。求出某阶段所完成各种工艺力的总?#22270;案?#38454;段的辅助负荷,二者相加?#27425;?#35813;阶段的工序力。 为安全起见,防止设备的过载,可按公称压力F≥(1.6~1.8)F的原则选取压力机。压力机滑块行程大小,应保证成形零件的取出和方便毛坯的放进。在冲压工艺中,拉深和弯曲工序一般需要较大的行程。对于拉深工序所用压力机的行程,至少应为成品零件高度的两倍以上,一般取2.5倍。[14] 压力机的装模高度是指滑块处于?#28388;?#28857;位置时,滑块下表面到工作垫板上表面的距离。模具的闭合高度是指工作行程终了时,模具上模座上表面与下模座下表面之间的距离。压力机的闭合高度是装模高度与垫板厚度之和。大多数压力机,其连杆长度是可以调节?#27169;?#20063;就是说压力机的装模高度是可以调整的。设计模具时,必须使模具的闭合高度介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间。 工作台面和滑块底面尺寸应大于冲模的平面尺寸,并还留有安装固定模具的余地。一般压力机台面应大于模具底座尺寸50~70mm以上。工作台和滑块的形?#25509;?#20805;分考虑冲压工艺的需要.必须与模具的打?#29486;?#32622;,出?#29486;?#32622;及卸?#29486;?#32622;等的结构相适应。[15] 在压力机的滑块?#20984;?#20316;台上安装一副或数副模具,加工时上、下模要有正确的相对运动,这是一切冲压工艺的共同要求。压力机的精度主要包括工作台面的平面度、滑块下平面的平面度、工作台面与滑块下平面的平行度、滑块行程同工作台面的垂直度及滑块?#34892;目?#21516;滑块行程的平行度等。压力机精度的高?#25237;?#20914;压工序有很大的影响。精度高,则冲压件质量也高,冲模的使用寿命长。反之,压力机精度低,不仅冲压件质量低,且模具寿命短。例如若滑块行程与工作台的垂直度差,将导致上、下模的同轴度?#26723;停?#20914;模刃口易损伤。压力机的精度对冲裁加工的影响?#29616;?#20854;它加工工序明显。[16] 冲裁模冲裁的总压力FZ一般按下式计算 F F F F 计算得,F228.410N 根据压力机的公称压力要大于冲裁总压力和的1.1~1.3倍以及考虑其最大闭模高度、开模行程、工作台大小等因素的影响。故选择J23-35开式双柱可倾压力机。其主要参数如下 公称压力350KN 滑块行程80mm 滑块行程次数50/次·min 最大闭合高度280mm 连?#35828;?#33410;长度60mm 工作台尺寸前后左右380mm610mm 垫板尺寸厚度?#26412;?0mm150mm 模柄孔尺寸?#26412;?#28145;度50mm70mm 3.4 弯曲模设计 3.4.1弯曲力 弯曲模弯曲过程有两步,第一步是凸模向下运动和活动凹模配合的弯曲,第二步是斜楔向下使活动凹模沿支撑板,并施?#26377;?#27491;力。 第一步弯曲按自由弯曲计算, 式中 K安全系数,一般取K1.3; B弯曲件的宽度,mm; t弯曲件材料厚度,mm; 材料的抗拉强度,MPa; r弯曲件的内弯曲半径,mm; 代入数据,B28,t0.8,325,r1,K1.3 计算得,F 2944N 第二步弯曲的弯曲力按校正弯曲计算, 式中 F校正弯曲力,N; A校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积,mm; q单位面积校正力,MPa。 代入参数,A(12.59)28602mm,q30。 计算得,F 18060N 弯曲力是通过斜楔传递给滑块?#27169;?#21462;滑块斜滑槽的角度为45°,?#39318;?#30340;弯曲力为 F F F 代入参数,得F21004N 3.4.2弹簧 (1)凸模Y方向弹簧。凸模Y方向弹簧在压力机下压时推动凸模与活动凹模完成第一阶段弯曲,初步完成U形,此处弹簧需要很大的力。可采用强力弹簧。查有关标准,选用强力弹簧¢3763。 (2)活动凹模X方向?#27425;?#24377;簧。其作用是两次弯曲结束时对活动凹模施加X方向压力,在活动凹模回程时能准确?#27425;唬?#21487;采用一般圆柱螺旋压缩弹簧。查有关标准,选用圆柱螺旋压缩弹簧 0.6140 GB/T2089-1994。 (3)顶料板Y方向弹簧。两次弯曲结束后顶料板Y方向弹簧在顶?#35828;?#23548;向下推动顶料板将弯曲件顶出,此处弹簧需要很大的力。可采用强力弹簧。查有关标准,选用强力弹簧¢27100。[17] 3.4.3回弹 因为所有?#19981;?#37096;分的相对弯曲半径r/t5,可不考虑曲率半径的回弹,工件形状通过施?#26377;?#27491;力保证。 3.4.4凸模与活动凹模 活动凹模在初始位置要配合凸模完成第一次弯曲成U形,然后活动凹模在斜楔的?#26029;?#20316;用力下向中间移动,完成剩余部分的弯曲变形。凸模与凹模的间隙用1.05~1.15t来计算,得间隙值0.9mm。 因弯曲半径的回弹可以忽略,故凸模?#27493;前?#24452;rr1mm。凹模的?#27493;?#21462;r3~6t取r5mm。第二次弯曲变形,由于滑块与斜滑槽接触面角度为45°,所以活动凹模横向的行程为9mm。 3.4.5主要模具零件的设计 3.4.5.1 凸模 第一次弯曲时凸模在弹簧的作用下向下移动,和活动凹模共同作用使制件弯成U形到达一定的行程后凸模不动,活动凹模在斜楔的作用下向?#34892;?#27178;向移动,与凸模配合完成第二次弯曲。所以凸模的结构必须经过严格的计算,其结构和尺寸工艺都要达到要求。其结构和具体尺寸如下图3-9所示。 图3-9凸模 3.4.5.2 活动凹模 活动凹模的上表面、斜面、底面都是滑动平面,表面要求光滑。活动凹模的的侧面带?#27493;?#37096;位是弯曲凹模的工作部位,活动凹模两侧位置设有安装圆柱销孔道,圆柱销与X方向?#27425;?#24377;?#19978;?#36830;,弯曲结束后将滑块?#27425;弧?#27963;动凹模底?#23458;?#20986;部分与导滑块相配合,确保活动凹模的准确滑动。具体结构和尺寸如图3-10所示。 图3-10活动凹模 3.4.5.3 斜楔 由于斜楔的作用是对活动凹模施加压力,让其沿支承座横向运动进而完成第二次弯曲成形。因此斜楔尺寸与凸模尺寸有一定的关系要,其下端面成45与活动凹模相配合。具体结构和尺寸如图3-11所示。 图3-11斜楔 3.4.5.4 导滑板 导滑板的作用是保证活动凹模的横向移动,其下端凹进部分与活动凹模突出部分相配合,保证活动凹模的准确移动。如图3-12所示,其中¢10的销钉孔用来按照带有弹簧的销钉,确保活动凹模工作后?#27425;弧?图3-12导滑板 3.4.6 选取压力机 总的弯曲力F21004N,根据压力机的公称压力要大于弯曲总压力的1.1~1.3倍, 压力机公称压力应为 P(23104~27305)N 根据压力机公称压力、最大闭模高度、开模行程、工作台大小等因素的影响。故选择J23-6.3开式双柱可倾压力机。其主要参数如下[10] 公称压力63KN 滑块行程635mm 滑块行程次数170n/min 最大闭合高度150mm 连?#35828;?#33410;长度35mm 工作台尺寸前后左右200mm310mm 垫板厚度30mm 模柄孔尺寸?#26412;?#28145;度30mm35mm 第4章 结构设计 4.1 冲裁模的分类及结构方案 4.1.1 冲裁模的分类 冲裁模的形式很多,一般可按下列不同特征分类 (1)按工序性质分类 可分为落料模、冲孔模、?#21368;?#27169;、?#26012;?#27169;、切舌模、?#26159;?#27169;、整修模、精冲模等。 (2)按工序组合程度分类 可分为单工序模、复合模、级进模等。 (3)按模具导向方式分类 可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模等。 (4)按卸料与出件方式分类 可分为固定卸料?#25509;?#24377;压卸料式模具、顺出件与逆出件模具。 (5)按挡料或定距方式分类 可分为挡料销式、导正销式、侧刃式模具。 (6)按凸、凹模所用材料不同分类 可分为钢模、硬质合金模、钢带冲模、锌基合金模、橡胶冲模等。 (7)按自动化程度分类 可分为手动模、半自动模、自动模。[18] 4.1.2 冲裁模的结构确定 图4-1 落料冲孔复合模结构 1模柄;2凸凹模;3凹模;4顶件块;5凸模;6后侧导柱模架 如图4-1示,本模具是正装式落料冲孔复合模,凸凹模在上模,落料凹模和冲孔凸模在下模。工作时,板料以导料销和挡料销定位。上模下压,凸凹模外形和凹模进?#26032;?#26009;,落下的冲件卡在凹模中,同时冲孔凸模与凸凹模内孔进行冲孔,冲孔废料卡在凸凹模孔内。卡在凸凹模中的冲件由顶件装置从凹模中顶出。该模具采用装在下模座底下的弹顶器推动顶杆?#25237;?#20214;块,弹性元件高度不受模具有关空间的限制,顶件力大小容易调节,可获得较大的顶件力。卡在凸凹模内的冲孔废料由推荐装置推出。每冲裁一次,冲孔废料被推下一次,凸凹模孔内不积压废料,张力小,不易破?#36873;?#30001;于采用固定挡料销和导料销,在卸料板?#38386;?#38075;出让位孔,或采用活动导料销和挡料销。 正装式复合模工作时,板料实在压紧的状态下分离,因此冲出的冲件平直度较高。但冲孔废?#19979;?#22312;下模工作面上不易清除,有可能影响操作和安全,从而影响了生产率。[19] 综上,针对所冲件的结构形状采用正装式落料冲孔复合模。 4.2 弯曲模的分类及结构方案 由于弯曲件的种类很多,形状繁简不一,因此弯曲模的机构类型也是多种多样的。常见的弯曲模结构类型有单工序弯曲模、级进弯曲模、符合弯曲模和通用弯曲模等。简单的弯曲模工作时只有一个垂直运动,复杂的弯曲模除垂直运动外,还有一个或多个水平运动。因此,弯曲模设计难?#28304;?#21040;标准化,通常参照冲裁模的一般设计要求和方法,并针对弯曲变形的特点进行设计。设计时应考虑以下要点。 (1)坯料的定位要准确、可靠,尽可能采用坯料的孔定位,防止坯料在变形过程中发生偏移。 (2)模具结构不应妨碍坯料在弯曲过程中应有的转动和移动,避免弯曲过程中产生过度变薄?#25237;?#38754;发生畸变。 (3)模具结构应能保证弯曲时上、下模之间水平方向的错移力得到平衡。 (4)为了减小回弹,弯曲行程结束时应使弯曲件的变形部位在模具得到校正。 (5)坯料的安放和弯曲件的取出要方便、?#26438;佟?#29983;产率高、操作安全。 (6)弯曲回弹量较大的材料时,模具结构上必须考虑凸、凹模加工及试模时便于修正的可能性。[20] 5.2 弯曲模结构方案的确定 如图4-2示,根据弯曲件的结构形状,其弯曲部分分两步进行,第一步先将其完成U形,第二部在第一步弯曲部分的基础上内弯,达到制件要求。难点在于第二部分的弯曲是横向弯曲,这就需要模具有横向运动的机构,且其运动位移要根据弯曲部分的长度有所要求。 图4-2弯曲模结构 1凸模;2活动凹模;3斜楔;4?#27425;?#24377;簧;5顶料板;6导滑板;7限位销 综上各种要求,本模具采用的是斜楔式弯曲模。弯曲前,顶料板与活动凹模的上表面平齐,坯料放在顶料板处用挡料销定位,活动凹模承料部分也会防止毛坯移动,两?#21482;?#26500;能防止坯料位置偏移。当上模下行时,凸模通过活动凹模将毛胚首先弯曲成U形,并进入两块成型滑块中间,上模继续下行,斜楔挤压活动凹模横向运动,并沿支承座向?#34892;?#25910;缩,将工件挤压成型。 总结 通过三个多月的查阅资料以及进行相关计算,最终完成了此次毕业设计。本文第一章绪论部?#32440;?#32461;了目前冲压模具行业的一些?#36136;登?#20917;。第二章开始进入了实质性的模具设计,着重对生产的工艺性进行分析,其中包括制件的材料、技术条件、材料的?#20998;?#35268;格以及制件形状结?#22266;?#28857;等。第三章是对制件工艺方案进行了分析和论证并进行工艺计算。第四章进行冲裁模及弯曲模的结构设计和优化。 这次设计中,我遇到的难点主要有坯料的计算?#20984;?#33402;顺序的安排,通过老师的指导帮助,更改了一些模具结构,终于能够完成预期目标。通过这次设计,我学到了许多的东西。首先对于绘图软件的应用更加熟练;其次,通过模具设计使我对于冲模工艺设计的流程变得更加熟悉;更重要的是?#31169;?#20102;冲压模具设计及这个行业的发展现状及前景。总之,这次设计是对以前所学的专业知识的一次综?#38386;?#30340;?#23548;?#26159;检验我们真实水平的宝贵机会。 通过这次?#23548;?#25105;?#31169;?#20102;冲裁模及弯曲模的?#23548;?#29992;途及工作原理,熟悉了冲压模具的设计步骤,培养了自己独立的设计能力。此次毕业设计是对我们专业知识和专业素养的一次?#23548;始?#39564;?#20984;?#22266;,同时也是走向工作岗位前的一次热身,从中受益匪?#22330;?致 谢 此次毕业设计是我们从大学毕业走向未来工作重要的一步。从最初的选题,开题到计算、绘图直到完成设计。其间,查找资料,老师指导,与同学交流,反复修改图纸,每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实 本次毕业设计收获很多,比如学会了查找相关资料和相关标准,分析数据,提高了自己的绘图能力,懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时,仍有很多课题需要后辈去努力去完善。 但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力,对材料的不?#31169;?#31561;等。这次设计是对自己大学四年所学的一?#26410;?#26816;?#27169;?#20351;我明白自己所学知识还很浅薄,虽然马上要毕业了,但是自己的学习之路还很长,以后更应该在工作中学习,努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。 在此要?#34892;?#25105;的指导老师陈久川老师以及所有给予我支持和帮助的同学。陈老师在每个环节?#20960;?#20104;我很大的帮助,指导我修改和完善了设计,使我更加的理解和掌握了设计的流程和思路,受益匪?#22330;?刘强 20110608 参考文献 [1] ?#36153;?#27874;仪编. 现代冷冲模设计. ?#26412;?#21270;工工业出版社, 2006.5 [2] 王孝培主编.实用冲压技术手册[M].?#26412;?#26426;械工业出版社,2001 [3] 肖祥芷等冲压工艺与模具计算机辅助设计 ?#26412;?#22269;防工业出版社,1996 [4] 黄毅宏,李明辉.模具制造工艺[M]. ?#26412;?机械工业出版社, 2000 [5] 机械工程材料性能数据手册编委会.机械工程材料性能数据手册[M].?#26412;?#26426;械工业出版社,1985 [6] 王芳主编. 冲压模具设计指导. 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