垫板冲裁复合模--冲压模具-学位论文.doc

垫板冲裁复合模【摘要】：通过对垫板的工艺的正确分析，设计了倒装式的冲裁模具详细地叙述了模具成型零件包括凹模板、凸模板、凸模固定板、凸凹模固定板、上模架、下模架、卸料板、模柄等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构以及其它结构的设计过程，其中里面也包括了：工艺分析，工艺方案的确定，冲孔落料工作部分，工艺设计，计算毛坯尺寸，画排样图，计算冲压力，压力机的选择，计算中心压力，凸凹模刃口尺寸的计算，落料冲孔级进模部分尺寸，校核冲裁模工作部分，工艺计算冲裁件的毛坯尺寸计算，冲压力的计算，凸模与凹模的圆角半径，冲裁模中的凸凹模间隙凸、凹模工作尺寸，冲压设备的选择，模具的总体结构，主要零部件的设计及选择，模具制造装配要点等等。关键词：复合冲裁模，工艺分析 ,工艺计算。Key words: The rightness passing the handicraft to backing board is analyzed, the part having designed that the flip-style punching die detail parts including mold forming concave template, convex template, punch plate, convex and concave mold plate, mold on the next module frame, discharge plate, shank, such as mold design and machining process, important parts of the process parameters and calculation of the selection, introduction agencies, as well as other structures of the design process, one of which also includes: Process analysis, Process identification, the punched hole blanking part, the process design, computing rough size, nesting draw maps, calculating the Rush pressure, press select, ICC stress, the size of convex and concave mold edge computing, blanking punch progressive die part size, school Die nuclear part, the process calculating the blanking of the rough size pieces, the salt stress calculation, punch and die fillet radius, the convexity Die gap convex, concave die job size, stamping equipment selection, mold the overall structure, the main components of the design and selection, mold manufacturing assembly points and so on.Abstract: Compound punching die, process study, process design.目 录前言31 模具工业在国民经济中的地位32 各种模具的分类和占有量33 我国模具工业的现状41.冲裁件工艺分析82.工艺方案的确定83.冲压工艺设计及计算83.1排样、计算条料宽度及步距83.2 材料利用率的计算93.3 计算冲压力93.4冲压设备的选择103.5 确定模具压力中心103.6 计算凸凹模刃口尺寸103.7 弹簧的选用114.确定各主要零件结构尺寸124.1 凹模外形尺寸的确定124.2 凸模长度的确定135.设计并绘制总装配图，选取标准件145.1 选用复合模圆形厚凹模典型组合尺寸145.2 模架的选择155.3 导柱、导套的选择155.4 其他零件的选择155.5 绘制模具装配图166 校核压力机安装尺寸177 编制模具主要零件加工工艺规程17结束语18谢词19参考文献20 前言1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔使材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，我国的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各类模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际 先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。零件名称垫板材料Q235材料厚度1生产批量大批量1未注公差均按IT12级。1.冲裁件工艺分析冲裁件为Q235钢板，是普通碳素钢，具有良好的工艺性能和可冲压性能；冲裁件结构形状简单，且并采用1的钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。零件图上尺寸未标注尺寸偏差，可根据技术要求未标注公差可按IT12级确定工件尺寸的公差。经查文献1公差表，可得各尺寸公差为：、。结论：可以冲裁加工。2.工艺方案的确定因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。由于制件属于大批量生产，且制件较小，可选用开式双柱曲柄压力机，横向送料，这样，操作及卸下制件都较为方便，废料孔为圆形，用挡料销定位较为方便。综上所述，本设计采用滑动导向后侧导柱模架，选用横向送料固定卸料组合结构形式。3.冲压工艺设计及计算3.1排样、计算条料宽度及步距因生产批量大，为了简化冲裁模结构，便于定位，采用单排排样方案。查文献2表2.5.2确定搭边值可得：工作间0.8，沿边1.0.送料步距： A29+O.829.8条料宽度按相应公式计算：查有关表，则： 画出排样图，如图31所示。 图31 排样图3.2 材料利用率的计算由文献2材料利用率相公式计算： 式中,S工件的实际面积 A送料步距 B条料宽度则 3.3 计算冲压力计算冲裁力： 查表 28.03KN计算卸料力： 由文献3表32可得 计算顶件力： 故总冲压力为：3.4冲压设备的选择为使压力机能安全工作，取 故选压力机为J2310开式双柱可倾压力机，由文献3查压力机规格表得：公称压力： 滑块行程： 35最大封闭高度： 180最大封闭高度调节量： 35工作台尺寸： 240370工作台垫板孔尺寸： 170工作台垫板厚度： 35模柄孔尺寸： 30553.5 确定模具压力中心由于此制件为轴对称件，故其压力中心必定与制件几何中心重合。3.6 计算凸凹模刃口尺寸本制件为圆形，形状简单，故按分开加工法计算。29和2R3由落料同时获得，4.5由冲孔获得。由文献2表2.2.3可的双面间隙，。则。根据技术要求公差按IT12级，则X0.75设凸模凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则3.6.1 冲孔（4.5）校核： 0.020.04 满足间隙公差条件3.6.2 落料（29，R3） 校核： 0.013+0.0210.0340.04 满足间隙公差条件 0.006+0.010.0160.04 满足间隙公差条件3.7 弹簧的选用由3.3可得卸料力F为1400N，选定四根弹簧，则每个弹簧所承受的负荷 根据F的大小从文献3表231圆柱螺旋压缩弹簧1.62272，GB208980结构，预选弹簧为43085，即簧丝直径为4，弹簧中径为30，自由高度为85，其他参数如下：节距t8；工作极限负荷480N；工作极限负荷下变形量33.9有效圈数n10.1 则：弹簧每圈最大压缩量 弹簧每圈预压缩量 弹簧每圈剩余压缩量 弹簧的预压缩量 弹簧总的压缩量 =24.75+t+1+(410) =24.75+2+6 =32.75 校核： 故所选弹簧合适。4.确定各主要零件结构尺寸4.1 凹模外形尺寸的确定凹模厚度H的确定（按经验公式） Hkb(H15)式中，b为最大型孔的宽度尺寸，取29；k为系数，查文献2表2.8.1，取0.35；则H=0.3529=10.2查表41确定凹模厚度，H=22表41 凹模厚度和壁厚C 冲件尺寸材料厚度t0.80.81.51.533558812CHCHCHCHCHCH50507526203022342540284730553575100100150322236254028483255356540150175175200382542284632523660407545200442848305235504068488550凹模长度的确定（查表41）：t=1，冲件b=29，c=30故： 可得凹模外形直径 按凹模板尺寸系列取靠近值D=100。如图41所示。 图41 凹模周界尺寸 4.2 凸模长度的确定凸模长度计算为： 其中，凸模固定板厚；卸料板厚；板料厚度；凸模修磨量长度取17；则： 凸模结构如图42所示。该凸模的固定方法为压入固定法，采用配合。由文献4表427得凸模相关尺寸如下： 图42 凸模结构4.3 凸凹模长度的确定凸凹模长度计算为： 其中，凸模固定板厚；卸料板厚；板料厚度；凸模修磨量长度取17；则： 凸模结构如图42所示。该凸模的固定方法为压入固定法，采用配合。由文献4表427得凸模相关尺寸如下： 5.设计并绘制总装配图，选取标准件按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。根据所选开式双柱可倾压力机，其最大闭合高度为180.选滑动导向后侧导柱模架（），凹模周界，闭合高度，查文献4表48可标记模架为： 参数如下： 上模座： 下模座： 导柱 ： 导套 ： 5.1 选用复合模圆形厚凹模典型组合尺寸凹模周界：； 凸凹模长度：；合模高度：； 孔距尺寸：；垫板(2个) ： ()；凸模固定板： ()；凹模： ()；卸料板： () ；凸凹模固定板： ()；螺钉（3个）： ；圆柱销(4个)： ()；卸料螺钉(3个) ： ()；螺钉（3个）： 5.2 模架的选择 图5-2 下模座5.2.1上模架的参数由文献4查表415得： 5.2.2 下模架的参数由文献4查表416得： ；如图52所示。5.3 导柱、导套的选择导柱 导套 5.4 其他零件的选择5.4.1 弹簧弹顶挡料销尺寸参数如下： 弹簧可选： 如右图所示。5.4.2 模柄的选择模柄采用压入式模柄，其与上模座孔采用过渡配合。模柄结构如图所示， 参数如下： 5.5 绘制模具装配图本模具如图55所示采用倒装结构。冲裁时，弹性卸料板先压住条料起校平作用。继续下行时，落料凹模将弹性卸料板压下，套入落料凸模中，冲孔凸模也进入冲孔凹模中，于是同时完成冲孔与落料。当上模回程时，弹性卸料板在弹簧作用下将条料从凸凹模上卸下，而打杆受到压力机横杆的推动，通过推板、推杆与推件块将冲料从落料凹模中自上而下推出，冲孔废料则直接由凹模孔中漏到压力机台面下。 图55 总装图1下模座 2、17螺钉 3、10圆柱销 4垫板5凸凹模固定板 6、22弹簧 7活动挡料销 8凹模9凸模固定板 11上模座 12垫板 13模柄14打料杆 15推板 16推杆 18凸模 19推件块20导套 21卸料板 23凸凹模 24导柱 25卸料螺钉6 校核压力机安装尺寸模座外形尺寸为180165，闭合高度为157，由文献3压力机规格表型压力机工作台尺寸为240370，最大封闭高度为180，最大封闭高度调节量为35，符合安装。模柄孔尺寸也与本副模具所选模柄尺寸相符。7 编制模具主要零件加工工艺规程根据现场生产条件，冲孔凸模的加工工艺规程及过程见附表。结束语 通过为期一个多月的毕业设计，使得自己对三年来所学的各门专业课知识有了一个很好的回顾，对各方面知识之间的联系也有了进一步的体会，同时也使我真正感到了理论与实际联系的重要性。设计过程中也深深体会到了自己原来所学知识的肤浅，从而也就使我认识到再学习的重要性。本次毕业设计，通过对垫板工艺的正确分析、确定工艺方案及模具的结构形式，设计了倒装式的冲裁模具并详细地叙述了模具成型零件包括凹模板、凸模板、凸模固定板、凸凹模固定板、上模架、下模架、卸料板、模柄等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构以及其它结构的设计过程。 其主要内容包括了：冲裁件的工艺性分析，模具结构形式分析，工艺方案的确定，冲孔落料工作部分，工艺设计，计算毛坯尺寸，画排样图，计算冲压力，压力机的选择，计算中心压力，凸凹模刃口尺寸的计算，落料冲孔级进模部分尺寸，校核冲裁模工作部分，工艺计算冲裁件的毛坯尺寸计算，冲压力的计算，凸模与凹模的圆角半径，冲裁模中的凸凹模间隙凸、凹模工作尺寸，冲压设备的选择，模具的总体结构，主要零部件的设计及选择，模具制造装配要点等等。使我从这次设计当中学到了很多有用的东西，以前在课本上学的一些理论的知识通过这次设计才真正得到理解和消化，感到非常的高兴。虽然课本上的有些知识点和参考书上的有些知识点存在一定的差距，但是通过仔细琢磨和同学的热心帮助一些疑难问题还是得到解决，真的从中受益匪浅。经过短短一个多月的努力，我顺利地完成了自己的毕业设计，可以说是我三年学习的总结，也让自己为自己在校三年的学习画上了圆满的句号。谢词本次设计主要由李艳老师指导，梁老师每天都利用课余休息时间对我们的设计精心指导，并且对我们的设计进行了细致、详尽的审阅，不对的地方都能够给予及时的指正，在技术资料方面给予了大力的支持，并且提出了很多宝贵的意见和建议，从而使我这次设计能够顺利的完成，在我们以后的工作中起了很大的作用，在此我致以我最深的谢意；在设计过程中我还得到了其他同学们的大力帮助，在此一并表示感谢。最后祝愿老师在以后的工作和生活中一帆风顺、万事如意！参考文献【1】机械制图与A/赵岷主编. 北京：机械工业出版社，2008.7【2】冲压工艺与模具设计/成虹主编. 北京：高等教育出版社，2006.7【3】冷冲模具设计/熊南峰，石其年主编. 北京：科学出版社，2005【4】冷冲压模具设计/江淮健主编. 北京：科学出版社，2005.7【5】冷冲模设计指导/史铁梁主编.北京：机械工业出版社，1999【6】冲压模具设计与制造实训教程/周斌兴主编. 北京：国防工业出版社，2006.4【7】冲压工艺与模具设计/成虹主编. 成都：电子科技大学出版社，2000【8】冷冲模设计/李双义主编.北京：清华大学出版社，2002【9】冷冲压模具设计指导书/王芳主编. 北京：机械工业出版社，1998.【10】实用冲压模具设计手册/郑可锽主编. 北京：中国宇航出版社，1990.【11】板金冲压工艺与窍门精选/梁炳文主编. 北京：机械工业出版社，2002.【12】冲模技术/涂光祺主编. 北京：机械工业出版社，2002.【13】冲压工艺与模具设计/姜奎华主编. 北京：机械工业出版社，2000.【14】冲压工艺与模具设计/张如华主编. 北京：清华大学出版社，2006.1【15】冲压工艺与模具/吴伯杰主编. 北京：电子工业出版社，2004.6【16】冲压工艺模具学/卢险峰主编. 北京：机械工业出版社，2006.2【17】冷冲压模具设计与制造/王秀凤、万良辉主编. 北京：北京航空航天大学出版社，2005.421