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防盗锁拨片冲孔、落料与弯曲模具设计说明662020年5月29日文档仅供参考编号: 毕业设计说明书题 目: 防盗锁拨片冲孔、落料、 弯曲模具设计 学 院: 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 职 称: 摘 要在传统的工业生产中,工人生产的劳动强度大、劳动量大,严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展,工业生产中冲压模具的使用已经越来越引起人们的重视,而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中,冲压模具能够大大的提高劳动生产效率,减轻工人负担,具有重要的技术进步意义和经济价值。本文介绍了防盗锁拨片冷冲压成形过程,而且简要分析了坯料形状、尺寸,排样、裁板方案,冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算,并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件(如凸凹模、卸料装置、垫板、凸模固定板等)的设计与制造,冲压设备的选用,凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单,并给出了合理的装配图。经过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率,这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。关键词:防盗锁拨片;冲压模具;模具设计;工艺AbstractIn the traditional industrial production, the worker works very hard and there are too much work for them, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industrial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficiency of production and could alleviate the work burden,so it has significant meaning in technologic progress and economic value.This article describes the anti-theft lock picks cold stamping process ,and a brief analysis of the blank shape, size, layout, the Conference Board, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components (such as punch and die and dump devices, slates, Punch plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, Process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference.Key words: anti-theft lock picks ;punching die;Mold design; process目 录1综论11.1冲压的定义和特点11.2冲压基本工序21.3冲压模具31.3.1冲压模具的定义31.3.2冲压模具的分类31.4中国冲压技术的现状41.5冲压技术的发展趋势41.6冲压模具的设计步骤51.6.1取得必要的资料51.6.2确定工艺方案及模具结构形式61.6.3进行必要的工艺计算61.6.4模具的总体设计61.6.5模具主要零部件的结构设计61.6.6选定冲压设备71.6.7绘制模具总图71.6.8绘制各非零件的零件图71.6.9填写模具记录卡和编写冲压工艺文件72冲压工艺设计82.1冲压件的工艺性分析82.1.1结构工艺性82.1.2尺寸精度与粗糙度92.1.3冲裁件的材料92.2工艺方案的确定93冲压模具总体结构设计113.1模具类型113.2操作与定位方式113.3卸料与出件方式113.4模架类型及精度124模具设计工艺计算134.1排样设计与计算134.2冲压力的计算164.3压力中心的确定184.4冲裁模间隙的确定204.5刃口尺寸的计算214.5.1刃口尺寸计算的基本原则214.5.2冲裁凸凹模工作部分尺寸计算214.6弯曲部分刃口尺寸的计算234.6.1弯曲回弹值234.6.2弯曲模具间隙234.7冲裁刃口设计245模具零件的设计265.1工艺零件的结构设计265.1.1冲孔凸模2的设计265.1.2冲孔凸模1的设计265.1.3弯曲上模设计275.1.4弯曲下模的设计275.1.5凹模的设计275.1.6卸料板的设计275.1.7导料板的设计295.1.8始用挡料销305.1.9导正销325.2辅助零件的结构设计325.2.1选择模架325.2.2模柄345.2.3模具的闭合高度356冲压模具零件加工工艺的编制376.1冲孔凸模1加工工艺过程376.2冲孔凸模2加工工艺过程376.3凹模加工工艺过程386.4弯曲上模加工工艺过程386.5弯曲下模A加工工艺过程396.6弯曲下模B加工工艺过程39总结40谢 辞42参考文献431 综论1.1 冲压的定义和特点冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压加工的对象一般为金属板料(或带料)、薄壁管、薄型材等,板厚方向的变形一般不侧重考虑,因此也称为板料冲压,且一般是在室温状态下进行(不用加热,显然处于再结晶温度以下),故也称为冷冲压。与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点,主要表现如下:(1) 质量稳定,互换性好。冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,因此冲压的质量稳定,互换性好,具有”一模一样”的特征。(2) 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。(3) 节能且节约金属。冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。(4) 是一种高效率的加工方法。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。可是,冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品;冲压工艺特别是冲裁的噪音和振动较大,劳动保护措施不到位时,还存在安全隐患;同时,模具需要一个生产准备周期。因此,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益。冲压应用领域: (1)汽车行业的冲压。以拉深为主。在中国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂,独立的大型冲压拉深厂还不多见。 (2)汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准件厂,也有一些独立的冲压厂,当前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。 (3)电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业,随着电器的发展而发展起来,这部分厂主要集中在南方。 (4)生活日用品冲压厂。做一些工艺品,餐具等,这些厂近几年也有大的发展。 (5)家用电器部件冲压厂。这些厂都是在中国家用电器发展起来后才出现的,大部分分布在家电企业内。 (6)特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业,但这些工艺厂也都归在一些大厂。表1.1 各类产品中冲压加工零件所占比例产品汽车仪器仪表电子电机电器家用电器自行车、手表比例/60-7060-708570-8090801.2 冲压基本工序由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同,因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离工序和成形工序两大类:分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲裁件)的工序。分离工序的共同目的是将坯料/工序件/半成品沿一定的轮廓相分离。成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。成型工序的共同目的是在材料不产生破坏的前提下使坯料/工序件/半成品发生塑性变形,成为所需制件。各工序简介见表1.2。表1.2 冷冲压的基本工序工序性质工序名称工序简单图特点及应用范围分离工序剪裁用剪刀或冲模切断板材,切断线不封闭冲裁落料冲孔用冲模沿封闭线冲切板料,冲下来的部分为工件用冲模沿封闭线冲切板料,冲下来的部分为废料切口在坯料上沿不封闭线冲出缺口,切口部分发生弯曲,如通风板切边将工件的边缘部分切掉成形工序弯曲把板料弯成一定的形状拉深把平板形坯料制成空心工件成形起伏将板料局部冲压成凸起和凹进形状翻边将板料上的孔或外缘翻成一定角度的直壁,或将空心件翻成凹缘复合工序压力机冲压一次可完成两道或多道不同工序的冲压方1.3 冲压模具1.3.1 冲压模具的定义冲压模具,是在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,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。1.3.2 冲压模具的分类冲压模具的分类方法有很多种,一般可按工序性质或工序组合程度来分。按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等;按工序的组合程度可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模,都可看成是由上模和下模两部分组成,下模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的固定部分。工作时,坯料在下模面上经过定位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性变形,从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。1.4 中国冲压技术的现状在国家产业政策的正确引导下(退税),市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。现在中国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平,已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具;为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了;精度达到12m,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产;面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模,大尺寸(300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 虽然中国模具工业过去的十多年中取得了令人瞩目的成长,但在模具设计、制造能力等多方面与工业发家国家对比仍有较大的差距,主要表现在: 在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模的模具结构与生产周期方面存在一定差距。在标志冲模技术先进水平的多工位级进模的制造精度、使用寿命、模具结构和功能上存在一定差距。 1.5 冲压技术的发展趋势随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展,发展的方向将更加突出”精、省、净”的需求,结合中国当前的情况,未来的发展趋势可总结为以下几个方面:(1)冲压工艺方面冲压工艺过程的优劣,决定了冲压件的质量和成本,因此研究和推广各种冲压新工艺是冲压技术发展的重要趋势,这对于提高生产率和产品质量,降低成本和扩大冲压工艺的应用范围有很大的现实意义。当前,国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有:精密冲压、柔性模(软模)成形、超塑性成形、无模多点成形、爆炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术以及冷挤压技术等。 (2)冲模设计与制造方面模具技术的发展应该为适应模具产品”交货期短”、”精度高”、”质量好”、”价格低”的要求服务。达到这一要求,有两种趋向应给予足够的重视。 对于模具的结构与精度 一方面为了适用高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要,冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展。另一方面,为适用市场上产品更新换代迅速的要求、各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到迅速发展。 先进制造技术有模具设计与制造领域的应用 计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用,使得模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。当前,最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。在这个方面,国际上已有许多应用成熟的计算机软件。中国不但能消化、应用国外的软件,不少单位还自行开发了模具CAD/CAE/CAM软件,如CAXA。模具的加工方法迅速现代化。各种加工中心、高速铣削、精密磨削、电火花铣削加工、慢走丝线切割、现代检测技术等已全面走向数控(NC)或计算机数控化(CNC)。在模具材料及热处理、模具表面处理等方面,国内外都进行了不少研制工作,并取得了很好的实际效果。冲模材料的发展方向是研制高强韧性冷作模具钢,如65Nb、LD1、LM1、LM2等就是中国研制的性能优良的冲模材料。模具的标准化和专业化生产,已得到模具行业的广泛重视。模具标准化是组织模具专业化生产的前提,模具专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键(先进国家模具标准化已达到7080%)。(3)冲压设备及冲压自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。高效率、高精度、长寿命的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备与之相匹配;为了满足新产品小批量生产的需要,冲压设备朝多功能、数控方向发展;为了提高生产效率和安全生产,应用各种自动化装置、机械手乃至机器人的冲压自动生产线和高速压力机纷纷投入使用。(4)冲压基本原理的研究冲压工艺、冲模设计与制造方面的发展,均与冲压变形基本原理的研究进展密不可分。例如,板料冲压工艺性能的研究,冲压成形过程应力应变分析和计算机模拟,板料变形规律的研究,从坯料变形规律出发进行坯料与冲模之间相互作用的研究,在冲压变形条件下的摩擦、润滑机理方面的研究等,这都为逐步建立起紧密结合生产实际的先进冲压工艺及模具设计方法打下了基础。1.6 冲压模具的设计步骤冲压模具的设计实质上是冲件工艺方案的制定和模具结构的设计。和般步骤可归纳为以下几点。1.6.1 取得必要的资料充分研究设计任务书,取得注明具体技术要求的产品零件图样。根据相关资料分析工件的冲压工艺性,对工件进行工艺审核及标准化审核。了解产品用途,并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析,对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的,必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上进行冲压总体方案的论证。另外,设计开始前必须预先准备好、等技术资料,及图板、图纸、绘图仪器等工具。也可将课程设计全部或部分工作安排在计算机上用Auto CAD、pro/E等软件来完成,相应地需事前调试设备及软件、准备好打印用纸及墨盒等材料。1.6.2 确定工艺方案及模具结构形式经过工艺性分析,结合工艺计算,并经分析比较确定最佳方案,是冲压工艺过程设计中十分重要的环节。它包括:(1)根据工件的形状特征、尺寸精度及表面的质量的要求,进行工艺分判断出它的主要属性,确定基本工序的性质。即落料、冲孔、弯曲、拉伸、翻边和胀形等基本工序。列出冲压所需的全部单工序,一般情况可从产品图样要求直接确定。(2)根据工艺计算,确定工序数目。对于拉探件,还应计算拉深次数。而弯曲件、冲裁件等也应根据其形状、尺寸及精度要求等,确定是一次还是几次加工。(3)根据工序的变形特点、尺寸精度要求及操作方便性等要求,确定工序排列的先后顺序。如采用先冲孔后弯曲、还是先弯曲再冲孔等。(4)根据生产批量、尺寸大小、精度要求以及模具制造水平、设备能力等多种因素,将已初步依次而排的单工序予以可能的工序组合。如复合冲压工序、连续冲压工序等。一般,厚料、低精度、小批量、大尺寸的冲件宜采用单工序生产,选用简单模;薄料、小尺寸、大批量的冲件宜采用级模连续生产;而形位精度高的冲件,则宜采用复合模进行冲压。在确定工序的性质、顺序及工序的组合后,即确定了冲压的工艺方案。也即决定了各工序模具的结构形式。1.6.3 进行必要的工艺计算(1)工艺方案确定后,对各道冲压工序进行工艺计算:(2)计算胚尺寸;(3)排样及计算材料消耗定额;(4)计算冲压所需的力、所消耗的功;(5)计算模具的压力中心;(6)决定凸、凹模的间隙,计算凸、凹模工作部分尺寸;(7)对于拉深工序,需决定拉深的方式(压边或不压边),计算拉深次数及中间工序的半成品的尺寸。对于某些工艺,如连续拉深等,则需要进行专门的工艺计算。1.6.4 模具的总体设计在上述分析计算的基础上,进行模具结构的总体设计并初步计算出模具的闭合高度,概略地定出模具的外形尺寸。根据确定的工艺方案和冲压件形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全等要求,选定冲模类型及结构形式。1.6.5 模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计包括:工作部分零件,如凸模、凹模、凸凹模等结构形式的设计及固定形式的选择;定位零件,如固定挡料销、活动挡料销及定距侧刃的选用及设计;卸料和推件装置,的选用和计算;导向零件,如导柱、导套等的设计;支持及夹持零件、坚固零件,如模柄、上下模座的结构形式的选择等。1.6.6 选定冲压设备冲压设备的选择是工序设计和模具设计的一项重要的内容。合理的选用设备对工件质量的保证、生产效率的提高、操作时的安全性等都有重要的影响,也为模具的设计带来方便。冲压设备的选择主要决定其类型和规格,选定时主要取决于工艺要求和生产批量。1.6.7 绘制模具总图模具总图(包括零件工作图)的绘制应严格按照制图标准来进行。同时在实际生产中,结合模具的工作特点和安装、调整的需要,其图面的布置已形成一定的习惯。总装图的内容包括:一、主视图。一般情况下,其中一半绘制冲压开始以前毛胚置入的情况;另一半绘制冲压结束后、工件已成形(或已分离)、冲床滑块在下止点位置的状态。二、俯视图。一般情况下,一半绘制下半部分俯视图,另一半绘制上半部分的俯视图。三、列出零件明细表,注明材质及数量。凡标准件都要选定规格。四、技术要求及说明。技术要求包括冲压力、所选用的设备型号、模具总体的形位公差及装配、安装、调度、模具闭合高度、模具间隙及其它技术要求。1.6.8 绘制各非零件的零件图零件图上应注明全部尺寸、公差及配合、形位公差、表面粗糙度、所用材料及热处理要求,以及其它各项技术要求。1.6.9 填写模具记录卡和编写冲压工艺文件对于小批量生产时,应填写工艺路线明细表;而在大量生产时,则需要对每个零件制定工艺过程卡和工序卡。2 冲压工艺设计冲压工艺设计主要包括冲压件工艺性分析和冲裁工艺方案确定两方面的内容。冲压工艺的优劣,决定了冲压件的质量和成本,因此是一项十分重要的工作。图21 工件图2.1 冲压件的工艺性分析冲压件工艺性,即是指冲压件对冲裁工艺的适用性,是判断冲裁件能不能达到规定的技术要求、裁定该冲压件加工难易程度、裁定是否需要采取特殊工艺措施及预测可能出现的问题。良好的冲压工艺性应能满足材料省、工序少、模具结构简单、加工容易、寿命较长、操作安全方便、产品质量稳定等要求。一般情况下,对冲压工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。若存在冲压工艺性不好、冲压加工困难,则应在不影响其使用性能的前提下提出修改意见,经与产品设计人员协商同意后对冲压件图样作出适合工艺性的修改。2.1.1 结构工艺性为了降低加工费用,提高加工效率,普通冲裁件应满足以下几个方面的结构工艺性要求:(1)应尽量避免应力集中的结构。冲裁件各直线或曲线连接处应尽可能避免出现尖锐的交角。除少废料排样、无废料排样、裁搭边排样或凹模使用镶拼模结构外,都应有适当的圆角相连,这样,避免冲压零件和模具成型零件产生应力集中,及模具热处理开裂。(2)冲裁件应避免有过长的悬臂和窄槽,以利于凸、凹模的加工,提高凸、凹模的强度,防止崩刃。一般材料取b1.5t,高碳钢应同时满足b2t,L5b;当b0.25mm时模具制造难度很大,当t0.5mm时,前述要求按t=0.5mm判断。(3)冲裁件上孔与孔、孔与边之间的距离不宜过小,以避免制件变形或因材料易拉入凹模而影响冲裁质量,凹模强度和模具寿命也受影响(当t0.5时,按t=0.5计算)。一般当冲孔边缘与冲裁件的外形边缘不平行时(a1)不小于t,平行时(a)应不小于1.5t。(4)因受凸模刚度的限制,冲裁件的孔径不宜太小。冲孔最小尺寸取决于冲压材料的力学性能与凸模强度和模具结构。(5)在弯曲件或拉深件上冲孔时,为避免凸模受水平推力而折断。孔壁与制件直壁之间应保持一定距离。使LR+0.5t。图2-1所示为本设计中的冲压零件,材料为08F,厚度为1mm,属于大批量生产。由零件图可见,该冲压件呈Z字形,零件工艺结构简单;弯曲半径较大,没有应力集中的结构;孔的直径远大于材料的厚度,孔与零件边沿的距离符合要求。包括冲孔、落料和弯曲三个基本工序,有良好的冲压性能,没有违反冲裁、弯曲件的工艺性规定,适合于冲裁。2.1.2 尺寸精度与粗糙度冲裁件的尺寸精度要求,应在经济精度范围以内。对于普通冲裁件一般可达IT11级,较高精度可达IT8级,冲孔比落料的精度约高一级。冲裁件的断面粗糙度一般为Ra12.550m,最高可达Ra6.3m。在满足使用要求的情况下应尽量取较低的精度等级和较大的粗糙度值,以提高加工经济性。本设计中的零件尺寸精度为IT8级,因此一般冲裁能够达到要求。零件图上的尺寸除了4的孔径及其定位尺寸标有偏差外,其它的形状尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT13级确定工件的公差。由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,不必考虑,这样,模具结构更简单,又降低设计和制造成本。2.1.3 冲裁件的材料该冲压件的材料为08F。08F的屈服强度抗剪强度=216304Mpa,伸长率32%,此材料具有良好的塑性及较高的弹性,冲裁性较好,能够冲裁加工,而且价格低廉,容易得到,符合经济性要求。2.2 工艺方案的确定确定工艺方案就是确定冲裁件的工艺路线。确定工艺方案包括:确定工序数目、确定工序组合、工序顺序安排。在工艺分析的基础上制定几种可能方案;再根据冲裁件的生产批量、再根据冲裁件的生产批量、形状复杂程度、尺寸大小、材料厚薄、模具制造和维修条件及冲压设备条件等多方面的因素,拟订出多种可能的不同工艺方案,进行分析比较,选取一个较为合理的方案。根据制件的工艺分析,其基本工序有落料、冲孔、弯曲,共三道工序,按其先后顺序组合,可得如下几种方案;(1)落料冲孔弯曲:单工序模冲压;(2)冲孔落料弯曲:复合模冲压;(3)冲孔、冲外轮廓切断、弯曲:连续模冲压。方案(1)属于单工序模冲裁工序冲裁模,指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。考虑到此制件属大批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,费用高,生产率低,操作也不安全,劳动强度大,不合理,故不宜采用。方案(2)属于复合冲裁模,复合冲裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。若采用复合冲,能够得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因后为落料凸模同时也是弯曲上模,落料刃口结构难以设计,因此此方案也不适用。方案(3)属于连续模,是指压力机在一次行程中,依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。由于制件的结构尺寸小,厚度小,用级进模冲裁时,能够使用自动送料装置,降低劳动强度,提高生产率,操作方便,经过合理设计能够达到较好的零件质量和较高的精度,最为合适。根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案。3 冲压模具总体结构设计冲压模具总体结构设计的内容主要包括选择模具的类型、确定操作与定位方式、确定卸料与出件方式和选择模架类型及精度等。3.1 模具类型择模具类型时应根据确定的工艺方案和冲压件形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全等要求,选定冲模类型及结构形式。从零件精度方面考虑,复合模冲出的制件精度高于级进模,级进模又高于单工序模。用单工序模冲压多工序的冲压件时,要经过多次定位和变形,产生积累误差大,冲压件精度较低。复合模是在同一位置一次冲出,不存在定位误差。厚料、低精度、小批量、大尺寸的冲压件宜单工序生产,用简单模;薄料、小尺寸、大批量的产品宜用级进模连续生产;形位精度高的产品,可用复合模加工相关尺寸。根据零件的冲压工艺方案分析,本设计采用级进模。3.2 操作与定位方式确定操作与定位方式时,就综合考虑工人操作是否安全,是否符合操作习惯,定位是否准确、可靠等。对于一些形状复杂、需要进行多道工序冲压的小型件,如果用单工序模分步冲压,需用手钳放置或取出坯料/工序件/制件,多次进出危险区域,很不安全,应尽量减少手进入工作区的次。有时即使批量不大,也采用比较安全的级进模进行冲压。设计中的零件属大批量生产,安排生产宜采用自动送料方式,由自动送料装置进行粗定位,再用导正销导正。这种方式直接减少了人力投入,生产更加安全,成本得到了控制;而且减少了人为因素引起的送料误差,制件精度得到了保证。3.3 卸料与出件方式卸料与出件方式包括卸料、推件和顶件装置。其作用是当冲模完成一次冲压之后,把制件/废料从模具工作零件上卸下来,以便冲压工作继续进行。一般,卸料是指把制件/废料从凸模上卸下来;推件是指把制件/废料从凹模中推出来;而顶料是把制件/废料从凹模中顶出来。卸料装置的结构形式有:固定(刚性)式、弹压式、废料切刀。固定(刚性)式装置的卸料力大,卸料可靠,结构简单,用于冲裁板料较厚(t0.5)、卸料力较大、冲裁件平直度要求不很高时的场合。弹压卸料装置的优点是冲裁件平直度较高,质量较好,用于质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。对于落料或成形件的切边,如果制件大或板料厚,卸料力大,往往采用废料切刀代替卸料板,将废料切开而卸料。推件与顶件的目的都是从凹模中卸下制件或废料。一般把装在上模内的称为推件;装在下模内的称为顶件。推件装置一般是刚性的,其特点是推件力大,工作可靠,因此应用广泛。弹性推件装置用于板料较薄且平直度要求较高的冲裁件,其特点是容易疲劳,弹力不够,制件易嵌入边料中。该冲压零件对平整度没有特殊的要求,为降低设计成本、简化模具结构,本设计采用固定卸料方式。为了便于操作,提高生产率,废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式;冲压件则经过浮动弯曲凸模顶出凹模面,然后用压缩空气吹出。3.4 模架类型及精度常见的标准模架是由上、下模座及导柱、导套组成。模架的组成零件已标准化,设计中可直接选用标准模架。模架的形式有:后侧导柱模架、中间导柱模架、对角导柱模架、四角导柱模架。后侧导柱的模架,送料及操作比较方便,但由于导柱装在同一侧,容易偏斜,影响模具寿命,适用于冲制中等复杂程度及精度要求一般的制件,如落料、冲孔、引伸等。对角导柱、中间导柱及四角导柱模架的共同特点是,导向装置都安装在模具的对称线上,滑动平稳,导向准确可靠,冲压时,可防止偏心力矩而引起的模具的偏斜,有利于延长模具的寿命。但条料宽度受导柱间距离的限制。对角导柱模具常见于级进模,中间导柱及四角导柱模架常见于复合模、压弯模、成形模冲制较精密的制件。滑动导向模架精度等级分三级,分别为级、级和级;滚动导向柜架的精度要高一些,分别是0级和0级,使用时根据实际需要来选。由于冲裁件尺寸不大,冲裁间隙较小,又是级进模,因此从操作方便的角度考上,宜采用后侧导柱模架。综合考虑零件精度要求以及冲裁间隙等因素,因此采用级模架精度。模架的结构简图如图3-1所示。图3-1 模架结构简图1上模座2下模座3导柱4导套4 模具设计工艺计算模具设计工艺计算的内容包括排样设计与计算、冲裁力的计算、压力中心的确定、冲裁间隙的确定、刃口尺寸的计算、刃壁高度的确定等。4.1 排样设计与计算(a)(b)(c)图4-1 制件排样图冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样内容包括:选择排样方法、确定搭边数值、计算条料宽度及步距、画出排样图。排样的方法有很多种,一般根据材料经济利用程度,排样方法能够分为有废料、少废料和无废料排样三种,根据制件在条料上的布置形式,排样又能够分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多种形式。采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有利于一次冲程获得多个制件,而且能够简化模具结构,降低冲裁力,可是,因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响,因此模具冲裁件的公差等级较低。同时,因模具单面受力(单边切断时),不但会加剧模具的磨损,降低模具的寿命,而且也直接影响到冲裁件的断面质量。该冲裁件材料厚度适中,尺寸不大,可是圆弧曲线多,形状比较复杂。从提高冲裁件质量、延长模具寿命等因素考虑,采用有废料排样。根据零件的形状,可得出横排、纵排和对排三种排样方案,如图4-1(a)、4-1(b)、4-1(c)所示。图4-1(b)的方法,材料利用率太低,不可行。图4-1(c)虽然材料利用率很高,但条料需要翻转,不利于自动化送料。图4-1(a)的材料利用率比图4-1(c)稍低,但利用实现自动送料。因此,采用图4-1(a)的排样方法。对于图4-1(a),由文献可得到其条料搭边值,如表4.1所示。经查表,a=2.5mm,a1=2mm,则送料步距: (式41)式中: al冲裁件之间的搭边值由文献可确定剪板机下料精度的值,如表4.1(b)所示。经查表得,则条料宽度:(式42)式中:D条料宽度方向,冲裁件最大尺寸;a冲裁件与条料侧边之间的搭边;板料剪裁时的下偏差(见表4.2);b条料与导料板之间的间隙(见表4.3)。材料利用率:由CAD软件算得一个零件的面积为,则材料利用率为:(式43) 式中:Sl 一个步距内制件的实际面积: S0 一个步距内所需毛坯面积: A送料步距; B条料宽度。表4.1 板料冲裁时的合理搭边值(mm)板料厚度t手送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa1112233445566881.522.5345671.51.522.5345622.533.556781.522.5345671.53.545678932.53.5456782.533.54567822334567注:非金属材料(皮革、纸板、石棉等)的搭边值比金属大1.52倍。表4.2 剪板机下料精度(mm)板料厚度宽 度50501001001501502202203001122335-0.3-0.4-0.6-0.7-0.4-0.5-0.6-0.7-0.5-0.6-0.