模具设计概论

连接板落料、冲孔复合模【毕业设计】发布日期：2011-11-18浏览次数：378核心提示：摘要本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩摘要本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应工程设计规范和标准，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。本设计主要工序包括：冲孔和落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。关键词：冷冲压；冲裁；落料目录前言11设计课题及设计任务书21.1设计课题21.2设计任务书32工艺方案分析及确定32.1零件的工艺分析32.2工艺方案的确定32.3排样的确定43工艺设计与计算63.1冲压力与压力中心的计算63.2工作零件刃口尺寸计算73.3工作零件结构设计与其他模具结构零件83.4冲压设备的选用10致谢11参考文献12前言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是模具专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有了一个基本的了解和认识，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本文是连接板落料、冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明。1设计课题及设计任务书1．1设计课题连接板落料、冲孔复合模1.1.1课题来源与系部相关人员及指导教师探讨，设计一套连接板复合模。1.1.2课题研究的目的与基本要求(1)目的①用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。②扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。③掌握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。(2)基本要求①达到课题研究的目的所提的要求。②以生产者的身份来设计模具，为求所设计模具适合在所在设备条件下生产，即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。1.2设计任务书本设计为连接板落料、冲孔复合模具，设计工件如图1.1所示：图1.1技术要求：1.零件名称：连接板2.生产批量：大批3.材料：A34材料厚度：t=1.6mm2工艺方案分析及确定2.1零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般来讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等是确定冲裁件工艺实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析如下：1材料:该冲裁材料为A3钢是普通碳素钢,具有良好的可冲压性。2零件结构：该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。3尺寸精度：只有孔心距精度要求较高故采用IT11级，其余均采用14级。2.2工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案，应进行全面的工艺分析分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个最佳的合理冲压工艺方案。该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下3种工艺方案：(1)先落料，后冲孔，采用单工序模生产。(2)落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。(3)冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案（1）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足大批量的生产要求。方案（2）和方案（3）对于该零件都可以采用，但由于孔心距尺寸精度要求高，为更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁的方式进行生产。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以采用倒装复合模结构及弹性卸料方式。2.3排样的确定在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。2.3.1冲裁件的排样排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。考虑到该制件的生产纲领与加工条件，采用条料加工有余料的排样。排样图见右图2.1：图2.12.3.2材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为η=（2.1）式中：A——冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm2）；B——条料宽度（mm）；H——进距（mm）.η==3342/4410=75.8%一张板料上总的材料利用率η∑为：η∑=式中：N——张条料上的冲件总数目；L——板料长度（mm）；B——板料宽度（mm）；A——冲裁件面积（mm2）；查板材标准.选600mmx2000mm的钢材,每张钢板可剪裁为5张条料(5mmx2000mm),每张条料可冲47个工件:η∑==65.4%2.3.3搭边排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：（1）工件的尺寸和形状。（2）材料的硬度和厚度。（3）排样的形式（直排、斜排、对排等）。（4）条料的送料方法（是否有侧压板）。（5）挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表2—得搭边值：a=2.5mm，a1=2mm，故取搭边值为：a=2.5mm，a1=2mm。3工艺设计与计算3.1冲压力与压力中心的计算3.1.1冲裁方式与冲压力的计算：当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。3.1.2冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=Aτ(3.1)式中：A为剪切断面面积，τ为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1.3，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=1.3LTτ（3.2）式中：L——冲裁轮廓的总长度(mm);T——板料厚度(mm);τ——板料的抗剪强度(MPa)。经查资料取τ=450，τ按非退火A3钢板计算将相应数据代入，得冲裁力为：落料F=1.3×(2×3.14×20+60×2)×1.6×450=330KN冲孔F1=1.3×2×3.14×10×2×1.6×450=117.6KN3.1.3卸料力、推件力的计算由于影响卸料力、推件力的因素很多，无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算：FQ1=K1F(N)（3.3）FQ2=K2nF(N)（3.4）式中：FQ1、FQ2——分别为卸料力、推件力；K1、K2——分别为卸料力系数、推件力系数，其值见表3.1n——同时卡在凹模孔内的工件或废料数，F——冲裁力（N），按式（3.1）计算。表3.1卸料力、推件力系数表材料种类板料厚度/mmK1K2钢~0.10.06~0.090.10.1~0.50.045~0.070.06500.0250.0.5~2.5~0.06502.5~6.50.02~0.050.0456.50.15~0.040.025查表3.1得K1=0.05K2=0.05。代入公式得：卸料力FQ1=K1F=330×0.05=16.5KN推件力FQ2=K2nF=2×0.05×117.6=11.76KN3.1.4总冲裁力的计算根据工件的要求已及对模具的要求，故选总冲压力为：F总=330+117.6+16.5+11.76=475.86KN3.1.5压力中心的计算该零件是对称的，所以压力中心在该零件的几何中心。3.2工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配置。冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既已落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。具体刃口尺寸计算见下表：基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料凹模工件公差为IT14级,故X=0.5冲孔凸模同上同上同上孔心距同上X=0.753.3工作零件结构设计与其他模具结构零件3.3.1凹模尺寸凹模厚度H=Kb(≥15mm)=0.26×100=26mm其中K查表3.2，利用插值法得K=0.26。凹模边缘壁厚C≥(1.5-2)HC=(1.5-2)×26=(39-52),实取C=50mm凹模边长L=b+2C=100+2×50=200mm查标准JB/T6743.1-94；凹模宽160mm。因此确定凹模外形尺寸为200×160×26mm，将凹模板做成薄型形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为200×160×20mm。表3.2凹模厚度系数Ktb12≤500.350.42＞50-1000.220.283.3.2凸凹模尺寸凸凹模长度：L=h1+h2+h=20+20+16.6=56.6mm其中h1：凸凹模固定板厚度；h2：卸料板厚度h：增加高度（包括凸凹模进入凹模的深度，弹性元件安装高度）。3.3.3冲孔凸模尺寸冲孔凸模尺寸：L凸=h1+h2+h3=20+10+20=50mm式中：h1——凸模固定板厚度，h2——空心垫板厚度，h3——凹模板厚度。3.3.4其他模具结构零件根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查JB/T2885.1-94，确定其他模具结构零件，如下表所示：序号名称长×宽×厚材料数量1上垫板200×160×8T8A12凸模固定板200×160×204513空心垫板200×160×104514卸料板200×160×204515凸凹模固定板200×160×204516下垫板200×160×8T8A1根据模具零件结构尺寸,结合倒装式复合模结构特点，查JB/T2855.5-94选取后侧导柱200×160标准模架一副。3.3.5典型零件加工工艺方案如下以凹模板的加工为例，典型零件的加工工艺为：备料——热处理——磨平面——钳工——磨平面——热处理——线切割。工艺过程如表3.3。表3.3凹模板加工工艺序号工序名称工序的主要内容1备料根据图纸下适合的毛胚料2热处理退火3磨平面铣(刨)六平面4钳工划线、打螺纹孔、销钉孔和穿丝孔5磨平面光上下平面至图纸要求6热处理淬火、回火达到硬度要求7线切割线割内型,保证间隙达到要求3.4冲压设备的选用压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于用精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据总的冲裁力、模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等,故选压力机型号为