设计冲压弯曲件冲压模具设计毕业论文绝对精品.docx
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设计冲压弯曲件冲压模具设计毕业论文绝对精品
【关键字】设计
冲压弯曲件冲压模具设计
摘要
随着中国工业不断地发展,模具行业也显得越来越重要。
本文针对支架弯曲件的冲裁工艺性和弯曲工艺性,分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺(单工序、复合工序和连续工序),确定用一幅级进模完成落料、冲孔和一幅单工序模完成弯曲的工序过程。
介绍了支架弯曲件冷冲压成形过程,经过对支架的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究,按照不降低使用性能为前提,将其确定为冲压件,用冲压方法完成零件的加工,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(如冲孔凸模、落料凸模、卸料装置、弯曲凸模、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。
通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:
支架,模具设计,级进模,冲孔落料,弯曲
StampingBendingStampingMoldDesign
ABSTRACT
WithChina'sindustrialdevelopingconstantly,moldindustryisbecomingmoreandmoreimportant.Basedonthestentbendingblankingprocessandbendingprocess,Comparativeanalysisoftheprocessofformingthreedifferentstampingprocess(singleprocesses,complexprocessesandcontinuousprocesses)confirmcompletionoftheblanking,punchingandasingleprocedurecompletedthebendingmodulusprocesses.Onthecoverofthecoldbendingstents,rightafterthecoverofthemassproduction,qualitycomponents,andtheuseofstructuralcomponentsoftheanalysis,research,inlinewithlowerperformanceprerequisitetotheidentificationofstampings,Stampingmethodusedtocompletetheprocessingcomponents,andabriefanalysisoftheblankshape,size,layout,theconferenceboard,stampingprocessesinnature,numberandsequencedetermination.Fortheprocess,thecenterofpressure,thediesizeandthetoleranceofthecalculation,designmold.Alsoanalyzesthemoldofthemaincomponents(suchasmould,punchholepunch,unloaderdevice,punch,plate,bendingplateetc)designandmanufacturing,stampingequipmentselection,punch-gapadjustmentandestablishmentofavitalpartsmachiningprocess.Dierequirementssetoutadetailedlistofparts,andgivesareasonableassembly.Byfullyutilizingmodernmanufacturingtechnologytomoldtraditionalmechanicalpartsforstructuralimprovements,designoptimization,processoptimizationmethodscangreatlyenhanceproductionefficiency,themethodofsimilarproductshavesomereference.
KEYWORDS:
stents,molddesign,progressivedie,punchingblanking,bending
目 录
前 言
冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需要零件(俗称冲压件或冲件)的一种压力方法。
因为它通常是在压力机室温状态下进行加工,所以称为冷冲压。
冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工,便于实现自动化,生产率很高,操作简便。
对于普通压力机,每台每分钟可生产几件到几十件冲压件,而高速冲床每分钟可生产数百件甚至几千件以上冲压件。
冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工,因而是一种节省能源、节省原材料的无或少切削加工方法。
由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料,冲件的尺寸公差由冲模来保证,所以尺寸稳定、互换性好。
冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好,可以加工成形状复杂的零件,小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。
但由于冲模制造一般是单件小批量生产,精度高,技术要求高,是技术密集型产品,制造成本高。
因而,冷冲压生产只有在大批量的情况下才能获得较高的经济效应。
综上所述,冷冲压与其他加工方法相比,具有独到的特点,所以在工业生产中,尤其在大批量生产中应用十分广泛。
相当多的工业部门都越来越多采用冷冲压加工产品零部件,如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。
在这些工业部门中,冲压件所占的比重都相当大,不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。
通过冲压加工,大大提高了生产率,降低了成本。
可以说,如果在生产中不广泛采用冲压工艺,许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本,进行产品的更新换代是难以实现的。
随着科学技术的进步和社会的发展,产品对模具的要求愈来愈高,传统的模具设计与制造方法已经不能适应产品及时代更新的需要。
特别是90年代以来,工业产品的品种和数量不断增加,对产品质量、样式和外观提出新的要求,使模具需求量增加,对模具的质量要求也越来越高,模具技术直接影响直接造业的发展,产品更新换代和产品竞争力。
因此迅速提高模具的技术水平已成为当务之急。
随着近代工业的发展,冷冲压技术得到迅速发展。
1.冷冲压工艺方面
研究和推广应用旨在提高生产率和产品质量,降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压技术发展的重要趋势。
目前,国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有精密冲压、柔性膜成形、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等。
这些冲压先进技术在实际生产中已经取得良好的技术经济效果。
精密冲压既是提高冲压件精度的有效方法,又是扩大冲压加工范围的重要途径。
目前精密冲裁的精度可达IT6~IT7,板料厚度可达25mm。
精冲方法不但可以冲裁,还可以成形(精密弯曲、拉深、翻边、冷挤、压印和沉孔等)。
2.冲模设计和制造方面
冲模是实现冲模生产的基本条件。
目前在冲模设计与制造上,有两种趋势应给与足够的重视。
(1)模具结构与精度正朝着两方面发展
一方面为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要,冲模正朝着高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展;另一方面,为适应市场上产品更新换代迅速的要求,各种快速成型方法和简易经济冲模的设计与制造业得到迅速发展。
高效、精密、多功能、长寿命多工位级进模和汽车覆盖件冲模的设计制造水平代表了现代冲模技术水平。
我国能够设计制造出机电一体化的,达到国际先进水平的高效、精密、长寿命、多工位级进模,工作零件精度达到2~5µm,步距精度达到2~3µm,总寿命达到1亿模次以上;我国汽车工业,已具备中档轿车成套覆盖件冲模生产能力,并在汽车试制和小批量生产中应用高强度树脂浇注成形覆盖件冲模,缩短试制周期,降低成本,加速了新车型的开发。
(2)模具设计与制造的现代化
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,是模具技术设计制造水平发生了深刻的革命性的变化。
目前最为突出的是模具CAD/CAM/CAE。
当今世界模具工业格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术发展的领头羊,占据了世界模具的半壁江山,他们拥有现代化的设计方法和先进的模具制造设备,特别是最近几年这些国家把CAD/CAM系统作为模具工业发展的臂翼,发展的势头如日中天。
模具技术的飞速发展,模具CAD/CAM因其技术先进以迅速发展和广泛应用,它的技术经济效果是传统模具设计制造方法所不能比拟的,具体有以下特点:
1缩短了模具的生产周期。
2.高模具质量。
3.显著降低生产效率。
4.CAD/CAM技术将技术人员繁多的计算绘图和NC编程中解放出来使其产生更多的创造性劳动。
现代模具制造和模具工业与传统模具业比较起来有新的特点:
1.生产率高
现代模具生产率比传统模具高的多,其主要原因是现代模具有多工位,多腔模或多功能。
例如,高生产率进级模有50多个2位,橡胶鞋模有18个2位。
一套多功能模具除了冲压成形外,还承担装配,铆接等组装任务,可直接生产组合件。
2.精度高
现代模具要求精度比传统模具高出一个数量级。
工位级进模精冲模精密塑料模精度已达0.003mm甚至更高。
一些高精度尤其是那些全拼嵌寿命长。
长寿命模具是保证高冲压设备实现高生产效率的基本条件,现代冲模寿命一般在500万次以上。
硬质合金模具寿命可达2-6千万次,注塑模40-60万件,压铸模50-100万件,而传统模具寿命只有现代模具的1/5或1/10。
3.型腔形状和模具结构复杂
随着人们对产品形状,尺寸精度,及整体性生产率等要求的提高,以及许多新材料新工艺的广泛应用,现代模具的型腔结构更复杂。
综合以上特征,我们可以发现现代模具工业,以成为一种独立的工业体系。
模具的标准化,专业化水平高,具备模具标准化和优质模具材料的生产与供应系统。
另外技术人才和资本密集。
模具以从传统劳动密集型转变为技术密集型。
人才密集型和资本密集型的产业。
技术密集型体现在模具的CAD/CAM,而先进的设计手段和设备必然需要高素质的专业人才,从而形成人才密集型。
同时产业高也是现代模具的一个重要标志。
但是要在模具生产中实现CIMS,还需经过一段时间。
但随着CAD/CAM集成化技术的发展和广泛应用,以及相关高新技术的发展,在不久的将来全盘化,自动化CIMS必将在模具生产中实现。
使模具技术,及至整个人类模具技术实现新的飞越。
纵观整个现代模具技术的发展,我们可以看出模具制造技术总是向着高,新方向发展,并且伴随有人工转向自动化方向发展。
总而言之,模具设计与制造将会彻底的摆脱主要依靠人工的生产方法,这样才能使模具制造更合理化,结构更简化,精度更高,为将来各行业的发展提供新的活力。
第1章对加工零件的工艺分析
1.1零件分析
零件简图如图1-1所示:
图1-1零件图
1.1.1冲压件的工艺分析
1、材料:
Q235-A钢为普通碳素结构钢,具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性,主要用于工程结构和受力较小的机械零件。
综合评适合冲裁加工。
2、工件结构:
工件形状比较简单,孔边距大于凸凹模允许的最小壁厚(a=6),故可以考虑采用连续冲压工序。
3、尺寸精度:
零件图上未注公差,属于自由公差,按IT14级确定工件尺寸的公差,一般冲压均能满足其尺寸精度要求。
4、结论:
可以冲裁
该工件是典型的冲裁件,其特点是工件尺寸不大,且上下左右对称,材料强度不高,由于工件尺寸没有明显角标注,故属于一般冲裁件。
冲裁件剪断面的表面粗糙度经查表得为50Ra/mm,需要采用IT12级的冲裁模,便可满足零件的精度要求,模具制造精度为IT10级。
该工件外形整体呈梯形,且上下左右对称。
由所给工件图可以看出,工件上有四个圆孔,圆直径为8mm,两半圆弧半径为8mm。
该零件形状较简单、对称,是由圆弧和直线组成的。
冲裁件所能达到的经济精度为IT12~IT13。
将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。
其他尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁的工艺要求,故决定采用级进冲裁模进行落料冲孔加工和单工序模进行弯曲成形。
1.1.2分析比较和确定工艺方案
从零件的结构特点以及冲压变形特点来看,该零件冲压工序性质有冲孔、落料、两种。
根据工序性质可能的组合情况,该零件可能的冲压方案有:
该工件包括冲孔、落料两个基本工序,可有以下三种工艺方案:
方案一:
先落料,后冲孔。
采用单工序模生产。
方案二:
落料-冲孔复合冲压。
采用复合模生产。
方案三:
冲孔-落料连续冲压。
采用连续模生产。
方案一模具结构简单,但需两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求。
方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,模具强度较差,制造难度大,同时落料、冲孔需要很大的冲裁力,这样就必须使用大的冲压设备,造成能量的浪费,同时模具各部分的强度、刚度难保证。
并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。
如果凸凹模内积存有废料,则对凸凹模的胀形力就会增加,而容易胀裂刃口,为安全起见,应避免凸凹模内积存废料。
方案三也只需一副模具,生产效率高,将零件结构的内外形分解为简单形状的凸模或凹模,在不同工位上分步逐次冲压,提高了模具强度和模具寿命,操作方便,工件精度也能满足要求。
由于工件和孔废料都可由压力机台下排出,操作方便安全,生产效率高,同时连续模上如果没有弹性(弹簧和橡皮)卸料装置,就能在高速冲床上进行连续冲压,而复合模是有困难的。
可以利用已冲的孔进行导正销定位,从而保证了工件的精度。
通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案三为佳。
1.1.3弯曲件的工艺分析
本工件在冲孔落料的基础上,只需一尺弯曲即可成型,确定工艺方案为一次弯曲。
弯曲部位为底部四个角,。
并且为中批量生产,采用一次弯曲连续进行。
第2章冲裁模
2.1冲压模具的工艺分析与设计计算
1、排样设计与计算
排样是否合理,经济型是否好,可用材料利用率来衡量。
材料利用率是指零件的实际面积与材料面积的百分比。
.要提高材料利用率,主要应从减少工艺废料着手,即设计合理安排方案,选择合适的板料规格及合理的裁料法(废料冲制小件。
在不影响料头,料尾),利用废料冲制小件。
在不影响设计要求的情况下,改善零件结构。
本工件可采用连续排样方案,如图1-2所示:
图1-2排样图
为节约材料,应合理确定搭边值.查表取搭边
,
。
计算冲压件一个进距的材料利用率:
(2-1)
式中:
——一个布局内零件冲裁件面积,
;
——一个布局内所需毛坯面积,
;
——条料宽度,
;
——送料进距,
;
(1)送料步距:
式中
——平行于送料方向的冲裁件的宽度;
——冲裁件之间的搭边值;
=90+2=92
=150.5
(2)送料宽度:
当导料板板之间有侧压装置时或用手将条料贴近单边导料板(或两个导正销)时,条料宽度按下式计算:
(2-2)
式中
——冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸;
——冲裁件与条料侧边之间的搭边;
——板料剪裁时的下偏差;
当条料在无侧压装置的料板之间送料时,条料宽度按下式计算:
式中
——冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸;
----冲裁件与条料侧边之间的搭边;
——板料剪裁时的下偏差;
——条料与导料板之间的间隙;
2、条料利用率:
3、整个板料的利用率
(2-3)
式中:
——条料(或整个板料)上实际冲裁的零件数;
——条料(或板料)长度;
——条料(或板料)宽度;
——一个零件的实际面积。
选取
的钢板
可计算
2.2计算冲压力
冲裁一个零件的周边长度
外轮廓周边长度
:
孔周边长度
:
根据冲裁力的计算公式
2.2.1落料力
(2-4)
其中:
K——刃口磨损,间隙波动,料厚等因素设置的安全系数,取1.3;
——冲裁力,单位为N
——冲裁周边,单位为mm
τ——材料抗剪强度,单位为Mpa
——材料厚度,单位为mm
2.2.2冲孔力
(2-5)
其中:
——刃口磨损,间隙波动,料厚等因素设置的安全系数,取1.3;
——冲裁力,单位为N
——冲裁周边,单位为mm
τ——材料抗剪强度,单位为Mpa
——材料厚度,单位为mm
2.2.3卸料力
(2-6)
其中:
——落料力,单位为N;
——卸料力系数,其值为0.02~0.06
经查表得
2.2.4推料力
(2-7)
其中:
——冲裁力,单位为N;
——推料力系数,其值为0.03~0.07;
经查表得
凹模刃口高度取6mm,则
2.2.总冲压力
所以可选用规格为630KN可倾斜式压力机。
该模具采用固定卸料和下出料方式。
2.3确定模具压力中心
冲裁时冲裁力的合力作用点称为压力中心,在设计模具时,要求模具的模柄中心(一般情况下也是凹模的几何中心)与压力中心重合,对于要求不高或冲裁力较小间隙较大的模具,压力中心不允许超出模柄投影面积范围,否则产生偏载,使模具导向部分偏斜,影响凸凹模间隙,加速模具磨损,降低制件质量和模具寿命,造成严重后果。
确定压力中心就是为了合理的确定模具结构。
求压力中心的方法是:
采用求空间平行力系的合力作用点。
按比例画出排样图,选定坐标系xOy。
如图2-3所示:
图2-3解析法解压力中心图
压力中心的计算:
所以压力中心(-19.34,6.4)
故模具压力中心在模柄的投影范围之内,故符合要求。
2.4确定凸、凹模刃口尺寸
凸、凹模刃口尺寸精度决定的合理与否,直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值能否保证,也关系到模具的成本和使用寿命。
1、保证冲出合格的零件;
2、保证模具有一定的使用寿命;
3、考虑冲模制造修理方便、降低成本。
因此,计算凸、凹模的刃口尺寸是一项重要的工作。
计算冲模凸、凹模刃口尺寸的依据为:
(1)冲裁变形规律,即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等,冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相等。
(2)零件的尺寸精度。
(3)合理的间隙值。
4.磨损规律,如圆形件凹模尺寸磨损后变大,凸模磨损后变小,间隙磨损后变大。
5.冲模的加工制造方法。
2.4.1冲孔部分
(2-9)
查表得间隙值:
=0.246mm
=0.360mm
查表得凸、凹模制造公差:
=-0.020mm
=+0.020mm
查表取因数:
=0.5
校核:
故能满足加工时:
2.4.2落料部分
工件如图2-4所示:
图2-4工件图
落料凹模基本尺寸计算如下:
(2-10)
查表的间隙值
=0.360mm
=0.246mm
校核:
查表可得:
故可计算得:
2.5成型零部件的结构设计
冲规则圆形孔的凸模,采用台阶式。
尺寸标注如图1-5所示:
图2-5冲孔凸模
落料的凸模采用直通式,其尺寸标注如图2-6所示:
图2-6落料凸模
考虑到本例为中批生产,凹模的刃口形式,应采用刃口强度较高的凹模。
凹模的外形尺寸,按式H=Kb和c=(1.5—2)H
式中b----冲裁件的最大外形尺寸;
K----系数,考虑板料厚度的影响;
可得:
H=0.28
90=25.2mmc取1.2H=30.2mm,即取凹模厚度为32mm.符合要求.尺寸标注如图2-7所示:
图2-7凹模
2.6模具的整体设计
冲压时,条料从右边送入,用始用挡料销限位,上模下行时,冲孔凸模先将四个孔冲出。
松开始用挡料销,条料继续向左送进,由三角型块挡料,这时已冲出四个孔移至落料工位上。
上模再次下行,完成外形落料,与此同时,在冲孔工位的条料上又冲出四个孔。
落料凸模上装有导正销,落料时导正销先进入工件的孔内定位,用以控制步距和提高孔与落料外形的位置精度。
冲压时,条料从右边送入,用始用挡料销限位,上模下行时,冲孔凸模先将四个孔冲出。
松开始用挡料销,条料继续向左送进,由三角型块挡料,这时已冲出四个孔移至落料工位上。
上模再次下行,完成外形落料,与此同时,在冲孔工位的条料上又冲出四个孔。
落料凸模上装有导正销,落料时导正销先进入工件的孔内定位,用以控制步距和提高孔与落料外形的位置精度。
由于在冲孔落料过程中有偏心载荷,且材料幅度相对较大,可靠性有好故采用对角导柱式模架
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。
控制条料的送进步距采用一个三角形挡料块初定距,导正销精定距。
而第一件的冲压位置由始用挡料销控制。
因为工件料厚为2mm,采用固定卸料板。
又因为是连续模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。
采用对角导柱模架。
因为对角导柱模架的特点是导向装置在两对角,横向和纵向送料都比较方便,但如果有偏心载荷,压力机导向精确,不会造成上模歪斜,导向装置和凸、凹模都不易磨损,从而不影响模具寿命。
落料凸模下部设置两个导正销,导正应在卸料板压紧板料之前完成导正,考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面lmm,导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面,导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。
导正销导正部分的高度h与料厚t及导正孔有关,一般取h=(0.8~1.2)t,料薄时取大值,导正孔大时取大值,也可查有关冲压资料。
导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙一侧取2mm,一侧取6mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板的厚度取10mm。
导料板采用45钢制作,热处理硬度为40~45HRC。
如图2-8所示:
图2-8导料板
当卸料板仅起卸料作用时,凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度,一般在0.5-1.0mm之间,板料薄时取小值;板料厚时取大值。
当固定卸料板兼起导板作用时,一般按H7/h6配合制造,但应保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙,以保证凸、凹模的正确配合。
固定卸料板的卸料力大,卸料可靠。
因此,当冲裁板料较厚(大于0.5mm)、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件时,一般采用固定卸料装置。
卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为8mm。
卸料板采用45钢制造,淬火硬度为43~48HRC。
如图2-9所示:
图2-9卸料板
垫板主要用于承受冲击力,垫板相对于固定板稍有移动不会影响正常工作,垫板上只有螺钉、销钉过孔(螺钉、销钉穿过垫板故称过孔
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