止动件冲压工艺与模具设计

本科生毕业设计题 目： 止动件冲压工艺与模具设计 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 07级材控 （1）班 学 号： 姓 名： 指导教师： 填表日期： 2011 年 5 月 10 日目 录1、前言 2、冲压件的工艺分析与设计2.1 产品结构工艺分析2.2 冲裁工艺方案的确定3、冲裁件的排样 3.1 排样方案 3.2 选择搭边值 3.3 送料步距与条料的宽度 3.4 确定排样图4、冲裁间隙的选用5、冲压力的计算 5.1 冲裁力的计算 5.2 卸料力、顶料力的计算 5.3 压力机公称压力的计算及选取压力机6、确定模具压力中心 6.1 计算第一套模具压力中心 6.2计算第一套模具压力中心 6.3 计算整套模具压力中心7、计算凸凹模具的刃口尺寸 7.1 对凸凹模分别加工进行分析 7.2 第一套冲孔模具刃口尺寸的计算 7.3 第二套冲孔模具刃口尺寸的计算8、冲裁部分及零件的设计8.1 工作零件的设计8.1.1 凸凹模的设计8.1.2 凸凹模的固定形式及凹模具的刃口形式 8.2 定位零件的设计8.3 卸料板和推料件的设计8.4 橡胶的选用与设计 8.5模架及其他零件的选用 8.6模柄的选用9、绘制总装配图10、冲压设备的选择及校正 11、模具经济和技术上的分析12、设计小结13、参考书目题目：止动件的冲压工艺与模具设中文摘要：论文是由冲孔模设计、落料模设计组成，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。本次设计的止动件，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。本次设计是由由冲孔模设计、落料模设计组成，通过对（止动件）的工艺特点进行分析，提出了冲孔、落料、等成形工艺，给出了多工位级进模的冲压方案，介绍了（止动件）多工位级进模的结构特点和设计要点。对同类零件的模具设计有一定的借鉴作用。由于多工位级进模能够将复杂的零件采用一副级进模快速冲压完成, 因而在工业生产中得到广泛的应用。本文在分析弹簧卡零件冲压工艺的基础上, 介绍了冲孔、弯曲、切断级进模的排样设计、模具总体结构设计和主要零部件设计, 确定了级进模模具设计方案。该模具充分利用工件本身的结构特点, 采用了自动卸料、出料、少废料冲裁, 有效提高了材料利用率和生产效率。关键词 ：级进模 冲孔 落料 排样设计 工艺性学生署名：张万忠 指导老师署名：卢振华 Abstract Paper is designed by the punching mould, blanking mould design, sheet metal stamping is mainly will get separated or forming parts processing methods. Because the mold production mainly mass production, and mould can ensure the precision stamping products and product quality, the mold design and manufacture of the main consideration of mould design can meet the design, can processing manufaturability qualified parts, and then repair and storage whether reasonable, etc. In the design of the止动件, （connect heater to ）make the parts can satisfy the requirements, it also ensures that its service life.This designing is designed by the punching mould, blanking mould design, Through analyzing the technological characteristics of 止动件, the forming processes of this part were put forward, in which punching, blanking, were included. The stamping scheme, the structural characteristics and the key design points of the multiposition progressive die for the 止动件 were introduced. It has a certain reference function for die design of the similar parts.The multi position progressive die can be used to process complex parts quickly through a progressive die ,so it is widely used in industrial production. Based on the analysis of stamping process of typical spring clinch , the design of the multi posit ion progressive die for spring clinch was introduced from the aspects of the lay out for punching ,bending , cuting, the over all structure of the die and the design of the main parts of the die. Design scheme of the progressive die was determinated. The molds took full advantage of the structural characteristics of the workpiece itself and adopted less waste material blanking , material giving out and discharging auto maticly process, which availably improved material utilizat ion and production efficiency.Key words: progressive die punching blanking process lay out design;前 言一、模具工业的的概况模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人所接受。模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 二 、冲压模的发展方向冷冲压加工是利用模具使板料分离成形的一种无切削加工，广泛用于汽划车、拖拉机、电机、仪器仪表等制造部门。：随着市场的发展，新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。 三、级进模制造技术发展现状通过运用模具CADCAM技术，模具设计品质得以提高，模具设计时间进一步缩短，推动了模具结构的优化，促进形成规范化、典型化、系列化，标准化的体系。模具制造技术实现了数控化，通过对数控铣床、数控加工中心、数控低速走丝线切割机、数控电火花加工机、数控平面磨床、数控内外圆磨床、数控坐标磨床、数控光学曲线磨床等精密数控设备的灵活运用，构健形成了加工精密多工位级进模零件的主要手段和技术，这不仅保证了模具制造精度和品质，同时也缩短了模具制造周期。 四、多工位级进模的发展标志着冲模技术先进水平的精密多工位级进模，具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长和生产效率高等特点，是我国重点发展的精密冲模。从精密多工位级进模的冲制件来看，包括电机铁芯片级进模、空调器翅片级进模、集成电路引线框架级进模、电子连接器级进模、彩管电子枪零件级进模、汽车零件级进模、家电零件级进模等。可以说，冲制件覆盖了电子、汽车、通讯、机械、电机电器、仪器仪表和家电等产品范畴。从当前国内制造的精密多工位级进模的水平分析在模具的技术含量、制造精度、使用寿命和制造周期等方面均获得了明显进步。其中部分高档优质模具的总体水平与国际同类模具水平相当。五、.总结模具设计是关键，设计虽然只占其成本的1O左右，却决定了整个模具成本的70一80。在设计时一定要详尽地考虑模具结构、提高生产率以及如何方便维修等，但又不能完全依赖于设计，在实际生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必需的，连续模的设计与制造都有一定的难度，特别是一些高精度、形状复杂的立体形件，多弯角多弯向件、薄料超薄料高精度复杂形状冲裁件所用多工位连续模，不仅结构复杂、制造精度要求高，而且要求寿命高，能适应大批量生产，其设计与制造难度更大。2、 冲压件的工艺分析与计算2.1 工艺分析。产品零件图如下所示1）此工件只有落料和冲孔两个工序。工件结构相对简单，有2个10的孔，孔与孔，孔与边缘之间的最小C距离满足C1.5t要求，最小壁厚为7mm，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。2）正方形部分清角（不带圆角R），异形凸模加工困难，且容易折断，所以应分步冲裁；正方形部分有尖叫，查（冲压工艺与模具制造表2.13）夹角部分应设计R0.4。3）冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小。尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内。零件外形应该满足图纸要求；表面尽可能平直，即拱弯小。本产品在断面粗糙度和毛刺高度没有严格要求，所以要模具达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。4) 本产品的材料为Q235（普通碳素钢，未退火），具有良好的冲压性能，适合冲裁。抗剪强度为310380 t/MPa，抗拉强度为380470 b/MPa，屈服强度为240 s/MPa，可见产品材料性能符合冲压加工要求。5）产品批量为大批量，很适合采用冲压加工，最后采用连续模或复合模，加上自动送料装置，会提高生产率。经上述分析，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标准、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲孔落料级进冲裁模进行加工，且两冲裁次成形。2.2 冲裁工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，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。如下图1所示.特点：结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二：落料冲孔复合冲模。采用复合模生产。特点：只需要一副模具，工件精度及生产效率都教高，工件最小壁厚为7MM模具强度较好。但模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。见下图。 方案三：冲孔落料级进冲模。采用级进模生产。见下图。 特点：也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但是制造精度不如复合模，模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。通过对上述三种方案的分析比较，根据本零件的设计要求以及各方案的特点，采用方案三（级进模）比较合理，确定模具形式应以冲裁工件的要求、生产批量、模具加工条件为主要依据。此工件时是大批量生产，制造精度不高，冲10的孔与落料分步进行，凸模制造简单，且不易折断，即选用级进模具结构。3、 冲裁件的排样 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。3.1 排样方案的确定按零件的尺寸关系，可以有三种排样方案，单排横放有废料排列图（1）、单排直放有废料排列图（2）和交叉有废料排列图（3）。 分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。 3.2 选择搭边值 表2.10冲裁金属材料的搭边值料厚手送料圆形非圆形aaaa1221.52.52排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值是由经验确定的查 （冲压工艺与模具设计表2.10 ）所得，工件间a1=2mm，沿边a=2.2mm。3.3 送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为： S=D+ a1 式中D max条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a 侧搭边值 条料宽度的计算公式为： B=(D+2a+)0/-(注：整个式子上偏差为0，下偏差为-)。条料宽度的单向（负向）偏差。 C导料板与最宽条料之间的间隙。查（冲压工艺与模具设计表2.11）的=0.6有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进，如右图所示 采用直排，a1=2mm，a=2.2mm。 步距：S=30+2=32mm, 宽度：B=(65+2.22+0.6)0/-0.6=(70)0/-0.6mm 3.4 计算材料的利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。利用率计算公式为：=A/BSx100%式中：A-一个步距内冲裁件的实际面积 B-条料宽度 S-步距若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料(或带料、条料)上总的材料的利用率总为总=(nA1/LB)x100%式中 n-一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目 A1-一个冲裁件的实际面积 L-板料长度 B-板料宽度值越大，材料的利用率就越高，在冲裁件的成本中材料费用一般占60以上，可见材料利用率是一项很重要的经济指标。一个步距内材料利用率为：=A/BSx100%A=(38x2/360x3.14x30x30+24x65-2x3.14x5x5-6x6)-sqrt(30x30-18.5x18.5) x37/2=596.6+1560-157-36-437=1527mm2BS=70 x32=2240mm2=1527/2240 x100%=68.24、冲裁间隙的选用冲裁间隙对制件质量及模具寿命有较大影响，所以要合理选择。间隙的选择主要与材料的种类、厚度有关，该毛坯制件精度要求不高，应尽可能的选择较大的间隙，以利于提高模具的寿命、降低冲裁力。在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（max）。由查表法由（冲压工艺与模具设计表2-4）查的Zmax=0.240mm Zmin=0.132mm5、冲压力的计算5、1 冲裁力F 的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLtb式中 F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度； 材料抗剪强度；此设计=350MPa K安全修正系数。一般取K1.3。为计算简便，也可按下式估算冲裁力：F=KLtb=1.3x(76/360x230+65+2x14.5+ 2x24+25x2+18)x1.5x350 =1.3(39.8+65+29+28+62.8+18)525 =165556N5.2 卸料力F、顶料力F和推料力F的计算卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力。 推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力。卸料力 F卸=K卸F推件力 F推=nK推F顶件力 F顶=K顶F式中 F冲裁力；K卸、K推、K顶卸料力、推件力、顶件力系数表2.3 卸料力、推件力和顶出力因数料厚/mmKKK钢 0.52.50.050.050.06 F卸=K卸F=0.05165556=8227.8N F推=nK推F=0.05165556=8277.8N F顶=K顶F=0.06165556=9933.4N5.3 压力机公称压力的计算及选取压力机压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和F。F的计算应根据不同的模具结构分别对待，本次采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时F总=F+F卸+F+推 = 165556+8227.8+9933.4 =183717.2N为安全起见，防止设备的超载，一般FgF参照冲压加工设备与自动化可选取公称压力为25KN的开式双柱曲柄可倾压力机JH2325该压力机与模具设计的有关参数为：公称压力： 250KN 滑块行程： 75mm最大闭合高度： 260mm 滑块行程次数： 80mm连杆调节量： 55mm 工作台尺寸： 370560模柄孔尺寸： 4060 滑块中心到机身距离190MM工作台孔尺寸左右260MM6、确定模具压力中心模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。 6.1 计算第一套模具压力中心第一套模具是冲孔模，工件为几何对称形状，则该模具的压力中心定位工件的几何中心。如下图所示 6.2计算第一套模具压力中心复杂零件的压力中心用解析法计算，根据此零件的形状，建立了上图所示的坐标系，计算公式为：X0=(L1X1+L2X2+L3+X3L4X4+L5X5+L6X6+L7X7+L8X8+L9X9+L10X10)(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10)Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6+L7Y7+L8Y8+L9Y9+L10Y10)(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10)式中X、Y为与之相应线段的压力中心。圆弧的压力中心计算公式为Y=Rsb R是半径，s式弧的弦长，b弧长 6.3 计算整套模具压力中心14