连接片级进模具设计

毕业设计说明书毕业设计题目：连接片级进模设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 年 5 月 8 日 毕业设计（论文）任务书系 部： 专 业： 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目： 连接片级进模设计 起 迄日期: 指导教师: 发任务书日期: 年 4 月 1 日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：该课题有由于智宏老师发布，在完成该课题之后，应对冲压工艺生产较为熟悉，能熟练掌握相关设计手册的使用，能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制。能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1）冲压工艺性分析 工件名称：连接片（2）主要设计与计算 生产批量：大批量（3）主要零部件的设计与计算 材料：10号钢（4）模具的总体设计 料厚：2m绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿 美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足: 第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2 国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到451.3 连接片模具设计与制造方面1.3.1 连接片模具设计的设计思路冲孔和落料是冲压基本工序之一，它是利用级进模在压力机作用下，在毛坯的送进方向上，具有两个工位，在压力机的一次行程中，在两个工位上完成冲孔和落料两道工序的模具。级进模具工位多、效率高，能实现高速自动冲压，生产效率高。但是，由于定位误差的累计加工出来的制件的精度较底。只有加强冲裁工艺和冲裁模设计基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁过程中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。连接片级进模具的设计。其工作过程是两个冲孔工序和落料工序，根据方案研究分析，工件的最小壁厚小于小于凸凹模最小壁厚，因此，采取级进模生产。通过分析比较毛坯采用直排的方案。为了提高模具模具寿命和工件质量，方便安装与调试，选用对角导柱式模架。条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。模具采用弹性卸料装置，为了便于操作和提高生产率，工件和废料都采用下出料的方式。1.3.2连接片模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间20天； 2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4模具的调试所用时间5天连接片级进模设计原始资料：工件名称：连接片生产批量：大批量材料：10号钢厚度：2mm工件简图见下图：第1章 冲压工艺性分析如图所示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸，按惯例取为IT12级，符合一般级进模冲压的经济精度要求，模具精度取为IT9级。材料为10号钢能够进行一般的冲压加工，市场上也易得到这种材料，价格适中。外形落料的工艺性：零件属中小尺寸零件，；料厚2mm，外形复杂程第2章 冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模冲压。方案清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。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。第3章 主要设计与计算3.1毛坯排样根据所示零件，典型的排样方案有两种，如下图所示；第一种方案要求的条料宽度小，模具宽度也小，但模具的长度也会较长，而且采用这种方案浪费模具材料。采用第二种方案，虽然模具宽度增加，但长度会缩短，而且送料步距小，有利于提高生产率。两种方案材料的利用率相当，但第一种板料轧向不符合零件图要求，所以，优先考虑零件质量，拟选用 条料的相关计算项目分类项目公式结果备注排样冲裁件面积AA=2*6*3+4*3.14/4*3*3628.26mm2条料宽度BB=53+2.2*2+158.4mm查表2.5.2得，最小搭边值a=2.2mm,a1=2.2;采用无侧压装置，条料与导料板间间隙Cmin=1mm.步距SS=（12+2.2）*228.4mm一个步距内材料的利用率=nA/BSx100%=628.26/57.4*14.2*100%76%3.2冲压力的计算该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关尺寸的计算见下表。冲压力的相关计算项目分类项目公式结果备注冲压力冲裁力FF=KLtb=1.3*234*2*300182520NL=234mm,b=300MPa卸料力FxFx=KxF=0.045*18252082134N查表2.6.1得KX=0.045推件力FtFt=nKtF5*0.55*182520501930Nn=h/t=10/2=5查表2.6.1得Kt=0.55冲压工艺总力FzFz=F+Fx+Ft=182520+82134+501930766584N弹性卸料，下出件3.3压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画出凹模型口图，如下图所示。在图中将xOy坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1-L6共六组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（0，1.35）压力中心数据表基本要素长度L/mm各基本要素压力中心的坐标值xyL1=15.4223.514.2L2=47020.2L3=15.42-23.514.2L4=4708.2L5=54.192-17-13.2L6=54.19217-13.7合计233.22401.35由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O点家较小，为了便于模具的加工和装配，模具的中心仍选在坐标原点O。3.4初选冲床由于采用了一般冲压，故可选用可倾式压力机。由前计算的冲压力要求，初选J23-16。第4章 主要零部件的结构与设计4.1工作零件刃口尺寸计算 因为图中尺寸均为未注公差，所以取IT14级，取x=0.5mm. 设凸、凹模分别按IT6和IT7级分别加工制造，则冲孔：=(3.2+05*0.62)=3.231mm mm校核： 0.008mm+0.012mm0.360mm-0.246mm 0.02mm0.114mm孔距尺寸：落料： 校核：0.025mm+0.016mm=0.041mm0.114mm(不能满足间隙公差条件)因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：工作零件刃口尺寸的计算尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注冲孔R3.2磨损系数x=0.5，模具按IT6和IT7级制造。落料R3孔心距344.2卸料橡胶的设计橡胶自由高度=443.2mm取为的25%橡胶的预压缩量=15%6.5mm一般=（10%-15%）每个橡胶承受的载荷=20533.5N选用四个圆筒形橡胶橡胶的外径D84.5mmd为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm;p=0.5MPa校核橡胶自由高度/D=0.51满足要求橡胶的安装高度=-36.7mm第5章 模具的总体设计5.1模具类型的选择 根据上述分析，本零件的冲制包含冲孔和落料两个工序，而且已确定为采用级进模冲压，因此选用正装式结构5.2导向方式的选择由于本零件的生产是大批量生产，为了确保零件的质量及稳定性，选用外导向模架。本零件的冲压精度要求一般，所以选用导料板导向。为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，所以该模具采用对角导柱的导向方式。5.3定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料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挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。5.4卸料、出件方式的选择本零件冲压工序中含落料和冲压，所以，应有卸料机构。又因为工件料厚2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料结构。又因为是级进模生产，所以采用下出件方式比较便于操作与提高生产率。5.5模具结构示意图 根据已经确定的几项结构，本零件冲压级进模结构如下图所示。 模具结构概要第6章 结构概要设计6.1模板尺寸凹模的工作区尺寸基本在112mm136mm左右，圆整后，取120mm140mm。其它模板尺寸取与凹模板平面尺寸一致。6.2工作行程本零件冲压的两道工序工作行程是一样的，其冲孔和落料的工作行程是2.8mm模具开启状态下，凸模下表面至凹模上表面的最小距离取为6mm。6.3模板厚度凹模板厚度 查多工位级进模设计 图5-11取30mm 卸料板的厚度 查多工位级进模设计 图5-17取25mm凸模固定板厚度 20mm垫板厚度 15mm6.4模具工作区高度模具工作区开启高度大于110mm模具工作区闭合高度约为100mm6.5选模架由于采用手工送料,考虑开敞性和导向精度两方面的要求,选对角形滑动模架.根据模板的平面尺寸和工作区高度要求,查冷冲模国家标准,选GB/T2851.1-1990对角导柱模架。上模座（GB/T2855.1）：160X125X35模具闭合高度最小160mm,最大190mm6.6选冲床通过校核，选择的可倾式压力机J23-16能满足要求，其主要技术参数如下：规格：公称压力/KN 160 发生公称压力时滑块距下死点距离/min 5 滑块行程/mm 70 行程次数/次. 115最大封闭高度 220活动台位置/mm 最低 300 最高 160封闭高度调节量/mm 60滑块中心到床身距离/mm 160工作台尺寸/mm 左右 450 前后 300工作台孔尺寸/mm 左右 220模柄孔尺寸（直径/mmX深度mm） 工作台板厚度/mm 50倾斜角 6.7选模柄根据上述计算结果，该模具为中小型模具，可采用上模用模柄固定，下模用压板固定于压力机下台面的方法。查压力机规格，模柄安装孔尺寸为30mm，查冷冲模国标，可选压入式模柄，规格为A32JB/T7646.2。材料Q235。第七章 主要零部件的设计7.1工作零件的结构设计由于工件形状简单，结构对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，冲孔凸模，落料凸模和凹模的结构图所示。7.1.1落料凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计设计成直通式的，采用线切割机机床加工，2个M6的螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长度L按下式计算： L=h1+h2+t+h=20+25+2+10=57mm 具体结构如下图所示。 （a） 落料凸模7.1.2冲孔凸模虽然所冲的孔不是圆孔，但是凸模都不属于需要特别保护的小凸模， 所以采用台阶式凸模，一方面方便加工，另一方面又便于装配与更换。采用线切割机床加工。冲孔凸模结构如图所示。（b）冲孔凸模7.1.3凹模凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸的计算如下： 凹模厚度 H=kb 查表取k=0.4,H=0.4*70=28mm 凹模壁厚 c=(1.5-2)H=36-48mm 取凹模厚度 H=30mm，凹模壁厚c=40mm 凹模宽度 B=b+2c=60+2*40=140mm 凹模长度 L=120mm(送料方向) 凹模轮廓尺寸为 120mm*140mm*30mm,结构如下图所示。7.2定位零件的设计7.3导料板的设计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 间隙取1mm这样就可以确定导料板的宽度为58.4mm，导料板的厚度按表2.9.7选择，取H=10mm。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40-45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。7.4卸料部件的设计7.4.1 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为25mm。卸料板采用T10A制造，淬火硬度为40-45HRC。7.4.2卸料螺钉的选用卸料板上设置四个卸料螺钉，公称直径为12mm,螺纹部分为M1010mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时可通过在卸料螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。7.5导正销结构本模具工位数不多，冲压精度要求一般，所以采用两个导正销。导正销采用普通的弹头形，选用导正销规格为8X6.4X63 JB/T7647.2。固定结构采用如下图所示。7.6模具零件的固定模板采用螺钉固定销钉定位。由于各凸模的的平面尺寸都不大，所以采用模板上的型孔配合定位，采用凸台或铆开式结构固定。7.7安全装置本模具采用手工送料，但工人是在模具外操作，一般情况下不存在不安全的因素。为了使废料顺利落下，下模座的落料孔应比凹模落料孔大。7.8零件选材该模具用于大批量生产，故工作零件选用较好的材料，凸模和凹模选用Cr12MoV,卸料板选用T10A。7.9其他零部件设计第8章 模具总装图 通过以上的设计可得到所附模具总装图，模具上模部分主要是由上模板、垫板、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分主要是由下模座、凹模座、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由卸料孔漏出。条料送进时采用固定挡料销作为粗定位，在落料凸模上安装两个导正销，利用条料上半圆为6.4mm的孔作导正销进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。用这种方法定距，精度可达到0.02mm。第9章 模具零件的加工工艺本副冲裁模具，模具零件的加工关键在工作零件、固定板以及卸料板，采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。9.1落料凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成长方体2热处理退火3刨刨成六面体，留单边余量0.54热处理调质5磨六面工作端留单边余量0.36钳工划线划出各孔位置线7加工螺钉孔、安装孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、安装孔及穿丝孔等8热处理按热处理工艺，淬火回火到58-62HRC9磨平面精磨上下平面10线切割按图线切割，轮廓达到尺寸要求11钳工精修全面达到设计要求12检验9.2凹模加工工艺过程下料-模板外形粗加工-平面磨磨基准面-钻孔-划线-铣异形孔-凸模导向部位精加工-钻孔-攻丝-边缘倒角-检验9.3卸料板加工工艺过程模板外形精加工-钻孔-划线-钻异形孔-凸模导向部位精加工-钻孔-攻丝-边缘倒角-检验第10章 模具零件材料的选用模具零件材料选用一览表： 序号名称材料1内六角螺钉452模柄Q2353卸料螺钉454圆柱销455上模座HT2006垫板457凸模固定板458橡胶9冲孔凸模Cr12MoV10落料凸模Cr12MoV11导正销Q23512卸料板T8A13导料板4514承料板Q23515凹模Cr12MoV16下模座HT20017导套2018导柱2019固定挡料销45第11章 模具的装配 多工位级进模一般采用精密导向装置，在装配时利用导向装置，以凹模作为装配基准件，先将凹模固定在下模座上，再以凹模为基准，调整好间隙，将三个凸模装配在固定板上，同时将固定板与上模座相连接，然后完成其它零件的装配。11.1凸、凹模预配（1）.装配前仔细检查各凸模形状及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）.将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。11.2凸模装配11.3装配下模（1）.在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板。（2）.在下模座、导料板上，用已加工好的的凹模分别确定其螺纹孔位置，并分别钻孔、攻丝。（3）.将下模座、导料板、凹模、固定挡料销装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉定位。11.4装配上模（1）.在装配好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸模与固定组合装入凹模。（2）.预装上模座，划出与凸模固定板相应螺纹孔、销孔位置并钻、铰螺纹孔、销孔。（3）.用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧。（4）.将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm。（5）.复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉。（6）.安装导正销、承料板。（7）.切纸检查，合适后打入销钉。结 束 语连接片制件属于简单冲裁件，首先分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件所需的冲压力及其压力中心，然后选取相应的压力机。本设计主要是模具成形零件的设计，包括凸模、凹模、凸凹模。需要计算凸、凹模尺寸和公差，及凸、凹模刃口之间间隙的确定。并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。 由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。 连接片制件的形状结构较为简单，制造方便，可选用标准模架。为保证零件的顺利加工和取件，选用后侧导柱模架，并使凸模与凹模安装在上模座，凸凹模安装在下模座，设计为典型的倒装复合模。模具工作零件的结构也较为简单，可以相应的简化模具结构。便以以后的操作、调整和维护。连接片倒装复合模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合格的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。致 谢首先感谢本人的导 老师，她仔细申阅了我的设计全部内容并对我的毕业设计提出了许多建设性的建议。于智宏老师渊博的知识，诚恳的为人使我受益匪浅，在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，她给了我鼓励和帮助，在这里我向她表示崇高的敬意和深深的敬意！ 感谢母校 的辛勤培育之恩！感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。感谢和我在一起进行课题研究的同窗同学，和他们在一起讨论、研究使我受益匪浅。最后，我非常庆幸在 学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学，并感激师友的教诲和帮助！参考文献1翟德梅主编.模具制造技术M.河南机电高等专科学校，20052王孝培主编.冲压手册.机械工业出版社，19903许发樾主编.实用模具设计与制造手册M.北京：机械工业出版社，20004杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册M. 北京：机械工业出版社，20045模具实用技术丛书编委会.冲压设计应用实例M.北京：机械工业出版社，19996王芳主编.冷冲压模具设计指导M. 北京：机械工业出版社，19987肖祥芷，王孝培主编.中国模具设计大典.江西科学出版社，2003