冲压工艺与模具设计说明书.doc

摘 要 我的毕业设计是落料冲孔复合模的设计 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 在本次设 计中 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 其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务 采用倒装复合 模 凸凹模的外形和内型孔 凹模型孔采用数控线切割机床加工 在设计中我要考虑 到很多关于我所设计模具的知识 包括它的使用场合 外观要求等 从这里可以知道 模具设计是一项很复杂的工作 所以在设计要不断的改进直到符合要求 关键词 落料 工艺性 凸凹模 复合模 Abstract My graduation project is the blanking piercing die stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece Because molds are mainly high volume production and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece can process a qualified parts and later maintenance and storage is reasonable In this design not only to consider making the parts to make to meet the job requirements but also to ensure its service life Second the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task using inverse compound die the shape of main punch the holes die hole model used CNC Cutting Machine I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design including its use of occasions appearance requirements from here you can know that mold is a very complex task so to continuous improvement in the design until it meets the requirements Keyword blanking Technological efficiency main punch compound die 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 模具设计是机械专 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个基本上的了解 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CAD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 本书是落料冲孔复合模设计说明书 结合模具的设计和制作 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 其中附有必要的插图和数据说明 本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助 在此表示衷心的感 谢 由于本人是应届毕业生 理论水平有限 实践经验不足 书中难免有不当和错误的 地方 敬请各位老师与广大读者批评指正 目 录 摘要 I ABSTRACT II 前 言 III 第一章 绪 论 1 1 1 冲压工艺与模具的发展方向 1 1 2 我国模具技术的发展趋势 1 第二章 冲压工艺分析及工艺方案的制定 4 2 1 工艺分析 4 2 2 工艺方案的制定 5 第三章 排样设计与计算 1 3 1 排样方法与原则 1 3 2 确定搭边值 1 3 3 送料步距与条料宽度的计算 1 3 4 材料利用率的计算 2 第四章 冲裁力计算 3 4 1 落料力 冲孔力 卸料力 推件力的计算 3 4 2 压力机的选择 4 4 3 确定模具压力中心 5 第五章 凸凹模的设计 6 5 1 尺寸计算原则 6 5 2 凸 凹模刃口尺寸计算 6 5 3 凸模 凹模 凸凹模的结构设计 7 第六章 模具主要零部件设计 11 6 1 定位方式的选择 11 6 2 卸料 出件方式的选择 11 6 3 卸料橡胶的设计计算 12 6 4 模架的选择 12 7 模具的装配 调试和检测 1 7 1 模具的装配 1 7 2 冲裁模具的调试 2 7 3 模具的检测 2 8 模具材料的选用要求和选择原则 4 8 1 冷冲模材料的选用要求 4 8 2 材料的选择原则 4 第九章 绘制模具总装图及零件图 6 9 1 装配图绘制 6 9 2 模具零件图的绘制 7 总结 8 致谢 10 参考文献 11 第一章 绪 论 1 1 冲压工艺与模具的发展方向 1 1 1 成形工艺与理论的研究 近年来 冲压成形工艺有很多新的进展 特别是精密冲裁 精密成形 精密剪切 复合材料成形 超塑性成形 软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异 冲压件的精 度日趋精确 生产率也有极大提高 正在把冲压加工提高到高品质的 新的发展水平 前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁 而现在 除了精密冲裁外还 可兼有精密弯曲 拉深 压印等 可以进行复杂零件的立体精密成形 过去的精密冲 裁只能对厚度为 5 8mm 以下的中板或薄板进行加工 而现在可以对厚度达 25mm 的厚板实现精密冲裁 并可对 b 900MPa 的高强度合金材料进行精冲 由于引入了 CAE 冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展 到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析 以实现冲压过程的优化设计 在冲压毛坯 设计方面也开展了计算机辅助设计 可以对排样或拉深毛坯进行优化设计 此外 对冲压成形性能和成形极限的研究 冲压件成形难度的判定以及成形预报 等技术的发展 均标志着冲压成形以从原来的经验 实验分析阶段开始走上由冲压理 论指导的科学阶段 使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路 1 1 2 为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势 发展了一些新的成形工艺 如高能成形和旋压等 简易模具 如软模和低熔点合金 模等 通用组合模具和数控冲压设备等 这样 就使冲压生产既适合大量生产 也 同样适用于小批生产 不断改进板料性能 以提高其成形能力和使用效果 例如研制 高强度钢板 用来生产汽车覆盖件 以减轻零件重量和提高其结构强度 1 2 我国模具技术的发展趋势 当前 我国工业生产的特点是产品品种多 更新快和市场竞争激烈 在这种情况 下 用户对模具制造的要求是交货期短 精度高 质理好 价格低 因此 模具工业 的发展的趋势是非常明显的 1 2 1 模具产品将日趋高精度化 大型化 复杂化 模具产品成形零件的日渐大型化 以及由于高效率生产要求的一模多腔 塑封模已 达到一模几百腔 使模具日趋大型化 随着零件微型化 以及模具结构发展的要求 如多工位复合模工位数的增加 其步 距精度的提高 精密模具精度已由原来的 5 m 提高到 2 3 m 今后有些模具加工 精度公差要求在 1 m 以下 这就要求发展超精加工 1 2 2 多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的 一套多功能模具除了冲 压成形零件外 还可担负转位 叠压 攻丝 铆接 锁紧等组装任务 通过这种多劝 能模具生产出来的不再是单个零件 而是成批的组件 如触头与支座的组件 各种小 型电机 电器及仪表的铁芯组件等 1 2 3 热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量 并能大幅度节省制作的 原材料和节约能源 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革 国外热流道模具 已有一半用上了热流道技术 有的厂甚至已达 80 以上 效果十分明显 国内近几年 已开始推广应用 但总体 还达不到 10 个别企业已达到 20 30 制订热流道 元器件的国家标准 积极生产价廉高 质量的元器件 是发展热流道模具的关键 1 2 4 模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期 而且能提高模具质量和降低模具制造 成本 因此 模具标准件的应用必将日渐广泛 为此 首先要制订统一的国家标准 并严格按标准生产 其次要逐步形成规模生产 提高标准件质量 降低成本 再次是 要进一步增加标准件规格品种 发展和完善联销网 保证供货迅速 1 2 5 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中 材料所占比重不大 一般在 20 30 之间 因此选用 优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要 对于模具钢来说 要采用电渣 重熔工艺 努力提高钢的纯净度 等向性 致密度和均匀性及研制更高性 能或有特殊性能的模具钢 如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等 粉末高速钢解 决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析 从而影响材质的问题 其 碳化物微细 组织均匀 没有材料方向性 因此它具有韧性高 磨削工艺性好 耐磨 性高 长年使用尺寸稳定等特点 是一种很有发展前途的钢材 特别对形状复杂的冲 件及高速冲压的模具 其优越性更加突出 这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维 或金属粉末的增强塑料的模具 如型腔 形芯 浇口等主要部件 另外 模具钢品种 规格多样化 产品精料化 制品化 尽量缩短供货时间亦是重要方向 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节 模具热处理的 发展 方向是采用真空热处理 模具表面处理除完善普及常用表面处理方法 即扩渗如 渗碳 渗 氮 渗硼 渗铬 渗钒外 应发展设备昴贵 工艺先进的气相沉积 TiN TiC 等 等离子喷涂等技术 1 2 6 在模具设计制造中将全面推广 CAD CAM CAE 技术 模具 CAD CAM CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑 实践证明 模具 CAD CAM CAE 技术是模具设计制造的发展方向 现在 全面普及 CAD CAM CAE 技 术已基本成熟 由于模具 CAD CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术 近 年来模具 CAD CAM 技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度 特别是微机的普及应用 更为广大模具企业普 及模具 CAD CAM 技术创造了良好 的条伯 随着微机软件的发展和进步 技术培训工作也日趋 简化 在普及推广模具 CAD CAM 技术的过程中 应抓住机遇 重点扶持国产模具软件的开发和应用 加大技术培训和技术服务的力度 应时一步扩大 CAE 技术的应用范围 对于已 普及了 模具 CAD CAM 技术的一批以家电行业代表的企业来说 应积极做好模具 CAD CAM 技术的深化 应用工作 即开展企业信息化工程 可从 CAPP PDM CIMS VR 逐步深化和提高 1 2 7 快速原型制造 RPM 技术得到更好的发展 快速原型制造 RPM 技术是美国首先推出的 它是伴随着计算机技术 激光成形 技术和 新材料技术的发展而产生的 是一种全新的制造技术 是基于新颖的离散 堆 积 即材料累加 成形思想 根据零件 CAD 模型 快速自动完成复杂的三维实体 原型 制 造 RPM 技术是集精密机械制造 计算机 NC 技术 激光成形技术和材料科学最新发 展的高科技技术 被公认为是继 NC 技术之后的一次技术革命 RPM 技术可直接或间接用于模具制造 首先是通过立体光固化 SLA 叠层实体 制造 LOM 激光选区烧结 SLS 三维打印 3D P 熔融沉积成形 FDM 等不同方 法得到制件原型 然后通过一些传统的快速制模方法 获得长寿命的金属模具或非金 属的低寿命模具 主要有精密铸造 粉末冶金 电铸和熔射 热喷涂 等方法 这种方 法制模 具有技术先进 成本较低 设计制造周期短 精度适中等特点 从模具的概 念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的 1 3 和成本的 1 4 左右 因此 快速 制模技术与快速原型制造技术的结合 将是传统快速制模技术 进一步深入发展的方 向 RPM 技术还可以解决石墨电极压力振动 研磨 成形法中母模 电极研具 制造困难问 题 使该法获得新生 青岛海尔模具有限公司还构建了基于 RE 逆向工程技术 RPM 的模具并行开发系统 具有开发质量高 开发成本低及开发周期短等优点 第二章 冲压工艺分析及工艺方案的制定 2 1 工艺分析 在一般情况下 影响冲压件工艺性的因素有几何形状 尺寸 精度 表面粗糙度 及毛刺 冲压件工艺性对冲压件质量 材料利用率 生产率 模具制造难易 模具寿 命 操作方式及设备选用等都用很大的影响 良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件 的制造成本 节省材料 减少成形工序 提高产品寿命和产品质量 工件如图 2 1 所示 图 2 1 对课题应解决的主要问题 该零件形状简单 对称 是由圆弧和直线组成的 由 表查出 冲裁件内外形所能达到的经济精度为 IT12 IT13 孔中心距离尺寸公差为 0 1mm 将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较 可认为该零件的精度要 求能够在冲裁加工中得到保证 其它尺寸标注 生产批量等情况 也均符合冲裁的工 艺要求 故决定采用冲孔落料复合冲裁模进行加工 选择复合模的原因 从总体来看 由于大批量生产 零件的要求比较高 冲压工件尺寸精度较高 工件平整 对称度及 位置度误差小 在一次行程内可完成两个以上工序 大大提高了生产率 但对模具制 造精度要求较高 由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序 结构一般要比单工 序模复杂 同时模具的强度 刚度 可靠性也将随之下降 而且各零部件在动作时要 求相互不干涉 准确可靠 因此模具的制造成本也就提高了 制造周期相对延长 维 修也不如单工序模简便 外形有直线组成 用冲裁方法速度快 质量好 比其它加工方法 如铣削 切削 成本要低 效率要高 排样也较为方便 由于大批量生产 在保证质量的 情况下 可以采用冲裁 对冲裁的凸 凹模要求就要提高 特别是凸模 要进行热处理 渗 碳 淬火加回火等来提高强度和耐磨性 当凸模磨损产生误差时 要及时更換 来保证 工件精度要求 对于冲压过程中产品的开裂 起皱等问题 利用理论知识计算分析 模 具材料在保证质量的情况下 采用性能低的材料来节约成本 模具自动化程度高 操 作方便 劳动强度低 对凸模的安裝和拆卸要方便 直接关系到凸模的更换 模具结 构要设计合理 防止冲压时小孔的开裂 2 2 工艺方案的制定 通过对该工件的冲压工艺性进行分析 考虑到制件生产批量和产品的质量 生产 效率 模具寿命 材料消耗及操作方便安全等因素 由冲压制件外观形状分析 该制 件有落料 冲孔两道工序 所以确定此连接板的生产中可以采用下面的几套方案 方案一 先落料模 后冲孔模 方案二 先冲孔模 后落料模 方案三 采用落料冲孔复合模 分析 方案一 定位不方便 操作起来非常的麻烦 此方案不可取 方案二 定位简单可靠 但要用手钳放置毛坯 多次进出危险区域 很不安全 所以此方案不可取 方案三 冲裁的孔与外形的位置精度较高 工件较平整 具有校形的作用 模具制造复杂 可适用大批量生产 从以上比较多來看 在保证冲裁件质量的情 况下 应尽可能降低成本 提高经济效益 工人操作方便 安全的情况下考虑 选择复合模比较合适 结论 经过全面分析 综合考虑 以零件质量 生产效益及经济性几个方面衡量 认为三种方案中方案三为最佳的方案 即采用落料冲孔复合模完成此制件的成品 第三章 排样设计与计算 3 1 排样方法与原则 由于产量大 材料利用率是一项很重要的经济指标 要提高材料利用率就必须 减小废料面积 条料在冲裁过程中翻动要少 使工人操作方便 安全 减轻劳动强 度 排样应保证冲裁件的质量 无论是采用有废料或少 无废料的排样 根据冲裁 件在条料上的不同布置方法 排样方法有直排 斜排 对排 多排等多种形式的排 列方式 可以根据不同的冲裁件形状加以选出用 现工件外形为圆形 采用有废料 的直排法 比较方便 合理 3 2 确定搭边值 搭边起补偿条料的剪裁误差 送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙 所造成的送料歪斜误差的作用 使凸 凹模刃口双边受力 受力平衡 合理间隙一易 破坏 模具寿命与工件断面质量都能提高 对于利用搭边自动送料模具 搭边使条料 有一定的刚度 以保证条料的连续送进 搭边的合理数值主要决定于材料厚度 材料 种类 冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等 一般板料愈厚 材料愈软以及冲裁件 尺寸愈大 形状愈复杂 则搭边值也应愈大 由查表得工件间侧搭边 a 2mm 工件件 距离 a 1 5mm 1 3 3 送料步距与条料宽度的计算 采用直排的排样方案 如图 3 1 所示 计算冲压件的毛坯面积 利用 cad 测量 A 1928mm2 送料步距 A 送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距 离 每次只冲一个零件的步距按式 A D a A 44 1 5 45 5mm 条料宽度 B B 44 2 2 mm 48mm 图 3 1 排样图 3 4 材料利用率的计算 通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示 按式 3 27 100 100 01S AB1 式中 一个步距内零件的实际面积1 一个步距内所需毛坯面积0 A 送料步距 B 条料宽度 带入数据可得 100 100 88 3 S 219845 m 第四章 冲裁力计算 4 1 落料力 冲孔力 卸料力 推件力的计算 计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机 设计模具以及检验模具的强度 压 力机的吨位必须大于所计算的冲裁力 以适应冲裁工艺的需求 一般可按下公式计算 LtFP 式中 F P 冲裁力 N L 冲裁周边长度 mm t 冲裁料厚 mm b 抗剪强度 MPa 1 落料力计算 按上式 LtF 落 式中 F 落 落料力 N L 工件外轮廓周长 mm T 材料厚度 mm t 0 5mm 材料抗剪强度 MPa 由查表 MPa30 根据零件图可算轮廓长度 L 171 3mm 则 17 30 5325 7FmakN 落 2 冲孔力 LtF 冲 孔 式中 冲孔力 N 冲 孔F L 工件外轮廓周长 mm T 材料厚度 mm t 0 5mm 材料抗剪强度 MPa 由查表 MPa30 根据零件图冲孔的总轮廓长度 L 12 56 4 51 14 101 38mm 则 10 38 515 2FmkN 冲 孔 2 落料时的卸料力的计算 KX 卸F落 式中 卸料力 N 卸 落料力 N 落 KX 卸料系数 查 冲压模具简明设计手册 表 3 11 P57 其值 为 0 03 0 04 薄料取大值 厚料取小值 取 K 0 04 则 KX 0 04 25 7KN 1 028 KN 卸F落 3 冲孔时的推件力的计算 nkT 推 冲F 式中 推料力 N 推F K1 推料系数 查 冲压模具简明设计手册 表 3 11 其值为 0 05 n 梗塞在凹模内的制件或废料数量 n h t h 为刃口部分的高 mm t 为材料厚度 mm 其中 h 4mm t 0 5mm 取 n 8 则 nkT 8 0 05 15 2 6 08 KN 推F冲 冲裁时 压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和 总 落 冲 孔F卸 推 式中 冲裁力 25 7KN 15 2KN 卸料力 1 028KN 推料力落 冲 孔 卸F 6 08KN 则 推F 48kN总F落 冲 孔 卸F推 4 2 压力机的选择 由于复合模的特点 为防止设备超载 可按公称压力 选择压力机 参总压 F3 1 照设计手册选取公称压力为的压力机 压力机型号为 J23 10 表 4 1 为压力机 J23 40 技术参数 冲压模具简明设计手册 表 13 10 P389 表 4 1 型 号 J23 10 公称压力 kN 100 滑块行程 mm 45 公称压力行程 mm 35 最大倾斜角度 35 最大闭合高度 mm 180 闭合高度调节量 mm 35 垫板尺寸 厚度 mm 孔径 mm 35 170 模柄孔尺寸 直径 mm 深度 mm 30 55 前后 240工作台尺寸 左右 370 4 3 确定模具压力中心 由于工件完全对称 所以该模具的压力中心即为工件的几何中心 第五章 凸凹模的设计 冲裁件的尺寸精度取决于凸 凹模刃口部分的尺寸 冲裁的合理间隙也要靠凸 凹模刃口部分的尺寸来实现的保证 正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的 5 1 尺寸计算原则 1 落料件的尺寸取决于凹模尺寸 冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸 因此 设计落 料模时 以凹模为基准 间隙取在凸模上 设计冲孔模时 以凸模为基准 间隙取 在凹模上 2 考虑到冲裁时凸 凹模的磨损 在设计凸 凹模刃口尺寸时 对基准件刃口尺 寸在磨损后增大的 应取工件尺寸公差范围内较小的数值 对基准件刃口尺寸在磨 损后减小 应取工件尺寸公差范围内较大的数值 在凸 凹模磨损到一定程度的情 况下 仍能冲出合格的零件 3 确定模具刃口制造公差时 要既能保证工件的精度要求 又能保证有合理的间 隙数值 一般模具制造精度比工件精度高 3 4 级 5 2 凸 凹模刃口尺寸计算 查表得间隙值 min0 6Z max0 8 通过查表得凸 凹模制造公差 2 凸 0 凹 通过校核 maxin0 4Z 凸 凹 不能满足 的条件 所以无法采用分开加工的方法 只能采用凹凸 ia 配合加工的方法 工件冲孔尺寸未注公差的为圆孔的尺寸 查表得 0 164 所有冲孔尺寸中 以凸模为基准 属于磨损后减小的尺寸0 164 属于磨损后减小的尺寸 5 属于磨损后减小的尺寸180 7 查表得磨损因数 x 0 75 磨损后增大尺寸的计算公式 4max0 A 磨损后减小尺寸的计算公式 in4B 式中 x 磨损系数 为尺寸公差 带入公式得 00 16 444 75 2 00 1 35418 8 0 20 507 冲孔凹模刃口与冲孔凸模刃口配作 保证间隙 min 6Z max0 8 对于外轮廓的落料 也采用配合加工的方法 其凸 凹模刃口尺寸计算如下 工件图中未注公差可查表 尺寸偏差数值如下 以凹模为基准 44mm mm 为磨损后增大尺寸 0 624 查表得 当 时 磨损系数为 x 0 5 5 当 时 磨损系数为 x 0 75 代入公式 40max AJ 0 620 134 5 9 凹 落料凸模刃口与冲孔凸模刃口配作 保证间隙 min 6Zmax0 8 5 3 凸模 凹模 凸凹模的结构设计 冲孔凸模的结构设计 由于模具需要在凸模外面装推件块 因此设计成直柱的形 状 凸模示意图如图 5 1 所示 凹模的刃口形式 考虑到本例生产批量较大 所以采用刃口强度较高的凹模 即 图 所示的刃口形式 根据公式 7 1 可计算落料凹模板的尺寸 凹模厚度 H Kb2 0 3 44 10 56 mm 根据公式 7 2 可计算凹模边壁厚 c 1 5 2 H 1 5 10 56 2 10 56 15 84 21 12 mm 为了设计方便 取凹模厚度为16mm 凹模壁厚为25mm 根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长 宽的尺寸 可计算凹模长 L b1 2c 44 2 25 94 mm 可计算凹模宽 L b1 2c 44 2 25 94 mm 即 L B H 94mm 94mm 15mm 最终取整 选择凹模的外形尺寸为L B H 100mm 100mm 16mm 本模具为复合冲裁模 因此除冲孔凸模和落料凹模外 必然还有一个凸凹模 凸 凹模的结构简图如图 5 2 所示 校核凸凹模的强度 按公式得凸凹模的最小壁厚 m 1 5t 0 75mm 而实际最小壁厚为 4mm 故符合强度要求 凸凹模的外刃口尺寸 按凹模尺寸配制 并保证双面间隙 0 06 0 08 凸凹模上孔中心距离尺寸 32 的公差 应比零件图所标精度高 3 4 级 即定为 32 0 025mm 凸模 凹模 凸凹模三个零件的示意图如图 5 1 图 5 2 图 5 3 图 5 4 所示 图 5 1 冲圆形孔凸模 图 5 2 冲中心孔孔凸模 图 5 3 凹模 图 5 4 凸凹模 第六章 模具主要零部件设计 6 1 定位方式的选择 定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件 定位零件的作用是使坯料或工序件 在模具上有正确的位置 定位零件的结构形式很多 用于对条料进行定位的定位零件 有挡料销 导料销 导料板 侧压装置 导正销 侧刃等 用于对工序进行定位的定 位零件有定位销 定位板等 定位零件基本上都已标准化 可根据坯料和工序件形状 尺寸 精度及模具的结 构形式与生产效率要求等选用相应的标准 因为该模具采用是条料 控制条料的送进方向采用导料板 无侧压装置 控制条 料的送进步距采用固定挡料销定距 导料销精定位 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确定 6 2 卸料 出件方式的选择 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后 把冲件或废料从模具工作零 件上卸下来 以便冲压工作继续进行 通常 把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置 弹性卸料装置和废料切刀三种 固定 卸料装置 固定卸料装置仅由固定卸料板构成 一般安装在下模的凹模上 弹性卸料 装置由卸料板 卸料螺钉和弹性元件 弹簧或弹簧 组成 弹性卸料装置可安装于上 模或下模 依靠弹簧或弹簧的弹力来卸料 卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用 故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件 废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断 成数块 从而实现卸料的一种卸料零件 出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料 我通常把超过上模内的出件装置称 为推件装置 把装在下模内的称为顶件装置 综合考虑该模具的结构和使用方便 以及工件料厚为 2 2mm 相对较薄 卸料力也 比较小 故可采用弹性卸料装置 卸料装置由卸料板 卸料螺钉和弹簧组成 冲制的 工件由推板 推销和推件块组成的刚性推件装置 冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从 冲床台面孔漏下 6 3 卸料橡胶的设计计算 综合考虑该模具的结构和使用方便 以及工件料厚为 0 5mm 卸料力不是很大 故 可采用弹性卸料装置 卸料装置由卸料板 橡胶和卸料螺钉组成 冲制的工件通过凹 模的内孔从冲床台面孔漏下 卸料橡胶的设计计算 橡胶的自由高度为 4 1 工 作自 由 s4 5 3 H 其中 s1017mt 工 作 修 模 量 故 2 8自 由 橡胶的装配高度为 0 5 9H 选择橡胶的直径为 30 满足 5 1 D自 由 6 4 模架的选择 模架是由上 下模座 模柄及导向装置 最常用的是导柱 导套 组成 模架是 整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并且承受冲压过程中的全部载 荷 模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连 下模座用螺钉压板固定在压力机工作 台面 上 下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置 以引导凸模的运动 保证 冲裁过程中间隙均匀 上模座 L mm 125mHB 1254 下模座 L mm 125 3 导柱 d mm L mm 22 130 导套 d mm L mm D mm 22 70 35 上 下垫板的厚度定为 6mm 卸料板厚度取 10mm 模具的闭合高度 H 35 6 12 15 0 5 10 20 12 6 45 mm 161 5mm模 7 模具的装配 调试和检测 7 1 模具的装配 根据复合模装配要点 选凹模作为装配基准件 先装下模 再装上模 并调整间 隙 试冲 返修 具体装配见表 7 1 表 7 1 复合模的装配表 序 号 工序 工艺说明 1 凸 凹模预配 1 装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔 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 不合适则应重新修磨或更换 2 凸模 装配 以凹模孔定位 将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中 并拧 紧牢固 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 导料上 用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置 并分别钻孔 攻丝 3 将下模座 导料板 凹模 活动挡料销 弹簧装在一起 并 用螺钉紧固 打入销钉 4 装配 上模 1 在已装好的下模上放等高垫铁 再在凹模中放入 0 12mm 片 然后将凸模与固定板的组合装入凹模 2 预装上模座 划出与凸模固定板相应螺孔 销孔位置并钻绞 螺孔 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 将卸料板套装入固定板的凸模上 装上弹簧和卸料螺钉 调 节弹簧的预压量 使卸料板高出凸模下端约 1mm 复查凸 凹模间隙并调整合适后 紧固螺钉 5 安装导正销 承料板 7 2 冲裁模具的调试 模具装配以后 必须在生产条件下进行试冲 通过试冲可以发现模具设计和制造 的不足 并找出原因给与纠正 并能够对模具进行适当的调整和修理 直到模具正常 工作中冲出合格的制件为止 冲裁模具经试冲合格后 应在模具模座正面打上编号 冲模图号 制件号 使用 压力机型号 制造日期等 并涂油防锈后经检验合格入库 在模具制造中 模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重 要工艺环节 模具零件加工及装配质量好坏 对模具的使用寿命有着较大的影响 加 强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验 是确保模具质量的重要手段 因此 模具生产单位在生产过程中 要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度 即 根据本厂产品要求和工艺水平 编制切合实际的质量检验规程 实行以检验人员专职 检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法 严格按图样技术条件和有关工艺文件 进行必要的检查 在检验中 除了进行工序间的检验和装配后的验收外 还加强各工 序实际操作的检查 以督促执行工艺规定 防止废品的产生 7 3 模具的检测 模具的检验与验收和设计 制造一样是模具制造中不可分割的部分 在模具生产 中起着积极的作用 是满足现代模具制造业发展的需要 同时 在检测技术对于模具 制造质量的提高 延长模具的寿命和能生产出高效 优质制品零件 有着十分重要的 意义 模具的检测主要是检查在设计 制造或装配中出现的缺陷 并在交付客户前做 最后的验证 保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品 模具零件加工及装 配质量好坏 对模具的使用寿命有着较大的影响 加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验 是确保模具质量的重要手段 因此 模具生产单位在生产过程中 要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制 度 只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品 其具体方法可 详细查 7 2 所示 表 7 2 模具中常见缺陷和调整方法表 缺陷 产生原因 调整方法 冲件毛刺过大 1 刃口不锋利或淬火硬度不够 1 修磨刃口使其锋利 2 间隙过大或过小 间隙不均 匀 2 重新调整间隙 使其均匀 冲件不平整 1 凸模有倒锥 冲件从孔中通 过时被压弯 2 顶出件与顶出器接触零件面 积 1 修磨凹模孔 去除导锥现象 2 更换顶出杆 加大与零件的接 触面积 尺寸超差和形 状不准确 凸模 凹模形状及尺寸精度差 修整凸模 凹模形状及尺寸 使其 达到形状及尺寸精度要求 凹模被胀裂 1 凹模孔有倒锥度形象 2 凹模孔内卡住废料 1 修磨凹模孔 消除倒锥现象 2 修抵凹模孔高度 凸 凹模刃口 相咬 1 上 下模座 固定板 凹模 垫板等零件安装基面不平行 2 凸模 导柱 导套与安装基 面不垂直 1 调整有关两件重新安装 2 重新安装凸 凹模 使之对正 3 调整其垂直度重新安装 4 更换导柱 导套 送料不畅通 有时被卡死 1 两导料板之间的尺寸过小或 有斜度 2 凸模与卸料板之间的间隙太 大 致使搭边翻转而堵塞 1 粗修或重新调整装配导料板 2 减小凸模与导料板之间的配合 间隙 或重新调整浇注卸料板孔 3 重新调整装配导料板 使之平 行 8 模具材料的选用要求和选择原则 利用模具生产制品零件 其模具质量的好坏 寿命的长短 直接关系到产品制造 精度 性能和成本 是提高劳动生产率 降低消耗 创造效益 尽快使产品占领市场 的重要性条件 而模具的质量 使用寿命 制造精度及合格率很大程度上取决于设计 时对模具材料的选用 热处理工艺要求 模具零件配合精度及公差等级的选择和表面 质量要求 8 1 冷冲模材料的选用要求 冷冲模材料应具有的性能 冷冲模包括冲裁模 弯曲模 拉深模 成形模和冷挤压模等 冷冲模在工作中承 受冲击 拉深 压缩弯曲 疲劳磨擦等机械的作用 模具常常发生脆断 堆塌 磨损 啃伤和软化等形成的失效 因此 作为冷冲模主要材料的钢材 应具有的性能 1 应具有较高的变形抗力 主要抗力指标包括淬火 回火抗压强度 弯强度等 其中硬度是模具注意重要的抗力指标 高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件 工作 零件热处理后的硬度在 60HRC 强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力 2 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度 抗弯强度 断 裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性 也是作为防止断裂的一个重要依据 其基体中碳含量越高冲击韧性越高 故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切 模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具 都需要有较高的韧性 3 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能 对于在一定条件下工作的模具钢 为了提 高耐磨性 需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下 提高 钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏 如模具长期使用有刮痕凹槽等 4 应具有较好的冷 热加工工艺性 钢材的加工性能包括可锻性 可加工性 淬 透性 淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等 以方便模具的加工 易于成形及 防止热处理后变形等 8 2 材料的选择原则 1 要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料 要选择满足模具零件工作 要求的最佳综合性能的材料 2 要针对模具的失效形式选用钢材 钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括 为防模具开裂 要选用韧性好的材料 为防磨损 应选用合金元素高的材料 对于大型冲模应选用淬透性好的材料 为保持钢材硬度能力 要选用耐回火性高的含铬 钼合金钢 为防热处理变形 对于形杂的零件应选用含碳量高 淬透性好的高合金材料 3 要根据制品批量大小 以最低的成本的选材原则选用 对于需冲压数量较多模具 一般采用优质合金钢 而数量少的则采用碳素钢 以 降低成本 4 要根据冲模零件的作用选择 凸模凹模钢材选用 对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属 而 对于支撑板 卸料零件 导向件应选用一般钢材 5 要根据冲模精密程度选用 在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作 而对于比较简单 形状 精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢 第九章 绘制模具总装图及零件图 运用 Auto CAD 软件 按照上述几章设计的尺寸 绘制模具装配总图及各零件图 总装配图按照 0 图纸绘制 零件图则按照其它型号的图纸绘制 图样幅面应符合国家 GB4457 1 84 先绘制装配草图 经指导老师认可 才进行正式图的绘制 绘图过程中严格按照 国标制图标准绘制 9 1 装配图绘制 装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图 剖视图 一般主视图和 俯视图应对应绘制 还要注明必要尺寸 如模具高度 轮廓尺寸以及装配保证的有关 尺寸和精度 画出排样图 填写详细的零件明细表和技术要求 装配结构图如图 9 1 图 9 1 模具总装图 9 2 模具零件图的绘制 见附图 总结 到现在 经过三个月的毕业设计终于可以画上一个句号了 但是现在回想起来做 毕业设计的整个过程 颇有心得 其中有苦也有甜 不过乐趣尽在其中 从中也学到 了不少知识 尤其是注塑模具设计方面的 毕业设计不仅是对前面所学专业知识的一 种检验 而且也是对自己能力的一种提高 下面我对整个毕业设计的过程做一下简单 的总结 第一 接到任务以后进行选题 选题是毕业设计的开端 选择恰当的 感兴趣 的题目 这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大 我自己结合自己今后的工 作方向和兴趣所在 选取了冲压模具设计这一块 第二 题目确定后就是找资料了 查资料是做毕业设计的前期准备工作 好的开 端就相当于成功了一半 通过到图书馆 网上查找资料 既方便又快捷 特别是通过 图书馆的超星图书搜寻资料 十分方便 这使我在短暂的时间内就找到了许多冲压模 具设计方面的资料 第三 通过上面的过程 已经积累了不少资料 对所选的题目也大概有了一些了 解 这一步就是在这样一个基础上 综合已有的资料来更透彻的分析设计题目 对所 设计工件进行了详细的工艺分析和工艺方案的确定 第四 完成工艺分析和方案确定后 便开始进行主要的工艺计算 模架的设计 导向和卸料机构的设计等 第五 当做完上面几步后 就可以进行主要零部件的计算和设计了 在设计主要 零部件的时候也遇到了不少问题 如一些尺寸不合理等 当主要零件基本确定完后 便开始在电脑上绘制总装图 在画图的过程中在来不断发现问题和修正问题 就这样 不断的修正和完善 直到所有零部件的最终确定 第六 完成总装图和主要零件图的绘制 在这个过程中 我又重新温习了制图方 面的知识和 CAD 的使用技巧等 同时 也得到了老师和同学的指点 最后 就是完成说明书的撰写 本次设计就这样一步一步的完成了 在这次设计中 我也学到了许多冲压模具设 计方面的知识 以及查找资料的能力 自己独立完成一份设计后的心情是十分自豪的 因为自己从中学到了知识 同时也提高了自己的动手能力和团结协作意识 这对我们 今后走上工作岗位是非常重要的 总之 通过这次设计我得出一个结论 知识必须通 过应用才能实现其价值 有些东西以为学会了 但真正到用的时候才发现是两回事 所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了 在此要感谢我的指导老师对我悉 心的指导 感谢老师给我这样的机会锻炼 在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西 也培养了我独立工作的能力 树立了对自己工作能力的信心 相信会对今后的学习工 作生活有非常重要的影响 而且大大提高了动手的能力 使我充分体会到了在创造过 程中的探索的艰难和成功的喜悦 虽然本次还不是很完善 但是在设计过程中所学到 的东西是这次毕业设计的最大收获和财富 这将使我终身受益 致谢 经过一个月的时间我的毕业设计终于完成了 在这其中不仅是我的工作 更是对 我三年来我所学习课程的的一次总结 从一开始接到设计任务书到完成 我无不感谢 帮助我的老师和同学们 他们不仅帮我查找资料而且帮我查找我在设计中出现的错误 及时的提醒我要时刻要注意的问题 如果没有他们的帮助和支持我的这份毕业设计是 不可能完成的 更不可能在怎么短的时间内完成的 在此再次对他们表示衷心的感谢 三年来老师的教导在这次毕业设计中充分表现了出来 没有老师们日日夜夜的辛 苦工作 我是不可能掌握那么多的知识和做人的道理的 老师对我的恩惠我是永远不 能忘记的 它将陪伴着我走过我的人生长途 因为这是在其他地方学不到的东西是用 金钱无法比拟的 在生活中老师们教了许多课堂上学不到的知识 这不仅增加了我的 知识面更激发了我要创造梦想 实现梦想的激情 此次毕业设计的顺利完成 我要感谢我的指导教师 xxx 从一开始耐心细致的讲解 以及给我提供一些相关的材料 可以说 没有老师这位负责的指导老师 我的毕业设计也 不可能这样顺利的完成 张老师非常关注我的设计 而且在他很忙的情况下还对我进行 指导 不时地给我提出修改的意见 同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位老师 没有他们的培养也不可能有今天的我 通过三年课程的认真学习 使我在此基础上利 用所学东西顺利进行并完成了设计 在大学生活快要过完的时候 真是有太多的话要讲了 三年的时间很快就要过去 了有太多的故事让人留恋 在此非常的感谢张老师在百忙中抽出时间对我的毕业设计 进行指导和修改 也感谢三年来所有的任科老师 由于时间仓促 加上我个人能力有 限 设计中难免有不足之处还请各位指导老师进行批评指正 最后祝愿各位老师 全 家欢乐 工作顺利 参考文献 1 张超英 冲压模具与制造 北京 化学工业出版社 2003 6 2 罗学科 模具识图与制图 北京 化学工业出版社 2003 6 3 韩洪涛 机械制造技术 北京 化学工业出版社 2003 7 4 万本善 实用冲模结构图解与冲压新工艺详图及常用数据速查速用手册北京 科大电子出版社 2004 8 5 李铭杰 冲模设计应用实例 北京 机械工业出版社 2003 8 6 王立刚 冲模设计手册 北京 机械工业出版社 2002 5 7 郭书彬 最新冲压新工艺新技术与冲模设计图集及典型疑难实例应用手册 北京 机械工业出版社 2003 9 8 王芳 冷冲压模具设计指导 北京 机械工业出版社 1998 10 9 李奇 江莹 模具构造与制造 北京 青华大学出版社 2004 8 10 王秀凤 冷冲压模具设计与制造 北京 航空航天大学出版社 2005 4 11 成虹 冲压工艺与模具设计 北京 高等教育出版社 2006 7 12 杨玉英 崔令江 实用冲压工艺及模具设计手册 机械工业出版社 2005 1 13 彭建生 模具设计与加工速查手册 北京 机械工业出版社 2005 7 14 徐政坤 冲压模具及设备 北京 机械工业出版社 2005 1