指针盖板冲压复合模设计.doc
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1、 南通纺织职业技术学院毕业设计(论文)指针盖板冲压复合模设计钱 杰班 级 09 模 具 二 专 业 模具设计与制造教 学 系 机 电 系 指导老师 王 建 萍 完成时间 2011 年 9月 30日至 2011年 11月 30 日III南通纺织职业技术学院毕业设计(论文) 指针盖板冲压复合模设计摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中,工人生产的劳动强度大、劳动量大,严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展, 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视,而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中,冲压模具可以大大的提高劳动生产效率,减轻工人负担,
2、具有重要的技术进步意义和经济价值。本设计为指针盖板冲压复合模设计,根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求,首先分析零件的工艺性,确定冲裁的工艺方案及模具结构方案,然后通过工艺设计计算,确定排样和裁板,计算冲压力和压力中心,初选压力机,计算凸、凹模刃口尺寸和公差,最后设计选用零部件,对压力机进行校核,绘制模具总装草图,以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中,主要对凸模,凹模,凹凸模,定位零件,卸料与出件装置,模架,冲压设备,紧固件等进行设计,对于部分零件选用的是标准件,并且在结构设计的同时,对部分零件进行加工工艺的分析,最终完成这篇毕业设计。关键词:模具,冲裁件,复合模,凸
3、凹模目 录摘 要I设计任务书1引 言21 制件的工艺性分析及冲压工序安排31.1零件的工艺性分析31.2 工艺方案及模具结构类型41.2.1工艺方案分析41.2.2冲压工序的确定41.2.3编制冲压工艺过程卡52 模具结构形式的确定62.1模具类型的选择62.2定位方式的选择62.3卸料、出件方式的选择62.4导向方式的选择63冲压工艺设计73.1排样图设计及材料利用率计73.1.1确定排样方案73.1.2确定板料规格及裁料方式93.2总冲压力计算93.3确定压力中心104 冲压设备的选择及设备的工作能力114.1冲压设备的类型的选择114.2冲压设备的型号和规格选择115 模具工作零件的刃口
4、尺寸和公差值的计算126 模具主要零件的选用和设计146.1确定各主要零件的结构尺寸146.1.1凹模结构设计146.1.2凸凹模结构设计146.1.3凸模结构的设计146.2选择模架并确定其他冲模零件156.2.1其他冲模零件的确定156.2.2模架的确定157 校核冲压设备的基本参数167.1模具闭合高度167.2冲裁所需的总压力167.3模具最大安装尺寸168模具主要零件的加工工艺179 设计中其他需要说明的问题219.1弹簧的选用219.1.1弹簧的选用原则219.1.2弹簧的选用步骤229.2本模具的特点23设计小结24致 谢25参考文献26设计任务书如指针盖板零件图所示下图,材料为
5、Q235-B,厚度为1mm,属大批量生产。要求制定工件冲压工艺规程,设计其模具并编制主要模具零件的加工工艺。指针盖板引 言冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,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。根据工艺性质分类:a.冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 b.弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。
6、 c.拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 d.成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 根据工序组合程度分类:a.单工序模 在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。 b.复合模 只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 c.级进模(也称连续模) 在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 d.传递模 综合了单工序模和级
7、进模的特点,利用机械手传递系统,实现产品的模内快速传递,可以大大提高产品的生产效率,减低产品的生产成本,节俭材料成本,并且质量稳定可靠。指针盖板此零件同样采用了复合冲裁技术进行生产。它结构简单,孔径不大,生产批量大,精度要求并不是很高,所以可以采用倒装复合模进行加工。而倒装复合模的特点是卸料可靠,便于操作,为机械化出件提供了有利的条件,有效的挺高了生产效率,故应用十分广泛。 1 制件的工艺性分析及冲压工序安排1.1零件的工艺性分析 图1.1 指针盖板冲裁件如图图1.1所示,材料为Q235-B,厚度为1mm。零件的结构工艺性分析如下:1)材料分析:该冲裁件的材料为Q235-B:由于含碳适中,综合
8、性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛。2)零件结构分析:该冲裁件结构简单,孔边距大于凸、凹模允许的最小壁厚,厚度一般,比较适合冲裁。3)尺寸精度分析:零件图上所有都是未注公差尺寸,属自由尺寸,其公差可按IT14级确定,查公差表可得各尺寸公差为:零件外形:80mm,R20mm,R3mm,R10mm,18mm,7mm零件内形:R3mm,21mm ,8mm 孔心距:120.43mm,1000.87mm,460.62 mm,600.74mm,200.52mm经上述分析该零件比较适合冲裁。1.2 工艺方案及模具结构类型1.2.1工艺方案分析该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以
9、下三种工艺方案:先落料,再冲孔,采用单工序模生产。落料冲孔复合冲压,采用复合模生产。冲孔落料连续冲压,采用连续模生产。1.2.2冲压工序的确定方案模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求。方案只需一副模具,冲压的形位精度寸精度容易保证,且生产效率也高。但结构复杂。方案也只需要一副模具,生产效率也高,但零件的冲压精度稍差,欲保证冲压件的形位精度,需要在模具上设置导正销导正,故零件的制造安装比复合模复杂。综上所述由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。最后确定用复合冲裁方式进行生产。1.2.3编制冲压工艺过程卡
10、根据冲压工艺性分析,制定了如表1.1所示的冲压工艺过程卡表1.1冲压工艺过程卡南通纺院冷冲件工艺卡片产品型号零部件名称指针盖板共 页产品名称零部件型号第 页材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每毛坯可制件数毛坯质量辅助材料Q235-B工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时1下料剪板剪板机2冲压落料,冲孔同时冲压压力机倒装复合模3检验2 模具结构形式的确定2.1模具类型的选择复合模是一种多工序冲模,是在压力机的一次工作行程中,在模具的同一部位同时完成数道分离工序的模具,按照复合模工作零件的安装位置不同,分为正装式复合模和倒装式复合模两种。由于指针盖板此零件符合最小壁厚要求且零件的平直度要求
11、不是很高采用倒装式复合模。2.2定位方式的选择冲模的定位零件是来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位:一是在条料方向垂直的方向上的限位,保证条料沿正确的方向送进,称为送进导向;二是在送料方向上的限位,控制条料一次送进的距离(歩距)称为送料定距。对于块料或工序件定位,基本也是在两个方向上的限位,只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。属于送进导向的定位零件导料销、导料板、侧压板等;属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等;属于块料或工序件的定位零件有定位销,定位板等。根据模具的结构与冲件的精度,故本设计选用导料销与挡料销定位。2.3卸料、出件
12、方式的选择卸料装置分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。为了保证较高的平直度要求所以本模具选用弹性卸料。推件和顶件装置的目的都是从凹模中卸下冲件或废料。向下推出的机构称为推杆,一般装在上模内;向上顶出的的机构称为顶件,一般装在下模内。推件装置分为刚性推件装置和弹性推件装置两种。由于刚性推件装置推件力大且工作可靠故选用刚性推件装置。顶件装置则选用弹性的,这种结构顶件力容易调节,工作可靠,冲件的平直度较高。2.4导向方式的选择导向方式分为滑动导向和滚动导向两种,根据零件的精度要求选用滑动导向即可。3冲压工艺设计3.1排样图设计及材料利用率计3.1.1确定排样方案材料利用率:冲裁件的实际面积
13、与所用板料面积的百分比叫材料的利用率,它是衡量合理利用材料的经济指标。排样设计及计算竖排如图3.1所示查冲压模具设计与制造表2.5.2确定搭边值:两工件间的搭边:a=1.5mm;工件边缘搭边:a=1.8mm;步距为: 81.5mm 条料宽度B=(D+2a)=(120+21.8)=123.6mm 查冲压模具设计与制造 2.5.1 一个步距内的材料利用率为: =5751.7852(123.681.5)100=57A一个步距内冲裁件的实际面积B条料宽度S步距横排如图3.2所示查冲压模具设计与制造表2.5.2确定搭边值:两工件间的搭边:a=1.5mm;工件边缘搭边:a=1.8mm;步距为: 121.5
14、mm; 条料宽度B=(D+2a)=(80+21.8)=83.6mm确定后排样图如图2所示。查冲压模具设计与制造 2.5.1 一个步距内的材料利用率为:=5751.7852(121.583.6)100 =56.6图3.1排样图图3.2排样图两种方案竖排的材料利用率较高,所以采用竖排。3.1.2确定板料规格及裁料方式查板材标准,宜选750mm1800mm的钢板,每张钢板可剪裁为6张条料(125mm1800mm),每张条料可冲132个工件,则总为:=100=56.2N一张板料(或带料,条料)上冲裁件的总数目A一个步距内冲裁件的实际面积B条料宽度S步距即每张板材的材料利用率为56.2。3.2总冲压力计
15、算查冲压模具设计与制造2.6.1落料力的计算F落=1.3Lt=1.3333.21450=194.9(kN)L冲裁周边长度T材料厚度材料的抗拉强度其中按非退火Q235-B钢板计算.冲裁力的计算 F冲 =1.3Lt(冲压模具设计与制造2.6.2)=1.3715.31450=418.5(kN)卸料力的计算 F卸 =KXF落(冲压模具设计与制造2.6.3)=0.05194.9=9.75(kN)推件力的计算 F推 =NkTF落(冲压模具设计与制造2.6.4)=80.055194.9=85.8(kN)总冲压力的计算 F总=F落+F冲+F卸+F推(冲压模具设计与制造2.6.6)=194.9+418.5+9.
16、75+85.8=708.95(kN) 3.3确定压力中心 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重合。否则,冲压时滑块就会受到偏心载荷,导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损,还会使合理的间隙得不到保证,从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。计算压力中心的方法有解析法,悬挂法,通过CAD画图计算获得。本设计压力中心的获得是采用CAD软件计算获得,压力中心如图3.3所示,A(-1.4405,0)即为此零件的压力中心。图3.3压力中心4 冲压设备的选择及设备的工作能力4.1冲压设备的类型的选择冲压设备属于锻压机械,我国将锻
17、压设备分为8类。常见的锻压设备有机械压力机和液压机。机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式,按滑块的个数可分为单动和双动,按床身结构形式可分为开式和闭式,按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。而液压机按工作介质可分为油压机和水压机。本设计根据生产批量,冲压件的几何尺寸和精度要求选择机械式压力机。4.2冲压设备的型号和规格选择根据总冲压力F总=708.95kN,初选J23-800开式可倾工作台压力机,其主要工艺参数如下:公称压力:800KN滑块行程:130mm行程次数:60次/min闭合高度调节量:100mm工作台尺寸(左右):800mm工作台尺寸(前后):540mm工作台空尺
18、寸(左右):380mm工作台空尺寸(前后):210mm工作台空尺寸(直径):260mm模柄孔尺寸(直径深度):78mm50mm工作台板厚度:100mm倾斜角:30 5 模具工作零件的刃口尺寸和公差值的计算由于冲模加工方法不同刃口尺寸的计算方法也不同,基本上可分为两大类。按凸模与凹模图样分别加工法这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单,精度容易保证,所以采用分别加工。设计时,需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸模与凹模配作法采用凸、凹模分开加工时,为了保证凸、凹模间一定的间隙值必须严格限制冲模制造公差,因此,造成冲模制造困难。对于冲制薄材料
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