连接板冲压工艺及模具设计说明书毕业论文.doc

《连接板冲压工艺及模具设计说明书毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连接板冲压工艺及模具设计说明书毕业论文.doc（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 1737544646连接板冲压工艺及模具设计摘要本设计主要通过理论进行工艺分析，最终确定采用复合冲压模具，工序主要包括：冲孔和落料。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。运用UG，CAD软件得出模具二维三维模型，将设计模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。通过这次设计，可以全面了解到冲压模具的设计过程，并且了解到冲压模具对世界的影响以及发展状况。关键词：冲孔；落料；冲压模具UG；AutoCADConnection plate stampin

2、g technology and Die design ABSTRACTThis design mainly through theory analysis,and ultimately determine the adopted complex stamping die,process mainly include:Blanking and Punching.Through access to information ,the first process analysis to parts,through the technological analysis and contrast,the

3、 punching and blanking process through the blanking force,top pieces of power unloading force,etc to calculate, press model is determined. Reanalysis of stamping parts processing, mold for type selection design of the mold, using UG,Auto CAD to draw a 2d or 3d model to design the mold type of workin

4、g parts express the design process.Through this design can be a comprehensive understanding to the stamping die design process, and understand the stamping die and impact on the world development.Keywords: blanking; punching; Stamping mold; UG; Auto CAD目 录1绪论21.1冷冲压与模具技术现状12冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定22.1材料分析2

5、2.2冲裁件的结构工艺性22.3冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求32.4冲裁方案的确定33排样图的设计及材料利用率的计算43.1排样的设计43.2搭边的选取53.3材料利用率的计算64冲裁工艺力的计算74.1冲裁力的计算74.2卸料力、推件力、和顶件力的计算74.3冲压压力中心计算95冲压设备的选择105.1.冲压设备类型的选择105.2.选择压力机106冲裁模工作部分设计计算116.1.冲裁间隙116.2 模具刃口尺寸的计算116.2.1落料部分刃口设计计算136.2.2冲孔部分刃口设计计算146.2.3孔心距的计算:157模具总体设计157.1模具类型的选择157.2确定送料方式167.3定

6、位方式的选择177.4卸料、出件方式的选择178卸料零件计算178.1卸料树脂的选择189主要零部件设计189.1模具材料的选择189.1.1模具材料的性能与热处理189.2落料凹模设计189.2.1落料凹模刃口形式199.2.2落料凹模外形和尺寸的确定209.2.3落料凹模的结构形式209.3凸凹模设计209.3.1模具的结构形式和固定方法219.3.2凸凹模长度的确定219.3.3凸凹模结构设计229.4冲孔凸模229.4.1冲孔凸模的固定形式229.4.2凸模强度校核229.4.3 冲孔凸模的结构2310标准件的选择2310.1模架及模柄的选择2310.2凸模固定板及垫板的选择2410.

7、3模具闭合高度的校核2410.4卸料螺钉2510.5螺钉及销钉的选择2511总 结25参考文献28致 谢291绪论 我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具生产能力。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快

8、速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。2冲压件工艺性分析及冲裁

9、方案的确定2.1材料分析内容：如图所示的零件，（1）生产批量：大批量；（2）材 料：Q235；（3）材料厚度：t=2.0mm。冲裁材料为Q235，查文献1可得：P25表2.7普通碳素结构钢（GB699-88摘录），碳的质量百分数是0.07%0.14，属于低炭钢，屈服点s=240MPa，抗拉强度，延伸率不小于25，塑性好，焊接性好，适合冲裁。2.2冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。冲裁件凸出或凹进的部分不能太窄，尽可能避免过长的悬臂和窄槽。最小宽度b一般

10、不小于1.5t，若冲裁材料为高碳钢，b2t, ，当材料厚度t0.10.50.52.52.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.060.0250.080.020.060.10.0630.0550.0450.0250.030.070.030.090.140.080.060.050.030.030.070.030.09 注：表4.1引自文献2。卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。表4.1 卸料力、推件力和顶件力系数 冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别

11、对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为 （4.5）采用弹性卸料装置和下出料的总压力为 （4.6）采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为 （4.7）式（4.5）、（4.6）、（4.7）引自文献2P52。因为工件厚1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故采用弹性卸料装置上出料方式，总冲压力F总：F总=F冲+F卸+F顶=654.65+32.73+36=723.38kN4.3冲压压力中心计算冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。计算压力

12、中心时，如图4-2所示。为了减少计算，坐标设在和上，此时=0，=0，可少算两个数。将XOY坐标系建立在图示的对称中心上，将冲裁轮廓线按集合图形分解为10段基本线段。若选用JH21-100冲床，模柄孔50，压力中心点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。有关计算如表4-1。其计算公式如下： =0 （4.8） =3.2 （4.9）式（4.8）、（4.9）引自文献2P248。式中 x1、x2xn各图形冲裁力的x轴坐标（mm）； y1、y2yn各图形冲裁力的y轴坐标（mm）； 、各图形冲裁周边长度（mm）。由于本设计中产品对称，所以模具的压力中心为零，即在产品中心。15冲压设备的选择5.1.冲压设

13、备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命。但是它成本低，且有三个方向可以操作的优点广泛适用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作，适用于大型复杂冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适用于大批量生产。液压机没有固定的工作行程，不会因板厚超差而过载，全行程中压力恒定，但是压力机的速度低、生产效率低。适用于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发

14、生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。考虑到以上的因素，选用开式压力机比较合适。5.2.选择压力机考虑到制件的精度要求，参考文献2P49初选JH21-100压力机，其主要技术参数如下： 公称压力：1000kN 标称压力行程:10mm 滑块行程：140mm 最大封闭高度：400mm 封闭高度调节量：110mm 工作台孔径（前后左右）：600mm900mm 模柄孔尺寸（直径深度）：60mm70mm6冲裁模工作部分设计计算6.1.冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命

15、、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。一般直接采取查表的方法，直接明了。间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中给的间隙值并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别选取。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件，应选用小的间隙值，而对于精度要求不高的工件，则应尽可能采用大间隙，以利于提高模具寿命、降低冲裁力。同时还必须结合生产条件，根据冲裁件尺寸和形状、模具材料和加工方法、冲压方法及生产率等，灵活掌握

16、、斟情增减。本模具所冲裁的材料为Q235，材料厚度为2.0mm，查表得：=0.06mm，=0.15mm.6.2 模具刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理的间隙的数值也必须依靠模具刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸及其公差是设计冲裁模的主要任务之一。6.2.1计算原则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用过程中，落料件是以大端尺寸为 基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，

17、在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则：落料模先确定凹模尺寸，其标称尺寸应取接近或者等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。 冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或者等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。6.2.2计算方法模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。1、凸模与凹模分开加工:凸、凹模分开加工，是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种方法适用于圆形或形状简单的工件，为了保证凸、凹模间隙小于最大

18、合理间隙，不仅凸、凹模分别标注公差（凸模，凹模），而且要求有较高的制造精度，以满足如下条件 （6.2）或取 (6.3) 也就是说，新制造的模具应该是，如图6-5所示。否则制造的模具间隙已超过允许的变动范围，影响模具的使用寿命。2、凸模与凹模配合加工:对于冲制件形状复杂或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作为基准件，然后根据此基准件的实际尺寸，配作凹模（或凸模），使他们保持一定距离。因此，只需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标称尺寸，并注明“尺寸按凸模（或凹模）配作，保证双面间隙”。这样。可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限

19、制，制造容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化趋势不同，所以基准件的刃口尺寸计算方法也不相同。6.2.3落料部分刃口设计计算应以凹模为基准件，然后配做凸模。图示为落料件，先做凹模，凹模磨损后，（图6.6右图的点画线位置），刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。因此凹模尺寸应按不同情况分别计算。 凹模磨损后尺寸变大（图中A类）。 计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为A0-，再按落料凹模公式计算: （6.4）上式引自文献2P64式（2.11）。式中Ad凹模刃口尺寸（mm）； A工件标称尺寸（mm）；工件公差（mm）； d 凹模制造偏差（mm

20、）；d=/4。落料凹模尺寸： Aj1=(A max-X)+ =100-0.50.35=99.84+0.02; Aj2=(A max-X)+ =50-0.50.32=49.84+0.02;Aj3=(A max-X)+ =5-0.50.2=4.9+0.02;Aj4=(A max-X)+ =5.2-0.50.2=5.1+0.02;该零件落料时凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值=0.060.12 mm。本设计中取0.08。落料凸模尺寸： Aj1=(A max-2Z)+ =99.84-20.08=99.68+0.02; Aj2=(A max-2Z)+ =49.84-20.08

21、=49.68+0.02; Aj3=(A max-Z)+ =4.9-0.08=4.82+0.02; Aj4=(A max+Z)+ =5.1+0.08=5.18+0.02; 6.2.4冲孔部分刃口设计计算 由于冲出的孔形状简单，所以凸模与凹模分开加工。由文献2P58表2.5查得=0.06 mm =0.12 mm -=（0.12-0.06）mm=0.08 mm 由文献2P58表2.10查得凸、凹模的制造公差： =0.02 mm, =0.02 mm=（0.02+0.02）mm=0.04 mm- 工件尺寸11mm未标注尺寸公差，按照IT10级精度处理，x=0.5,，工件公差=0.04，冲孔凸模尺寸：Bj

22、1=(Amin+X)+ /4 =20+0.50.15=20.08+0.02Bj2=(Amin+X)- /4 =10+0.50.25=10.12-0.02冲孔凹模尺寸：Bh1=(Amin+2Z)- /4 =20.1+20.08=20.26-0.02 Bh1=(Amin+Z)- /4 =10.1+0.08=10.18-0.026.2.5孔心距的计算: （6.6）上式引自由文献2P64式（2.10）。Ld凹模孔心距的标称尺寸（mm）； L工件孔心距的标称尺寸（mm）； 工件孔心距的公差，=0.25 mm, /8=0.03 mm. =（500.25/8）mm=500.03mm=（600.25/8）mm

23、=600.03mm7模具总体设计7.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模具。如图7.1总装图 图7.1总装图7.2确定送料方式 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式，还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L（送料方向的凹模长度）B（垂直于送料方向的凹模宽度）时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，其送料方式应采用纵向送料。如图7.2所示： 图7.2纵向送料方式7.3定位方式的选择由于该模具采用的是条料，控制条料送进方向采用定位销侧向定位。控制条料送进步距采用挡料销（也叫定位销）。

24、如图7.3定位销所示： 图7.3定位销7.4卸料、出件方式的选择模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强（如采用矩形弹簧），弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为2.0mm，因此可采用弹压卸料板

25、。由于采用的是倒装复合模具，所以采用下出件便于操作和提高生产效率。如图7.4卸料板所示：图7.4卸料板8卸料零件计算8.1卸料树脂的选择因为工件料厚为2.0mm，相对较薄，卸料力也比较小，故采用弹性卸料。根据卸料力4576.9N采用4个树脂，此时每个弹簧担负的卸料力为约1144N。冲裁时卸料板的工作行程h2= t+1=3.0 mm ；考虑凸模的修模余量h3=4 mm，树脂的预压量为h1；故树脂总压缩量为 H总=h1+h2+h3=h1+7.0 mm考虑卸料的可靠性，取树脂在预压量为h1时就有应力11447N的压力。初选树脂直径d=20mm,工作极限负荷800N；自由高度h0=20 mm,工作极限

26、载荷下弹簧的变形量h j=6.3 mm。9主要零部件设计9.1模具材料的选择9.1.1模具材料的性能与热处理Cr12MoV 钢C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%，Cr含量0.9%1.2%，淬火温度820840，HRC不低于62，回火温度140160，HRC6265文献。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸稳定性好，变形小，并有效好的韧性。由于钨形成碳化物，这种钢在淬火和低温回火后具有比铬钢和 9SiCr 钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，钨还有助于保存细小晶粒，从而使钢获得较好的韧性。所以由 Cr12MoV 钢制成的刃具，崩刃现象较少

27、，并能较好地保持刀刃形状和尺寸。由于该模具是用来冲裁复杂形状的工件，采用材料Cr12MoV，热处理HRC5860。9.2落料凹模设计 凹模的设计是模具设计一项很重要的工作。如图9.2落料凹模所示：图9.2落料凹模 9.2.1落料凹模刃口形式 凹模刃口通常有如图9.1所示的几种形式图9.1 凹模的刃口形式图a的特点是刃边强度较好该刃口形式的特点是刃边强度较好，刃磨后工作部分尺寸不变,但洞口易积存废料或制件,推件力大且磨损撒,刃磨时磨去的尺寸较多。一般刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口积存废料或制件，推件力大且磨损大，刃磨时磨去的尺寸较多。一般用于形状复杂和精度要求较高的制件,对向上出件或出料的模具也

28、采用此刃口形式。图b的特点不易积存废料或制件,对洞口磨损及压力很小,但刃边强度差。且刃磨后尺寸稍有增大,不过由于它的磨损小,这种增大不会影响模具寿命。一般适用于形状较简单、冲裁制件精度要求不高、制件或废料向下落的情况。图c、d与图b相似,图c适用于冲裁较复杂的零件;图d适用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。图e 与图a相似,适用于上出件或上出料的模具。图f 适用于冲裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（3540HRC），采用这种形式可用手锤打斜面以调整间隙，直到试出满意的冲裁件为止。考虑到本模具的出件方式和精度要求，此落料凹模采用直刃口形式。9.2.2落料凹模外形和尺寸的确定圆形凹

29、模可由冷冲模国家标准或工厂标准件中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，一般按照经验公式概略地计算，如9.2图所示：凹模高度 H=Kb (15mm)凹模壁厚 c(1.52)H（3040mm）式中 b冲压件最大外形尺寸 K系数，考虑板材厚度的影响，其值可查文献2P224表8.1。 上述方法适用于确定普通工具钢经过正常热处理，并在平面支撑条件下工作的凹模尺寸。冲裁件形状简单时，壁厚系数取偏小值，形状复杂时取偏大值。用于大批量生产的凹模，其高度应该在计算结构中增加总的修模量。 根据本模具情况，查得K=0.28。凹模高度H=Kb=0.28100=28mm15mm由于大批量生产，考虑到总的修模量，凹模厚度H取30mm.凹模壁厚取50mm。9.2.3落料凹模的结构形式由于该冲模形状简单，考虑到凹模内孔加工比较简单，可以采用凹模整体的结构形式，这样便于