压盖级进模设计及模具设计-大学毕业设计.doc

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1、兰州交通大学毕业论文 摘要 本次设计的主要内容是压盖的排样方案及模具设计，原排样方案为多工位级进模的纵向单排，因为纵向单排排样时材料会造成大量的浪费，为了增大材料的利用率，本文主要设计了倾斜双排排样方案和倾斜三排排样方案并与纵向单排排样方案的比较，比较得出，纵向单排排列模具最简单，材料轻易加工，但其材料利用率为51%，快要一半的材料华侈掉了，很是的不合理，材料容易加工，但其材料利用率为51%，将近一半的材料浪费掉了，非常的不合理。纵向双排排样模具结构虽然复杂，但其材料利用率达到了76%，材料得到了比较充分的利用，而且制件速度提高了纵向单排排列的二倍，非常适用该厂的现有条件。倾斜三排排列的材料利

2、用率约为78%，其模具结构复杂，模具体积庞大，虽然其利用率是三种排样方案中最大的，但该厂其对冲制设备的要求不能达到标准要求。通过以上三种排样方案的比较，从模具的复杂程度，材料的利用率及原企业的设备条件状况等多方面考虑，选用倾斜双排排列的方案最为合理，不仅符合该厂现有的设备要求，而且材料利用率大大提高，生产成本降低了。关键字：材料利用率；多工位级进模；倾斜排列 Abstract The main content of this design is the layout plan of the gland, the original layout scheme for multiple work

3、position progressive die of vertical single row, due to the vertical single volleys of sample material will cause a lot of waste, in order to improve the utilization rate of materials, this paper designed the tilt double lining sample solutions and three volleys of sample tilt and compared with the

4、vertical single volleys of sample solution, is concluded, the simplest, vertical in-line arrangement mould materials to processing, but the material utilization rate is 51%, nearly half of the waste material, very unreasonable. Vertical double lining sample mould structure complex, but its material

5、utilization rate reached 76%, materials got more fully utilized, and raised longitudinal stamping speed single permutation twice, very applicable to the plants existing conditions. Tilting three arrange the material utilization of about 78%, its mold structure is complex, the mould bulky, although i

6、ts utilization is the biggest of the three kinds of layout scheme, but the plant its claim to hedge system equipment can not meet the standard requirements. Through the above three kinds of layout scheme comparison, from the complexity of the mould, the utilization rate of material and the condition

7、s of equipment and other aspects to consider, select tilt double row arrangement scheme is the most reasonable, not only can meet the demands of the plant of the existing equipment, and greatly improve the material utilization ratio, reduce the production cost.Key words: material utilization; Multi-

8、station progressive die. Tilting arrangement 目录 摘要1Abstract2目录31 绪论12 工艺性分析23工艺设计43.1纵排单排排列设计43.1.1工位的确定43.1.2搭边43.1.3步距与条料宽度43.1.4材料利用率的计算53.2 倾斜双排排样设计53.2.1倾斜排样角度的确定53.2.2导正孔83.2.3 工位的确定83.2.4 材料利用率的计算93.3倾斜三排排样设计93.3.1 排样角度的确定93.3.2 搭边的确定93.3.3 条料宽度和步距的确定93.3.4 导正孔93.3.5 工位的确定103.3.6材料利用率的计算103.4

9、 最优方案的选择103.5 冲压力与压力中心的计算与压力机的选择113.5.1 冲压件受力计算113.5.2压力中心的计算123.6压力机的选择134模具设计134.1 冲裁凹凸模刃口尺寸144.2 凹凸模刃口尺寸的计算方法144.3 拉深模154.3.1坯料尺寸的确定154.3.2 凸凹模结构的确定164.4压印凸模尺寸174.5切口模的设计174.6 凹模尺寸的计算184.7其他模具零部件规格184.8凸模设计194.8.1凸模强度的校核194.8.2 凸模的总长度计算194.9 模架模座模柄的确定214.10 其他零件的规格214.10.1浮升销214.10.2导正销224.10.3 卸

10、料螺钉和卸料弹簧224.10.4压边装置的配置224.10.5 凹模固定及定位零件244.11压力机的校核24总结27致谢28参考文献29 4 1 绪论 多工位级进模是在同一套模具里可以连续完成冲孔，拉深，落料等冲压工序的一套模具，也就是说，被加工材料通过自动送料进入级进模，然后一个工序冲压一次，可以制成一个复杂的制件，只要在一个模具里就可以冲压制成。这就是级进模的最大优点。 级进模加工速度快，加工过程容易，质量好，提高了工厂的经济效益，一般适于大批量生产的零件，是一副效率高，精密度高，寿命高的高效模具随着科技的发展，模具已经成为各个国家必不可少的工具，我国的大量精密模具都是从国外进口的，可以

11、看出模具的重要性。本次设计是完成压盖的排样设计，及制作压盖的级进模具设计，设计的重点有有级进模的排样方法，排样方法有多种，如单排排列，双排排列，三排排列，直排排列，斜排排列等方法，一个工件排列方法的不同，可以影响一套模具的生产效益，毕竟生产总成本中，材料的费用占相当一部分。所以，本次设计中主要针对材料利用率进行排样，主要方案有多排，斜排等，多排主要通过材料利用率及工厂现有的设备进行分析，选出最合适的排数；斜排主要研究制件排列的角度，角度的不同，可以影响材料利用率的大小，所以，设计出最合理的角度至关重要，本文中主要通过比较得出最适合的角度。最后进行模具设计，一套完整的级进模具不仅要考虑它的制件精

12、度，还要考虑它的使用年限。 设计中的关键技术问题是，各个构件之间的相互配合，各个构件之间的最适合的配合尺寸，配合方式，使各个构件不发生碰撞，方便灵活，操作平稳。 0 2 工艺性分析 该压盖零件为一冲压件，如图1冲压件工程图所示，其结构比较简单，料厚0.7mm ，外形为菱形的椭圆。中间经浅拉深成型，压印，及冲圆形孔，圆孔直径为6.4mm，同心度为0.5mm，两端各有一个冲腰圆孔，孔心距52.40.5mm。实物图如图2-2，材料为10号碳素结构钢，使用于一般结构和工程金属构件，塑性好，有一定的强度，冲裁性较好，适用于普通冲裁加工。生产批量为大批量生产。 由上可知，主要的冲压工艺有：冲导正孔，冲裁废

13、料，压印，浅拉深成形，冲孔及落料。 一般落料公差等级最后低于IT10级，冲压件公差等级最后低于IT9级图2-1 冲压件工程图 制造一个工件，其工序包括拉深，冲压，落料，压印，切边等工序，首先要确定的是其排样图，排样图有很多种，根据材料的利用率，模具寿命等多方面的的因素，选出最合理的排样图，一般排样图根据以下条件确定：a 合理确定工位数b材料利用率。 c 保证送料步距精度。d 使模具简单，寿命高。e 保证冲裁件质量。图2-2冲压件实物图 根据材料的利用，排样可分为有废料排样法，少废料排样法，无废料排样法。 其中，无废料排样法可以提供材料的利用率，但用这种方法制成的零件精度不好，零件大多不合格，本

14、次设计的零件为小型零件，为了保证其精度，可以选用有废料排样法。3工艺设计3.1纵排单排排列设计3.1.1工位的确定 确定工位的方法有好多，冲压件，拉深件等其第一工位一般是冲导正孔，然后是冲孔，之后拉深如图3-1所示，共分五个工位完成。图3-1 纵排单排排列第一工位：冲导正孔。第二工位：冲裁废料。第三工位：压印。第四工位：浅拉深成形。第五工位：冲孔及落料。3.1.2搭边 工件与工件之间及工件与条料侧边之间的余料叫做搭边。搭边的目的是为了冲出精度更高的制件，保证冲出合格件。 根据送料步距与条料宽度比a=S/W确定搭边值。 a=38.6+（3-2）/60.5+(2-4) 1.5 考虑到冲头的强度，每

15、个工件之间的搭边值b=4.2mm； a=2.22mm。3.1.3步距与条料宽度 （1）步距指条料在模具上每次送进的距离。 步距S=A+M即S=A+b S=38.6+4.2=42.8mm（2）条料宽度 由于保证导料板的顺利送料，使条料宽度的公差带下偏差为（-e）。 条料宽度B=（D+2a+e）-0e B=(60.5+2*2.22+0.5)=（65.44）-00.53.1.4材料利用率的计算 材料的成本大概占总成本的百分之六十几，所以，材料的合理利用起关键性作用。 计算公式由得：n=F/bh*100%F 冲裁件面积；b 条料宽度；h 步距。 由cad计算该冲压件面积F=1450mm 所以，单排排列

16、的材料利用率n=1450/（65.44*42.8）*100%=51%3.2 倾斜双排排样设计3.2.1倾斜排样角度的确定在倾斜排样时，倾角a的变化引起排样步距b的变化和条宽h的变化。因此，材料的利用率仅仅和倾角a有关。如图3-2。图3-2 倾斜双排排样模型 材料利用率计算公式如式（3-1） （3-1）其中 n 一个步距内冲件的个数，n=2； A 冲压件的面积，由cad得出A=1420 mm b 条料宽度，b=43.22 mm； h 送料步距，h= =84.70 mm。 通过式子（3-1）可以看出，在一个步距内条料的宽度b，冲裁件的数量n，以及步距h和冲裁件的面积F都是a的函数，随着a的改变，各

17、个参数都发生变化，使得毛坯的排样变得极其复杂。所以，可以根据a给定值来计算材料的最大利用。(1) 搭边 根据送料步距与条料宽度比a=S/W确定搭边值。 a值的确定，如图3-4，不考虑倾角a的情况下，送料步距s最大为60.5+ （3-2），条料宽度最小取77.2，所以a值最大计算如下：a60.5/77.21.5查表3-1得：a2.5; b2.5； 考虑到冲头强度，暂时先取取a=b=2.5mm。(2) 步距与条料宽度 A步距的计算 如图3-4，步距S=2R/cos（90-36-a）+a/cos（90-36-a） =41.1/cos（54-a）B条宽的计算。 几何图如图3-3所示， 由于保证导料板的

18、顺利送料，使条料宽度的公差带下偏差为（e）。B= 2Ssinacosa+2（R+a） =Ssin（2a）+2（r+a） =Ssin（2a）+43.6 由材料利用率的公式可以看出，条宽B与步距S的乘积越小，材料的利用率就越高，因此，根据a角度的变化，求出B*S的最小值即可。 图3-3条料宽度 由表3-1可以看出，当a=36时，B*S值最小，图3-3为a36时，上面条宽的式子不适用，所以下面计算当a36时B*S的值。图3-4 条料宽度条宽 B= 2Ssinacosa+2（R+a）+22S*cosa*sina-a-2R =Ssin（2a）+2（r+a）+22S*cosa*sina-a-2R =Ssi

19、n（2a）+43.6+22S*cosa*sina-a-2R 条料的宽度 B=L+1.5a+nb =79.7+1.5*2.5+2*1.5 =86.45mm 步距不变 S=2R/cos（90-36-a）+a/cos（90-36-a） =41.1/cos（54-a） 则当a=37时，B*S=3667.483660.73 所以，最后确定a的角度为36度.3.2.2导正孔 导正孔为精定位。工位一一般安排导正孔，工位二可以设置导正销，后面各个工位可以每隔一到两个工位来设置一个导正销。用来对条料导正，可以控制条料进料的相对位置。 导正孔一般设置在条料的载体上或者在最后的废料处，也可以在冲件无精度要求的圆孔，

20、（多工位级进模标准教程（p134）根据材料厚度t0.5mm时，导正孔直径d4t，则 d2.8mm 取d=3.0mm如图3-5所示，导正孔圆心取在条料边界1.5mm处与椭圆形腰部与椭圆形头部切线的几何中心处，导正孔半径R=1.5m，中心几何尺寸见图3-6. 图3-5导正孔的位置3.2.3 工位的确定 图3-6 倾斜双排工位图 与纵排单排排列相比，为了便于冲压件的缺口成形，增加了一道切口工位，减少了一道冲裁废料工位。有冲孔时，应该先拉深，后冲孔。如图3-6，孔离边缘距离比较大，所以应该冲孔在前，落料在后。所以工位安排如下：第一工位：冲导正孔和切口。第二工位：浅拉深成形。第三工位：冲中间孔和二端腰圆

21、孔。第四工位：压印的同时给第五工位让步。第五工位：落料。3.2.4 材料利用率的计算 材料利用率的计算公式（3-1） 则材料利用率n=2*1420/43.22*84.70*100%=76 %。3.3倾斜三排排样设计3.3.1 排样角度的确定 倾斜三排排列时冲压件倾斜角度a与倾斜双排时角度一样，取a=36。3.3.2 搭边的确定 查表3-1得知，当料厚 m1所以，该阶梯形零件可以一次拉深成形。4.3.2 凸凹模结构的确定(1) 凹凸模圆角半径的确定 本次浅拉深采用压边圈，由于料厚很小的浅拉深，所以确定凹凸模圆角半径都为0.3 mm(2) 凹凸模间隙 凸凹模之间的单边间隙称为拉深模间隙。如果间隙过

22、小，就会增大摩擦力，毛坯受到极大的阻力，破坏拉深件，并且模具寿命会降低。如果间隙越开，拉深件会起皱量。 有压料装置的拉深模，凹凸模的单边间隙如式（4-5） （4-5) 凹凸模单边间隙公式：Z=t+Kt 间隙系数K=0.2 则凹凸模单边间隙Z=0.7+0.2*0.7=0.84 mm 凹模尺寸Dd1=（ 32.6 - 0.75 * 0.5 ）+00.06mm=32.56+00.06mm Dd2=（ 30.1 - 0.75*0.5 ）+00.06mm=30.06 +00.06mm Dd3=（ 20.1- 0.75 * 0.5 ）+00.06 mm=20.06 + +00.06mm Dd4=（17.4

23、 - 0.75 * 0.5 ）+00.06 mm=17.36 +00.06 mm凸模尺寸 Dp2=（ 30.1 - 0.75*0.5 - 2 * 0.84）+00.06 mm=30.88 +00.06 mm Dp4=（17.4 - 0.75 * 0.5 - 2 * 0.84）+00.06 mm=15.68 +00.06 mm (4-6)式中 Dd，dd 凹模的工作尺寸，mm； Dp，dp 凸模的工作尺寸，mm； Dmax，d min 拉深件的最大外形尺寸和最小内形尺寸，mm； Z 凹凸模的单边间隙，mm； 拉深件的公差，mm； d，p 凹凸模的制造公差，mm。d=0.06;p=0.035. 拉

24、深凸模的出气孔直径为5 mm。4.4压印凸模尺寸 压印模具的作用是借用冲压力使零件表面压上花纹，文字等图形，设计时在 凸模上刻出相反的文字，然后淬火，提高 压印的使用年限。本次设计的压印时主要是在工件表面压出两个字母，字号为号字，其凸模为一半径为的圆柱凸模，所以，应该在凸模表面刻出ZT的镜像字。凹模不作设计，主要靠卸料板的压力与凸模的压力，而压出文字。4.5切口模的设计 拉深件边缘如果容易出现褶皱，就要在拉深件边缘切口，这样在拉深过程中是有利的，防止了皱褶的缺陷。工序的方法是将板材边缘切成一定形状的口，做到材料和板材分开，也可以切开一部分板材，保留一部分。切口的凹模设计为零件的外形凹槽，凹槽的

25、宽度为1.5 mm，两端的腰圆孔半圆处保留不切断，凸模形状根据凹模形状尺寸减去配合公差，配合公差根据试验而定。图凹模如图4-1 图 4-1 切口凹凸模4.6 凹模尺寸的计算沿着送料方向上的凹模型孔壁间的最大距离：l=5*43.22+30.25*cos 36=241mm垂直送料方向上的凹模型孔壁间的最大距离：b=86.45mm；送料方向的凹模长度为：L=241+2*25=291mm；垂直送料方向的凹模宽度为：B=86.45+2*40=172.45mm；凹模厚度为：H=K1K2(0.1F)=1.3*1.25*(0.1*121290） =37.34 mm式中 F 冲裁力，N； K1 凹模材料修正系数

26、，碳素工具钢K1=1.3； K2 凹模刃口周长修正系数，K2=1.25 。 根据凹模尺寸，初步确定标准凹模轮廓尺寸为L*B*H=315*200*40(mm) 4.7其他模具零部件规格 弹性卸料板：弹性卸料板的外形尺寸一般接近于凹模固定板，其厚度等于凹模板厚的0.6-0.8倍。和凸模配合是，其间隙0.1-0.5mm。为便于卸料，卸料板工作平面比凸模刃口端面高出0.3-0.5mm，查表4-10。弹性卸料板的厚度h=30m。 凸模固定板：固定板为矩形，外形尺寸与凹模一样，厚度取凹模厚度的0.6-0.8.配合间隙H7/m6，H取25mm合适.垫板：垫板的厚度为16 mm，长宽与凹模尺寸一样.卸料支承板

27、：卸料支承板厚度为10 mm，长和宽与凹模保持一致。4.8凸模设计4.8.1凸模强度的校核对最小凸模校核。因孔径远远大于材料厚度，所以凸模强度和刚度足够。根据表4-5计算最小直径d满足的条件：d5.2*0.7*255/800=1.2mm显然凸模强度合适。凸模最大自由长度的校核：L=90（3-0.049）/3428.88（-2）=4.6mm所以去小凸模工作长度为3mm，大凸模工作长度为6mm。 4.8.2 凸模的总长度计算 凸模的长度要根据具体的结构来确定，还要参考凸模修磨量，固定板，卸料板之间的安全距离等因素。 本次设计中，用到的凸模有：冲导正孔凸模，切口凸模，二次浅拉深凸模，二次压边圈兼一次拉深凸模，冲中心孔凸模，冲腰圆孔凸模2个，压印凸模，落料凸模，共八种凸模。(1) 冲导正孔凸模 图4-2 冲导正孔凸模尺寸及公差 冲导正孔凸模选用圆形凸模A型，铆接凸模，,技术条件按JB/T763-1994的规定处理。直径d=3.3 mm，材料：9Mn2V，A型面凸模，h为II型，圆凸模，AII 3.3*70，JB/T8057.1-1995，,9Mn2V。其公差如图4-2所示。