毕业设计插销扣多工位级进模设计设计说明书(共27页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 插销扣多工位级进模设计摘要：（小4号宋体）关键词：前 言 毕业设计是在学完全部专业的课程之后，并进行生产实习、调研、参观的基础上进行的一个重要环节。是对学生三年所学的知识综合运用的一次检验。这次要求我们能够综合运三年所学的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，让我们能够充分独立地分析和解决设计过程中出现的问题。树立良好的工作思想和细致严谨的工作作风，为一个未来工程师奠定基础。 本次毕业设计课题是插销扣多工位级进模设计，它由7090的通用零件组成，是按具体加工对象设计的模具。所以可以按最合理的方案进行加工，我们对模具进行了具体的设计，由于所学的知识有限，不免会出现问题，还望老师给予指正，学生不胜感谢！目录 1. 序言 -1 第1章-4 工艺分析 -5工艺方案的确定 -6模具结构型式的确定-7工艺设计 -8模具的安装 -20 参考文献 -21致谢 -27附录 -28提高冲裁件的冲压工艺分类，示于下表：类别修边方法要领主要优缺点精整修边切除不光洁表面，按料厚和形状定修边余量和次数，小间隙 0.006-0.01mm或负间隙精度和光洁度高，塌角和毛刺小，定位要求高，不易除屑，效率低于精冲振动修边修边过程中加入振动因素质量高于修边，除修边优缺点外尚有振动的危害挤光锥形凹模，挤光余量单边0.04-0.06mm质量低于修边和精冲只适于软料效率低于精冲半精冲负间隙冲裁凸模大于凹模（0.05-0.2）t凹模圆角（0.05-0.1）t粗糙度较细，只适于软料，塌角毛刺较大小间隙圆角刃口冲裁间隙小于0.02mm，落料：凹模刃口圆角0.1t，冲孔：凹模刃口圆角0.1粗糙度较细，只适于软料，塌角毛刺较大往复冲裁第一步冲裁深0.25t，第二步反方向冲下工件剪切面上仍有断裂区，运动复杂。插销扣多工位级进模设计制件如下图所示，材料为Q235，料厚1毫米，制件尺寸精度为IT14级，数量为大量生产。 一：工艺分析 该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，属普通冲压件对精度要求不是太高因此根据设计要求只采用一边留搭边，既节省材料简化设计又满足设计要求，但有以下几点要注意：1）2×两孔壁距与要弯曲部分较近，在设计模具时应加以注意。2）制件中间有一U型弯曲，控制回弹是关键。3）制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式。4）数量为大量生产，应重视模具材料和结构的选择，以保证模具的寿命。二：工艺方案的确定确定工艺方案的主要原则：保证冲裁件质量经济性原则安全性原则根据制件工艺分析，其基本工序有落料、冲孔和弯曲三种。按其先后顺序组合可有以下方案： （1）冲孔弯曲落料 （2）落料冲孔弯曲 （3）切口弯曲冲孔切断 （4）切口冲孔切断弯曲方案1）、2）要采用挡料销控制送料，（2）先落料完全不可行，且制件尺寸较小，操作也不安全。方案3）先切口可采用侧刃送料简化了模具，由于孔壁与弯曲后U型件只有1毫米的距离，再冲孔给模具增加了难度。方案4）满足了送料方便、简化了设计也解决了两空的问题比较符合，顾选用此方案。三：模具结构型式的确定 根据确定的冲压工艺方案和制件的形状特点要求等因素确定冲模的类型以及结构形式 模具结构形式的选择： 因制件材料较薄，为了保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可以对冲孔小凸模起导向和保护作用。为方便操作和取件，选用双柱可倾压力机，纵向送料。因制件薄而窄，故采用侧刃定位，生产率高，材料消耗也不大。四：工艺设计 1.计算毛坯尺寸 该件相对弯曲半径为 R / t = 4 / 1= 4 > 0.5 式中 R弯曲半径 ( mm ) T厚度 ( mm ) 可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径 ( mm )。由中性层的位置计算公式 = R + Xt 式中 X由实验测定的中性层位移系数 经查表得：X = 0.44 =（ 4 + 0.44 × 1）=4.44mm 圆角半径较大（R0.5t）的弯曲件长度计算公式 l0= 直 + 弯；l弯= 式中 l0弯曲件的毛料展开长度 （mm） 直弯曲件各直线段长度总和（mm） 弯弯曲件弯曲部分中性层展开长度（mm） 由下图知 直= + ；弯 =+ 式中 = = 8mm = =7.5mm = R = 4.44 = = =14.13mm l0= 直 + 弯 =+ =8+8+7.5+7.5+14.13 452设计侧刃侧刃定距的工作原理：在固定板上，除装有一般的冲孔、落料凸模外，还装有特殊的凸模侧刃。侧刃断面的长度等于送料步距。在压力机的每次行程中，侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于步距的料边。由于侧刃前后导料板之间的宽度不同，前宽后窄，在导料板中形成一个凸肩，所以只有在侧刃切去一个长度等于步距的料边而使其宽度减少之后，条料才能再向前送一个步距，从而保证了孔与外形相对位置的正确。侧刃的定位可以采用单侧刃。这时当条料冲到最后一件的孔时，条料的狭边被冲完，于是在条料上不再存在凸肩，在落料时无法再定位，所以末件是废品。若采用错开排列的双侧刃，一个排在第一个工作位置或其前面，另一个侧刃排在最后一个工作位置或其后面，则可避免条料末端的浪费。用侧刃定距的优点是其应用不受冲裁件结构限制，而且操作方便安全，送料速度高便于实现自动化。它的缺点是模具结构比较复杂，材料有额外的浪费，在一般情况下，它的定距比导正销低。所以有些连续模将侧刃与导正销联合使用。3.画排样图 因为考虑到制件需要弯曲和两个2×4的孔较小，先冲孔确保精度，弯曲跟切断落料同时进行以控制弯曲凸模冲下来的位置。经计算得: 条料宽度为: 13.5mm 弯曲前制件长度为45mm 根据设计及有关资料选板料规格为 600mm13.5mm1mm ，此时材料剪材利用率达98。第一工位：设置初始定位，为使在拉深过程中材料滚动性比较好，不产生拉裂和起皱现象，首先进行切口；第二工位：冲去2×4的两孔；第三工位：考虑到落料跟弯曲要同时进行保证制件在凹模的定位准确，弯曲与切断凸模尺寸要计算得当。4.计算材料利用率 根据资料得材料的利用率计算公式为： 式中 A0 得到制件的总面积（） A 个步距的条料面积(LB)（mmmm）得 = 77.1% 5.计算冲压力 完成本制件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力及卸料力、推件力组成，不需要计算弯曲时的顶料力和压料力。 冲裁力 F冲由切口力、冲孔力和切断力三部分组成 冲裁力F冲（N）的计算公式 F冲 =KLt0 或 F冲 =Lt 式中 K系数，K=1.3； L冲裁周边长度（mm）； 0 材料的抗剪强度（MPa）； 材料的抗拉强度（MPa）。 根据资料查得为304373MPa（为计算方便取整350MPa） F冲=1.3（45+17+38+3.5）1350 50.5KN 弯曲力F弯为控制回弹，采用校正弯曲。 由资料得校正弯曲力F弯（N）的计算公式 F弯 =Ap 式中 A校正部分的垂直投影面积（）； p单位校正力（MPa）,查得单位校正力p 80100 值取p=90MPa F弯 = Ap = 12090 = 10.8KN卸料力F卸和推件力F推 查得公式为： F卸 =K卸F冲 F推 =K推F冲 式中K卸、K推为卸料力、推件力系数，查的 K卸 =K推 = 0.0250.06 取其为0.05； 卡在凹模直壁洞内的制件（或废料）件数，= h / t h凹模直壁洞口的厚度。 经计算取5 F卸 = 0.0550.5=2.525KNF推 =50.0550.5=12.625KN F = F冲+ F弯+F卸 +F推 =50.5+10.8+2.525+12.625 =76.45KN6.初选压力机 根据上面计算的冲压力查取有关资料初选开式双柱可倾压力机，型号规格为J23-16 标称压力 160KN 滑块行程 55mm 行程次数 120（次/min） 连杆调节长度 45mm 最大装模高度 220mm 工作台尺寸（前后左右） （mmmm） 模柄孔尺寸（直径深度） 3050mm 电动机功率 1.5KW7. 计算压力中心 建立如下图所示的坐标系 ： 根据合力矩定理求X0、Y0。 X0 = = = 61.972mm 62mm Y0 = = = 4.3239mm 4mm8.计算凸、凹模工作部分尺寸 凸凹模工作部分尺寸直接决定了冲裁件的尺寸和间隙大小，是模具上最重要的尺寸。尺寸计算原则： 落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的 ，因此应以冲孔凸模为设计基准。 凸模和凹模应考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减小冲孔件的尺寸。为了提高模具寿命，在制造新模具时应把凹模尺寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸，把凸模尺寸做得趋向于冲孔件的最大极限尺寸。 凸模和凹模之间应保证合理间隙。对于落料件，凹模是设计基准，间隙应由减小凹模尺寸来计算；凸模反之。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计凸模和凹模时取初始间隙的最小值。 凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。尺寸计算要考虑模具制造的特点。 该制件为薄料的落料冲裁件，选用单配法来计算，用凸模和凹模相互单配的办法来保证合理间隙。 a 凹 = （8.50.43）= 8.50.054 b凹 = （3.2+0.750.3）=(3.45) c凹 = （38-0.750.31）=(37.77) Zmin = 0.100 Zmax = 0.140凹=凸 - = =0.36 -（0.140-0.100）=0.05d凹 =（+0.750.36+0.100-凹） = (3.64+0.750.36+0.100-0.05) = (3.96)9凸模的设计凸模结构设计的三原则 为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三原则。（一） 精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。（二） 防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。（三） 防止转动 对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转问题。可是对于一些截面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化为圆形。这是就必须保证凸模在工作过程中不发生转动否则将啃模。一般凸模的强度是足够的，没有必要进行强度校核。只有凸模特别细长，或凸模的截面尺寸相对于板厚很小时，才进行强度校核。凸模强度校核包括抗压能力和纵向弯曲能力两个方面的内容。凸模抗压能力校核 凸模能正常工作，其最小截面承受的压应力必须小于凸模材料允许的压应力【】： =【】 对于圆凸模，F=dt代入上式可得： 式中凸模最小截面的压应力（MPa） F冲裁力（N） A凸模最小接面积 D凸模最小直径 t板料厚度板料抗剪强度（MPa） 【】凸模材料许用压应力（MPa） 凸模纵向抗弯能力校核 冲裁时凸模纵向抗弯能力可利用材料轴向压力的欧拉公式进行校核。 凸模无导向时，相当于一端固定，另一端自由的压杆，由欧拉公式可解得凸模不发生失稳弯的最大长度Lmax为： Lmax 式中E凸模材料的弹性模量，一般模具钢可取E=2.2xMPa J凸模最小截面惯性矩（） n弯曲安全系数，淬火钢n=2-3 F冲裁力（N）对于圆凸模，J=,取n=3，并代入E值，由上式可得圆凸模无导向时最大允许长度为： Lmax 对于一般凸模，无导向时，最大允许长度为 Lmax当凸模有导向时，相当于一端固定，另一端铰支的压杆，凸模不发生失稳弯曲的最大长度用下式表达： Lmax同理，对圆凸模上式可简化为 Lmax 对一般凸模，则为 Lmax 该制件在多工位加工时在在第二步冲孔跟第三步剪断之间的间隙仅为3毫米，考虑到凸模的强度及安装将剪断凸模跟冲孔凸模设计为一体可避免以上问题。10凹模结构设计：凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度民选子凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上形孔、罗纹和销孔的位置以及表注尺寸等。 （ a）凹模洞口形状的选择 凹模洞口形状是指凹模型孔的轴剖面形状，根据设计该制件初选直壁式。（ b）凹模板的外形与尺寸 凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度与刚度，凹模的厚度还应考虑修磨量。 凹模厚度 H = Kb（15mm） 凹模壁厚 c = ( 1.52)H(3040mm) 式中 b冲裁件的最大外形尺寸； K系数，考虑板料厚度的影响。查得K取0.35 H =0.3545=15.75 C =（1.52）15.75 = 32（ c）凹模的固定方法 凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。对于圆形件、方形件的落料与级进冲裁，采用圆形凹模板可使用整体模具体积减小，重量减轻。这是圆形凹模板的一个优点。但实际应用中圆形凹模存在着严重的缺点。供应的较大尺寸模具钢基本上都是圆棒料，有的厂家直接从圆棒上截取一段，不经过锻打就用圆形凹模板的毛坯，以为省工省料。其实，种种做法是很不合理的，因为圆棒在供应状态下存在晶粒粗大、碳化物分布不均匀等严重缺陷。棒料直径越大，这种缺陷就越严重。有这样的材料凹模，将严重影响模具寿命。因此，用做凹模板的毛坯，无论出棒料下料，还是由板料下料，都应进行反复的锻打，使材料组织得到改善。为了达到改善材料组织的目的，按锻造工艺的特点，由一段圆棒料改锻成矩形是很方便的，锻成圆毛坯反而不方便，因此，凹模板取矩形是比较合理的。从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚。凹模将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度。但不应简单地从凹模形孔向四周扩大一个凹模壁厚的允许值来决定凹模的外形尺寸。因为中小型模具，特别是标准模具，除去模架以外，前后左右都是对称的，模柄中心线要通过凹模板的中心。冲裁过程中必须使冲压力的合力作用线（压力中心）与模柄中心线重合，使压力机滑块不受偏载，才能使模具平稳地工作，减小对压力机滑块与模具导向零件的磨损。五：模具的安装1装配的条件任何模具零件进入装配前可以按照图纸标注尺寸与公差，独立的进行加工的尺寸是与其他零件无关或关系不大的位置尺寸，以及可以用公差保证的配合尺寸。2。装配的基本要求 1）装配好的模具，上模沿导柱上、下滑动应平稳，灵活，不允许有喘动或紧涉现象。 2）凸凹模间的间隙符合图纸规定要求。 3）落料孔应畅通无阻，保证废料能自由排出。 4）模具闭合高度应符合图纸要求。 3。模具的装配程序 1）安装模柄 2）安装导柱导套 3）装配 凹模、凸模 4）安装挡料销、推杆、固定板和卸料板4。检验装配后，檫净各部件，并加润滑油，选择厚度与材料相同的间隙纸或硬纸片，放在刃口处进行试切，查各端面有无间隙，不均匀而出现的光边或毛边，若无明显差异或无毛边，则说明间隙均匀，可进行试冲检验。 结 束 语通过两个月的毕业设计，使我对设计模具的步骤和内容有了比较全的了解，同时对模具的各种技术性能加工要求，适应范围有了一定的了解。模具不仅加工精度稳定，而且生产效率高劳动强度底，设计和制造周期不长、投资一般、经济效益好，符合大规模生产需要。 在这次毕业设计过程中，综合运用了三年来所学的各科理论知识，当然在设计过程中掌握了许多在课本中学不到的知识。通过这次设计，使我认识到所学的一切知识要融会贯通，灵活运用，而不能生搬硬套，同时还要进一步加强理论与实际的联系。 这次毕业设计对我走向工作岗位来说是十分重要的，其意义相当大。毕业设计的顺利完成与指导老师的辅导是分不开的，在此表示最诚挚的谢意！ 参考文献 1. 丁松聚 冷冲模设计 机械工业出版社 2. 史铁良 模具设计指导机械工业出版社3. 李天佑 冲模图册 机械工业出版社 4. 谌康焘 机械制图 上海交通大学出版社 附录一：模具的发展趋势1模具CADCAECAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展     1）模具软件功能集成化     模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国Delcam公司的系列化软件就包括了曲面实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。 2)模具设计、分析及制造的三维化     传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如ProENGINEER、UG和CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从而使模具并行工程成为可能。 3)模具软件应用的网络化趋势     随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。   2模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展     (1)模具检测设备的日益精密、高效   精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达23m，目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作从而实现了从测量实物一建立数学模型一输出工程图纸一模具制造全过程，成功实现了逆向工程技术的开发和应用。     (2)数控电火花加工机床     日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的AQ 32 5L、AQ 5 5 OLLsWEDM具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的NCEDM具有PE3白适应控制、PCE能量控制及自动编程专家系统。另外有些EDM还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制(Fc)等技术。     (3)高速铣削机床(HSM) 铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高及可加工硬材料(<60HRC)等诸多优点。因而在模具加工中日益受到重视。瑞士克朗公司UCP710型五轴联动加工中心，其机床定位精度可达8m，自制的具有矢量闭环控制电主轴，最大转速为4 2 0 0 0 rm i n。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可达001mm。     3快速经济制模技术     缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一。快速经济制模技术具有制模周期短、成本较低的特点，精度和寿命又能满足生产需求，是综合经济效益比较显著的模具制造技术，具体主要有以下一些技术。     (1)快速原型制造技术(RPM)。     ( 2)表面成形制模技术。      (3)浇铸成形制模技术。 。     (4)冷挤压及超塑成形制模技术。     (5)无模多点成形技术。     (6)KEVRON钢带冲裁落料制模技术。     (7)模具毛坯快速制造技术。     (8)其他方面技术。如采用氮气弹簧压边、快速换模技术、冲压单元组合技术、刃口堆焊技术及实型铸造冲模刃口镶块技术等。     4模具材料及表面处理技术发展迅速     模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45以上。在模具材料方面，常用冷作模具钢有c rWMn、c r1 2、c r1 2MoV和W6M05Cr4V2，火焰淬火钢等；多工位精密冲模常采用钢结硬质合金及硬质合金YG20等。在模具表面处理方面，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗(女HTD法)发展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：TiC、TiN、TiCN，TiAlN、CrN，Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。 二：精密多工位级进模技术标志着冲模技术先进的高精度多工委基金模具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长及生产效率高等特点，是我国重点发展的精冲模具品种。从制品来看，有引线框架多工位级进模、彩空洞器翅片多工位级进模、电子零件多工位级进模、接插件多工位级进模、电器芯片多工位级进模、电机铁芯自动叠片多工位级进模等。从制品和模具水平来分析，模具的复杂程度、制造精度、使用寿命和性能、制品质量及外观等，均有较大进步，已达到或接近国际水平。主要表现在以下几个方面：    （1）模具CAD/CAM技术得到普遍采用，提高了模具设计质量缩短了模具设计时间，结构上形成规范化、典型化、标准化。    （2）模具的综合性能已达到较高水平，有代表性的是集机电技术一体化的电机铁芯自动叠片硬质合金级进模，主要零件制造精度达2m，步距精度在3m内，拼块精度1m，双回转精度1，表面粗糙度Ra0.10.4m。模具在高速冲床上使用，具有自动冲压、叠片、扭槽、分组、回转等功能，冲制出成批的铁芯组合键，替代了单片零件。模具总寿命可达1亿次以上。    （3）模具的制造周期逐步缩短，现代模具制造技术进一步得到推广应用，标准化程度逐步提高，使高精度多工位级进模的制造周期逐步缩短。制造周期已达到国外同类模具的水准。    （4）我国设计的精密多工位级进模与国外同类模具相比，从模具结构、制造精度、制造周期、使用寿命等指标来衡量，水平已相当接近，而价格则为进口模具的1/3左右，完全可以替代进口，具有很强的市场竞争力。    精密多工位级进模的发展趋势与市场的发展要求密切相关。近几年来，从电机铁芯自动叠片硬质合金级进模的发展趋势看，主要有如下特点：    （1）模具向大型化发展。这一方面是由于用单排级进模成形的制品要求向双排级进模发展，进一步提高生产效率和材料的利用率，另一方面是用模具成形的制品日渐大型化所致。模具也日趋大型化，市场需求份额的比例将逐步增大。    （2）模具技术向更高层次发展。单排多工位级进模向多排技术发展，这在模具结构、制造精度、制造难度及总体技术水平等方面等有一定的难度。大型双排多工位级进模技术水平将向更高层次发展和提升。    （3）模具功能向全方位发展，双排扭槽叠片、双排直槽叠片、大回转叠片、双回转叠片等功能，将随着市场的发展，得到广泛应用，制品精度将进一步提高。    （4）模具的电子监视及控制技术向适用简易发展，以监控制品生产有序进行。  专心-专注-专业