机械5

目录 前言1 第一章工艺设计5 1.1零件介绍5 1.2零件工艺性分析6 1.3工艺方案及模具结构类型6 第二章排样图的设计7 2.1排样图的工艺计算7 2.1.1条料搭边值的确定7 2.1.2条料的宽度7 2.1.3导尺的间距8 2.1.4步距8 2.1.5毛坯排样8 2.1.6比较两种毛坯排样的材料利用率9 2.2冲切刃口设计原则9 2.3工序排样9 2.3.1工序排样遵循的原则10 2.3.2空工位的设置10 2.3.3载体的设置10 2.3.4侧刃设置10 2.3.5导料板设置11 2.3.6工序排样11 2.3.7导正方式11 2.3.8条料尺寸与步距精度11 2.3.9产品零件材料成本12 第三章工艺计算13 3.1冲裁力的计算13 3.2弯曲力的计算13 3.3卸料力的计算14 3.5总压力的计算14 3.6压力中心的计算15 第四章级进模结构设计18 4.1级进模结构设计方法18 4.1.1级进模结构设计原则18 4.1.2级进模设计步骤18 4.1.3结构设计内容19 4.1.4结构概要设计内容19 4.2模具结构概要设计19 4.2.1基本结构形式19 4.2.2基本尺寸19 4.2.3模板厚度20 4.2.4模具工作区高度21 4.2.5选模架21 4.3模具结构详细设计21 4.3.1工作单元结构21 4.3.2卸料机构设计21 4.3.3定距机构设计21 4.3.4导正销结构21 4.3.5浮顶机构21 4.3.6送料机构和出件方式21 4.3.7模具零件的固定21 4.3.8安全装置21 4.3.9零件材料21 4.3.10模具装备图22 4.4本次模具总体结构22 4.5模具工作过程23 4.6模具零件设计23 4.6.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算23 4.6.2弯曲模工作部分尺寸的确定27 4.6.3凸模高度设计27 4.6.4弹性元件设计28 第五章压力机的选择和模柄的选用29 5.1压力机的选用29 5.1.1设备类型的选择29 5.1.2设备规格的选择29 5.1.3冲床的选择30 5.2压力机的校核30 5.3模柄的选择30 第六章模具制造工艺设计31 第七章感想32 致谢33 参考文献34 前言 1.模具在现代生产中的作用 模具是现代工业生产的重要工艺装备，国民经济的各部门越来越多的依靠模具进行生产加工。例如，在各类型的汽车中，平均一个车型就需要冲压模具2000套，价值23亿元。据国际生产协会统计：现在产品零件粗加工的75精加工的25±模具直接成形。产品生产的各个阶段，无论是大量生产，批量生产，还是产品试制阶段，也越来越多地依靠于模具。因此，模具已是是国民经济的基础，在工业发达国家，商品模具已经占模具总量的70上。目前，模具已成为衡量一个国家，一个地区，一个企业制造水平的重要标致。 2.多工位级进模基础知识 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。 多工位级进模分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。粗加工在立式铣床、横臂钻床等普通机床上进行，主要去除零件上的大孔及成形部位的余铁量，留适当的后道加工余量。粗加工后需进行热处理调质，以提高零件的韧性、强度和减少后道加工的变形量。 通过对护板多工位级进模设计、弹力支座多工位级进模设计、电器支架精密多工位级进模设计和电器支架级进模设计等文献的认识与理解，我总结了多工位级进模的一般设计过程，其主要包括排样图设计；条料载体设计；条料定位精度的确定；工位布置；搭边值的确定等内容。多工位级进模总体设计的好坏，将直接影响模具设计与制造的难易程度及冲压件的质量高低。 1.工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压加工的适应性，即是否能用最简单的模具结构、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。着重从产品的几何形状、尺寸大孝精度高低、原材料性能等多个方面进行考虑，从而得出此零件是否适合冲压。 2.工艺方案 通过对零件的结构分析，确定其由几个工序组成，从而来确定其用何种模具进行生产。 3.排样设计 排样设计是多工位级进模设计的关键之一。排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的难易程度和使用寿命等，而且关系到模具各工位的协调与稳定。 冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，实现级进冲压；同时还应便于模具的加工、装配和维修。冲压件的形状是千变万化的，要设计出合理的排样图，必须从大量的参考资料中学习研究，并积累实践经验，才能顺利地完成设计任务。 排样设计是在零件冲压工艺分析的基础之上进行的。确定排样图时，首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸，然后进行各种方式的排样。在确定排样方式时，还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后，从几种排样方式中选择一种最佳方案。完整的排样图应给出工位的布置、载体结构形式和相关尺寸等。 当带料排样图设计完成后，模具的工位数及各工位的内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序，工件的排列方式；模具的送料步距、条料的宽度和材料的利用率；导料方式，弹顶器的设置和导正销的安排；模具的基本结构等就基本确定。所以排样设计是多工位级进模设计的重要内容，是模具结构设计的依据之一，是决定多工位级进模设计优劣的主要因素之一。 （1）条料的载体设计 条料的载体是携带零件坯料的传送带，载体与零件坯料或零件坯料间的连接部分称为搭口。载体的作用主要是按设计的步距将零件坯料稳定地由一个工位传送到下一个工位，所以载体必须具有足够的刚度和强度，才能保证零件坯料送进稳定、定位准确，才能顺利的冲出合格的工件。条料载体基本上有三种形式：双侧载体、中间载体和单侧载体。 （2）条料的定位精度 条料的定位精度直接影响到工件的加工精度,特别是对工位数比较多的排样,应特别注意条料的定位精度。排样时，一般应在第一工位冲导正工艺孔，紧接着第二工位设置导正销导正，以该导正销矫正自动送料的步距误差。在模具加工设备精度一定的条件下，可通过设计不同型式的载体和不同数量的导正销，达到条料所要求的定位精度。 条料的定位精度是确定凹模、固定板和卸料板等零件型孔位置精度的依据。为了减少多工位级进模各工位之间步距的积累误差，在标注凹模、固定板和卸料板等零件与步距有关的孔位尺寸时，均以第一工位为尺寸基准向后标注，不论距离多大，均以对称偏差标注型孔位置公差，以保证孔位制造精度。 （3）排样设计后的检查 排样设计后必须认真检查，以改进设计，纠正错误。不同工件的排样其检查重点和内容也不相同，一般的检查项目可归纳为以下几点： ①材料利用率检查是否为最佳利用率方案； ②模具结构的适应性级进模结构多为整体式，分段式或子模组拼式等，模具结构型式确定后应检查排样是否适应其要求； ③有无不必要的空位在满足凹模强度和装配位置要求的条件下，应尽量减少空工位； ④工件尺寸精度能否保证。由于条料送料精度，定位精度和模具精度都会影响到制件关联尺寸的偏差，对于工件精度高的关联尺寸，应在同一工位上成形，否则应考虑保证工件精度的其它措施。如对工件平整度和垂直度有要求时，除在模具结构上要注意外，还应增加必要的工序（如整形，校平等）来保证。 4.多工位级进模典型结构 多工位级进模一般是按其主要冲压加工工序进行分类，有冲孔落料多工位级进模、冲裁弯曲多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模三种基本类型。 5.多工位级进模主要零部件的设计 模具制造技术除了应用CAD/CAM技术和高精度数控机床的配套设施外，专业化精密制造技术和多年实践经验的深化渗透也非常重要，这样才能形成先进的制造技术和最佳制造方案，进而确保模具的各项技术要求。综上所述，级进模的设计就由以上步骤组成。合理设计级进模将会给企业带来巨大利润。 1.2零件工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压加工的适应性，即是否能用最简单的模具结构、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。着重从产品的几何形状、尺寸大孝精度高低、原材料性能等多个方面进行考虑。 冲压材料：该冲压件的材料10钢，10钢为优质碳素结构钢，料厚为0.8mm属薄料，具有较好的可冲压性能。 零件结构：该冲压件需经冲裁和多次的弯曲成型，成型有一定的难度，主要是成型结构不对称，冲压性能良好。 尺寸精度：图中零件的标注公差的为IT11级精度，零件图上所有未注公差的尺寸属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，模具精度取为IT9级。 冲孔的工艺性：孔径为3.05mm，孔尺寸精度要求一般，可采用冲孔。 弯曲的工艺性：图示零件包含四个弯曲部位。各弯角处的弯曲圆角半径均为0.5mm，根据弯曲工艺性数据知，各弯角均可一次弯成。 综合以上几方面的情况可知：该工件适合冲压，冲压工艺性良好。 1.3工艺方案及模具结构类型 该工件包括冲孔、弯曲、切断三个基本工序，可以采用以下三种工艺方案： ①先冲孔，再落料，再弯曲，采用单工序模生产。 ②冲孔弯曲-切断连续冲压，采用级进模生产。 ③冲孔落料弯曲复合冲压，采用复合模生产。 方案①模具结构简单，但需要三道工序、三道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。由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要应采用复合冲压或级进冲压方式。为了更好的保证尺寸精度和设计要求，最后确定级进冲压的方式进行生产，采用方案②。 根据一般市场供应情况，原材料选1000mm×2000mm×0.8mm冷轧薄钢板。 第二章排样图的设计 在进行多工位级进模设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是多工位级进模设计时的重要依据。多工位级进模条料排样图设计的好坏，对模具设计的影响是很大的，排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。条料排样图一旦确定，也就确定了被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。在本模具中，排样设计总的原则是先进行冲切废料，然后弯曲，最后切断，并要考虑模具的强度、刚度，结构的合理性。 2.1排样图的工艺计算 2.1.1条料搭边值的确定 搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进，并能使冲模的寿命得到提高。 为了节约材料，应合理的选择搭边值。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的发向应力沿切口分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区的宽度，一般可以取材料的厚度。若搭边值小于材料的厚度，冲裁时搭边可能被拉断，有时还会被拉入到凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口。 搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可以小一些，软材料和脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值取大一些。用手工送料、有侧压导向时搭边值可小一些，弹性卸料比刚性卸料要小一些。 由《冲压工艺与模具》表3-13得： 材料厚度t=0.8mm≤1时，侧搭边a=2mm，中央搭边a1=2mm。 2.1.2条料的宽度 在排样方式和搭边数值确定以后，就可以确定条料的宽度。 由《冲压工艺与模具》中公式3-31得，有侧刃装置时，条料宽度为 =L 2a’
nb=L 1.5a
nb=14 1.5×2 1×2=19mm，条料初步宽度设定为24mm。 由《塑性成形工艺与模具设计》表2-9得侧刃冲切的条料宽度b1=1.5，取之为2mm。 2.1.3导尺的间距 由《塑性成形工艺与模具设计》中公式2-25得mm 式中的由表2-8得=0.5 2.1.4步距 连续模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。连续模任何相邻两工位距离都必须相等。 此次设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸S为 S = L a 式中S---冲裁步距 L---沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值 a----沿送进方向的搭边值 该零件的步距确定为： S= 27.2 2 = 29.2mm 2.1.5毛坯排样 毛坯在板料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性。典型毛坯排样：单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。 根据此次设计的零件结构特征，决定采用单排、中间载体。 毛坯排样用于确定毛坯在带料上的截取方位和相邻毛坯之间的关系。因而在毛坯排样时要遵循一定的原则： (1)材料利用率要尽量的高。 (2)要满足产品零件冲裁及后续工序加工的要求。 为简化级进模结构,降低制造成本,初步设计两个排样方案： 方案①采用单排横排排样时,要求的条料宽度小，模具宽度也小，但模具长度会较长，而且采用这种方案，不便于实现复杂弯曲。 方案②采用单排纵排排样，模具宽度增加，但长度会缩短，便于弯曲，而且送进步距小，有利于提高生产率，但弯曲工序中工序件不便于定位，保证条料送进刚性和稳定性,方案②的板料轧向不符合零件图要求，所以，优先考虑零件质量，选用方案①的排样。