1、四川理工学院毕业设计(论文)监示器定位脚冲压工艺及其模具设计学 生:王亚琨学 号:1001102276专 业:材料成形及控制工程班 级:2010.4指导教师:李辉四川理工学院机械工程学院二 O 一四年六月四 川 理 工 学 院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目:监示器定位脚冲压工艺及其模具设计 学院: 机械学院 专业: 材控 班级:10 级 4 班 学号:10011022476学生:王亚琨 指导教师: 李辉 接受任务时间 2014.03.03 教研室主任 (签名) 院长 (签名)一.毕业设计(论文)的主要内容及基本要求内容:监示器定位脚冲压工艺及其模具设计;产品工件图见附图;生产批量:大批
2、量要求:要求有摘要(中、英文) 、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。1.工件工艺性分析(1)根据工件图,分析其形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。(2)根据生产批量,决定模具的结构形式、选用材料。(3)分析工件所用材料是否符合冲压工艺要求。2.确定合理的工艺方案:应有两个以上的工艺方案比较分析。(1)根据工艺分析,确定基本的工序性质。如:落料拉深(2)根据工艺计算,确定工序数目。(3)根据生产批量和条件(材料、设备、工件精度)确定工序组合。如:复合冲压工序或连续冲压工序3.工艺计算(1)计算毛坯尺寸,合理排样,绘排样图,计算材料利用率。(2)计算冲压力,如:冲裁力、弯曲力、拉伸力、
3、卸料力、推件力、压边力等以便确定压力机。(3)计算压力中心,防止模具受偏心负荷,受损。(4)计算并确定模具主要零件(凸模、凹模、凸模固定板、垫板等)外形尺寸及弹性元件的自由高度。(5)确定凸、凹模间隙,计算凸、凹模工作部分尺寸。(6)确定级进模工位、定距方法、挡料方法等。4.模具总体结构设计(1)进行模具结构设计,确定结构件形式和标准。(2)绘制模具总体结构草图,初步计算并确定模具闭合高度,概算模具外形尺寸。5.选择冲压设备根据工厂现有设备及要完成的冲压工序性质、冲压加工所需的变形力、变形功和模具的闭合高度、轮廓尺寸等因素,选用压力机的型号、规格。6.模具图样设计(1)绘制模具总图主视图:常取
4、模具的工作位置,采用剖面画法。俯视图或仰视图:一般是将上模部分(或下模部分)拿掉,视图只反映模具的下模俯视(或上模俯视)可见部分。侧视图和局部视图等:必要时画。制件图:常画在图样的右上角,要注明其材料、规格、制件本身的尺寸、公差、技术要求等。排样图:必须在制件图下面绘制。应标明料宽、步距、搭边值。技术要求及说明:一般在标题的上面写出该模具的冲压力、模具闭合高度、模具标记所选设备型号等其他要求。列出零件明细表。(2)绘制非标准零件图:零号总装图一张;模具工作部分零件图 8 张(3 号图纸) ,要求总量达到 1 张零号图纸(3)编写相应技术文件:毕业设计说明书一份,论文字数不少于 2 万字,用电脑
5、打印。(4)审核按规定时间完成,上缴本课题设计资料进行审核,并答辩。二指定查阅的主要参考文献及说明1) 实用模具设计与制造手册 ,许发樾主编 机械工业出版社 2000.102) 冲模设计手册,冲模设计手册编写组编注 机械工业出版社 1999.063) 实用冲压技术手册 , 王孝培主编 机械工业出版社 2001.034) 冲压工艺与模具设计,姜奎华主编 机械工业出版社 1999.15) 互换性与技术测量,廖念创等 计量出版社 1998.02 6) 金属材料及热处理,上海工大史美堂主编 上海科技出版社,1980.077) 冲模图册,李天佑主编 机械工业出版社,1995.10三.进度安排设计(论文)
6、各阶段名称 起 止 日 期1 收集文献,提出体系架构需求,完成开题报告 2014.03.03-2014.03.162 确定设计方案,完成所有工艺计算,重点解决关键疑难问题并分析2014.03.17-2014.04.133 撰写论文,完成装配图及零件图 2014.04.14-2014.05.114 校对、修改加工论文及图纸 2014.05.12-2014.05.255 毕业设计修改及提交,准备答辩 2014.05.26-2014.06.016 答辩及资料汇总 2014.06.02-2014.06.21四.毕业设计附图名称:监示器定位脚工件图1.材料技术要求:(1)厚度 =1mm 。材料:硅青铜
7、Qsi3-1y-0.5(2)表面质量:孔距整齐,制件表面平整,不能有划痕。2.大批量生产 。 3. 未注公差按照 IT14 ,产品图详见下图 1-1。图 1-1摘 要本次设计是在冲压模具设计过程中结合生产实际,首先研究冲压成形的基本理论,然后运用基本理论对该制件的基本工序的特点、性质、规律进行了分析、研究和探讨。以冲孔、落料、弯曲工序为重点确定冲压工艺方案, 在工艺分析的基础上提出几种可行的工艺方案,用技术经济分析方法确定了最佳工艺方案,进行了工序的组合。在制件的整体结构的设计中,还要进行模具中各个零件的设计及选择和某些零件相关尺寸的计算及校核,如确定凹模尺寸、凸模尺寸,确定凸、凹模的结构形式
8、,并对其进行强度校核。然后是模具的零件设计,主要是导柱、导套的设计选择,卸料板的选择及其厚度的确定,固定板的尺寸确定。确定模具上下模座的形式及其厚度。关键词:模具设计;冲压;级进模AbstractThe stamping design is combined with producing reality ,I resesrched the process with the fundamental theory first,then studied working procedure with priority while ascertaining the stamping scheme on
9、the industrial analysis basis, used technical analysis method to ascertain the best scheme, carried out the combination with working procedure. After that, I selected the pulling deep forming , designed entire structure. And then the mould part design, including guide pin.I ascertained the material
10、board and their thickness, the dead plate dimension , the person fixes about unnatural thickness , model seat form and their thickness.Key words:design of mold; punching;progressive die目 录摘要 ABSTRACT 第 1 章 绪论 11.1 多工位级进模的含义 .11.2 多工位级进模的特点 .21.3 级进模的发展状况 41.4 冲压技术的现状及发展方向 .5第 2 章 冲压工件的工艺分析 82.1 零件工艺
11、分析 82.2 冲裁方案的确定 10第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定 .113.1 零件展开尺寸计算 .113.2 排样的设计 113.3 排样方案的比较与选择 133.3.1 排样图一 143.3.2 排样图二 153.3.3 排样图三 16第 4 章 冲裁工艺力的计算和设备的选择 .194.1 冲压力的计算 .194.2 冲压力的计算 .214.3 冲压设备的选择 .22第 5 章 冲裁模工作部分设计计算 245.1 成型侧刃 .245.2 大孔 .255.3 小孔 .265.4 中间搭边 .275.5 切断 .285.6 弯曲 .29第 6 章 模具总体设计 .316.1 模具类
12、型的选择 .316.2 确定送料方式 .316.3 定位方式的选择 .316.4 卸料、出件方式的选择 .316.5 导向方式的选择 .32第 7 章 各零部件的和总装图的设计 337.1 落料凹模设计 .337.2 凸模的设计 .337.2.1 冲大孔凸模 337.2.2 冲小孔凸模 347.2.3 搭边凸模 357.2.4 弯曲凸模 357.2.5 切断凸模 367.2.6 成型侧刃 377.3 模架及模柄的选择 .387.4 凸模固定板及垫板的选择 .387.5 模具闭合高度的校核 .397.6 卸料螺钉 .397.7 螺钉及销钉的选择 .407.8 模具总装图 .40结 论 42参考文
13、献 .43致 谢 44四川理工学院毕业设计(论文)1第 1 章 绪论1.1 多工位级进模的含义冲模按其功能和模具结构,有单工序模、复合模和级进模之别。它们都是借助压力机,将被冲的材料放入凸、凹模之间,在压力机的作用下使材料产生变形或分离,完成冲压工作。1.单工序模 指在压力机的次行程中,完成一道冲压工序的冲模。2.复合模 指模具只有一个工位,并在压力机的一次行程中,完成两个或两个以上的冲压工序的冲模。3.级进模 又称跳步模,连续模和多工位级进模,指模具上沿被冲原材料的直线送进方向,具有至少两个或两个以上的工位,并在压力机的一次行程中,在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。常见的冲压工
14、序有冲孔(圆孔和异形孔、窄缝、窄槽等) 、压弯(一次压弯和多次压弯) 、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。级进模在过去,因技术水平的限制(主要是制造高精度困难) ,工位数相对较少,35 个常见,10 个工位的就算多了,10 个工位以上的就很少见了,所以多工位这个词过去很少听到。近年来由于对冲压自动化、高精度、长寿命提出了更高要求,模具设计与制造高新技术的应用与进步,工位数已不再是限制模具设计与制造的关键,从目前了解到的情况,工位间步距精度可控制在 之内,工位数已达几十个,多的已有3m70 多个。冲压次数也大大提高,由原来的每分钟冲几十次,提高到每分钟冲几百次,对于纯冲裁高达 1500 次/mi
15、n(带弯曲的加工 500600 次/min) ,级进模的重量也由过去的几十公斤增加到几百公斤,直至上吨。冲压方式由早期的手工送料、手工低速操作,发展到如今的自动、高速、安全生产。调整好后的模具在有自动检测的情况下实现无人操作。模具的总寿命由于新材料的应用和加工精度的提高,也不是早先的几十万次,而是几千万次、上亿冲次。当然级进模的价格和其他模具相比要高一些,但在冲件总成本中,模具费用所占的比例还是很少。由此可见,多工位级进模是当代冲压模具中生产效率最高、最适合大量生产应用,已越来越多地被广大用户认识并使用的一种高效、高速、高质、长寿的实用模具。第 1 章 绪论2多工位级进模的应用,反映在模具结构
16、设计方面,它代表了对材料冲压工艺和变形规律的全面认识,以及对该方面实践经验综合应用的水平高低。反映在模具制造方面,集中体现了当代最先进的精密模具加工技术的发展与实践。例如精密电火花切割、精密成形磨、坐标磨、光学曲线磨等工艺的成熟应用。因此,多工位级进模的广泛应用,展示了现代冲压模具水平的一个重要标志。近几年来,随着模具技术的迅速发展,模具设计制造已成为一个行业越来越引起人们的重视。为此,金属板料冷冲压是一种在工业中应用广泛的加工方法。随着市场竞争日趋加剧,产品质量不断提高,对生产的安全性、操作的方便性等要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素,其设计制造技术受到普遍重视,模具工业被认为是国民
17、经济的基础工业,国际模具协会认为:模具是进入富裕社会的原动力。级进模作为现代冲压生产的先进模具,能够在一副模具内完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形以及装配等复杂工序,具有生产效率高、操作安全可靠、可以加工复杂零件等特点而受到普遍重视,应用也日益广泛。1.2 多工位级进模的特点就其冲压而言,多工位级进模和其他冲模相比,其主要特点如下。1.所使用的材料主要是黑色或有色金属,材料的形状多为具有一定宽度的长条料、带料或卷料。因为它是在连续的几乎不间断的情况下进行冲压工作,所以要求使用的条料应越长越好。为了能保证制件在尺寸和形状误差方面有较好的一致性,要求材料有较高的厚度精度和较为均匀的力学
18、性能。尤其对于有压弯和成形的制件,如果材料厚度误差大,材料的软硬状态从料头至料尾,边缘和中间都不均匀,相对轧制方向的各向异性较大,则弯曲后角度误差、弯曲边长度误差等都会很大。料宽根据制件的排样决定,太宽了,影响送料通畅;宽度太小,影响定位。2.所用的压力机刚度要足够,精度好,而且滑块要能长期承受较大的侧向力。一旦发生故障,压力机有急停功能。压力机的行程相对较小(因冲压过程中模具的导柱导套一般不能脱开) ,最适宜使用可调行程的压力机,在模具工位相对较少、冲压力较小和冲压次数较低的情况下,开式压力机用得较多;而在模具工位数较多、冲压力较大和冲次较高的情况下,使用四川理工学院毕业设计(论文)3闭式压
19、力机比较合适。一般都配有自动送料器,对于厚料,还要有相应的开卷、较平机。3.送料方式为按“步距”间歇或直线连续送给。多工位级进模“步距”精度的控制是由压力机上的送料装置和模具上的用于定位的导向装置等共同精度定位得到保证的。模具的“步距”精度可以控制在小于 。 “步距”等于前后两工位间距,在同5m一副模具,要求这个距离加工成绝对一致。4.冲压的全过程在未完成成品件前的毛坯件始终不离开(区别于多工位传递模)条料和载体。在级进模中,所有工位上的冲裁,那些被冲掉的部分都是无用的工艺或设计废料,而留下的部分被送到模具的下一工位上继续被冲压,完成后面的工序。各工位上的冲压工序虽独立进行,但制件与条料始终连
20、接在一起,直到最后那个工位需要落料时,合格制件才被分离条料冲落下来(一般由凹模落料孔中下落,也有冲落后的制件又被顶入到条料的原位,在后面的工位再顶出。5.适合大批量中小型定型产品零件的生产,冲压精度高,相当于 IT10IT13。尺寸一致性好,冲件均具有很好的互换性。6.生产率高。7.在一副模具的不同的工位上,可以完成多种性质的冲压工序。例如冲孔、冲窄槽、落料、压弯、压包、压筋、翻边、翻孔、镦压、拉深、切边、叠压、压铆、攻螺纹、锁紧等。所以多工位级进模是集各种冲压于一体,功能最多的高效模具,它只需用一台压力机,而单工序模则需用多副模具、多台压力机完成同类的加工。8.模具综合技术含量高。9.可以实
21、现自动化生产。10.模具制造周期长、成本高。工作零件采用超硬材料制造,模具寿命长。级进模的缺点是结构复杂,制造精度高,周期长,成本高。因为级进冲模是将工件的内、外形逐次冲出的,每次冲压都有定位误差,较难稳定保持工件内、外形相对位置的一次性。但精度高的零件,并非全部轮廓的所有内、外形相对位置要求都高,可以在冲内形的同一工位上,把相对位置要求高的这部分轮廓同时冲出,从而保证零件的精度要求。第 1 章 绪论41.3 级进模的发展状况 级进模设计往往包含多种机构,甚至需要几个方向的运动由数百个零件装配在一起,其模具的体积有限,所以考虑必须全面、细致。多工位级进模设计流程可以分为四个阶段,即工艺分析、设
22、置排样、结构设计、结构计算、零件选用。工艺设计就是对产品零件所包括的成形工序进行分析,以确定产品零件的加工工艺方案。工艺设计前应充分了解产品零件的要求及实际的生产条件。排样与概要设计以工艺设计可行为提前,具体确定级进模加工产品零件时的工序方案和模具的基本结构形式,初步给出模具的估价和制造周期,确定是否继续开展模具详细的设计和制造。结构设计及计算和零件设计就是为级进模正式投入生产而具体地开展的设计,在这一阶段部分模具零件的加工也将同期展开。结构与零件设计的主要结果是模具装配图需加工的模具零件的工程图。在模具概要设计完成后,设计部门继续设计,生产开始备料、联系外协加工和外购件订货等。随着模具零件设
23、计的进行,加工逐步开展,待零件加工完成时,外购件和外协件也到齐,即可开始模具的装配。随着计算机技术的发展,CAD/CAM 和 NC 加工技术等为模具设计制造提供了全新的手段,以往需要设计人员完成的计算、制图和编程等工作,可以由计算机完成,从而提高了设计效率和质量。由此,不仅促进了模具设计手段、方法的变化,而且设计结果的表达方式等也在发生着变化。采用 CAD/CAM 技术,不仅可使生产准备时间缩短,产品更新换代加快,产品在市场地竞争力增强,而且计算机地高速运算和绘图机的自动化大大节省了劳动力,节省了原材料;提高了模具设计质量,减轻了设计人员地繁重劳动。随着科学技术地不断进步和工业地迅速发展,许多
24、新技术、新工艺、新设备、新材料不断地涌现,促进了冲压技术地革新与发展。目前国内外相继涌现了精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中,精密冲裁是提高质量地有效方法,它扩大了冲压加工的范围,目前精密冲件地厚度可达 25mm,精度可达 IT6-IT7;用液体、橡胶,聚氨酯等作柔性凸模或凹模来代替刚性凸模或凹模的软模成形工艺,能加工出用普通加工方法难以加工地材料和复杂形状地零件,在特定地生产条件下具有明显的经济效果;采用精爆炸等高能高四川理工学院毕业设计(论文)5效成形方法对于加工各种尺寸大、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较
25、高地板料零件,具有很重要地实用意义;利用金属材料的超塑性进行超塑性成形,可以一次成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于加工形状复杂和大型钣料零件具有突出地优越性。1.4 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。1.冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论的研究非常重视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃
26、发展和塑性变形理论的进一步完善,近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元(FEM)等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数,可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用,也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺,也是冲压技术的发展方向之一。目前,国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中,精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法,它扩大了
27、冲压加工范围,目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm,精度可达 IT1617 级;用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺,能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件,在特定生产条件下具有明显的经济效果;采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件,具有很重要的实用意义;利用金属材料的超塑性进行超塑成形,可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性;无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术,第 1 章 绪论6我国已自主设计制造了具有国际领
28、先水平的无模多点成形设备,解决了多点压机成形法,从而可随意改变变形路径与受力状态,提高了材料的成形极限,同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力,实现无回弹成形。无模多点成形系统以 CAD/CAM/CAE技术为主要手段,能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。2冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展;另一方面,
29、为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前,50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米,多功能级进模不仅可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达 2 5 微米,进距精度 23 微米,总寿命达 1 亿次。我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车覆盖件模具,在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平,模具结构、功
30、能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量(主轴转速一般为 1500040000r/min),加工精度一般可达 10微米,最好的表面粗糙度 Ra1 微米) ,而且与传统切削加工相比具有温升低(工件只升高 3 摄氏度) 、切削力小,因而可加工热敏
31、材料和刚性差的零件,合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC)加工;电火花铣削加工(又称电火花创成加工)是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样) ,因此不再需要制造昂贵的成形电极,如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加工机床,配置有电极四川理工学院毕业设计(论文)7损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统,体现了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当高,功能也相当完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切割速度已达到 300mm /min,加2工精度可达1.5 微米,表面粗糙度达 Ra=
32、010.2 微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤,使得现场自动化检测成为可能。此外,激光快速成形技术(RPM)与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用 RPM 技术快速成形三维原型后,通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两
33、种快速成形工艺(分层实体制造 SSM 和熔融挤压成形 MEM)的系统,它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造,具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型为基础,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。第 2 章 冲压工件的工艺分析8第 2 章 冲压工件的工艺分析2.1 零件工艺分析工件名称:视频黑白监示器定位脚生产批量:大批量材 料:硅青铜 Qsi3-1y-0.5材料硅青铜 Qsi3-1y-0.5 的力学性能见下表:表 2-1 硅青铜 Qsi3-1y-0.5 的力学性材料名称 牌号 材料状态抗剪强度/MPa抗
34、拉强度/MPa延伸率/屈服强度/MPa硅青铜 Qsi3-1 硬的 480520 600650 35 540图 2-1 工件图工件图如图 2-1 所示四川理工学院毕业设计(论文)9该工件外形轮廓近似矩形,结构简单,但是有两个孔和弯曲离得很近,安排工序时注意冲孔和弯曲的先后,防止小孔变形。一般对于这样的工件通常采用先冲孔、落料,再弯曲的加工方法。由于该工件的生产批量较大,如果把三道工序按三个工步分开用级进模加工,并采用自动送料装置,这样就可以大大提高工作效率,并减少工作量,节约能源,降低成本,而且可以避免传统的加工方法中须将手伸入模具的问题,对保护操作者安全也很有利。工件在弯曲线附近有预先冲出的孔
35、 7 和 3,在弯曲后由于弯曲时材料的流动,会使原来的孔变形。为了避免出现这种情况,必须使这些孔在变形区以外的部位。即 当 时,t1=21=所以孔的分布在变形区以外,弯曲时孔不会发生变形。对于弯曲的回弹,可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。第 2 章 冲压工件的工艺分析102.2 冲裁方案的确定工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线,主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等,应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案,再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素,全面考虑、综合分析,选取一个较为合理的方案。冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压力机的一次
36、行程中,在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序;级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序,排列成一定顺序,组成级进模,在压力机的一次行程中,模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序,除最初几次冲程外,每次冲程都可完成一个冲裁件。该工件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序,可以有以下三种工艺方案:方案一:先冲孔,再落料,最后弯曲。采用单工序模生产。方案二:冲孔-落料-弯曲复合冲压。采用复合模生产。方案三:冲孔-落料-弯曲级进冲压。采用级进模生产。方案一结构简单,但需三道工序、三副模具才能完成,生产效率也低,如此则浪费了人力、物力、财力,从经济性的角度来考虑不妥当,难以满足大批量的生产要求。方案二采用
37、复合模具生产,模具零部件加工制造比较困难,成本较高,并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制,而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。方案三采用多工位级进模,其一副模具中,可以完成包括冲裁、弯曲、拉深和成形等多种多道冲压工序。从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程,提高了劳动生产率和设备利用率。同时,由于在级进模中工序可以分散,不必集中在一个工位上,故不存在复合模的“最小壁厚”问题,可根据需要留出空工位,从而保证模具强度,延长模具寿命。冲床生产冲压件,模具采用了自动送料、自动出件等自动化装置,操作安全,具有较高的劳动生产效率。通过上述三种方案的分析比较,该冲压工件的形状较为简单且
38、对称,弯曲部分有 R=0.5mm 的圆角过度。除尺寸 6-0.2,15.50.1 有精度要求外,其余尺寸精度要求不高。材料为 Qsi3-1y-0.5 硅青铜,其冲压性能较好,故该工件用冲孔、四川理工学院毕业设计(论文)11落料、弯曲的级进模。即方案第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定12第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定3.1 零件展开尺寸计算参考文献冲压模具设计与制造P151,已知弯曲圆角半径。使用表 3-1 公式计算展开件尺寸。=0.5=0.5=0.51=0.5表 3-1 的弯曲件坯料长度计算公式 0.5简 图 计算公式=1+2+0.4故零件总长度 : =21+9.5+0.4=3
39、0.9零件展开面价 A:=24.413+1324 2324 724 =397.323.2 排样的设计冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否,影响到材料的经济利用率,还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等,因此,排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲压件大批量生产成本中,毛坯材料费用占 60%以上,排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率,就必须减少废料面积,冲裁过程中所产生的废料,可分为两种情况。(如图 3-1 所示)rlt21四川理工学院毕业设计(论文)131-料头(搭边) 2-侧搭边 3-搭边
40、4-结构废料图 3-1 废料种类1结构废料 由于工件结构形状的需要,如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料,它取决于工件的形状,一般不能够改变。2工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边,定位需要切去的料边与定位孔,不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料,它决定冲压方式和排样方式。因此,提高材料利用率要从减少工艺废料着手,同一个工件,可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况,排样的方法可以有三种:(一)有废料排样沿工件的全部外形冲裁,工件与工件之间,工件与条料侧边之间都有工艺余料(搭边)存在,冲裁后搭边成为废料,如图 3-2a 所示。(二)少废料排样沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁,
41、只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在,如图 3-2b 所示。(三)无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在,条料沿直线或曲线切断而得工件。如图 3-2c 所示。第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定14a) 有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样图 3-2 排样方法有废料的排样法材料利用率较低,但制件的质量和冲模寿命较高,常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高,在无废料排样时只有料头、料尾损失,材料利用率可达 85%95%,少废料排样法也可达 70%90%。少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件,可以提高生产率。由于这种排样
42、法冲切周边减少,所以还可以简化模具结构,降低冲裁力。但是,少、无废料排样的应用范围有一定的局限性,受到工件形状结构的限制,且由于条料本身的宽度公差,条料导向与定位所产生的误差,会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切,也会加快模具磨损而降低冲模寿命,并直接影响工件的断面质量,所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。有废料、少废料或无废料排样。按工件的外形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等。对于简单形状的工件,可以用就算方法选择合理的排样方式,而对于形状复杂的工件要作出正确判断则比较困难,通常用放样的方法,即用厚
43、纸片剪35 个样件,摆出各种可能的排样方案,从中选择一个比较合理的方案。3.3 排样方案的比较与选择排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差,防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外,还应保持条料有一定的强度和刚度,保证送料的顺利进行,从而提高制件质量,使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线四川理工学院毕业设计(论文)15冲裁,使受力平衡,提高模具的寿命和工件断面质量。搭边值要合理确定。搭边值过大,材料利用率低。搭边值小材料利用率虽高,但过小时就不能发挥搭边的作用,在冲裁过程中会被拉断,造成送料困难,使工件产生毛刺,有
44、时还会被拉入凸模和凹模间隙,损坏模具刃口,降低模具寿命。搭边值值过小,会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀,引起模具刃口的磨损,为避免这些现象,搭边值的最小宽度大约取为毛坯的厚度,使之大于塑变区的宽度。由冲压模具设计与制造P65 查得工件间搭边 和侧面搭边 的值分别为:1 ,1=1.2=1.5-工件间的搭边1-侧面搭边 故可以设计的排样图有以下三种:3.3.1 排样图一(1) 条料宽度确定采用无侧压装置查 冲压模具设计与制造 P67 表 2.5.4 条料宽度公差,表 2.5.5 导料板与条料板之间的最小间隙 。=0.08 =0.5条料宽度:(3-0=(+2+)01) =
45、(13+21.5+0.5) 00.08=16.500.08导料板间距离:(3-=+2+22) =13+21.5+20.5=17式中 B-条料标称宽度(mm) ;-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸(mm) ;-侧搭边( mm) ;第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定16条料宽度的单向公差(mm;)C-导料板与最宽条料之间的间隙;(2) 步距 s 确定步距: =30.9+1.2=32.1则一个步距内的材料利用率为:(3-1=100%= 397.316.532.1100%=75.0%3)其中:A-一个步距内冲裁件的实际面积;B-条料宽度;s-步距; 16.51.23图 3-3 排样图一3.3.2 排
46、样图二(1) 条料宽度确定采用无侧压装置查 冲压模具设计与制造 P67 表 2.5.4 条料宽度公差,表 2.5.5 导料板与条料板之间的最小间隙 。=0.15 =0.5条料宽度:(3-0=(+2+)04) =(30.9+21.5+0.5) 00.15=34.400.15四川理工学院毕业设计(论文)17导料板间距离:(3-=+2+25) =30.9+21.5+20.5=34.9式中 B-条料标称宽度(mm) ;-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸(mm) ;-侧搭边( mm) ;条料宽度的单向公差(mm;)C-导料板与最宽条料之间的间隙;(2) 步距 s 确定步距: =13+1.2=14.2则一个步
47、距内的材料利用率为:(3- 1=100%= 397.334.414.2100%=81.3%6)其中:A-一个步距内冲裁件的实际面积;B-条料宽度;s-步距; 3.915214.2图 3-4 排样图二第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定183.3.3 排样图三(1) 条料宽度确定采用无侧压装置查 冲压模具设计与制造 P67 表 2.5.3 条料宽度公差,表 2.5.5 导料板与条料板之间的最小间隙 。=0.5 =0.5条料宽度:(3-0=(+2+)07) =(63+21.5+0.5) 00.5=66.500.5导料板间距离:(3-=+2+28) =63+21.5+20.5=67式中 B-条料
48、标称宽度(mm) ;-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸(mm) ;-侧搭边( mm) ;条料宽度的单向公差(mm;)C-导料板与最宽条料之间的间隙;(2) 步距 s 确定步距: =13+1.2=14.2则一个步距内的材料利用率为:(3-1=100%=2397.366.514.2100%=84.2%9)其中:A-一个步距内冲裁件的实际面积;B-条料宽度;s-步距;四川理工学院毕业设计(论文)19614.2.21.5图 3-5 排样图三综上以上三种排样方案,知道材料利用率 ,而且第三种方案一123次冲压可得到 2 个零件,不仅材料利用率高,生产效率也高,故采用第三种排样图。第 3 章 排样图的设计及冲裁方案的确定20四川理工学院毕业设计(论文)21第 4 章 冲裁工艺力的计算和设备的选择4.1 冲压力的计算冲压力计算包括冲裁力、卸料力、