模具论文

模具论文 垫片模具的设计与加工 姓 名: 指导教师: 专 业: 班 级: 2009年12月8日 目 录 摘 要 ????????????????????????????????????? 1 前 言 ????????????????????????????????????? 2 1 冲压件工艺性分析 ??????????????????????????????? 3 2 冲压工艺的确定??????????????????????????????? 3 3 主要设计计算 ????????????????????????????????? 3 3.1 排样方式的确定及计算??????????????????????????? 3 3.2 冲压力的计算 ?????????????????????????????? 3 3.3 压力中心的计算 ????????????????????????????? 3 3.4 工作零件刃口尺寸的计算?????????????????????????? 4 3.5 卸料橡胶的设计 ????????????????????????????? 4 4 模具总体设计 ????????????????????????????????? 4 4.1 模具类型的选择 ????????????????????????????? 4 4.2 定位方式的选择 ????????????????????????????? 4 4.3 卸料、出件方式的选择??????????????????????????? 4 4.4 导向方式的选择 ????????????????????????????? 5 5 主要零部件设计 ???????????????????????????????? 5 5.1 工作零件的结构设计???????????????????????????? 5 5.1.1 落料凸模?????????????????????????????? 5 5.1.2 冲孔凸模?????????????????????????????? 5 5.1.3 凹模 ??????????????????????????????? 5 5.2 定位零件的设计 ????????????????????????????? 5 5.3 导料板的设计 ?????????????????????????????? 5 5.4 卸料部件的设计 ????????????????????????????? 5 5.4.1 卸料板的设计???????????????????????????? 5 5.4.2卸料螺钉的选用 ??????????????????????????? 5 5.5 模架及其它零部件设计??????????????????????????? 5 6 模具总装图 ?????????????????????????????????? 6 7 冲压设备的选定 ???????????????????????????????? 6 8 模具零件加工工艺 ??????????????????????????????? 7 9 模具的装配 ?????????????????????????????????? 7 结 论 ????????????????????????????????????? 8 参考文献 ???????????????????????????????????? 9 致 谢 ???????????????????????????????????? 10 垫片模具的设计与加工 摘 要: 本课题通过对冲压模具工艺的分析，设计了零件垫片。详细地叙述了冲压件工艺性、冲压工艺方案的选择，重要零件的工艺参数的选择与计算，并对模具的总体设计及模具的装配过程作了介绍。 关键词:垫片，级进，模具，冲压，选择，计算 前 言 我设计的该模具是根据市场要求所设计的，通过对零件的认识可知，该零件所用的材料是Q235-A钢，生产批量为中批量生产，再经过方案比较，故选择级进冲裁作为该副模具工艺生产方案即比较加工又便于经济;经过计算分析完成该模具的主要设计计算;选出符合该模具的定位方式、卸料出件方式导向方式;设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案;紧接着根据模具的装配原则，完成模具的装配，试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。 下面就是加工垫片模具的具体过程。 1.冲压件工艺性分析 工件名称:垫片(如图1) 工件简图:如图 生产批量:中批量 材料:Q235-A钢 材料厚度:1.2mm 图1 垫片 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构简单，只有两个φ16的孔。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁可以满足要求。 2.冲压工艺方案的确定 该工件包括落料冲孔两个基本工序。 选用落料-冲孔级进冲压，采用级进生产。因为此工序只需一副模具，生产率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 3. 主要设计计算 3.1 排样方式的确定及计算 设计级进模，首先要实际条料排样图。由于垫片的形状较简单， 因此采用直排(如图2)搭边值为2mm和3mm，条料宽度为135mm，步距为68mm，一个步距的材料利用率为84%(计算见)。查板材，宜选950mm*1500mm的钢板，每张钢板可裁剪7张条料(135mm*1500mm)，每张条料可冲44个工件，故每张钢板的材料利用率为83%。 3.2 冲压力的计算 该模具采用级进模，拟选择弹性卸料，下出件。重压力的相关计算见表1。 图2 垫片的排样 据计算结果，冲压设备拟选J23-25。 表1 条料及冲压力的相关计算 项目分项目 公式 结果 备注 类 冲裁件面积A A=16,π+96*32 3875.84mm, 条料宽度B B=96+16*2+3*2+1 135mm 查表的，最小搭边值a=3mm，排样 a=2mm;采用无侧压装置，条1步距S S=32+32+2*2 68mm 料与导料板间间隙Cmin=1mm。 1个步距材料利用率η η=2*3875.84/135*68*100% 84% 冲裁力F F=KLtτb=1.3*370*1.2*300 173160N L=370mm，τ=300MPa 卸料力Fx F=KxF=0.04*173160 6926.4N 查表Kx=0.04 冲压力 推件力Ft F=nKtF=7*0.055*173160 66666.6N n=h/t=8/1.2=7，Kt=0.055 冲压工艺总力Fz F=F+Fx+Ft 246753N 弹性卸料，下出件 =173160+6926.4+66666.6 3.3 压力中心的计算 由于此零件为规则，对称图形，因此压力中心为图形中心。由此可知，该工件冲裁力不大，便于模具的加工和装配。 3.4 工作零件刃口尺寸的计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个空的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法计算。 表2 工作零件刃口尺寸的计算 尺寸及分类 尺寸转换 计算公式 结果 备注 ，0.027，,A ,15.79RA0,(,x,)查表得冲裁双面间隙 RRAmax00 落料 R16 00 R16 ,0.43(,,/2) ,15.72,0.18mm,,0.126mm;RRZRTAmin,,TT,0.027zzmaxmin0 0 ,16.215,d,T(,，x), T,dd0.027Tmin0R16,0.43，,A冲孔 Φ16 ，0.027磨损系数X=0.5， ,16.346dA0 (,，/2)ddZminAT0 模具按IT8级制造。校核满足 96 96?0.44 =96?0.011? LA ，,,(,),,ZZmaxminAT ,L,,/8孔心距 =16?0.005LALAΦ16 Φ16?0.22 ? 3.5 卸料橡胶的设计 选用的4块橡胶板厚度要一致，不然会造成受力不均，运动产生歪斜，影响模具正常工作。 表3 卸料橡胶的设计计算 项目 公式 结果 备注 为凸模凹进卸料板的高度1mm， h1卸料板工作行程 h=h+t+h 4.2mm 工12h为凸模冲裁进入凹模的深度2mm 2 橡胶工作行程 H=h+h 9.2mm h为凸模修模两，去0.5mm 工工修修 橡胶自由高度 H=4H 36.8mm 取H为H的25% 自由工工自由橡胶的预压缩量 H=15%H 5.52mm 一般H=(10%,15%)H 预自由预自由每个橡胶承受的载荷 F1=F/4 1731.6N 选用4个圆筒形橡胶 卸 橡胶的外径 D=(d,+1.27(F/p))0.5 68mm 1d为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm; p=0.5MPa 校核橡胶自由高度 0.5<=H/D=0.54<=1.5 满足要求 自由 橡胶的安装高度 H=H-H 31mm 安自由预 4.模具总体设计 4.1 模具类型的选择 与冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 4.2 定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方式采用导料板，无侧压装置。控制调料的进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 4.3 卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为1.2m，相对较薄，卸料力也比较小，可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 4.4 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。 5.主据要零部件设计 5.1 工作零件的结构设计 5.1.1 落料凸模 结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床，2个M8螺钉固定到垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。 其总长L=h+h+t+h=(20+14+1.2+28.8)mm=64mm 12 5.1.2 冲孔凸模 因为所冲的孔均为圆孔，且尺寸相同，所以冲φ16孔。 5.1.3 凹模 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸: 凹模厚度 H=kb=0.2×127mm=25.4mm，取30mm 凹模壁厚 c=(0.5,2)H=38,50.8mm，取45mm 凹模宽度 B=b+2c=(127+2×45)mm=217mm 凹模长度 L取195mm 凹模轮廓尺寸为 195mm×217mm×30mm 5.2 定位零件的设计 落料凹模下部设置两个导正销，利用工件上的两个孔作为 导正孔(结构如图3所示)。导正应在卸料板压紧板料之前完成 导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，所 以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采用H7/r6安装在 图3 导正销 落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6 配合。 5.3 导料板的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定了导料板的宽度。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40,45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。 5.4 卸料部件的设计 5.4.1 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。 卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40,45HRC。 5.4.2 卸料螺钉的选用 卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M10×10mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后， 应使卸料板超出凸模端面lmm，有误差时通过在 螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 5.5 模架及其它零部件设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择 模架规格。 导柱d/mm×L/mm分别为Φ28×160，Φ32×160;导套d/mm×L/mm×D/mm分别为Φ28× 115×42，Φ32×115×45。上模座厚度H上模取45mm，上模垫板厚度H垫取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H下模取50mm，那么，该模具的闭合高度: H=H， H，L， H ， H,h2 =(45，10，64，30，50,2)mm=197mm 闭上模垫下模 可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度(220mm)，可以使用。 (式中L:凸模长度，L=64 mm;H:凹模厚度，H=30mm;h2:凸模冲裁后进入凹模的深,度h2=2mm。) 6.模具总装图 模具上模部分主要由上、垫板、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。(如图4) 条料送进时采用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销，利用条料上两个Φ16孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达到0.02mm。 图4 模具总装图 1 模架 2 凹模 3 导料板 4 导正销 5 卸料版 6 卸料螺钉 7 凸模固定板 8 垫板 9 弹性橡胶体 10外形凸模 11 大孔凸模 12 小孔凸模 13 活动挡料销 14 弹簧 15 承料板 7.冲压设备的选定 通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下: 公称压力:250KN 滑块行程:65mm 最大闭合高度:270mm 最大装模高度:220mm工作台尺寸(前后?左右):370mm×560mm 垫板尺寸(厚度?孔径):50mm×200mm 模柄孔尺寸:Φ40mm×60mm 最大倾斜角度:30? 8.模具零件加工工艺 备料:将毛坯锻成长方形128×38×72 热处理:退火 刨:刨6面，互为直角，留单边余量0.5 热处理:调制 磨平面:磨平面，互为直角 划线:画出各孔位置线 加工螺钉孔，安装及穿丝孔:按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔 热处理:按热处理工艺，淬火回火达到58,62HRC 磨平面:精磨上下平面 线切割:按图线切割，轮廓达图 钳工精修:全面按设计要求 检验: 9.模具的装配 根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。 步骤一:装配前检查各个凸凹模形状尺寸，是否符合设计尺寸。符合要求后检查凸模是否和相应的凹模孔相配，其间隙是否均匀，达到设计要求。 步骤二:以凹模孔定位，将凸模压入相应的凸模固定形孔中，固定。 步骤三:在下模座上画中心线，按中心预装凹模、导料板;在上模座、导料板上，用以加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝;将上模座、导料板、凹模、活动导料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。 步骤四:将已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凹模与固定板组合装入凹模;预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔;用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧;将卸料板装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm;复查凸凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉;安装导正销、承料板;切纸检查，合适后打入销钉。 步骤五:装机试冲并根据试冲结果作相应调整。 结 论 根据所选的材料的材质以及批量，选用了最适合的冲压工艺。经过计算，得出了大量的具体数据，由这些数据制订了排样方式、压力中心、适用的压力机等等制造零件必不可少的条件，然后经过系统的组合得出了垫片生产加工的具体操作。 此次冲压模具的设计不仅对冲压模具的设计流程又有了进一步的了解，而且对模具的装配步骤也有了的提高。经过这次的论文使我更加的了解到冲压模具的生产对数据的精密程度，以及冲压模具在生产中可能遇到的种种事故以及对应措施。 参考文献 [1] 陈孝康主编.实用模具技术手册[M] .北京:中国轻工业出版社,2001-1. [2] 柳舟通.模具制造工艺学[M].北京: 科学出版社，2005-8-1. [3] 模具实用技术丛书编委会.模具实用技术丛书[M].北京:机械工业出版社,2005-9-1. [4] 陈德忠.我国模具先进制造技术的发展[J].航空制造技术,2000，03. [5] 赵孟栋主编.冷冲模设计[M].北京:机械工业出版社,2005-6-1. 谢 致 这次毕业设计得到了很多人的帮助，其中闫瑞涛教授对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我首先想到的就是向闫老师寻求帮助。另外，他严谨的作风使我的论文即使在谨小细微处也给予了纠正，让我的论文无论是结构还是内容变得更加公整、紧凑，感谢闫老师对我的悉心指导。 感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成这样一个设计，作为检验这些年来学习的成果,在这个过程当中，学校给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里， 能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。 感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。