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1、 全日制普通本科生毕业论文止动件级进模设计 THE DESIGN OF CONSECUTIVE STOPS BENDING MOLDM由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012年5月 目 录摘要1关键词11 前言22 毕业设计的目的、要求与任务4 2.1 本设计的研究目的4 2.2 主要内容和要求4 2.2.1 本设计的主要内容4 2.2.2 本设计的主要要求43 止动件零件图结构与工艺分析4 3.1 工艺 的比较分析，确定加工方案54 确
2、定模具总体结构方案6 4.1 模具类型64.2 操作与定位方式64.3 卸料与出件方式6 4.4 模架类型及精度65 图的设计及材料利用率的计算6 5.1 初步拟定排样方案6 5.2 级进冲裁的顺序安排原则8 5.3 确定搭边值与步距8 5.4 材料利用率的计算96 冲压力及压力中学计算9 6.1 冲裁力的计算9 6.2 翻孔时所需的冲压力11 6.3 弯曲1.3mm的直边所需的弯曲力11 6.4 模具的总冲压力12 6.5 模具压力中心的计算12 7 凹凸模刃口尺寸计算13 7.1 确定凹、凸模的设计及其尺寸计算13 7.2.1 凸模尺寸14 7.2.2 凹模尺寸14 7.3 成形侧刃凸模与
3、凹模的设计及其尺寸计算14 7.3.1 测刃凸模刃口尺寸计算15 7.3.2 成形侧刃凹模尺寸计算15 7.4 翻孔凸、凹模的设计及其尺寸计算15 7.5 弯曲凸、凹模的设计及其尺寸计算16 7.5.1 凹、凸模之间间隙的确定167.6 T形切断凸模的设计及其尺寸计算168 模具主要零件的结构设计16 8.1 模具设计的原则16 8.2 确定模架结构的类型及模架中各模板的选取17 8.3 模架种各模板的选取18 8.4 橡胶板的选取与计算19 8.5 凹、凸模的设计原则20 8.5.1 凹、凸模的设计原则20 8.5.2 凹模的结构设计20 8.5.3 凹模轮廓尺寸的确定21 8.5.4 凸模
4、的形式与固定方法的确定21 8.5.5 凸模长度计算22 8.5.6 凸模强度与刚度的校核23 8.6 模具闭合高度的确定24 8.7 压力机的选取259 辅助零件的设计26 9.1 导向零件的设计26 9.1.1 导柱、导套的设计26 9.2 固定与连接零件的设计与选取27 9.2.1 模架与模座27 9.2.2 模柄27 9.2.3 凸模固定板28 9.2.4 垫板28 9.3 紧固件3810 模具材料的选择与加工29 10.1 模具材料的选择的一般原则29 10.2 模具零件材料的选取和热处理要求29 10.3 模具零件的加工3011 冲裁模 凸、凹模的制造工艺过程31 11.1 凸模的
5、制造工艺过程31 11.2 冲裁模凹模的制造工艺过程31 11.3 T10A刚3112 材料的热处理3112.1 模具材料热处理的基本要求3112.2 模具用钢的热处理过程及硬度要求32 12.3 T10A钢3213 模具的装配的概述32 13.1 模具装配的概述32 13.1.1 模具装配的内容32 13.2 模具零件的固定方法32 13.3 冷冲模的装配33 13.3.1 组建装配33 13.4 级进模的装配方法3314 结论34参考文献35致谢35 止动件级进模设计 摘 要: 本设计的止动件是一种冲压零件，成形工艺包括冲孔、落料、弯曲翻孔登多种冲压工序。根据所给的止动零件图，生产方式是大
6、批量生产，设计一副多工位级进模。冷冲压工艺操作简单，便于实现机械化和自动化，适合于较大批量零件的生产，其制品一般都不需要进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也都比较好他在航空、汽车、电机电器精密仪表等工业中占有十分重要的地位。据有关统计资料介绍，在电机及仪器仪表生产中，有60%多的零件是采用冷冲压工业来实现的。此外，随着人们屋子生活水平的提高，在诸如家电电子元器件领域内，冷冲压加工量也占有相当大的比例。可见，支持和促进冷冲压加工技术对发展国民经济和加速工业化建设，具有十分重要的意义。关键词: 连续模;排样;凸模;凹模;模架 The Design of Consecutive Stops Bend
7、ing Mold Abstract: The desing of the Consecutive Stops is a stamping parts, forming process,including punching blanking,bending,turning hole punching and other processes. According to the stop piece part drawing, production is mass production, dedign mote than one position progerssive die.Cold stamp
8、ing process is charactered by simple operation and easy to realize mechanization and automation,suitable for the production of a large number of part, and its products usually need not further mechanical processing, size accuracy and interchangeability are also quite good . It plays important role o
9、n the aviation, automobile, motor elextric precision instruments and other industries. According to the statistics 60%-70% of the parts are realized through cold stamping procsss in motor and instrumentation production. Besides. With the improvement of peoples living standards, in such cold stamping
10、 areas as home appliances , electronic components, cold stamping process also has considerable proportion. Obviusly. It is very important for us to support and promote cold stamping processing technology considering of the development of the national economy and acceleration of industral constructio
11、n. Keyword: Contionuous mode;Arrangement;The punch ;Concave die; Formwork 1 前言日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被
12、称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%. 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。 冲压是利用安装在冲压
13、设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。冲压是一种先进的金属加工方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下： (1) 冲压一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为70%85%，易实现机械化和自动化； (2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求； (3) 冲压可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件，而这些零件用其它
14、方法是不可能或很难得到的，如薄壳件； (4) 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以冲压件刚度强度较好； (5) 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征； (6) 在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高； (7) 冲裁过程能耗较低。由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用冲压方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航
15、空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻刚度好的冲压件所代替。有些机械设备往往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一2。工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。冲压技术的发展特征是： (1)冲压成形科学化、数字化和可控化； (2)突出“精、省、净“三大优
16、势； (3)冲压成形可以实现全过程控制； (4)产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；(5)冲压生产的灵活性和柔性。2 毕业设计的目的、要求与任务 2.1 本设计的研究目的1 巩固大学四年所学理论知识，通过毕业设计加强各学科之间联系与应用2 提高自身的独立处理问题的能力，包括 锻炼查阅相关资料的能力、翻译外文资料的能力，加强运用相关手册、国家标准、 参考资料进行独立设计的能力，以及独立完成课题调研的能力等。3 加强自己理论联系实际的能力， 学会把四年来所学的理论知识与实际生产中有关模具的问题联系起来4 在设计的过程中，能够及时发现自己的不足并予以改正5 掌握模具设计的基本方法和步骤，建立正确的模
17、具设计理念，掌握模具设计过程中的各种设计方法，为毕业后步入工作岗位打好基础。 6 熟练掌握模具设计相关绘图软件的实用方法，提高自己的计算机应用能力。2.2 主要内容和要求2.2.1 本设计的主要内容 本设计的止动件是一冲压零件，成型工艺包括冲孔、落料、弯曲、翻孔等多种冲压工序。根据所给的止动件零件图，生产方式是大批量生产设计一副多工位级进模。2.2.2 本设计的主要要求 1 确定工艺方案，选定模具结构形式，并进行必要的计算 2 绘制模具总装图 3 绘制全部自制零件的工程图 4 编制工作零件的加工工艺规程 5 编写设计说明书3 动件零件图结构与工艺分析 材料为Q195，板厚1.2mm，制件精度为
18、IT11级.，形状简单，尺寸不大，大批量生产，属普通冲压件。制件如图1所示。 在冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点： （1）该制件为落料弯曲冲孔件，在设计时，毛坯尺寸要计算准确； （2）冲裁间隙、弯曲凸凹模间隙应符合制件的要求； （3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序工作稳妥、连贯。3.1 工艺方案的比较分析，确定加工方案 因该工件属大批量生产，根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度， 图1 工件图（材料Q195 t=1.2mm） Fig1 Workpiece figure(MaterialsQ195 t=1.2mm) 选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有
19、如下三种模具结构方案：方案一：采用单工序冲裁模结构。即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位只完成一次冲孔或者落料。适合大批量生产，模具结构简单，但是需要的工序多，要多套模具才能完成零件的加工生产效率较底，成本高。需要二次定位，容易造成误差。方案二：采用复合冲裁拉深模结构。即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。复合模有如下特点：冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。冲件表面较为平整。适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。冲模面积较少。方案三：采用级进冲裁模结构。 即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后
20、工位才制成工件。 级进模有如下特点： (1) 材料利用率较高。 (2) 凸模形状简单，提高模具使用寿命。 (3) 工作效率比较高。通过到工厂的调研，了解到其工件包括下料、冲孔落料经过和老师的研究我们采用2个方案来进行讨论计算对比三种方案，根据零件的形状尺寸和生产批量的特点，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，我们决定采用多工位连续模具。4 确定模具总体机构方案4.1 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。4.2 操作与定位方式 为降低模具成本，可以采用手工送料方式。由于零件尺寸较小切厚度较薄，可以采用双测刃定距的定位方式。4.3 卸料与出件方式 考虑到零件的厚
21、度较薄，可以采用弹性卸料方式。工件在最后一道工位切断后，直接从凹模斜边推下的出料方式，以提高生存率。4.4 模架类型及精度 考虑到本设计的零件的结构工艺特点， 采用后侧导向导柱模架。由于零件的精度要求不是很高，可以采用I级模架精度。5 排样图的设计及材料利用率的计算 级进模的排样是指制件在条料上分几个工位冲制的布置方法。排样不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生产率、模具结构与制造复杂程度、模具使用寿命长短登都不同。所以排样作为级进模设计的重要步骤，不仅必不可少，而且作用很大。他是多工位连续模设计时的重要依据，是设计模具图前的第一件大事。5.1 初步拟定排样方案由工件凸可知，工件的材料为Q19
22、5，厚度t=1.2mm,展开配料的外轮廓均为平直线，根据上述加工工艺分析和加工方案的确定初步拟定2种排样方案，其排样图如下图所示：方案一： 图2 排样方案一 Fig2 The layout project 1 方案二： 图3 排样方案二 Fig3 The layout project 2结合工件的展开图以及将要进行的各工序的操作，做如下分析： 方案一采用的是单边载体，在冲压过程中，单侧载体易产生横向弯曲，无载体的一侧的导向比较困难。 方案二采用的是一模二件双排的排样方法，其载体为中间载体。根据零件图可知本设计的止动件为单向弯曲的零件。故采用2方案既提高了生产效率，又提高了材料的利用路，而且抵消
23、了弯曲时产生的侧向压力。综上所述，结合本设计的要求，故采用方案2的一模二件双排排样方法，排样图如图4所示： 图4 排样图 Fig4 The layout figure 5.2 级进模冲裁的顺序安排原则 1 先冲孔或切口，最后落料活切断，将工件与条料分离。首先冲出的孔可作为后续工序的定位作用。在定位要求较高是，则可冲出专供定位的工艺孔。 2 采用定距侧刃时，定距侧刀切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料步距。采用两个定侧刃时，可以安排成一前一后，也可并列布置。 此处已删除9.2.2 模柄模柄是将上模安装在压力机滑块上的零件。模柄安装在上模座上的垂直度影响导向装置的配合精度和实用寿命，因此设
24、计模具时应根据需要选择合适的模柄。常用的模柄形式有压入式、凸缘式、旋入式和浮动式，综合考虑到导向精度、制造成本和安装难易程度等因素，本设计采用压入式模柄，通过H6/M6过渡配合将模柄压入上模座，并用止动转销防止转动。这种模柄一样保证其与上模座的垂直度要求，适合于模座较厚的冲模。，模柄用Q235刚制造，装入上模座后，其中心线与上模座上平面的垂直误差在全长范围内不大于0.05mm参考资料新编实用冲压模具设计手册表10-43 ，选取本设计采用的模柄型号为：A3295,JB/T7646.1其机构尺寸详见零件图。9.2.3 凸模固定板凸模具固定板的作用是将凸模或凹凸模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸
25、模固定板为矩形或圆形板件，外形尺寸通常与凹模一致，厚度可取凹模厚度的60%-80%。固定板与凸模或凹凸模之间为H7/h6或H7/m6配合，压装后应将凸模端面与固定板一起磨平。本设计采用矩形固定板。参考资料新编实用冲压模具设计手册表265，选取本设计采用的凸模固定板外形尺寸为：12510020，材料为45刚。其结构尺寸件零件图。9.2.4 垫板垫板要淬硬磨平，其作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，参考资料新编实用冲压模具设计手册表2-67，选取本设计的采用垫板外形尺寸为；1251006.其机构尺寸见零件图9.3 紧固件冲模中用到的紧固件主要
26、是螺钉和销钉，其中螺钉其连接固定作用，销钉其定位作用。螺钉和销钉都是标准件。本设计的模具中所有的螺钉是内六角螺钉，其紧固牢靠，螺钉头不外露，且模具外形美观。销钉采用圆柱销。模具设计时，螺钉和销钉的选用应主要以下几点：1 同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个，并尽量沿被连结件的外缘均匀分布。销钉的数量一般都为两个，且尽量远距离错开分布，以保证定位可靠。2 螺钉的规格可参考下表选用 ，销钉的公称直径可按与螺钉大径相同或小一个规格来选取。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度不能太浅，也不能太深，一般取其公称直径的1.5-2倍。螺钉的规格选用如表 4 所示：3 螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离、螺钉、销钉距凹
27、模刃口外缘的距离，均不应过小，以防止降低模具强度。4 各被连接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销孔与销孔之间采用H7/m6或H7/n6配合。本设计销孔与销孔之间采用H7/m6配合。 表4 螺钉规格的选用 Table 4 The specifications of screw 凹模厚度H 螺钉规格 凹模厚度 螺钉规格 凹模厚度 螺钉规格 13 M4 M5 19-25 M6 M8 32 M10 M12 13-19 M5 M6 25-32 M8 M1010 模具材料的选择和加工10.1 模具材料的选择的一般原则 在冷冲压模具中，使用了各种金属和非金属材料，在金属材料中，有各种的品种和牌号的钢、铜
28、、铝、镁、钛、及其他合金，也有一些贵重金属等。设计模具时，合理选取模具材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作。模具的工作零件凸凹模材料的选取尤为重要和慎重，在选取材料时应综合考虑以下几点： 1 生产批量 当冲压件的生产批量很大时，凸凹模的材料应选取质量高、耐磨性好的模具刚。对于模具的其他工艺机构部分和辅助结构部分的零件材料要求也相应的提高。在批量不大时，应考虑减低成本，可适当放宽对材料性能的要求。2 被压冲件材料的性能、工序性质和凸凹模的工作条件，当被冲压件材料较硬或变形抗力较大时，凸凹模应选取耐磨性好、强度高的材料，对于凸凹模工作条件较差的冷挤压模，应选取有足够强度、硬度、韧性、耐磨性等综
29、合性能比较好的模具刚，同时应具有一定的红硬性能和热疲劳强度等。10.2 模具零件材料的选取和热处理要求 根据以上的总原则和制件的材料及工艺性，所设计模具材料和热处理如表5所示：10.3 模具零件的加工凸、凹模的加工要求如表6所示：11 冲裁模凸、凹模的制造工艺过程11.1 凸模的制造工艺过程由于冲裁件轮廓的形状种类复杂，相应的凸模刃口轮廓形状种类也很多，不同刃口轮廓形状的凸模加工的方法也不同，因此对于圆形凸模，其加工方法比较简单，在车床上车削帮料，并保留磨削余量，热处理后在外圆磨床上精磨，工作部分经过抛光、刃磨后即可使用。对非圆形凸模加工，采用电火花线切割加工。因为采用电火花线切割加工时采用自
30、动化的编程软件，不仅大大简化了加工过程，提高了自动化程度，缩短了制模周期，降低了成本而且提高了模具质量。在电火花线切割加工之后用钳工研磨凸模工作部分，使工作表面粗糙度降低。 表 5 零件材料与热处理 Table 5 The heat treatment of material零件 名称 材料牌号 热处理 硬度 冲裁模 凸模 T10A 淬火 5062冲裁模 凹模 T10A 淬火 6064弯曲模凸模、凹模 T10A 淬火 5660模柄 Q235导柱、导套 20钢 渗碳淬火 6062卸料版 Q235 淬火 5060导正销 T8 淬火 5256垫板 45钢 淬火 4348成行侧刃、侧刃挡块 T10A
31、淬火 4348凸、凹模固定板 Q23511.2 冲裁模凹模的制造工艺凹模型孔的加工方法不仅与其形状有关，而且与型孔的数量有关，下面分别介绍圆孔和非圆孔形孔的加工。凹模型孔中圆孔的加工从零件图可以看出来凹模中有很多的孔需要加工，可以利用坐标法在普通钻床上、铣床上加工出位置精度较高的系列型孔。凹模中非圆形孔的加工。非圆形孔的加工工艺比较复杂，其中心的废料首先要去除，然后进行精加工，精加工方法有挫销、电火花线切割和电火花加工。根据冲裁凸凹模的形状可知，采用电火花线切割加工是一种比较好的加工方法。因为线切割加工可在热处理后进行，型孔的加工精度高、质量好、线切割后需要钳工研磨型孔。以保证凸凹模的间隙均匀
32、。在线切割之前，要对凹模毛坯进行预加工，选择电火花机床，凹模厚度和水平尺寸必须在机床的加工范围之内，选择合理的工艺参数，还要安排好凹模的加工工艺路线，做好切割前的准备工作等。 表 6 凸、凹模的加工要求 Table 6 The Processing request of Convex, concave mould 项目 加工要求尺寸精度 达到图样要求，凸凹模间隙合力均匀表面形状 凸凹模侧壁要求平行或稍有斜度，大端应位于 工作部分，决不允许有反斜度 位置精度 圆形凸模的工作部分对固定部分的同轴度误 差小于工作部分公差的一半。凸模端面应与 中心线垂直，凹模孔与固定板安装孔、卸料板 孔孔位应一致，各
33、步步距应等于侧刃的长度 表面粗糙度 刃口部分的表面粗糙度为Rao.8um,固定部分 的表面粗糙度为Ral.1.6um,其余为6.3刃口 要求锋利 硬度 凹模工作部分硬度为6064HRC,凸模工作 部分硬度为5662HRC12 材料的热处理12.1 模具材料热处理的基本要求模具热处理一般保存模具预备处理和模具最终处理两类，此外还有模具加工中的热处理和使用中的恢复热处理。模具预备热处理主要包括退火、正火、和调质吃力，只要目的是消除毛坯残留组织缺陷，有利于后续冷加工处理， 提高使用性能和模具寿命；模具的最终热处理包括淬火和回火，消除淬火内应力，改善钢的性能，而且为了保持模具用钢在淬火后得到的高硬度和
34、耐磨性，应采用低温回火。12.2 模具用钢的热处理过程及硬度要求12.3. T10A钢1 T10A钢在淬火加热时不致过热，仍然能保存细晶粒组织。淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以具有较T8 T8钢的耐磨性能要好2 预先热处理： 退火高温回火正火调质处理3 最终热处理： 淬火低温回火13 模具的装配与调试13.1 模具装配的概述模具装配时模具制造过程中的最后阶段，装配质量的好坏将影响模具的精度、寿命和各部分的功能。要制造一副合格的模具除了保证零件的加工精度以外还要做好装配工作，因此模具装配时模具制造中的重要环节。13.1.1 模具装配的内容模具装配过程是按照模具技术要求和各零件间的相互关系，将合
35、格的零件按一定的顺序连接固定为组件、部件直至装配成合格的模具。他可以分成主件装配和总装配。模具装配的内容有：选择装配基准件、组件装配、调整、修配、总装。研磨抛光、检验和试冲等环节，通过装配达到模具的各项指标和技术要求。13.2 模具零件的固定方法模具零件的固定方法有许多种，根据本设计零件的模具特点，其固定方法有以下几种：（1） 紧固件法： 主要通过定位销和螺钉将零件固定起来。螺钉拟选用内六角为宜，拧入被连接件的深度为：铸铁为2d、钢为1.5d（d为螺钉工作直径）。连接件的销钉孔应同时钻、铰。销钉与孔采用H7/m6过度配合，孔壁的表面粗糙度值达到Ra1.6微米。销钉压入连接件与被连接件的深度分别不小于1.5d与2d（d为销钉孔直径）（2
