《毕业设计（论文）-支撑架冲裁复合模具设计（全套图纸三维）(13页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-支撑架冲裁复合模具设计（全套图纸三维）(13页).doc（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-毕业设计（论文）-支撑架冲裁复合模具设计（全套图纸三维）-第 10 页毕业设计论文设计题目：“ 支撑架 ”冲裁模具设计全套图纸，加153893706下 达 日 期： 2015年09月16日开 始 日 期： 2015年09月18日完 成 日 期： 2016年01月15日指 导 教 师： 学 生 专 业： 机械制造与自动化班 级： 学 生 姓 名： 教 研室主任： XX学院机械工程学院目 录前言1.我国模具行业的发展方向和前景22.冲压加工的特点23.冲压模具的种类34.课题意义45.冲压工艺性分析及冲压方案的确定5 (1)冲压工艺性分析6 (2)冲压工艺方案的确定76.排样设计及计算8 (1)
2、展开尺寸计算9 (2)排样方案10 (3)确定搭边值10 (4)确定条料宽度计算利用率117.冲裁力的计算及确定压力中心11 (1)冲裁力的计算12 (2)确定压力中心138.冲裁工艺计算13 (1)选择双面间隙14 (2)冲裁模刃口尺寸计算原则14 (3)冲孔和落料刃口尺寸计算149.各零件结构尺寸15 (1)凹模的设计15 (2)凸模设计16 (3)凸模凹模的材料选定17 (4)卸料部分的设计17 (5)卸料装置18 (6)推件和顶件装置18 (7)定位部分的设计19 (8)模架、模座和导柱导套20 (9)模架类型20 (10)模座21 (11)导柱与导套的选用21 (12模柄的选用22结
3、论23参考文献24致 谢25前 言一我国模具行业的发展方向和前景经过1990年代的高速发展，中国的模具产业已经达到一定的水平，生产能力也有了相当大的提高，模具市场的规模也正在逐步扩大。过去十年，中国模具工业（主要集中在汽车、电子信息以及电器）以每年15%左右的增长速度快速发展。到2005年，全国模具生产厂点已达3万多家，从业人员50多万人；模具销售总额高达610亿元，比上年增长25%；模具生产企业总体上任务饱满、订单充足。2006年，业界预测中国汽车的年度销售数量将会比前一年增长15%，年度销售数量将会达到640万台。而汽车零部件市场比汽车整车的市场更大，可以预测汽车相关模具产业将会有高速发展
4、。与2004年相比，2005年中国的模具生产值增加了125%，以610亿人民币居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，达到了7.4亿美元。目前，国内模具行业正随着我国制造业特别是汽车和电子产业的持续高速发展而逐渐步入“黄金期”。近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；冲压模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展较快。在冲压模具方面，2006年，冲压模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，冲压模具在量和质方面都有较快的发展，
5、我国最大的冲压模具单套重量已超过50吨，最精密的冲压模具精度已达到2微米。在 CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括10个方面：(1)模具日趋大型化。(2)模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。(3)多功能级进模具将进一步发展。新型多功能级进模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。(4)热流道模具在冲压模具中的比重也
6、将逐渐提高。(5)随着冲压成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压冲压成型等工艺的模具也将随之发展。 (6)标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。(7)快速经济模具的前景十分广阔。(8)随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。(9)以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，冲压模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对冲压模具的要求也越来越高。(10)模具技术含量将不断提高。从应用趋势方面分析，受用户要求模具的生产周期缩短影响；
7、快速经济模具的开发将被重视，模具标准件的应用将日渐广泛，且采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。2.冲压加工的特点 冲压是利用安装在冲压设备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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模
8、具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 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地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，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。因此可以说，如果生产中采用冲压工艺，许多工业部门就必须要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代。与其它方法相比，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
9、： (1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。 (2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。 (3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 (4)冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精
10、度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。3.冲压模具的种类冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征进行分类。根据工艺性质分类（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形
11、的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。根据工序组合程度分类（1）工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2）级进模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。4.课题意义 在传统冲压模具设计中，设计周期长，一般要二到三个月的时间；设计成本高，需要往返数次制模，修模；产品质量不能保证。本文以支撑架零件的冲压模具设计为例，运用三维软件设计制作，不但保证了模具的精确性，而
12、且结构也简单，使设计者可以节约时间，集中精力拆模做凸凹模；运用UG分析功能，对冲压过程进行模拟分析，运用专家模架系统，根据设计参数直接选取标准模架，构造模具三维实体。这样设计出来的模具具有更高的质量，更大的准确性。现代的模具设计在计算机的平台上，运用CAD/CAE/CAM等软件，使现代模具设计具有了高质量，高效率，低成本等特点。5.冲压工艺性分析及冲压方案的确定1.冲压工艺性分析 零件的工艺性分析是指分析该零件采用冲压加工的难易程度和经济性。分析时，要根据制件零件图或者实物，分析其几何形状、尺寸、料厚、结构工艺性、精度及表面粗糙度要求、制件材料、生产数量等是否符合冲压要求。工件图：2.冲压工艺
13、方案的确定该制件采用大批量生产，主要包括落料、切口、切断几个基本工序，可以采用的工艺方案有： （1）先落料，再冲孔，然后切口、切断，采用工序模生产 （2）落料切口冲压，然后切断，采用复合模生产 （3）冲孔落料连续冲压，然后切口、切断，采用连续模（级进模）生产。 方案（1） 模具结构简单，制造周期短，成本低，但需要两道工序 ，两套模具才能完成该零件的加工。两套模具使成本相应的也提高了，生产效率低。难以满足零件大批量生产的需要。 方案（2） 采用复合模冲裁时，生产效率高，操作方便，误差较小，对于此冲件合理。 方案（3） 采用级进模冲裁，冲出的零件精度和平直度不好，生产效率低高，并且可以节约成本。通
14、过以上分析得出该零件采用方案（2）级进模冲裁。6.排样设计及计算1.展开尺寸计算运用UG软件对支撑架零件进行工程图的绘制，工程图如图3.1所示下： 图3.1 支撑架工程图 2.排样方案 方案一 方案二图3-2 排样方案方案一和方案二采用送料的方式如图所示，由于考虑到生产实际的要求我们采用横向送料的方式，首先确定方案二为合适的方案。3.确定搭边值排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。 搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率低，过小时搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。根据表3-1查得
15、搭边值：，表3-1 板料冲裁时的最小搭边值板料厚度人工送料自动送料圆形非圆形往复送料111111.51.521.5322.521-221.52.523.52.5322-32.5232.543.53.533-432.53.5354434-5435465545-6546576656-8657687768768798874.确定条料宽度计算利用率有侧刃的条料宽度及导料版间距：其中,B为条料宽度；D为条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a为冲裁件与条料侧边之间的搭边（侧搭边值）；为条料宽度公差查表得。计算利用率：通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示，其中, S为送料步距；A为材料面积
16、；为材料利用率；计算得到方案一：mm；方案二：；有计算结果得出方案二的利用率高于方案一，最终决定采用方案二进行排样。7.冲裁力的计算及确定压力中心1.冲裁力的计算利用普通平刃凸模和凹模冲裁时其冲裁力的计算公式为：b其中：-冲裁力； -冲裁力系数，一般取-冲裁周边长度（）； -冲裁料厚()； b-抗剪强度（）；为了方便计算b，其中为材料抗弯强度，查表得。卸料力、推件力、顶件力系数：查表4-1得，；表4-1 卸料力、推件力、顶件力系数材料材料厚度（mm）xtdT21冲裁力：卸料力：推件力： n为留在凹模刃口内料的个数；h为凹模刃口垂直高度；t为料厚； 总冲压力：根据计算结果选取压力机为J23-25
17、型开式双柱可倾冲床。主要参数如下：表4-2 J23-25型开式双柱可倾冲床公程力250KN公程力行程5mm滑块形成次数80最大封闭高度260mm工作台尺寸360560（mm）工作台板厚度65mm模柄孔尺寸4060主电动机功率3Kw2.确定压力中心模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合；否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。 由于冲件Y方向对称，故压力中心，=8.68mm8.冲裁工艺计算1.选择双面间隙冲裁间隙对冲裁件
18、质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙。间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（），最大值称为最大合理间隙（）。由表查得， 表5-1 冲裁模初始双面间隙z （）2.冲裁模刃口尺寸计算原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果
19、使间隙越来越大。落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不合格，会使模具的寿命降低。刃口加工的方法有两种，一种是凹模与凸模分别加工法，另一种是凸模与凹模配合加工法
20、配作法。采用凸模凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸模凹模刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值应满足下列关系式：当出现的情况，当大的不多时可以适当调整以满足上述条件，这时凸凹模的公差直接按公式，和确定。如果出现时，就采用配做法。配作法就是先按设计尺寸制造出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸按间隙配制另一个零件。3.冲孔和落料刃口尺寸计算冲孔刃口计算：，表5-2 冲孔凸模、凹模的极限偏差基本尺寸凸模极限下偏差凹模极限上偏差-0.020+0.020+0.025+0.0300.025+0.035进行调整: 查表5-3得将已知数据和查表结果带入公式：表5-3 系数材料厚度t/mm非圆形圆
21、形10.750.50.750.5工件公差/mm落料刃口尺寸计算： 当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此属于第一类尺寸。， = = = =凹模磨损后变小的尺寸，为第二类尺寸。 =9.各零件结构尺寸1.凸模固定板的设计冲裁时凹模承受冲裁力和侧向力的作用，由于凹模结构形式不一，受力状态又比较复杂，目前还不能用理论计算法确定凹模尺寸，在生产中都采用经验公式概略的计算凹模尺寸。凹模厚度为： 其中：系数 冲裁件最大的外形尺寸 表6-1 系数kb/mm系数k501000.22取H=30MM.垂直于送料方向的凹模长度 ,取送料方向的凹模宽度：其中：其中：-送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离表6-2 材料宽度B材料厚度t mm.凸模固定板外形：mm.图6-1 凸模固定板2.凸模设计根据需要，现在选定台阶式凸模，这种凸模的工作部分和固定部分的形状与尺寸可以不相同，工作部分可以为异形，但一般做成圆形或矩形，凸模与固定板配合先用H7/m6。其中，-凹模的厚度；-凸模固定板的厚度；-增加高度，包括凸模的修正量，凸模进入凹模的长度图6-2 冲小孔凸模