毕业设计论文：手柄落料、冲孔级进模的设计与实现

前 言冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。本次设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。本设计主要介绍片装弹簧冲压级进模。本设计共分5章，主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。另外，还附有毕业设计任务书、论文评阅表、答辩小组成员表、部分模具零件冲压工艺过程卡、装配图、零件图。导师XX曾在编写及内容安排提出不少有益的意见。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，恳请个各位老师的批评与指正。河南工业职业技术学院 机械工程系毕业论文绪论模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用，巩固和加深各种理论知识灵活运用。目标是通过这次毕业设计，可以很好的培养独立思考，独立工作的能力，为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。此次毕业设计课题为片装弹簧冲压级进模。首先对片装弹簧的冲压工艺进行了分析，介绍了片装弹簧冲压级进模结构设计的要点，同时编制了片装弹簧冲压级进模的制造工艺和装配工艺。设计题目：手柄落料、冲孔级进模冲压件如图0-1材料： Q235-A生产批量：中小批量生产料厚：t=1.2mm图0-1手柄1 冲压工艺分析及工艺方案的确定1.1、工艺分析：该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精度为IT14级。由制件图分析可知：此工件只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，则需要冲的孔只有六个，一个8mm的孔和5个5mm的孔。大端4个5mm的孔与R16mm外圆及8mm孔之间只有3.5mm的距离。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。1.2、冲压工艺方案的确定：该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚35mm接近凸凹模许用最小壁厚32mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。如果设计成复合模，模具制造难度较大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三更为合理。 1.3、排样图的设计：设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图1-1所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。但凸模和凹模都要制成两套，从而增加模具成本，所以设计成各位冲压。调料完成冲压以后，将调料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取25mm和35mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表8.2.1）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。 此工件的尺寸在级进模中是较大的，只有两个工位，又是中小批量生产，因此采用挡料销定位。送料时废料孔与挡料销作为粗定位，在大凸模上安装两个导正销，利用调料上5mm和8mm孔作导正销孔进行导正，以此作为调料送进的精准定距。操作时完成第一步冲压后，把调料抬起向前移动，用落料空套在挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再做精准定距。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精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将调料向后拉回0.2mm,而完成精确定距。用这中方法定距精度可达到0.02mm。1.4、模具结构形式的确定： 模具总体结构：模具采用滑动导向中间导柱模架，模具上模部分主要由上模版、垫板、凸模固定板及卸料版等组成。因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。以橡胶为弹性元件，它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。上模部分共有七个凸模，综上所述，由冷冲模设计指导表4-2，4-7应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，中间导柱滑动导向模架。2 冲压工艺计算与设计2.1、主要尺寸计算：查表2.5.2得，最小搭边值a=3.5mm，a1=2.5mm；采用无侧压装置，调料与导料版间隙Cmin=1mm。冲裁件面积A的计算：A=(162+82)+95(16+32)/2=2782.4调料宽度B的计算：B=95+2*16+2*3.5+1=135mm步距S地计算：S=32+16+2*2.5=53mm一个步距的材料利用率：=(nA/BS)*100%=(2*2782.4/135*53)*100%=78%2.2、冲裁力的计算：冲裁力用公式（2-6）计算：取=300MPa，板料厚t=1.2mm，L值为六个孔的总周长与工件外轮廓线周长之和，经计算得出L=370mm，则冲裁力为：F 0=KLt=1.3*370mm*1.2mm*300MPa=173160N式中K系数，K=1.3 L冲裁周边长度（mm） 材料的抗剪强度（MPa） 材料的抗拉强度（MPa） t材料厚度（mm） 选择压力机时，再将冲裁力乘以安全系数，其值一般取1.3，则用于冲裁的总压力应大于173KN。2.3、弹性橡胶板的计算：本模具中橡胶板的工作行程由一下几个部分组成：凸模修模量5mm；凸模凹进卸料版1mm；工件厚度1.2mm；凸模冲裁后进入凹模2mm。以上四项长度之和就是橡胶板的工作行程s工作，即：S工作=（5+1+1.2+2）mm=9.2mm去压缩量为自由高度的0.25，则橡胶板的自由高度为：H自由=s工作/2.5=9.2mm/0.25=36.8mm由式（2-11）计算卸料版的卸料力，即：F卸=K卸F 0=0.04*173160N=6926.4N预压缩量取15%，由图1-17可查出p=0.5MPa，此时橡胶板应具有足够的卸料力，其卸料力的大小用式（1-2）计算橡胶板所需的面积，则：A=F/p=5328/0.5=106.56mm查表（2.6.1）K T=0.055、N=h/t=8/1.2=7 计算推件力：F T=NK TF 0=7*0.055*173160=66666.6冲压工艺总力：F Z=F 0+F X+F T=173160+6926.4+66666.6=246753N结合模具的实际结构，将橡胶板分成若干块安装。橡胶板高度H自由与直径D之比需要满足下式：0.5H自由/D1.52.4、设备类型的选择：设备类型的主要依据是所完成的冲压工序性质，生产批量，冲压件的尺寸及精度要求，现有设备条件等。中小型冲压件主要选用开式单柱（或双柱）的机械压力机；大中型冲压件多选用双柱闭式机械压力机。根据冲压工序可分别选用通用压力机，专用压力机（挤压压力机，精压机，双动拉深压力机）。大批量生产时，可选用高速压力机或多工位自动压力机；小批量生产尤其大型厚板零件的成型时，可采用液压机。摩擦压力机结构简单，造价低，在冲压时不会因为板料厚度波动等原因而引起设备或模具的损坏，因而在小批量生产中常用于弯曲，成型，校平，整形等工序。对板料冲裁，精密冲裁，应注意选择刚度和精度高的压力机；对于挤压，整形等工序应选择刚度好的压力机以提高冲压件尺寸精度。压力机技术参数选择主要依据冲压件尺寸，变形力大小及模具尺寸，并进行必要的校核。对于该制件查参考文献表1-8开式双柱可倾压力机（部分）参数，可初选压力机型号规格为J23-252.5、模具压力中心的计算：冲裁模压力中心就是冲裁合力作用点，冲压时模具的压力中心一定要与冲床滑块中心重合。因此，设计模具时，要使模具的压力中心通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心和冲床滑块中心重合。计算压力中心时，应首先画出凹模型口图，如图所示，在图中将xOy坐标建立在图示的对称中心线上，在图中将冲裁线按几何图形分成L1L6共六组线段，没组线段都要计算出线段总长度、力的作用点到x轴线的距离及到y轴线的距离。L1是半圆弧，其力在x轴线方向上的作用点可从有关手册中查出，位于距圆心2R/处；L4也是半圆弧，计算方法同上；L2、L3是直线，力的作用点位于直线的中间，L6由4个5mm的圆和一个8mm的圆组成，力的作用点位于8mm的圆心。L2和L3的长度按勾股定理计算出为95.34mm，X=L1x1+L2x2+L6x6/L1+L2+L6=13.57mmY= L1y1+L2y2+L6y6/L1+L2+L6=11.64mm计算出的压力中心是如上图所示的C点。2.6、弹性橡胶版的计算：本模具中橡胶版的工作行程由一下几个部分组成：凸模修磨量5mm；凸模凹进卸料版1mm；工件厚度1.2mm；凸模冲裁后进入凹模2mm。以上4项长度之和就是橡胶版的工作行程s工作，即：s工作