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短臂冲压成形工艺分析及模具设计

1    前言

毕业设计是一种综合性的训练,也是一个重要的专业实训环节,它综合性强,应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展,工业产品增多,产品更新换代加快,市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高,在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。

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为了更进一步加强我们的设计能力,巩固所学的专业知识,在毕业之际,特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课,技术基础课和专业课的基础上,所设置的一个重要的实践性教学环节。 paper51.com

本次设计的目的:

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一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识,进行一次冲压模设计的实际训练,从而提高我们独立工作能力。

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二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识,以致能融贯通,进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。

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三、掌握模具设计的基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。 http://www.paper51.com

 由于本人设计水平有限,经验不足,错误难免,敬请老师批评、指导,不胜感激。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

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2  零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型 paper51.com

2.1  工件零件 copyright paper51.com

对下图一冲压件进行设计,材料为Q235,厚度为2mm。批量:1000件,精度要求不高,可用公差等级为IT14级。零件图如图10.1所示:

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图 2.1 工件图

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2.2  工艺分析

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此工件形状比较复杂,但精度要求不高只有IT14 级,主要工序有冲孔、落料、压筋、切舌,冲孔尺寸有4×φ6;落料尺寸有:70 、45°、50、60°、37、75、30; 压筋尺寸有:25,定位尺寸有:38±0.2;切舌尺寸有:15、15,定位尺寸有:15±0.2;Q235是普通碳素钢,材料状态:未淬火;抗剪强度τ=304~373MPa,抗拉强度σb=432~461MPa;屈服点τs=253MPa;伸长率  τ10=19~23%;从它的力学性能可知它的冲裁性较好. 内容来自www.paper51.com

冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。冲压加工时,板料在模具的作用下,于其内部产生使之变形的内力,当内力的作用达到一定程度时,板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲裁件的工艺性,是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量,工件尺寸公差等级,对工件尺寸、形状的适应性,模具制造、安装调整和成本,操作方便与安全来决定。综上分析,要选取在满足工件质量与生产率的要求下,模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。其具体要求为: http://www.paper51.com

对冲裁件形状与尺寸的要求

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1.冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下,把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。 内容来自www.paper51.com

2.冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角,宜采用圆角连接。

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3.冲裁件的孔径太小时,凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 copyright paper51.com

4.冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

5.冲裁件上孔与孔之间,孔至边缘之间的距离不宜过小,否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。

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冲裁件对尺寸精度的要求 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

  一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在IT10~IT11级以内。本工件材料为Q235,厚度为2mm。具有良好的冲压性能,且冲裁件结构形状简单,所以精度按照IT14级制造。取磨损系数X=0.5。 copyright paper51.com

结论 内容来自www.paper51.com

(1) 材料:Q235钢板是普通碳素结构钢,具有良好的可冲压性能。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

(2) 工件结构形状:冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角,为提高模具寿命,建议将所有90°清角改为R1的圆角。

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(3) 尺寸精度:零件图上所有尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表,各尺寸公差为: http://www.paper51.com

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2.3  确定工艺方案模具结构类型

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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,选择模具的导向方式与精度,定距方式及卸料方式等,现有如下两种模具结构方案: 内容来自www.paper51.com

方案一:采用复合冲裁模结构。

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        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。

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复合模有如下特点:

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1、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。 paper51.com

2、冲件表面较为平整。

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3、适宜冲薄料,也适宜冲脆性或软质材料。 http://www.paper51.com

4、冲模面积较少。 copyright paper51.com

方案二:采用级进冲裁模结构。

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            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,而在最后工位才制成工件。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

级进模有如下特点:

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1、                   材料利用率较高。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

2、                   凸模形状简单,提高模具使用寿命。

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3、                   工作效率比较高。 内容来自www.paper51.com

该工件材料为Q235,厚度为2mm。大批量生产,精度要求不高,IT14级即可,对比以上两种方案决定采用级进模冲裁结构。 http://www.paper51.com

通过到工厂的调研,了解到其工件包括下料、落料、冲孔、压筋、切舌几个工序。经过研究可采用以下几个方案来实施:

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1、             下料——压筋——冲孔——切舌——落料 内容来自www.paper51.com

2、             下料——冲孔——切舌——压筋——落料

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3、             下料——冲孔——切舌——落料——压筋 http://www.paper51.com

4、             下料——冲孔切舌落料——压筋 http://www.paper51.com

5、             下料——冲孔落料——切舌压筋 内容来自www.paper51.com

6、             下料——压筋冲孔——切舌落料 http://www.paper51.com

第一、二、三种方案是工厂采用的一般方案,主要是用来小批量生产,生产效率不高,模具设计比较简单。 http://www.paper51.com

第四种方案是把落料、切舌和冲孔有一副连续模来做。采用此方案则要求设计的模具精度比较高。成本较大。 http://www.paper51.com

第六种方案把落料、冲孔、压筋和切舌分成两副模具,可以满足大批量生产的要求,同时也可以节省模具成本,对模具的要求不是很高。设计的模具的结构比较简单。

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第五种方案相对第六种方案来说,主要考虑模具和工件的定位和压一般成形规律,与尺寸精度的影响。 http://www.paper51.com

通过和老师讨论第五种方案较好。 http://www.paper51.com

2.3.1  定位装置

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    为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。

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  因为板料厚度t=2mm,属于较厚的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个始用挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个固定挡料销.

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2.3.2 卸料装置

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连续模冲裁时,条料将卡在凸凹模外缘,因此需要在下模设置卸料装置。

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在下模的卸料装置一般有三种形式:第一种刚性卸料,常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料,常用于冲裁厚度少于1.5mm的板料,由于有压料作用,冲裁件平整。第三种废料切刀卸料,主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。由于该零件的条料较厚,故采用第一种刚性卸料结构。 http://www.paper51.com

2.3.3 导向装置

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采用二导柱式模架。 内容来自www.paper51.com

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