级进模课程设计.doc

1、绪论（1）模具行业发展前景分析 国际模具市场的广阔前景为我国模具行业提供了较大的发展空间模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年，市场总量一直在600650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8，“十一五”期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，因此加入wto后，我国模具行业机遇大于挑战，“十一五”期间，国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。 我国经济的高速增长为模具行业的发展提供了宏观支持我国国民经济在“十一五”期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持。汽车、电子信息、家电、办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随着我国自行开发能力的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。可以预见“十一五”期间中国模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。（2）发展趋势分析 模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。 模具cad/cam向集成化、智能化和网络化发展软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体cam、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的cae分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。 我国的模具产品将向大型、精密、标准化方向发展一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合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，生产效率进一步提高。 快速经济模具的前景十分广阔多品种小批量生产时代的到来，人们要求模具的生产周期越短越好，因此快速经济模具将有广阔的发展前景。预计21世纪，用各种超塑性材料来制作模具、用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具等生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。快速经济模具主要包括快速原型制造技术、表面成形制模技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、kevron钢带冲裁落料制模技术、模具毛坯快速制造技术等。2、分析冲压零件的工艺性（1）冲裁件的结构与尺寸冲裁的形状简单，规则，有利于材料的合理利用，以便节约材料，减少工序数目，提高模具寿命，降低冲裁成本。冲裁件的外形转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。冲裁件的最小半径可参照冲压课本表1-9选取，t=4mm，本设计取r=0.18t=0.72mm。尽量避免冲裁件上过于窄长的凸出悬臂和凹槽，否则会降低模具寿命和冲裁质量。根据表1-10，悬臂和凹槽的最小宽度，最大长度l5b，b=4mm,l=60mm则满足条件。（2）冲裁件的精度与断面粗糙度经查表,工件尺寸精度大多在it11至it12之间,一般冲裁可以满足精度的要求。冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材料塑性，材料厚度冲裁间隙，刃口锋利程度，冲模结构及凸，凹模工作部分表面粗糙度等因素有关。查表1-14，其断面粗糙度ra一般可达到50um。（3）冲裁件的材料冲压件材料为h62，抗剪强度为300mpa，有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜。根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。3、确定冲压工艺方案该零件是落料件，可采用的冲裁工艺方案单工序冲裁，该零件属于中批量生产。它操作简便，有保证平直度要求。如表 3-1 三种冲裁模的比较关系：模具种类比较项目单工序模复合膜级进模无导向的有导向的冲件精度低一般可达it8it10级it10it13级冲件平整度差一般因压料较好，冲件平整不平整，要求质量较高时需校平冲件最大尺寸和材料厚度尺寸和厚度无受限制中小型尺寸，厚度较大尺寸在300mm以下，厚度在0.053mm之间尺寸在250mm以下，厚度在0.16mm之间生产率低较低冲件或废料落到或被顶到模具工作面上，必须用手工或机械清理，生产率稍低工序间可自动送料，冲件和废料一般从下模漏出，生产效率高使用高速压力机的可能性不能使用可以使用操作时出件比较困难，速度不宜太高可以使用多排冲压发的应用不采用很少采用很少采用冲件尺寸小时应用较多续表模具制造的工作量和成本低比无导向的稍高冲裁复杂形状时比级进模低冲裁简单形状时比复合模低适应冲裁批量小批量中小批量大批量大批量安全性不安全，需采用安全措施不安全，需采取安全措施比较安全根据以上分析，该零件采用有导向级进工艺方案。4、确定模具总体结构方案（1）模具类型根据零件的冲裁工艺方案，排样图采用直对排，所以选有导向级进落料模。（2）、操作与定位方式零件的生产批量折中，但合理安排生产可用手工送料方式能达到大批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。为了方便操作和保证零件的精度，宜采用导料销导料，定位销以及始用挡料销定位方式。（3）卸料与出件方式考虑零件厚度较厚，采用固定卸料板卸料方式。为了便于操作，提高生产率，零件直接从凹模板出。（4）模架类型及精度 由于零件厚度较厚，条料又宽，为了送料方便，所以采用导向平稳的后侧导柱模架，考虑模具精度要求不是很高，因此采用ii模架精度。5、冲压工艺与设计计算（1）排样设计与计算参数确定：查冲压课本表3-18知：几种排样图的比较 如图所示： 直排的排样图，图5-1 直排条料宽度 ， 一个制件有效面积 斜排排样图 ，图5-2斜排排样条料宽度， 一个制件有效面积 直对排排样图，图5-3直对排条料宽度， 一个制件有效面积 利用率的计算以一条一米长的条料利用率来分析,材料的利用率直排：斜排：直对排：计算得直对排利用率高，其次是直排，考虑零件生产量较多而且零件形状简单规则，精度要求一般，所以采用直对排方式排样。（2）计算冲压力，初选压力机 冲裁力：根据零件图可算得一个零件内外周边之和又，材料厚度t=4mm，则卸料力：查冲压课本表1-8，取 则推件力：根据材料厚度查表1-26取凹模刃口直径壁高度h=12m，故n=h/t=12/4=3。查冲压课本表1-8，取则总冲压力：所以 初选压力机根据总冲压力f压选择压力机的标称压力,因为1310000kn=1310kn2500kn80, 所以 ,初选j23-250型开式可倾曲柄压力机。（3）排样设计及材料利用率分析 排样方法。有废料排样，因零件呈山字型，考虑材料利用率较高还有生产批料折中，采用直对排。 搭边值。查表1-3，得，。 送料步距s。根据公式(1-3):s=176mm。 条料宽度。根据公式得：mm 板料规格。选用 条料长度。l=1250mm 每张板料可裁剪的条料数。 每条条料可冲裁的零件数。 每张板料可冲裁的零件数。 一条条料的材料利用率。（4）冲压工艺过程卡厂名冷冲压工艺卡片产品型号零（部）件名称 共 页产品名称零（部）件型号第 页材料牌号及规格材料技术要求条料尺寸每条料可制件数毛坯重量辅助材料h62 条料13工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时0下料剪床剪料142.51250q11-42000剪切板1落料落料j23-250冲床落料模2检验按产品零件图检验编制 （日期）审核 （日期）会签 （日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期（5）计算凸，凹模刃口尺寸及公差采用配作发计算刃口尺寸，又根据排样图可知，凹模与凸模外型一致，因此，选用凹模为制造基准件。落料只计算凹模刃口及尺寸公差，并将计算值标注在凹模图样上，各凸模仅按凹模各对应尺寸标注基本尺寸，并注明按凹模实际刃口尺寸配双面间隙（查冲压课本表1-19）由公差查表得：it11至it12级各尺寸公差分别为mm、mm、mm、mm、mm均取，it14至it15级mm取落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算。第一类尺寸：凹模磨损后增大的尺寸，按公式 第二类：凹模磨损后减小的尺寸，按公式计算 第三类：凹模磨损后不变的尺寸，按公式计算 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别127.81mm，95.83mm，31.65mm，15.91mm，32.95mm，60.1mm，不必标注公差，凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙mm为当采用线切割机床加工凹模时，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可标注为0.01mm（为机床一般可达到的加工误差）。6、设计选用模具零、部件，绘图模具总装图（1）凹模设计 凹模采用矩形凹模板，在其上面开设所需要的凹模孔口，用螺钉和销钉直接固定在模座上，凹模板轮廓尺寸已经标准化，它与标准固定板，垫板和模座等配合使用，设计时可根据算得的凹模轮廓尺寸选用。凹模采用螺钉和销钉固定时，要保证螺孔间，螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。一般螺孔与销孔间，螺孔或销孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔直径，其最小许用值可参照冲压课本表3-27。凹模刃口采用直通型，是为了方便推件块活动。凹模轮廓尺寸设计如下：沿送料方向的凹模型孔壁最大距离为：垂直送料方向的凹模型孔壁间最大距离为：凹模厚度: 沿送料方向的凹模长度为垂直于送料方向的凹模宽度为根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与设计值相接近的凹模板轮廓尺寸为lbh=50025085mm。材料为cr12，工作硬度6064hrc（材料及热处理选用参考国标gb-t14662-93）。 凹模板零件图 图1-1 凹模板（2）落料凸模设计 凸模的结构形式凸模截面面积较大，加工可用线切割等方法加工因此直通式，固定方法采用螺钉。固定板固定法。 凸模部分尺寸由凸模刃口尺寸计算获得,凸模实际刃扣尺寸与落料凹模制，基本尺寸相同，分别为127.81mm,95.83mm,31.657mm，15.91mm,32.14mm，60.1mm。凸模实际刃口尺寸与凹模配制，保证最小间隙 计算凸模长度凸模长度计算：参考gb2872.1-81得，固定板固定卸料板，导料板，h取25mm，得凸膜长度 材料及技术要求材料选用cr12，热处理硬度5862hrc。各表面粗糙度为7。公差可由冷冲模零件技术条件gb2870-81查出，平行度公差t=0.02mm。如图6-2所示 凸模零件图图1-2 落料凸模（3）固定卸料板设计 卸料类型的选择材料厚度，厚度较大，平直度要求不高，故选用固定卸料方式。固定卸料板型孔与凸膜刃口配做保证双边间隙0.5mm。固定卸料板的外形尺可参考典型组合标准，固定板厚度取22mm，则固定卸料板外形尺寸为。 卸料板的螺孔过孔、销孔的孔径、孔距可参考典型组合结构标准。其中沉孔尺寸可根据内六角圆柱头螺钉国标gb70-85查得，m12螺钉螺钉头直径为18.27mm,高度为12mm,因此沉孔直径取20mm，深13mm。材料及技术要求，材料选用45,，粗糙度根据冷冲模矩形模板gb2858.1-81查出；公差可由冷冲模零件技术条件gb2870-81查出，平行度公差t=0.03mm，垂直度t=0.025mm。 固定卸料版零件图图1-3 固定卸料板（4）凸模固定板设计 固定板的型孔与凸膜刃口配做，与凸模为h7/n6过盈配合。 凸模固定板为矩形，外形尺寸通常与凹模一致，厚度可取凹模厚度的0.60.8倍，则固定板厚度取51mm，因此固定板的外形尺寸为 固定板的螺纹孔、销孔的孔径、孔距均可以参考典型组合标准 材料及技术要求：材料选用q235,不淬火。粗糙度根据冷冲模矩形模板gb2858.1-81查出；公差可由冷冲模零件技术条件gb2870-81查出，平行度公差t=0.03mm，垂直度t=0.025mm。 固定板零件图1-4 凸模上固定板（5）垫板的设计 垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度参考国标gb2858.3-81冷冲模矩形垫板可取12mm，外形尺寸为。 垫板的材料选用45号钢，淬火硬度4348hrc。 垫板螺钉、销钉过孔的直径比螺钉、销钉的直径大1mm左右，孔距由典型组合标准gb2893.2查得，公差可由冷冲模零件技术条件gb2870-81查出，平行度公差t=0.03mm。 垫板零件图图1-5垫板（6）承料板设计 承料板总长和厚度孔孔径、孔距度均可参考国标导料装置gb2865.6-81，承料板的外形尺寸为，材料选用q235。 承料板零件图图1-6导料板（7）导料板设计 导料板的总长和厚度及孔径、孔距均可以从典型组合保准gb2872.1中参考。材料选用45号钢，热处理4348hrc。各表面粗糙度4。 导料板的间距为： 导料板的宽度: 导料板零件图图1-7导料板（8）模柄设计 本设计选用压入式模柄，模柄与上模孔以h7/m6配合并加入销钉防止模柄转动。模柄结构尺寸可查冷冲模压入式模柄gb2862.1-81得a33133。材料选用q235，。公差可由冷冲模零件技术条件gb2870-81查出，圆柱度公差t=0.04mm。圆跳动公差t=0.04mm。 模柄零件图图1-8 模柄（9）上，下模座设计 上模座：上面模座材料、技术要求、结构形式、规格可参考国标冲模滑动导向模座gb-t2855.5-90，上模座规格为50025055 gb/t 2855.5。其中沉孔尺寸可根据内六角圆柱头螺钉国标gb70-85查得，m12螺钉螺钉头直径为18.27mm,高度为12mm,因此沉孔直径取20mm，深13mm。模柄与上模座h7/h6配合，材料选用ht200,粗糙度根据冲模滑动导向模座模板gb2855.5-90查出；公差可由冷冲模零件技术条件gb9439查出，平行度公差t=0.04mm。 上模座零件图图1-9 上模座 下模座：下面模座材料、技术要求、结构形式、规格可参考国标冲模滑动导向模座gb-t2855.6-90，上模座规格为50025070 gb/t 2855.6。其中沉孔尺寸可根据内六角圆柱头螺钉国标gb70-85查得，m12螺钉螺钉头直径为18.27mm,高度为12mm,因此沉孔直径取20mm，深13mm。材料选用ht200,粗糙度根据冲模滑动导向模座模板gb2855.6-90查出；公差可由冷冲模零件技术条件gb9439查出，平行度公差t=0.04mm。 下模座零件图图1-10 下模座（10）导柱设计 导柱的外形结构、技术要求、尺寸均可查国标冲模导向装置a型导柱gb-t2861.1-90，导柱导套的配合间隙：必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般应按h6/h5配合,间隙较大的的按h7/h6配合。导柱导套制造、安装要求：采用h7/r6压入模座的安装孔。导柱的长度:材料采用20号钢，技术要求：表面渗碳，淬火硬度5862hrc。 导柱零件图图1-11 导柱（11）导套设计 导套的外形结构、技术要求、尺寸均可查国标冲模导向装置a型导套gb-t2861.6-90，导柱导套的配合间隙：必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般应按h6/h5配合,间隙较大的的按h7/h6配合。导柱导套制造、安装要求：采用h7/r6压入模座的安装孔。材料采用20号钢，技术要求：表面渗碳，淬火硬度5862hrc。 导套零件图图1-12 导套（12）挡料销和导料销设计 挡位销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，导料销一般设为两个并在位于条料的同一侧用于导向作用，可根据固定挡料销国标，而且销钉的配合深度不能太浅，也不能太深，一般取公称直径的1.52倍，被设计取挡料销和导料销的规格为a1063 gb 2866.11-11 挡、导料销零件图图 1-13 挡、导料销（13）始用挡料装置设计 始用挡料销是级进模专业的挡料装置，主要用于冲裁排样中不能冲首件的级进模和单工序模中，目的是为了提高材料利用率。其尺寸结构可查冷冲模始用挡料装置gb2866.1-81查得，始用挡料块规格为656，弹簧规格为0.8820，弹簧芯柱规格为616。 始用挡料装置图图 1-14 始用挡料装置（14）模具总装草图 1-模柄；2-导柱；3-止动销；4-螺钉；5-上模座；6-圆柱销；7-垫板；8-螺钉；9-固定板座；10-凸模；11-固定卸料板；12-导料板；13-承料板；14-螺钉；15-螺钉钉；16-凹模；17-螺钉；18-圆柱销；19-下模座；20-固定挡料销；21-始用挡料销；22-圆柱销； 图1-15 总装图7、紧固件选着与校核压力机的强度（1）紧固件的选择同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个，矩形一般是48个，并尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉规格可以查冲压课本表1-34选用，螺钉之间，螺钉与销钉之间的距离，螺钉，销钉距凹模刃口外边缘的距离均不能过小，可参照冲压课本表1-25，销钉与销孔之间采用h7/m6或h7/n6配合。上模销钉规格 1260 gb 119-76 下模销钉规格 1250 gb 119-76螺钉的规格 m1632 gb 70-60 m1270 gb 70-60 m830 gb 70-60（2）校核压力机强度计算的模具的闭合高度为332mm，选着压力机时，必须使模具介于最大的安装高度与最小的安装高度之间，一般应满足，初选压力机.符合要求，为最大闭合高度，为最小闭合高度，查冲压课本表1-7知mm，所以选着的压力机符合要求。（3）装配技术条件要求装配时应保证凸，凹模之间的间隙均匀一致，配合间隙符合设计要求，不允许采用使凸，凹模变形的方法来修正间隙。卸料机构必须灵活，卸料板或推件器在冲模开启状态时，一般应突出凸凹模表面0.51.0mm。当采用机械方法联接硬质合金零件时，连接表面的表面粗糙度参数ra值为0.8um。各接合面保证密合。落料凹模刃口高度，按设计要求制造，其漏料孔应保证畅通，一般应比刃口大0.22mm。冲模所有活动部分的移动应平稳灵活，无滞止现象，滑块，楔块在固定滑动面上移动时，其最小接触面积不少于其面积的四分之三。各紧固用的螺钉，销钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上下模座平面。各卸料螺钉沉孔深度应保持一致。各卸料螺钉，顶杆的长度应保持一致。凸模的垂直度必须在凸凹模间隙值的允许范围内，推荐采用表3的数据。间隙值mm垂直度公差等级单凸模多凸模薄料，无间隙（0.02）560.020.06670.0678冲模的装配必须复合模具装配图，明细表及技术条件的规定。凸模，凸凹模等与凸模固定板的配合一般按h7/m6，h7/n6保证工作稳定可靠。在保证可靠的使用前提下，凸模，凹模，导柱，导套等零件的固定可采用性能良好并稳定的粘结材料浇注固定。7、 总结本课题设计是对制件采用级进冲裁方式冲裁，设计的模具采用固定卸料级进模。对本课题设计进行了深入的研究和分析、总结。本设计的工作原理是上模部分依靠模柄固定在冲床上，下模部分用压力板安装在冲床的工作台上；工作时，条料沿导料销送至挡料销处定位，开动压力机，上模随滑块向下运动，具有锋利刃口的落料凸模和穿过条料使冲件落入凹模完成冲裁工作。滑块带动上模回升时，卸料装置将箍在凸模上的条料卸下，推件装置将卡在落料凹模与冲孔凸模之间的冲件推落在下模上面，而卡在凸凹模内的冲孔废料是在一次次冲裁过程中由冲孔凸模逐次向下推出的。将推落在下模上面的冲件取走后又可进行下一次冲压循环。通过分析模具的结构组成及工作原理知道本课题设计的要点： 工作零件是进行冲裁工作的零件，它是冲裁模的主要零件，比如凸模与凹模就是工作零件，此零件要求的刚度和强度要求很高，设计时要考虑其材料的问题，以及零件与固定零件的间隙要适当而且要分布均匀，这是保证冲裁件质量的关键。 基础零件是固定凸模与凹模，并使之与冲床