毕业设计（论文）-电器柜外门控制片冲压模具设计.doc

摘 要冷冲压成型加工是现代工业生产中应用非常广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术。由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，模具已广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。目前，随着电器罩外门位置控制片及轻工业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注。将高新技术应用于模具设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证：1）、CAD/DAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/DAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70-89，PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。2）、为了缩短制造周期，提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。3）、快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。有SLA、SLS、FDM、LOM等各种类型的快速成型设备。国外工业先进国家都拥有上万个模具企业与支持模具企业或为模具企业提供生产装备的企业相组成的强大的产业基础。这是为适应社会产品工业化规模生产的重要条件和特点。如电器罩的工业化规模生产需要一大批专业性模具企业为其提供模具，同时根据电器罩的生产技术要求，这些模具企业还配有相应的先进技术装备，包括数控和计算机数控机床、CAD/CAM系统，以及各种工艺装备。成形加工的社会效益很高，是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用。后者，是模具价值和市场价格的主要组成部分，其中，一部分技术价值计入了市场价格，而更大一部分价值，则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模，其模具费用仅为电视机产品价格的1/30001/5000，尽管模具的一次投资较大，但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小的部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值为社会所拥有，变成了社会财富。所以本模具设计具有非常重要的现实意义。本模具设计是为成形加工电器罩外门位置控制片，该零件左、右对称，生产中要求保证零件的高精度。而且该零件存在两次弯曲成形工序，单件冲压时存在着横向不平衡力，影响模具寿命和冲压质量。据此，拟定该零件的冲压工艺为“冲孔压槽弯曲落料”成形，并设计了一套级进模模具。在使用AutoCAD进行模具设计时，可以方便、快捷地调用工艺资料，达到了提高产品质量，缩短周期，降低成本，增加经济效益的目的，具有非常重要的现实意义。关键词：级进模 冲孔 压槽 落料 弯曲 冲压模具 工序AbstractCold stamping forming is the modern industrial production is widely applied in the high quality, high efficiency, low consumption, production techniques vary adaptive. Due to the modernization of production technology, mould in modern industrial production, mould has been widely used in electric motors and electrical products, electronic computer products, instrument, electrical appliances and office equipment, automobile, ordnance, general machinery production. Mould technology level, has become the measure of a national manufacturing level of important symbol, and largely determines the quality of the products, benefit and new product development capabilities. Now, along with electrical cover outside doors position control of films and the rapid development of light industry, mould design and manufacture increasingly paid much attention to by the people. Will high-tech applied to mold design and manufacturing, has become a manufacturing quality mould fast powerful guarantee: 1), CAD/CAM DAE/wide application in information technology, displays the drive and ascend the superiority of the die and mould industry. In Europe and the United States, CAD/DAE/CAM has become universally applied technology mold enterprise. In the application of CAD, has surpassed dump board, two-dimensional drawing the primary phases, current 3D design has reached 70 - 89 , PRO/E, UG, CIMATRON software such as application widespread. 2), in order to reduce lead-time, increase the market competitive power, widespread use of the high-speed machining technology. 3), rapid prototyping technology and rapid tooling technology has been widely applied. Have SLA, SLS, such as LOM FDM, various types of rapid prototyping equipment. Foreign advanced industrial countries have tens of thousands of mould enterprise and support mould enterprise or for mould enterprise provide production equipment enterprises phase composition of strong industrial base. This is to adapt to the social product industrialized scale production of the important conditions and characteristics. Such as electric industrial scale production needs to cover a large number of professional mould enterprise provide the mold, and according to the production requirements electrical mask, these mould enterprise are also equipped with corresponding advanced technology and equipment, including CNC and computer numerical control machine tools, CAD/CAM system, and various technology and equipment. Forming social benefits high, high technology content is the social product, its value and price depends mainly on mould material, processing, labor and consumption of related three direct expenses incurred by and mold design and mold testing technology costs. The latter, mould value and market prices, including the main part, part of the market price included technical value, and a larger part value, is mould users and product user benefit into social benefits. Such as TV sets, the cost of the mould with mould product prices for TV only 1/30 1/5000, despite a greater investment mold in mass production, but the cost of every TV set in the tiny accounted for only part, even can be neglected, but in fact, the high value for society have mold, into a social wealth. So this mold design has very important practical significance. This mold design is forming appliances cover for the outside door piece, the position control parts left, right is symmetrical, production requirement assures the precision parts. And the parts forming process, the existing two piece stamping there exists lateral unbalance force, influence and punching die life quality. Accordingly, the components of the stamping process worked for punching - pressure trough - bending - blanking forming, and designed a set of progressive die mold. In use AutoCAD design, tool can easily and quickly calling process material, to improve product quality, shorten the cycle, reduce cost, increase the economic efficiency, has very important practical significance. Keywords: progressive die punching pressure trough blanking bending stamping mould process 第1章 绪 论1.1 我国冲压模具业发展现状现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率 中国模具行业发展现状：目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。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%。 在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。1.2 我国冲压模具制造技术发展趋势我国模具标准化工作起步较晚，模具标准生产、销售、推广和应用工作也比较落后因此，模具标准件品种规格少、供应不及时、配件性等问题长期存在。从模具标准件使用覆盖率一直较低。近年来虽然由于外资企业的介入，比例已有较大提高，但总的来说还很低。据初步估计，目前这一比例大致为40%-产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近20年来，产值以每年15%左右的迅速增长。2000年我国模具工业总产值已达280亿元人民币。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。在冷冲模具方面，代表当代模具技术水平的汽车覆盖件模具，我国东风汽车公司模具厂、第一汽车厂模具中心等都能制造。他们在CAD/CAM/CAE冲压件质量及模具性能方面，均以达到或接近国际先进水平，多工位连续模和多功能模具是我国重点发展的精密、高校模具品种。目前，国内以可制造具有自动冲切、叠呀、计数、分组、转子铁心扭斜和安全保等功能的铁心精密自动叠压多功能模具。生产电动机定、转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可的2微米。寿命达到1亿次以上。用于生产集成电路引线匡架2030工位生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调器散热片的连续模也已经达到较高水平。我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60%80%的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。 第2章 零件工艺分析及确定工艺方案2.1 产品零件图零件名称：电器柜外门位置控制片生产批量：大批量生产材料：08F料厚：0.8mm零件简图：如图一图一2.2 工件工艺分析一、冲裁件工艺分析 1、冲裁件材料及结构的工艺性： 1、材料分析：该零件的材料为08F钢，为优质碳素结构钢，其强度和硬度低，塑性好，故其冲压性能较好。材料08F钢是比较常用的材料，其抗剪强度为=216304Mpa，抗拉强度b=275383Mpa，屈服点s=177Mpa，伸长率=32，弹性模量=186103Mpa，具有较好的冲压性能和力学性能，易于进行各类冲裁加工。 2、结构工艺性分析： 该零件的外型尺寸较小，且有悬臂和窄槽，形状也相对复杂，有极限冲裁特征。故需计算方可确定此零件结构是否适合冲裁。 、因为该零件有弯曲工序，故先根据其零件图计算该零件的展开长度： 由单角弯曲分别计算该件展开长度：L=（1.4+5.4）2+14+448/900.5t=28.45该零件展开毛坯图如下：图二、最小圆角半径：冲孔时最小圆角半径r=0.60t（t=1mm）=0.60mm0.55mm 则零件中只有一种圆角，即4个直径为1.1mm的半圆。查表可知此圆角半径值符合冲裁要求。、冲裁件孔的最小尺寸：冲压件上的孔的尺寸受到凸模强度的限制，不能太小，最小尺寸为：0.7t=0.56mm=2t，但同时不得小于34mm。该零件中心的矩形孔与其两侧的4个窄槽及4个肩部的缺口均距离太近，故应放在不同的工位进行冲裁，应根据其各孔与槽的距离，合理确定排样图。、冲裁件上的悬臂和凹槽部分尺寸：由窄槽和悬臂的宽度、深度及长度的关系（b1.2t、L5b）可知该零件的凹槽和悬臂均符合冲裁要求,因为该零件有4个宽1.5mm,长9.225的悬臂,由公式L5b可以看出其不符合冲裁要求,但此部分并非一次冲裁成形,故其强度及形状在冲裁过程中可以得到保证. 、弯曲半径：该件弯曲时，两弯曲半径分别为1mm、1.5mm。查表可知其符合弯曲工艺。 、弯曲件的形状：该零件弯曲形状对称且简单，利于弯曲。 、弯曲件直边高度：为保证弯边规则和平直，弯曲件的直边高度不能太小，一般需HR+2t。 该零件有两种弯曲角R1、R2H1=1.27R+2t=2.6 H2=4.6R+2t=3.1 故R2可直接弯曲成形，R1则需先压槽再弯曲。 3、尺寸精度： 、冲裁件的精度：该零件图上的尺寸公差均属于IT12级精度，冲压加工可以实现。 、弯曲件的尺寸精度：弯曲的工序数目越多，精度越低，因该零件压槽后一次弯曲成形再进行校正，故其精度容易保证。4、冲裁断面表面粗糙度：冲裁件的断面表面粗糙度一般为Ra12.550um，最高可达Ra6.3um。二、确定工艺方案：该零件包括落料、冲孔、切槽、弯曲四个基本工序，下表中列有几种工艺方案供比较选择。 表一序号工艺方案特点1冲孔、落料、弯曲、压槽的单工位模模具结构简单，制造周期短，成本较低。但生产该零件所需模具数量较多，且该零件尺寸值较小，经多次定位后其精度很难保证。2冲孔、落料复合模 弯曲、压槽复合模模具结构复杂，制造难度较大，但复合工位后其所需模具数量减少，但因该零件尺寸值较小，采用复合模，其凸凹模壁厚的强度很难保证。3冲孔、落料、压槽、弯曲多工位级进模模具轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，但其比单工序模生产效率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。通过上述方案特点比较可知，采用多工序级进模方式最为理想。由工件尺寸可知最小凹模壁厚约为1.1mm，大于最小壁厚，故符合冲裁要求。三、工艺计算：一、冲裁工艺分析：零件尺寸未注公差等级为IT14级（一）、凸凹模间隙值的确定：因为该零件的尺寸精度要求较高，故选用较小间隙值，查表可得：条料初始双边间隙值：Zmin=0.040mm；Zmax=0.056mm（二）、凸凹模刃口尺寸的确定：因为该模具中凸凹模采用配合加工的方法制作，故计算各凸凹模的公式与结果如下： 由各尺寸的公差值查出其x值，分别代入式中计算：、冲62的矩形孔时，其凹模刃口尺寸： 、均为B类尺寸 查表知，x=1故 6p=（6+x）=（6+0.1）=6.1 2p=（2+x）=（2+0.1）=6.1 其凹模刃口尺寸由凸模配作而成。、冲时，其凸模刃口尺寸：确定尺寸值5.225的公差：=5.225 确定尺寸值9.225的公差：9.225经过观察计算，可知： 、9.225、5.225为B类尺寸 3.8为A类尺寸 故6p=（6+x）=6.1 9.225p=（9.225+ x）=（9.225+10.008）=9.3055.225p=（5.225+ x）=（5.225+0.750.008）=5.36 3.8p=（3.8x）=（3.810.1）=3.7 其凹模刃口尺寸由凸模配作而成。、冲9.2255的矩形孔时，其凸模刃口尺寸： 确定尺寸值5的公差：149=5 9.225、5均为B类尺寸故 9.225p=9.305查表得：x=0.755p=（5+ x）=（5+0.750.33）=5.2475 其凹模刃口尺寸由凸模配作而成。、落料凸模刃口尺寸的计算：14p=（14+0.50.43）=4.25凸模另一尺寸大于10mm便可，无精度要求，故取尺寸值12mm。 其凹模刃口尺寸由凸模配作而成。、侧刃的刃口尺寸计算： 由于受毛刺与材料弹性变形等因素的影响，为保证实际送料长度与步距尽可能一致，可取S=14+（0.050.1）=14.215，凹模侧刃型孔的冲切刃口要求按选定的单边冲裁间隙配作而成。二、弯曲工艺分析： 此模弯曲类似V型弯曲，故其凸凹模的尺寸值的确定如下：、凸模的圆角半径值的计算：r1p=1mm r1.5p=1.5mm为减小回弹值故取凹模的圆角半径值的计算：r1d=（0.6.8）（r1p+t）=1.081.44mm 故取r1d=1.3mmr1.5d=（0.60.8）（r1.5p+t）=1.381.84mm 故取r1.5d=1.6mm查表可知凹模底部最小厚度h为20mm，故依凹模深度值可确定凹模板厚最小值应为20mm。、回弹值得确定：因为两种弯曲角r/t均小于5mm，故= 弯曲角为时的回弹角 零件要求的弯曲角 弯曲角为90时的回弹角 查表得：=3=1.6 故凸模角度p均为130.4。四、排样设计：1、为满足所设计的工艺方案，采用直排少废料排样。如果型孔之间的最小距离，即凹模的最小壁厚bmin5mm，则不允许两工位相邻，应安排空工位，故各工序安排如下图所示。（图三）图三因为制件的方孔特征尺寸只有2mm宽，不适合采用挡料销定距，故采用侧刃定距，又因为此模具工位数较多，料尾将有数个工件无法准确落料，但因为是用带料，故需用双侧刃定距以减少制模费用和更合理的利用材料。因为采用侧刃定距只能达到0.1mm的精度，达不到此零件的要求，故应加导正销导正。级进模的料带必须考虑载体，这里可以利用制件之间的连接部分，最后切断载体，即将制件与条料分离。2、计算条料宽度：因为采用定距侧刃定距，故应考虑到侧刃余量b1，又考虑除b1外该排样并无其他搭边值，故条料宽度值为：B=（D+nb）查表可知b1=1.5mm;n=2因此料采用剪板机下料，故=0.4mm，即B=（28.45+21.5）=31.45导料板的入端导料尺寸为：B1=B+C1 因该模具无侧压装置，故查表可得：C1=0.1mm 即B1=30.05mm导料板的出端尺寸为：B2=D+C2 查表可得：C2=0.1mm 故B=28.55mm 3、材料利用率的计算：因为冲裁时使用卷料，故=100%A=200mm 故=48%五、冲裁工艺力的计算： 1、各冲孔部分的冲裁力：FLt即 F1（14+6）20.835011200NF2（9.225+6）20.835022400NF3（2+6）20.83504480NF4（5+9.225）20.835016800N 2、落料时的冲裁力：F5（14+12）20.835014560N 3、压槽力的计算： 该槽的深度只为0.2mm，且条料硬度较小，故所需压槽力很小，无需计算。4、弯曲力的计算： 自由弯曲力Fz=2.4btb=3mm 查表得：=0.5508F钢的伸长率为32% =0.55 即Fz=2.430.83500.550.55=609.84N 校形弯曲力Fj=PAA=243=72查表得：P=30MPaFj=7230=2160N5、冲各孔将废料推出的推料力的计算：Ft=nKtFn=h/t=5/0.86查表得：Kt=0.05 故 Ft1=60.0511200N=3360NFt2=60.0522400N=6720NFt3=60.054480N=1344NFt4=60.0516800N=5040N 6、落料后推件力的计算：Ft5= 60.0514560N=4368N 7、冲孔后的卸料力的计算：Fx=KxF 查表得：Kx=0.05 即 Fx1=0.0511200N=560NFx2=0.0522400N=1120NFx3=0.054480N=224NFx4=0.0516800N=840N 8、落料后的卸料力的计算：Fx5=0.0514560N=728N 9、压力机压力的确定：由以上各冲压力之和可知总冲压力约为100KN，故可选择开始双柱可倾压力机J23-16。其公称压力为160KN，滑块行程55mm，最大闭模高度220mm，立柱距离220mm。模柄孔尺寸：直径40mm，深度60mm。六、模具压力中心的确定：该模具为多工位级进模，其压力中心的计算比较困难，又因为该模具尺寸不大，其压力的倾斜现象不会太明显，故可取各工位的中心部分为模具的压力中心。如图四： 图四七、冲模的闭合高度：该模具的闭模高度为162mm。因其闭模高度较小，达不到最小闭模高度，故应在压力机工作台上垫上一块30045030的矩形板。八、模具主要零部件的结构设计： 一、凹模板尺寸值的确定：凹模厚度的确定：H=ks（15mm）由于s=30（垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离），查表可知k=0.35，即H=10mm。由于凹模板厚与弯曲凹模厚度相同，弯曲凹模弯曲部分的底部距凹模底部最小为15mm，故确定凹模板厚度为20mm。凹模的宽度B=s+（2.54.0）H；通过计算可得，B=5570mm送料方向的凹模长度L=s1+2s2式中 s1送料方向的凹模刃壁间的最大距离 s2送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离查表得，s2=28即凹模板尺寸为16510020 查标准件可取20016020 二、导料板的设计：导料板的高度由查表得H=5mm 因为所选凹模板较大，故凹模板自身可起到承料作用，故无需加设承料板。其宽度由条料和凹模板的宽度决定，其长度由凹模板的长度尺寸决定。 三、凸模固定板的设计：凸模固定板的厚度计算公式H=（11.5）D（D为凸模最大直径）故取H=20mm 故凸模固定板的尺寸为20016020 四、垫板的设计：由公式P=F/Ap计算可知所选铸铁模座的强度达不到要求，故应加垫板，由查表可选出H=8mm。故垫板的尺寸为2001608 五、卸料板的设计：查表可选出卸料板的基本厚度为8mm，由导料板尺寸可确定板中部凸台部分的厚度为12.2mm。其长度和宽度尺寸与凹模板相同。 六、橡胶垫的选用：选用硬度为邵氏7080A的聚氨酯橡胶。橡胶块高度的确定：公式：H=hg/（j-y）（t+1）/（35%-10%）=7.2mm 橡胶块截面尺寸的计算：A=F/Fq已知总卸料力Fx=3472N，决定选用四个橡胶块，故F=Fx/4=868N，考虑到橡胶块的压缩量较大，故取Fq=2.5，即A=347mm因为选用d=8的卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径d=14mm。则弹性体的外径D可按下式计算得出：D=25.3mm故查表可得 D=30mm，H=16mm 橡胶块高度的校核： 需使0.5H/D1.5 即橡胶块高度符合要求。七、凸模强度的校核： 1、凸模抗压能力校核：抗压能力校核公式： =F/A经计算可知各凸模强度均能达到要求。 2、冲26的小孔时其凸模长度的校核：校核其纵向抗弯能力： Lmax1200经计算可知1200=35，由模具各版的厚度可知L=45，故其凸模强度不够，应加保护套。经计算其余凸模的抗弯强度都能达到要求。九、模具结构的设计：本模具是采用卷料自动送料的多工位级进模。冲孔凸模及弯曲校形凸模尺寸均较小，采用环氧树脂浇注法与凸模固定板固定。由于该模具工位数较多，故采用侧刃定距，双导料板导料。侧刃则采用铆装的方式固定。在模具最后的落料工位增加导正销以进一步精确定位。故由于落料凸模中需要安装导正销，将落料凸模做成台肩式以进行安装。卸料装置采用正装弹压卸料。导向装置采用导柱导套。该模具在工作中生产出的废料及最后的落料件均由落料孔落下。总结历经近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程做最后检查。当老师出题的那天，我就开始在想，这模具怎么办，心里没有一点儿底，一片空白，经过大量的查阅资料，与动手画图后，才找到点信心。几次给老师的查阅，和聊天中，了解了设计的流程，怎么样去完成任务书，和在设计中要注意的问题与解决方案。在老师的教导与自身的努力下，我渐渐的完成了自己的毕业设计。这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越。从当初的查阅图书，到现在的成功完成毕业设计，这中间有很多值得回味的地方。2009年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。 3月初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：8031单片机控制LED显示屏设计。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告诉了导师，在导师细心的指导下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。 在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。我在学校图书馆，大工图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进行沟通。 4月初，资料已经查找完毕了，我开始着手论文的写作。在写作过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解