《毕业设计（论文）-卡脚冲压模具设计（含全套CAD图纸） .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-卡脚冲压模具设计（含全套CAD图纸） .doc（28页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、河南科技大学毕业设计（论文）前 言全套完整版设计，联系153893706冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场
2、需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。冲压技术的进步进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃1。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造（图1-1）。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。 图0-1 冲压作业方式的进
3、化冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。模具的发展与现状模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技
4、术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在 2：（1）汽车覆盖件模； （2）精密冲模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具标准件；（5）其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上2，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平
5、，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距2-3。模具CAD/CAE/CAM技术冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽
6、所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化4。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。模具CAD/CAE/CAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过
7、程。进入本世纪以来，模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快，应用范围更广。在级进模CAD/CAE/CAM发展应用方面，本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM系统。我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、
8、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块。上海交通大学为瑞士法因托（Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAC/CAM系统。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模CAD/CAM系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CmCAD、富士康公司开发的用于单冲
9、模与复合模的CAD系统Fox-CAD等4。展望国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。主要表现在4：（1）模具CAD/CAM的专业化程度不断提高；（2）基于网络的CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪；（3）模具CAD/C
10、AE/CAM的智能化引人注目；（4）与先进制造技术的结合日益紧密。课题的主要特点及意义该课题主要针对弓字形卡脚零件，在对条料落料和压弯等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用单工位简单模的冲压方案；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用“单列直对排法”排样，成形挡料销定位，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率和劳动生产率。本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台第一章 设计产品图产品图如下图:图1-1产品图产品三维造型静线框图如下图:图1-2静线框图产品三维造
11、型渲染图：图1-3 3D渲染图第二章 零件的工艺分析如上一章节图所示，此制件为复合型冷冲件，形状比较简单。需要冲裁、弯曲两道工序完成加工。首先定义冲裁和弯曲：冲裁是利用安装在压力机上的冲裁模，使材料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、切断等。弯曲：降板料及棒料、管料、型材弯曲成具有一定形状和尺寸的弯曲制件的冷冲压工序。1.1分析零件的结构工艺性1、该零件形状较为简单，对称。2、该件的内、外转角都t.符合弯曲成型的要求3、该件的直边高度为15mm2t=2x1mm=2mm.,满足弯曲直边的高度要求。4、如上图所示，弯曲线不在制件宽度突变处，故不需要工艺孔或槽。5、此件的弯曲线性尺寸的精
12、度和角度都无精度要求，满足弯曲要求。1.2分析公差和表面粗糙度1、公差 该件的最小公差的尺寸为15mm，查表精度等级为IT14级，远远低于冲裁可以达到的精度等级IT10级。2、表面粗糙度 此制件未作特殊要求。3、被冲材料为20，冲裁性能比较好。材料的厚度在1mm，具有足够的塑性、较低的屈服极限和较高的弹性模量。根据以上分析的结果。此件的冲裁工艺性良好，弯曲的工艺性良好。除该件R2处的材料纹向应与弯曲线垂直要注意外，总体先冲孔后弯曲的加工工艺。其他都符合弯曲工艺性和冲裁工艺性的要求第三章 冲压工艺方安的制定及模具结构形式的论证和确定3.1 冲压工艺方安的制定方案一、先落料，然后两次弯曲，采用三幅
13、单工序模，两幅弯曲模。方案二、先落料，然后一次复合弯曲，采用一副单工序模，一副复合弯曲模。方案三、落料弯曲复合模具，一副复合落料弯曲模。3.2 模具结构形式的论证和确定方案一模具结构简单，但是生产率底，虽然能满足生产要求但是不能满足经济要求。方案三模具结构相对比较复杂，模具费用比价昂贵，维护费用相对也高对于生产这样的精度要求不高产品，从经济学的角度不考虑使用。方案二模具相对比较简单，也能达到产品的精度要求，同时生产效率在三个方案中也是可以满足要求.所以方案二是比较适合的选择.第四章 胚料形状和尺寸的确定图4-1 产品图4.1 毛胚尺寸的计算圆角半径r=20.5t t=1，由于圆角半径满足弯曲工
14、艺，弯曲件的毛肧长度计算可以根据弯曲前后应变中性层长度不变的原则来确定弯曲件的毛肧展开长度和尺寸。在多角弯曲时，弯曲件尺寸在外侧的毛坯展开尺寸，可以按下式近似计算： L=（L1+L2+.+Ln）- (n-1)c式中：L 弯曲件毛坯长度; , 弯曲件直边部分长度; n-1 弯曲的部位数; c 弯曲时纤维伸长的修正系数;见表34 c 取1.5 L=15x4+22x3-(6-1)=118.5经过计算，该弯曲件的毛胚尺寸为118.5x15mm图4-2 产品展开图4.2 调料的尺寸确定排样图既要在冷冲压工艺规程中反映出来，以指导冲压生产，又要在模具装配的右边反映出来，在模具加工和装配中起参考作用，所以画
15、排样图是冷冲压工艺和模具设计中极为重要，且技术性很强的设计工作。排样的方法有很多，如：直排、斜排、直对排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特点和加工工艺要求，和经济性的考虑，采用直排较为可行。图4-3 排样示意图 查表26得，a=2.23.2 =2.73.7,考虑此制件的特殊性，取a=3mm =3mm图4-4 毛胚排样图第五章 弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力和顶件力为 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般可以忽略，即 生产中为安全，取，根据压弯力大小，初选设备为JH2325。第六章 落料工艺计算6.1刃口尺寸计算该
16、零件属于一般落料弯曲件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸15mm、118.5mm由落料获得。查得凸、凹模最小间隙，最大间隙，所以。按照模具制造精度高于冲裁件精度34级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸、，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.75。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算： 落料尺寸、，校核不等式，代入数据得。说明所取的与合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为： ， 。将已知和查表的数据代入公式得 故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。，6.2 冲裁力计算此例中零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为26.69mm，材料厚度1m
17、m，20钢的抗剪强度取500MPa，冲裁力基本计算公式。则冲裁该零件所需落料力冲孔力 模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力为计算零件所需总冲压力初选设备为JC2363。第七章 冲压设备的选用7.1 冲孔落料连续模设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC2363，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360 mm闭合高度调节量：80 mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480 mm710 mm工作台孔尺寸：250mm模柄孔尺寸：50 mm80 mm垫板厚度：90 mm7.2弯曲模设备的选用根据弯曲力的大小，选取开式双柱可
18、倾台压力机JH2325，其主要技术参数如下：公称压力：250kN滑块行程：75mm最大闭合高度：260 mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370 mm560mm工作台孔尺寸：260mm模柄孔尺寸：40 mm60mm垫板厚度：50 mm第八章 模具零部件结构的确定8.1 弯曲模主要零部件设计1.凸模圆角半径在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即。图8-1 凸模2.凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取
19、。图 8-2 凸凹模3.凹模深度凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。该零件为弓子形件弯边高度不大弯曲件，则凹模深度应等于零件的高度，且高出值。4.弯曲件的凸、凹模横向尺寸及公差零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。8.2 标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。模具采用后侧导柱模架，查得模架规格为：上模座160mm125mm35mm，下模座160mm125mm40mm，导
20、柱25mm130mm，导套25mm80mm33mm。8.3 送料定距零件 标准结构的固定侧刃挡块，其结构简单，制造容易，广泛应用于冲值中、小型冲裁件的挡料定距。与侧刃为典型的配合形式。8.4 卸料装置和推件装置冲裁落料因为冲裁材料不厚，而且有弯曲成型，所以冲压时需对零件起压料作用，所以选用弹压卸料装置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.81.0）倍，所以取为5mm，其外形尺寸一般与凹模相同。因为在冲压过程中，凸模自然会将冲件从凹模中卸下，所以这里不需要有推件与顶出装置。弯曲成形过程中采用弹性推杆卸料装置就可以满足了， 因为弯曲件的宽度15mm8.5 导向零件选用滑动导柱和导套，其结构和尺寸都有标
21、注规定。导套内孔有储油槽，以便储油润滑，内孔与导柱滑动配合；导柱的两端基本尺寸相同，公差不同。按照标注选用时，L应保证导柱的上端面与上模座的上平面之间的距离不小于1015mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座的下平面与导柱压入端的端面之间的距离不应小于23mm，以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上端面与上模座上平面之间的距离应大于23mm，以便排气和出油。导套的外径和上模座采用过盈配合（H7/r6）；导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合（H7/r6）。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合间隙必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般按照H6
22、/h5配合，冲裁间隙大的一般按照H7/h6配合。8.6 紧固零件 螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。查表2.27，卸料螺钉M10固定螺钉M10，以及10和8销。第九章 模具的结构及工作过程弯曲模具装配图由上述各步计算所得的数据，对弯曲模具进行总体设计并画出装配图如图所示。9.1 模具结构和工作过程图2 是卡脚一次成形弯曲模结构。模具工作过程如下：1毛坯置放和定位。冲压前，在橡胶9 和12 的弹力作用下，凸模17和凹模底板16 均处于其上极限位置。毛坯放在凸模17上，毛坯靠定位板4水平方向定位。2第1步弯曲。上模下行时，先由凸凹模19、凸模17 及凹模底板16 将毛坯弯成图1b 形状，如
23、图2 左半部所示。此时，橡胶9和12未被压缩（模具装配时的预压变形除外），凸模17和凹模底板16 仍处于其上极限位置，凸模17凸出于凹模底板16 上表面17mm。3第2步预成形。随着上模下行，橡胶9被压缩，凸模17下移，橡胶12不变形，凹模底板16不动。当凸模17的底面与凹模底板16 的底面平齐时，工件被弯成图1c 的形状，如图2右半部所示。4工件全部成形。上模继续下行，橡胶9 和12均被压缩，凸凹模19、凸模17和凹模底板16 同步下移，凸凹模19和凹模5将工件两端弯曲，当凸模17和凹模底板16 与垫板6 接触时，工件全部成形。5工件出模。上模随压力机滑块抬起，橡胶的恢复力将凹模底板16和凸
24、模17 顶至其上极限位置，使工件脱离凹模5。由于凸凹模19 对工件的摩擦力大于凸模17 的摩擦力，工件脱离凸模17而留在凸凹模19上。当滑块中的横梁撞到固定在机身上的凸块时，横梁和打杆20 停止上移，从而打杆20 通过顶板1 使顶杆2 和顶杆18相对于凸凹模19 下移（弹簧3被压缩），将工件顶离凸凹模19。9.2 模具结构特点该模具的新颖之处在于：（1）采用2组橡胶实现凸模17和凹模底板16分别浮动，使三步90弯曲工序在1 副模具中1次成形，显著提高了生产效率。（2）通过2组橡胶的合理设计，保证在第1 步弯曲成形（图1b）过程中，2组橡胶都未被压缩，凹模底板16 和凸模17都静止不动。第2步弯
25、曲成形（图1c）过程中，橡胶9 被压缩，凸模17 下移，凹模底板16 静止不动。从而使工件压弯成形，避免拉伸成形，使工件平整，同时压弯成形与拉伸成形相比显著降低了模具的磨损，减小了工件的回弹。9.3 弹性元件的设计（1）为了得到平整的工件，模具采用弹压式卸料结构，使条料在弯曲后可以脱离凸凹模19，所以用弹簧为弹性元件。卸料力由弹簧提供。（2）橡胶的选用橡胶的初始弹顶力（橡胶被上模压缩变形初始时刻橡胶的张力等于橡胶预紧力）和许用压缩量是该复合模的重要参数。通过合理选材（橡胶材质、规格）、尺寸（橡胶直径，叠层总高）设计和预压量的确定，使橡胶的初始弹顶力和许用压缩量满足以下要求：橡胶9：初始弹顶力大
26、于第1 步弯曲时其承受压力，许用压缩量大于预压缩量与凸模17的行程之和。橡胶12：初始弹顶力大于第2 步弯曲时其承受压力，许用压缩量大于预压缩量与凹模底板16的行程之和。橡胶初始弹顶力的上限值则受螺杆15、顶杆7和顶杆14的强度限制，同时也受结构空间限制。许用压缩量上限值仅受结构空间限制。因此在顶杆强度和结构许可条件下，初始弹顶力设计得大些模具工作更可靠。结论在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教工厂中极具经验的模具设计人员和工人师傅以及各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对塑料模具设计的
27、各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切割、电火花加工、CNC电脑数控加工），主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程我对模具的认识过程亦是如此。经过这一个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为我的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。参 考 文 献1 许发樾.实用模具设计与制造手册.第2版.北京：机械工业出版社，2005.92 翁其金，徐新
28、成.冲压工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，2004.73 邓明.实用模具设计简明手册.北京：机械工业出版社，2006.14 付宏生.模具识图与制图.北京：化学工业出版社，材料科学与工程出版中心.2006.45 甘永立.几何量公差与检测.第6版.上海：世纪出版集团，上海科学技术出版社.2004.76 王树勋，苏树珊 模具实用技术设计综合手册 第2版 广州：华南理工大学出版社, 2002年7 徐政坤 冲压模具设计与制造北京：化学工业出版社，2001年8 吴诗淳 冲压工艺及模具设计.西安：西北工业大学出版社，2002年9 王 芳 冷冲模具设计指导. 北京：机械工业出版社，2003年10 史铁梁
29、冷冲模具设计指导.北京：机械工业出版社，1996年11 王孝培冲压手册2版北京：机械工业出版社，2000.1012 余银柱冲压工艺与模具设计北京：北京大学出版社，2005.1113 肖景容,姜奎华冲压工艺学北京：机械工业出版社，199914 张正修冲模结构设计方法、要点及实例北京：机械工业出版社，2007.215 欧阳波仪编现代冷冲模设计基础实例.北京：化学工业出版社，2006.0716 赵大兴主编工程制图.北京：高等教育出版社，2致 谢随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。模具渗透着整个社会。不管在那个行业，都有模具的存在。日常生活中轻重工业，都离不
30、开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具 、冷冲压模具、压铸模、橡胶模 ）。而目前形势的需要，产品更新换代更快更易，所以模具行业的发展空间很大，有待我们去努力，去探索。模具生产过程是一个循序渐进的过程，生产模具过程中可能用到的的机器有很多种类，如（电火花成型机、数控线切割、车床、铣床、刨床、磨床、镗床等）。三年的学习，我对模具设计与制造有了深刻的认识。面临毕业期间，此次单独设计一个模具，让我了解了很多的模具结构、模具加工工艺、模具的用途。并且学到不少的书本上没有的知识，就拿塑料模来说，对于影响模具寿命的因素，主要是模具的加工精度和材料的刚度，还有模具的材料，模具生产批量，模具结构等。影响模具的产品质量的主要因素也是模具的制造精度。通过这次毕业设计，我从理论和实践上又更进一步的加深。模具结构设计的好坏直接影响产品质量和经济。中国面临世界的挑战，在模具行业这方面，我希望日后能在模具这一行有所贡献。感谢我的张庆丰老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢我的老师，这篇论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 作者：刘港 2010年6月8 28