毕业设计论文零件的冲压连续模具设计.docx

资源描述

毕业设计论文零件的冲压连续模具设计.docx

《毕业设计论文零件的冲压连续模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文零件的冲压连续模具设计.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

毕业设计论文零件的冲压连续模具设计.docx

毕业设计论文零件的冲压连续模具设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

1绪论

冲压的概念、特点及应用

冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。

冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。

冲压是材料压力加工或塑性加工的主方法之一，隶属于材料成型工程术。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。

冲模是将材料（属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。

冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。

冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。

主要表现如下：

（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。

这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。

所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现。

2冲压冲裁件的工业分析

图2-1零件示意图

（1）冲压技术要求：

①材料：

10钢；

②材料厚度：

1mm；

③生产批量：

大批；

④未注公差：

按IT14级确定。

（2）经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。

①尺寸精度：

形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件的公差；

②尺寸公差为：

φ4+0.300φ8+0.360φ190-0.52四孔的位置公差φ10+0.18-0.18φ9+0.18-0.18。

（3）工件的结构形状:

制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。

结论：

该制件可以进行冲裁,制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和计算精度。

3确定工艺方案

根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可以如下几种方案;

（1）落料-弯曲-冲孔；单工序模冲压。

（2）落料-冲孔-弯曲；单工序模冲压。

（3）冲孔-落料-弯曲；连续模冲压。

（4）冲孔-落料-弯曲；复合模冲压。

方案

（1）与方案

（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内。

完成一个冲压工序的冲裁模。

由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。

方案（3）只需要一副模具，模具结构复杂，加工难度大。

冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。

方案（4）也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。

通过对上述4种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。

模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用连续冲压，所以模具类型为连续模。

采用定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。

控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。

卸料方式的选择

因为工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置卸料。

导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用侧导柱的导向方式。

4冲压模具总体结构设计

4.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲压，所以模具类型为级进模。

4.2定位方式

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。

控件条料的送进步距采用固定当料销定距。

4.3卸料与出件方式

因为工件厚度为1mm，相对较薄，卸料力也不大，故采用弹性卸料装置卸料。

4.4导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件的质量，方便安装调整，该级进采用侧导柱的导向方式。

5模具设计工艺计算

5.1计算毛胚尺寸

图5-1计算展开示意图

相对弯曲半径；R/t=1/1=1＞0.5（5-1）

式中：

R-弯曲半径（mm）；

t-材料厚度（mm）。

由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径。

表5-1板料弯曲中性层系数

r/t

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1,2

0.21

0,22

0.23

0.24

0.25

0.26

0.28

0.3

0.32

0.33

r/t

1.2

1.5

2.5

0.34

0.36

0.38

0.39

0.4

0.42

0.44

0.46

0.48

0.5

由公式X=r/t

查表得X=0.32

L=L1+L2+L3+1/2π（ro+xt）×2=19+6+19+0.5×π（1+0.32×1）×2=44.14mm

根据计算得：

工件的展开尺寸为20×44.14mm,如图5-2所示。

图5-2制件尺寸展开示意图

5.2排样

根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料，少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排，斜排，对排，混合排，多排等多重形式。

采用少，无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。

同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。

由于设计的零件是距形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有废料直排法--少废料直排法。

5.3搭边值的确定

排样式时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺佘料，称为搭边。

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

反搭边过小，冲裁时容翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸，凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，同时有可能会影响送料工作。

搭边值通常由经验确定，表2所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。

搭边是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增边刃口磨损。

表2给出了10钢的搭边值如下：

表5-2搭边a和a1数值

经查表得：

两工件之间的搭边al=1.2

5.4条料宽度与步距的确定

计算条料宽度有三种情况需要考虑；

（1）有侧压装置时条料的宽度。

（2）无侧压装置时条料的宽度。

（3）有定距侧刃时条料的宽度。

有定距侧刃时条料的宽度。

（4）有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料送进。

无测压装置的模具，其条料宽度要考虑在送料过程中因条料的摆动使侧面搭边减小，为了补偿面搭边值的减小部分，条料宽度因增加一个条料可能的摆动量。

故条料宽度为B=45.34mm故步距为H=45.34mm

5.5材料利用率的计算

冲裁零件的面积为：

F=L×H

=20×44.14

=882.8mm2

由毛坯的长与宽可知毛坯的规格为：

800×2000（mm）

所以该毛坯的送料步距，采用横裁法时的可冲件数与毛坯的利用率根据相应数据与毛坯的规格可做如下几个具体分析：

（1）送料步距为：

h=D+a1

=44.14+1.2

=45.34mm

（2）一个步距内的材料利用率为：

N11=Nf/（Bh）×100%

（3）N为一个步距内冲件的个数。

N11=Nf/（Bh）×100%

=1×882.8/（20×45.34）×100%

=97.35%

（4）横裁时的条料数为：

N1=2000/20=100可冲100条

（5）每条件数为：

N2=（800-a）/h

=（800-1.2）/45.34

=17.64可冲17件

（6）板料可冲总件数为：

n=n1×n2

=100×17

=1700（件）

（7）板料利用率：

N12=nF/（800×2000）

=1700×882.8/（800×2000）×100%

=93.80%

（8）纵裁时的条料数为：

N1=800/20

=40可冲40条

（9）每条件数为：

N2=（2000-a）/h

=（2000-1.2）/45.34

=44.1可冲44件

（10）板料可冲总件数为：

n=n1×n2

=40×44

=1760（件）

（11）板料利用率：

N12=nF/（800×2000）

=1760×882.8/（800×2000）×100%

=97.1%

因为纵裁时的材料利用率大于横裁时的材料利用率，所以该零件采用横裁法。

图5-3排样图

6冲压力与弯曲力计算

6.1计算冲裁力的公式

计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。

压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。

普通平刃冲裁模，其冲裁力FP按公式（6-2）计算：

（6-2）

式中：

-材料抗剪强度；

L-冲裁周边总长；

t-材料厚度。

系数KP是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1～3。

在此模具中KP取1.3。

表6-1抗剪强度

材料名称

材料牌号

材料状态

力学性能

抗剪

抗拉

屈服强度

伸长率

弹性模量E/MPa

优质碳素结构钢

10F

已退火

216～333

275～410

186

15F

245～363

315～450

255～333

275～410

196

186

255～353

295～430

206

194

265～373

335～470

225

198

275～392

355～500

245

206

314～432

390～540

275

195

根据表5查出10的抗剪强度为255～353取350

材料厚度

＝1

落料周边总长为L=45.34×2+20×2=130.68

由公式（6-2）

=1.3×1×130.68×350

=59.45KN

即冲裁力为59.45K

2冲孔力

的计算

冲孔周边总长为L=4×3.14×4+3.14×16=100.48mm

冲孔力由公式（6-2）计算：

=1.3×1×100.48×350

=45.72KN

即总冲裁力F=59.45+45.72=105.17KN

在冲模结束时，由于材料弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。

为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。

从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。

因此，需要有推件力和卸料力和顶件力的作用。

卸料力

（6-3）

推件力

（6-4）

式中：

-冲裁力（

）；

-卸料力系数，其值为0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）；

-推料力系数，其值为0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值）。

卸料力、推料力的系数通过查表6-2确定，卸料力系数取K=0.05，推件力系数取

＝0.055。

由公式（6-3）得卸料力

=0.05×118.91

=5.95KN

顶件力F2=K2Fp（6-5）

=0.06×118.91=7.15KN

表6-2卸料力、推件力、顶件力系数

材料厚度

钢

≤0.1

0.065～0.075

0.1

0.14

>0.1～0.5

0.045～0.055

0.063

0.08

>0.5～2.5

0.04～0.05

0.055

0.06

>2.5～6.5

0.03～0.04

0.045

0.05

>6.5

0.02～0.02

0.025

0.03

铝、铝合金、黄铜

0.025～0.080.02～0.06

0.03～0.070.03～0.09

6.2弯曲力的计算

为了选择弯曲时所需要的压力和进行模具设计，需要计算确定弯曲力。

影响弯曲力的因素很多，如材料的性能、弯曲方式、模具结构等等此外，模具间隙和模具工作表面质量也会影响弯曲力的大小。

因此，理论分析的方法很难精确计算。

在生产实际中，通常根据板料的性能以及厚度、宽度，按照经验公式进行计算。

（1）自由弯曲时的弯曲力

V形弯曲件公式：

FV自=0.6KBt2δb/r+t（6-6）

U形弯曲件公式：

FU自=0.7kKBt2δb/r+t（6-7）

式中：

FV自、FU自-冲压行程结束时，不经受校正时的自由弯曲力；

B-弯曲件的宽度；

t-弯曲件的厚度；

r-内圆弯曲半径（等于凸模圆角直径）；

δb-弯曲材料的抗拉强度；

K-安全系数，一般取1.3。

（2）从公式可以看出，对于自由弯曲，弯曲力随着材料的抗拉强度的增加而增大，而且弯曲力和材料的宽度和厚度成正比。

增大凸模圆角半径虽然可以降低弯曲力，但是将会使弯曲件的回弹增大。

对设置顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的30%~80%,即

FQ=（0.3~0.8）F自

3、L形弯曲件

L形件的直角垂直弯曲，相当于弯曲U形件的一半，而且应设置压料装置，所以可近似的取其弯曲力为:

FL=（FU自+FQ）/2

即由图可知

FU自=0.7kKBt2δb/r+t

=0.7×1.3×20×12×350/1+1

=6.37KN

FQ=（0.3~0.8）F自

=0.5×6.37

=3.19KN

FL=（FU自+FQ）/2

=（6.37+3.19）/2

=4.78KN

4、压弯时的冲压力包括：

弯曲力和校正力F

F=QA（6-8）

式中：

Q-单位面积上的校正力；

A-弯曲件被校正部分的投影面积；

由图可知A=20×20=400mm2；

由表可得Q=80Mpa。

表6-3单位面积上的校正力

材料

料厚

材料

料厚

～3

3～10

～3

3～10

铝

30～40

50～60

10#～20#钢

00～120

黄铜

60～80

80～100

25#～35#钢

100～120

120～150

由表6-3可得：

即F校=400×80

=32000N

=30KN

6.3总的冲压力的计算

根据模具结构总的冲压力：

F=F冲+F卸+F推+FL+F校

=105.37+5.95+7.15+4.78+30

=153.14KN

为保证冲压力足够，一般冲裁弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大百分之30左右。

根据总的冲压力，初选压力机：

开式双柱可倾压力机J23-25

7模具压力中心与计算

模具压力中心是指诸冲压中心的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。

否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。

模具的压力中心，可按以下原则来确定：

（1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。

（2）工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。

（3）各分力对某坐标轴为力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。

求出合力作用点的坐标位置o，o（x=0,y=0）,即为所求模具的压力中心。

X0=L1X1+

展开阅读全文