接触弹簧片 毕业设计Word下载.docx
《接触弹簧片 毕业设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《接触弹簧片 毕业设计Word下载.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
方案二：
冲孔——落料复合冲压。
复合模生产。
方案三：
冲孔——落料级进冲压。
级进模生产。
分析各工序有：
方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，冲压精度低，难以满足大批量生产的要求。
方案二制造精度和生产效率较高，但是定位精度低于方案三。
方案三只需要一套模具，提高了生产率，有利于实现生产的自动化，模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，但是模具使用寿命长，有利于大批量生产。
通过对上述三种方案的综合比较，选用方案三为该工件的冲压生产方案。
2.2工艺计算
2.2.1计算条料宽度
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。
搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，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。
或影响送料工作。
搭边值通常由经验确定，根据零件形状，工件之间搭边值a=1.5mm，工件与侧边之间搭边值a1=1.2mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值—△,如式2-1所示：
（2-1）
式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a—冲裁件之间的搭边值；
△—板料剪裁下的偏差
所以条料宽度为：
=（30+2x1.5）-0.40
=33-0.40
条料宽度的范围是32.6~33mm，取33mm。
2.2.2确定步距
送料步距S：
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。
进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；
最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。
送料步距S如式2-2所示：
S＝D+a1（2-2）
=8+1.2
=9.2mm
2.2.3排样设计
有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。
方案二：
少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。
方案三：
无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。
通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。
考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。
排样图如下图2-2所示：
图2-2排样图
2.2.4计算材料利用率
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。
一个步距内的材料利用率
（2-3）
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B—条了宽度；
S—步距；
（用CAD软件查出此图形的区域面积为136mm2，周长为95.13mm）
2.2.5计算冲压力
1）用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：
F=KLtτb（2-4）
式中 F—冲裁力；
L—冲裁周边长度；
t—材料厚度；
τb—材料抗剪强度；
K—系数，系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。
（查课本附录B（p244页）得H62的抗剪强度
=300Mpa）
由上式2-4可知：
冲裁力F=1.3×
95.13×
0.3×
300
=11.1KN
2）卸料力：
从凸模上卸下箍着的料所需要的力。
卸料力计算如式2-5所示：
（2-5）
=0.04×
11.1
=0.444KN
式2-5中KX查教科书P59表2-23，KX=0.02-0.06，所以取0.04
3）推件力：
将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。
推件力计算如式2-6所示：
（2-6）
=1×
0.06×
=0.666KN
式中查教科书P59表2-23，KT=0.03-0.09；
n为卡在凸、凹模之间的冲孔废料数目，取n=1。
采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时如下式2-7所示：
（2-7）
=11.1+0.44+0.67
=12.21KN
从满足冲压工艺的要求看，查“模具设计指导”书P106表4-33，可选用40kN开式压力机。
2.2.6压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲压件的冲裁压力中心如下图2-3所示
图2-3冲裁压力中心
2.2.7工作零件刃口尺寸计算
1、冲裁间隙分析
1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。
2）间隙对模具寿命的影响
模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。
而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。
3）间隙对冲裁工艺力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。
通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5~20%左右时，冲裁力的降低不超过5~10%。
间隙对卸料力推料力的影响比较显著。
间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15~25%左右时的卸料力几乎为零。
但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。
4）间隙值的确定
由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。
因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。
考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。
考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。
确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。
根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。
对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。
由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。
经验公式；
软材料：
t＜1mm，C=（3%~4%）t
t=1~3mm，C=（5%~8%）t
t=3~5mm，C=（8%~1%）t
硬材料：
t＜1mm，C=（4%~5%）t
t=1~3mm，C=（6%~8%）t
t=3~8mm，C=（8%~13%）t
2、计算原则
１）．设计落料模先确定凹模刃口尺寸。
以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。
设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。
以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。
２）．根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；
设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。
模具磨损预留量与工件制造精度有关。
３）．冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。
4）．工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。
但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。
3、计算结果
1）.分开加工
具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。
2）.配合加工及计算结果
Zmin易保证，无互换性、制造周期长。
（1）．按凸模与凹模图样分别加工法
为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即
+Zmin≤Zmax（2-8，选取必须满足以下条件：
≤
（2-9）
凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取，也可查表选取，但需校核。
或取
（2-10）
（2-11）
（2）按凸模与凹模图样分别加工法
落料：
（2-12）
（2-13）
冲孔：
（2-14）
（2-15）
孔心距
=L±
（2-16）
本次冲压件凸模与凹模刃口尺寸如下表2-1所示:
表2-1凸模与凹模刃口尺寸表
成形方式
工件尺寸
凹模刃口尺寸
凸模刃口尺寸
落料
R4
R3.81+0.020
R3.78-0.020
7
6.81+0.020
6.78-0.020
8
7.81+0.020
7.78-0.020
9
8.81+0.020
8.78-0.020
17
17.81+0.020
30
29.81+0.0250
29.78-0.020
冲孔
φ2
2.22+0.020
2.19-0.020
第3章模具零部件及结构设计
3.1零部件设计
3.1.1凹模外形设计
落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。
凹模厚度的计算如下式3-1所示：
H凹=kb（3-1）
式中H凹指凹模的厚度；
K为修正系数，查表3-1，取k=0.3；
b为凹模刃口长度，b=30mm。
即有
H凹=kb
=0.3×
30=9mm
在该工件上还要加工一个小孔，所以要加强凹模的厚度以便提供足够的强度来进行制件。
所以取H凹=15mm。
表3-1凹模厚度系数
B（mm）
材料厚度t（mm）
≤1
>
1～3
3～6
≤50
0.30～0.40
0.35～0.50
0.45～0.60
50～100
0.20～0.30
0.22～0.35
0.30～0.45
100～200
0.15～0.20
0.18～0.22
0.22～0.30
200
0.10～0.15
0.12～0.18
0.15～0.22
凹模的外形尺寸主要取决于刃口尺寸，刃口距边缘的距离C可按下面公式3-2算出：
C=（1.5～2）H凹（3-2）
=22.5～30mm
故
L=b+（3～4）H凹（3-3）（b指工件长）；
=30+（3～4）x15
=90mm取125mm
B=a+（3～4）H凹（3-4）（a指工件宽）；
=68mm取100mm
根据工件尺寸和计算结果，凹模整体轮廓尺寸：
L
B
H=125mm
1000mm
20mm
卸料板采用45钢制造，淬火硬度40～45HRC，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同。
厚度如式3-5所示为：
H卸=（0.6～0.8）H凹（3-5）
=14.4mm取20mm
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为8mm,螺纹部分为M6×
20mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。
卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
根据结构选用125mm
100mm
20mm标准模板，内孔与凸凹模间隙为0.1mm。
凸模固定板如式3-6所示：
H固=（0.6～0.8）H凹（3-6）
=14.4mm取28mm（因为凸模较长，固定困难，所以加厚凸模固定板）
导料板厚度取10mm。
凹模如下图3-1所示：
图3-1凹模
3.1.2落料凸模与冲孔凸模外形设计
所冲孔为圆形孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计成阶梯式，采用数控铣床、线切割加工。
其总长按相关公式计算：
L凸=H凸模固定板+H卸料板+A（自由尺寸）（3-7）
=28+20+28
=76mm
图3-2落料凸模
图3-3冲孔凸模
3.1.3模架及组成零件
1．模架
模架可分为导柱模模架和导板模模架。
导柱模模架由上模座、下模座、导柱、导套组成；
导板模模架由弹压导板、下模座、导柱、导套组成。
2．模座
在选用和设计时应注意以下几点：
（1）尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。
圆形模座的直径：
比凹模板直径大30~70mm；
矩形模座的长度应比凹模板长度大40~70mm；
宽度可以略大或等于凹模板的宽度；
厚度为凹模板厚度的1.0~1.5倍。
（2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。
（3）模座材料：
HT200、HT250、Q235、Q255、ZG35、ZG45等
（4）模座的上、下表面的平行度公差一般为4级。
（5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距精度在±
0.02mm以下；
安装滑动式导柱和导套时，其轴线与模座的上、下平面垂直度公差为4级。
（6）模座的上、下表面粗糙度为Ra3.2~0.8μm。
对角上模座如图3-4所示：
图3-4对角导柱上模座
对角下模座如图3-5所示：
图3-5对角导柱下模座
3．导柱和导套零件导向装置
导柱导套的配合间隙：
必须小于冲裁间隙，间隙较大的按H7／h6配合。
导柱导套的长度：
据模具闭合高度，一般应符合图要求。
导柱导套制造、安装要求：
采用H7/r6压入模座的安装孔；
材料为20钢，表面渗碳，淬火硬度58～62HRC。
3.1.4连接与固定零件
1．模柄
基本要求：
1）与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；
2）与上模正确而可靠连接。
模柄可分为以下几种形式：
1）压入式模柄2）旋入式模柄
3）凸缘模柄4）槽型模柄和通用模柄
5）浮动模柄6）推入式活动模柄
材料：
Q235、Q275钢
该套冲压模具用凸缘式模柄，如图3-7所示：
图3-6凸缘式模柄
2．凸模固定板
作用：
固定凸模与凹模
尺寸：
厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍
安装：
与凸模过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后磨平
一般Q235、45钢
固定板如下图3-8所示：
图3-7固定板
3．垫板
是否需要用垫板，可按下式3-14效核：
（3-8）
若凸模头部端面上的单位压力p大于模座材料的许用压应力时，就需要加垫板；
反之则不需要加垫板。
垫板如图3-9所示：
图3-8垫板
3.2总体设计
1、模具类型的选择
经分析决定采用连续模进行生产。
2操作与定位方式
（1）操作方式
零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。
（2）定位方式
因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便。
且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。
3、卸料及出件方式
（1）卸料方式：
弹性卸料；
（2）出件方式
因采用连续模生产，故采用下出件为佳。
4、确定送料方式
因选用的冲压设备为开式压力机，采用横向送料方式，即由右向左送料。
5、确定导向方式
采用对角导柱模架。
由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。
常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。
采用后侧导柱模架。
由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。
因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。
四导柱模架。
具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。
常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。
方案四：
中间导柱模架。
导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。
但只能一个方向送料。
根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用对角导柱的导向方式，即方案一最佳。
第4章三维造型设计
4.1零部件造型设计
三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。
它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法。
4．1．1上模座
该上模座的材料为HT200，采用的是铸造成型，在通过加工中心对上模座上的孔进行加工。
图4-1上模座草图
上模座的草图是通过solidworks草绘完成，打开Solidworks绘制界面，点击草绘，进行通过“直线”“圆”“倒角”进行绘制，绘图之前先绘出中心线，然后绘制出方框结构，通过尺寸定位而控制图形大小，接着绘制出导套孔和边，通过尺寸定位，最后通过倒角命令进行倒角，绘制完成后进行尺寸检查是否有错。
图4-2上模座三维图
该三维造型是采用Solidworks绘制而成，在草绘完成后进行三维绘制，三维绘制通过软件的“凸台-拉伸”“切除-拉伸”“阵列”“镜像”等功能，对其进行绘制。
先对草图的整体框架进行拉伸，通孔除外，然后对沉孔进行绘制并“拉伸-切除”。
最后进行检查通过软件自带的测量功能，进行尺寸的校核，校核无误后完成绘图。
4．1．2凹模
该上模座的材料为Cr12MoV，采用的是铣削加工，使用加工中心进行加工。
图4-3凹模草图
凹模的草图是通过solidworks草绘完成，打开Solidworks绘制界面，点击草绘，进行通过“直线”“圆”“倒角”进行绘制，绘图之前先绘出中心线，然后绘制出方框结构，通过尺寸定位而控制图形大小，接着绘制出中心结构，由于左右对称，只需进行绘制一半，中心结构是由“圆”和“直线”绘制出，通过尺寸进行定位，最后通过倒角命令进行倒角，绘制完成后进行尺寸检查是否有错。
图4-4凹模三维图
先对草图的整体框架进行拉伸，通孔除外，然后对凹模的落料孔进行绘制并通过“拉伸-切除”功能进行切除。
4.2总体造型设计
总体造型设计是通过Solidworks软件装配而成，并且自动检查是否干涉，为后期的修改建立了更好的依据。
三维装配图是把实体模具通过三维软件绘制而出，更好的提高了生产效率和生产的准确性。
该三维造型显示除了整套模具的全部零件和外观。
图4-5整体装配图
该零件的装配是通过面与面的重合、垂直和角度以及孔与孔的同轴等配合而装配而成。
打开软件，先导入第一个零件，并进行定位，第一个零件的定位是否准确是关系到整体装配的观看效果，在确定好固定件后进行其余零件的导入和装配，完成后进行干涉检查，确定无误后进行整体尺寸的检查，确认无误后即可完成。
图4-6整体装配直线爆炸图
该装配直线爆炸图是通过软件实现，通过控制距离，进行对各个零件的拆卸，并完成以上直线爆炸图。
参考文献
[1]姜奎华.冲压工艺与模具设计[M].北京：
机械工业出版社，1997
[2]肖景容.冲压工艺学[M].北京：
机械工业出版社，2000
[4]马正元，韩启.冲压工艺与模具设计[M]北京：
机械工业出版社，1987
[5]丁仁亮、周而康.金属材料及热处理[J].北京：
机械工业出版社，2001.
[6]肖智清.机械制造基础[J].北京：
机械工业出版社，2006.
[7]张建中.机械设计基础[M].北京：
中国矿业大学出版社，1999.
[8]党根茂，骆志斌，李集仁．模具设计与制造[M].西安电子科技大学出版社，2001.
[9]中国机械工业教育协会.冷冲模设计及制造[M].机械工业出版社，2005.
[10]彭建声.冷冲压技术问答[M].机械工业出版社，1984.
升级会员 