带槽三角形固定板冲圆孔冲槽落料连续模设计.docx

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带槽三角形固定板冲圆孔冲槽落料连续模设计

院（系）、部：

机电工程学院

题目：

带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计

学生姓名：

目录

湖南科技大学3

湖南科技大学4

湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语5

湖南科技大学6

1前言9

1.1冷冲压术的发展趋势9

1.1.1冷冲压设备自动化9

1.1.2高速化复合化相结合，提高加工效率9

1.2模具技术发展的几个特点10

1.2.1充分运用IT技术发展10

1.2.2缩短金属成型模具的试模时间10

1.2.3车身制造中的级进冲模发展迅速10

1.3我国锻压工业的现状及发展对策11

2零件工艺性分析11

2.1冲裁工艺性11

2.1.1结构与尺寸11

2.1.2精度12

2.1.3材料12

3确定冲裁工艺方案12

3.1工序性质与数量的确定13

3.2工序顺序的确定13

3.3工序组合方式的确定13

4确定模具总体结构方案13

4.1模具类型13

4.2操作与定位方式13

4.3卸料方式与出件方式13

4.4模架类型及精度13

5工艺与设计计算14

5.1排样设计与计算14

5.2计算冲压力与压力中心，初选压力机15

5.2.1计算工艺力15

5.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差17

6设计选用模具零部件、绘制模具总装草图19

6.1确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸19

6.1.1凹模设计19

6.1.2凸模设计20

6.2设计选用定位零件20

6.3卸料与出件装置23

6.3.1固定卸料装置23

6.4模架及零件23

6.4.1模架23

6.4.2其它支承与固定零件25

6.4.3紧固件：

螺钉与销钉的选用27

7确定冲压设备29

8模具的装配30

8.2凸、凹模间隙的调整31

9重要零件的加工工艺过程编制31

10结论34

11致谢35

12参考文献37

1前言

21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。

经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。

同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。

1.1冷冲压术的发展趋势

美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其冷冲压技术及装备的领先地位。

当前的世界冷冲压技术及装备向以下几个方面发展：

1.1.1冷冲压设备自动化

根据不同种类的加工环境和条件，国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线。

1）单机联线自动化

配置为5-6台压力机，配备拆垛、上下料机械手，穿梭翻转装备和码垛装置，全线总长约60米，安全性高，冲压质量好。

由于工件传送距离长，工件的上下料换向和双动拉伸必须用工件翻转装备。

这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为6-9次/分，设备维修工件量大。

2）大型多工位压力机

八十年代中期，国外冲压技术发展到大型三坐标多工位压力机自动化连续冲压，由拆垛机，大型压力机，三坐标工件传送系统和码垛工位组成，生产节拍可达16-25次/分。

其主要特点是：

生产效率高，是手工送料流水线的4-5倍，是单机联线自动生产线的2-3倍；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需2-3人进行监控，当模具更换时，只需输入要换模具的编号，其余工作自动完成，整个换模时间只需5分钟，换模的同时对多工位压力机运行特征作智能化调整；特别是配有电子三坐标送料多工位的压力机，可以根据模具随意调节运动路径和时间，不仅能冲压大型覆盖件，而且能冲压小型零件。

当冲压小型零件时，送料距减短，节拍提高，通过合理的模具布置，可一次冲压2-3零件，具有充分的自由度，柔性极强。

电子多工位送料压力机的优点是生产率高，工件处理最优化，工件转换迅速，维修量低，诊断性能好，成本低，与现有压力机的适应性强，售后服务远程通讯好。

美国的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料。

1.1.2高速化复合化相结合，提高加工效率

提高生产率是永恒的追求目标，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，在数控回转头压力机上，主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数。

在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间，以取得良好的技术经济效益。

在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工。

将几种工艺或几个工序复合在一台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助时间，提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著。

如：

德国、美国、日本已相继开发出激光一步冲复合机，将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序，最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类工件的加工及多品种小批量板料加工。

1.2模具技术发展的几个特点

模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。

先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。

模具的发展方向为：

1.2.1充分运用IT技术发展

模具设计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。

外形车身和发动机是汽车两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。

车身模具设计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。

目前世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。

另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现异地设计和异地制造。

虚拟制造等IT技术的应用，将推动模具工业的发展。

1.2.2缩短金属成型模具的试模时间

主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。

这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。

1.2.3车身制造中的级进冲模发展迅速

在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术。

近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件，加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。

级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。

但是，级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。

1.3我国锻压工业的现状及发展对策

目前我国主要汽车生产厂，约有90%的冲压线采用一台双动拉伸压力机（或多连杆单动拉伸压力机）和4-6台单动压力机组成冲压流水线，手工上下料完成大型覆盖件的冲压生产，生产效率低，生产节拍最高只有3-5次/分；人身安全和工件环境差；在手工上下料和传送工件过程中，易造成工件划伤等缺陷，冲压制件质量差；整条冲压线长60米左右，约需20-24名操作工人，占地面积大，人工成本高，冲压件制造成本比国外高2-3倍，是我国汽车工业严重缺乏市场竞争力的重要因素之一。

我国有90%的冲压线采用人工上下料，另有10%的冲压线实现了单机联线自动化，生产节拍最高为6-8次/分，而代表当今冲压技术国际水平的大型多工位压力机，在我国汽车工业中的应用仍是空白。

这也是我国冲压行业与西方发达国家的主要差距所在，在很大程度上制约了我国汽车工业的发展。

随着我国工业技术水平的发展，特别是以轿车为代表的汽车工业快速发展，带动汽车零件的产量和质量不断提高。

但必须清醒地认识到，中国与国际先进水平仍有很大差距，而且随着加入WTO，国际大汽车公司必然严重冲击中国汽车工业，国内同行之间的竞争也将日趋激烈。

中国汽车工业的发展，离不开装备工业的大力支撑，锻压设备制造业必须满足汽车工业大批量生产的要求，向自动化、高效率方向发展。

2零件工艺性分析

2.1冲裁工艺性

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级是否符合冲裁加工的工艺要求。

良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单单等等。

通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。

对几何形状的要求是冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成，使排样时废料最少；冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凸模折断；冲裁件的外形或内形的转角出，要避免夹角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时的在尖角处开裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。

对精度的要求是冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达

IT8~10级，冲孔比落料的精度约高一级。

该零件的形状如图1.1，其冲裁工艺性为：

2.1.1结构与尺寸

该零件结构较简单，形状对称，尺寸较大，冲孔3×Φ20，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径d≥t,t=3mm＜d=20mm.因而3×Φ20孔符合工艺要求。

对于孔中心距100±0.27mm，较高精度模具可以达到两孔中心距公差为±0.06。

最小孔边距b≥4.5mm,b1≥3mm..由零件图可知各孔边距均大于最小孔边距。

以上分析均符合冲裁工艺要求。

2.1.2精度

材料厚度t=2mm，工件精度可达到IT14，尺寸标注如图1.1所示，利用较高精度冲裁模可以达到零件图样要求。

图1.1工件图

2.1.3材料

t=2mm,Q235,退火状太下抗剪强度τ（310～380）,σb（380～470）,δ10=（21～25）%，σs=240.此材料具有较好的冲裁加工性。

根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工.

3确定冲裁工艺方案

在工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点和要求确定合理的冲裁工方案。

3.1工序性质与数量的确定

对与一般的冲裁件，通常外形采用落料，内形采用冲孔。

且冲件上孔的数量不是很多，可以采用一次冲孔和一次落料工序。

3.2工序顺序的确定

一般先冲孔，最后落料。

3.3工序组合方式的确定

该零件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁工艺方案有单工序模　复合模和级进模三种。

由于零件属于大批量生产，因此采用单工序冲裁效率太低，且不方便操作。

若采用复合冲裁，虽然冲出的零件精度和平直度较好，生产效率也高，但因零件的孔边距太小模具强度不能得到保证。

采用级进模生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。

根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案　　

4确定模具总体结构方案

在冲裁工艺方案确定以后，根据冲裁件的形状特点，精度要求，生产批量，模具制造条件，操作与安全，以及利用现有设备的可能，确定每道冲裁工序所用冲模的总体结构方案。

确定模具总体结构方案，就是对模具作出通盘的考虑和总体结构上的安排，它既是模具零部件设计与选用的基础，又是绘制模具总装图的必要准备，因而也是模具设计的关键，必须十分重视。

其结构方案的确定包括以下内容：

4.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。

4.2操作与定位方式

零件为大批大量生产，可以采用手工送料式，考虑到零件尺寸较大，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，自动挡料销粗定位与导正销精确定位的方式。

为了减少料头和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用挡料销。

4.3卸料方式与出件方式

考虑零件较厚，采用刚性卸料方式。

为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

4.4模架类型及精度

为了保证模具滑动平稳，导向准确可靠，横向送料连续又是级进模，因此采用导向平稳的对角导柱模架。

考虑到零件的精度不是很好，但冲裁间隙较小。

因此采用Ⅰ级精度。

5工艺与设计计算

在冲裁工艺与模具结构方案确定以后，为了进一步设计模具零件的具体结构，应进行以下有关工艺与设计方面的计算：

5.1排样设计与计算

根据冲裁件形状特征，质量要求，模具类型与结构方案，材料利用率等方面因素进行冲裁件的排样设计。

鉴于生产批量大重点考虑节省材料，提高材料利用率排样方式显得尤为重要。

该零件材料厚度较大，尺寸大，近似三角形，因此可采用对头直排的排样方式。

如图4.1.1所示：

图4.1.1排样图

但凸模和凹模都要制成两套，从而增加了模具成本，所以设计成隔位冲压，条料完成冲压后，将条料水平方向旋转180°，再冲裁第二遍。

在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件

考虑到零件的结构，采用有废料，有搭边对头直排。

工位：

　Ⅰ　冲3×Φ11孔，带Φ20半圆的20mm×40mm槽，

　　　　Ⅱ　落料

搭边值的确定：

查表2-102-112-13得：

a1=2.5mma=3.5mmΔ＝1mm

条料宽度为：

B－Δ=（D+2a+Δ）

=（128+2×3.5+1）

=136

（mm）

导料板间距为：

S=B

=136mm

D—零件垂直于送料方向的尺寸

a—侧搭边最小值

Δ—条料宽度公差

进距为：

Ｓ＝177.1（mm）

由零件图算得一个零件的面积为8508mm2,一个进距内冲两件，故Ａ＝8508×2=17016（mm2）,一个进距内的坯料面积B×S=177.1×136=24072（mm2）

因此材料的利用率为：

η=A/BS=17016/24072×100%=70%

5.2计算冲压力与压力中心，初选压力机

根据冲裁件尺寸，排样图和模具结构方案，计算冲裁力，卸料力，推件力，及总冲压力，并计算模具的压力中心。

根据冲压总力，冲件尺寸，模架类型与精度等初步选定压力机的类型与规格。

5.2.1计算工艺力

1）冲裁力

本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，考虑到在实际生产中模具间隙值的波动及均匀性，刃口磨损，材料机械性能及厚度的波动，润滑情况等因素对冲压力的值都有影响

总的冲裁力：

F1=Lt

=6.12×105（N）

由附表一中查得取450M/Pa

卸料力：

查表取K卸=0.04

F卸=K卸F

=0.04×6.12×103

=0.24×103（N）

2）推件力

根据材料厚度取凹模刃口高度h=6mm,β=3°。

故n=6/2=3查表2-4取K推=0.05

F推=nK推F

=3×0.05×6.1×103

=0.91×103（N）

选择冲床时的总冲压力为

F总=F+F推

=7.3×103（N）

因此可选压力机型号为：

J23-100

3）确定模具压力中心

画出工作状态，把冲裁周边分成基本线段，并选坐标XOY如图4.2.1所示

图4.2.1

s=62.8×3+100.5+300+80+31.4=700.3（mm）

l1=П×20=62.8x1=0y1=50

l2=62.8x2=0y2=-50

l3=2×13=26x3=96y3=0

l4=40x4=-16y4=207.1

l5=40x5=4y5=10

l6=31.4x6=24y6=0

l7=40x7=4y7=-10

l8=20x8=-16y8=0

l9=40x9=-16y9=147.1

l10=33.5x10=0y10=121.4

l11=100x11=57.1y11=132.3

l12=33.5x12=101.7y12=177.1

l13=100x13=57.1y13=209.9

l14=33.5x14=0y14=232.8

压力中心坐标：

X=（l1x1+l2x2+l3x3+…+l9x9）/（l1+l2+l3+…l9）

=8335.7/700.4=26.5（mm）

Y=（l1y1+l2y2+l3y3+…+l9y9）/（l1+l2+l3+…l9）

=51817.5/700.4=73.9（mm）

计算出的压力中心是图中的C点

5.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差

根据冲裁件形状与尺寸精度要求，确定刃口尺寸计算方法，并计算刃口尺寸及其公差。

用配作法以凹模为配作件制3×Φ20的孔

凹模磨损后尺寸Φ20变小

查表得x=0.5

由式：

Bp=（a+x△）

得：

Bp—凸模刃口尺寸（mm）

X—磨损系数

Δ—零件公差（mm）

Bp=（20+0.5×0.52）

=20.26

由表查得Zmin=0.22mm.凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双向间隙值0.22mm.

冲槽：

采用配作法

冲20mm×40mm矩形槽和Φ20的半圆（采用配作法）凸模磨损后尺寸20mm40mmΦ20变小

查表得x=0.5

由式

Bp=（a+x△）

得：

Bp—凸模刃口尺寸（mm）

X—磨损系数

Δ—零件公差（mm）

Bp1=（a+x△）

=（20+0.5×0.52）

=20.26

Bp2=（a+x△）

=（40+0.5×0.62）

=40.31

Bp3=（a+x△）

=（20+0.5×0.52）

落料：

统一用凹模做配做件这样利于加工

凹模的尺寸变大的尺寸有132mm128mmΦ16尺寸不变的有100mm

根据公式

得

Bp=（amax-x△+△/4-Zmin）

x—磨损系数

Δ—零件公差（mm）

pleasecontactQ3053703061giveyoumoreperfectdrawings

10结论

经过整个设计过程我发现在设计连续模时，排样图的确定既是最基础的一步也是最关键的一个环节。

排样图设计的质量将直接影响后面的凹模的尺寸和整个模具的结构等。

另外冲同一个工件可以有很多不同的方案不同的模具可以选用，我们应该尽量选择一种最经济最安全合理的方法来做。

导料方式、卸料方式的确定应根据板厚和冲裁力的大小来综合考虑不能片面分析。

还有定位装置的确定应根据实际来，那本设计举例在初定位的时候可以采用侧刃定位也可以采用挡料销定位，但是考虑到本连续模的步距较大造成侧刃过长所以最终采用了活动挡料销。

所以，设计必须从实际出发综合考虑选择最佳方案。

11致谢

12参考文献

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附录

1、外文复印件

2、外文译文

3、计算机源程序或资料

4、文献综述

5、毕业实习报告

6、实习日记