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目:
HCB991冲件弯曲成型工艺
与多工位级进模设计
姓
名:
学
院:
专
业:
材料成型及控制工程
班
级:
学
号:
指导教师:
职称: 讲师
年5月11日
目录
摘要 - 3 -
关键词 - 3 -
Abstract - 3 -
Keywords - 3 -
第一章绪论 - 4 -
级进模的概述 - 4 -
级进模特点及其现状 - 4 -
多工位级进模特点 - 4 -
多工位级进模在我国的发展现状 - 5 -
- 5 -
第二章产品的工艺性分析 - 5 -
第三章方案及排样图设计 - 6 -
冲裁方案的设计 - 6 -
毛坯展开尺寸计算 - 6 -
排样图的设计 - 7 -
排样图的设计 - 7 -
排样图的设计方案与比较 - 8 -
步距与步距精度 - 9 -
步距基本尺寸的确定 - 9 -
步距精度 - 10 -
第四章模具工艺计算 - 11 -
凸、凹模间隙值的确定 - 11 -
公称压力的计算 - 11 -
压力设备的选择 - 11 -
压力中心的确定 - 11 -
第五章模具结构 - 12 -
模架结构 - 12 -
凸模、凹模结构设计 - 12 -
凸模结构设计 - 13 -
凹模的结构设计 - 13 -
卸料装置结构的设计 - 14 -
第六章主要零、部件的设计与选用 - 14 -
工艺零件 - 14 -
各工位凸、凹模刃口尺寸计算及长度的确定 - 14 -
定位装置 - 18 -
结构零件的选用 - 19 -
导向零件的选用 - 19 -
模柄的选用 - 19 -
紧固零件的选用 - 19 -
弹性元件的选用 - 19 -
第七章主要零件的制造工艺 - 19 -
凸模的加工工艺 -19-
直通式异形凸模 -19-
圆凸模、长圆凸模 -19-
-19-
- 22 -
卸料板的制造工艺 - 22 -
凸固定板的加工工艺 - 22 -
第八章总结 - 22 -
致谢 - 22 -
参考文献 - 23 -
HCB991冲件弯曲成型工艺与多工位级进模设计
专业姓名材料成型及控制工程彭敏
指导教师夏荣霞
摘要
本设计为一弯曲冲裁多工位级进模,根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求,首先分析零件的工艺性,确定冲裁工艺方案及模具结构方案,然后通过工艺设计技术,确定排样,计算冲压力和压力中心,初选压力机,计算凸、凹模尺寸和公差,最后设计选用零、部件,对压力机进行校核,绘制模具总装草图以及三维实体图,以及对模具主要零件的加工工艺规程。其中在结构设计中,主要对凸模、凹模、定位零件、卸料装置等进行了设计,对于部分零件选用的标准件,本文就没深入设计,并且在结构设计的同时,对部分零部件进行了加工工艺分析,最终才完成本毕业设计。关键词
多工位级进模;工艺性分析;总装图;凸模
Theformingprocessandmulti-positionprogressivediedesignof
HCB991metalstamping
StudentmajoringinmaterialformatingandcontrolengineeringPengMin
TutorXiaRongxia
Abstract
Thispaperdesignsabentandpunchedmulti-,materialandrequirementsofbatchproductionoftheindispensablecomponents,,,,propercomponentsweredesignedusingPro/,thecavityandterracedie,,,workingprocesswereanalysedindetails.
Keywords
multi-positionprogressivedie;manufacturabilityanalysis;assemblydrawing;terracedie
第一章绪论
级进模的概述
一个冲压零件,如用简易模具冲制,一般来说,没项冲压工序,如冲模(冲孔、冲切或落料)、弯曲、拉深、成型等,就需要一副模具。这对于一个比较复杂的冲压零件来说,则需要几副模具才能完成。因此这种简易模具的生产效率,相对来说仍是较低的。对于大批量生产的定性产品,用简易模具进行生产是极不适应的。
多工位级进模是冷冲模的一种。级进模又称跳步模,它是在一副模具内,按所加工的零件分为若干个等距离工位,在每个工位上设置一定的冲压工序,完成冲压零件的某部分加工。被加工材料(一般为条料或带料)在控制送进距离机构的控制下,经逐个工位冲制后,便得到一个完整的冲压零件(或半成品)。这样,一个比较复杂的冲压零件,用一副多工位级进模即可冲制完成。在一副多工位级进模中,可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。一般地说,无论冲压零件的形状怎样复杂,冲压工序怎样多,均可用一副多工位级进模冲制完成。
多工位级进模的结构比较复杂,模具制造精度高,这对模具设计者来说需要考虑的内容很多,尤其是级进模条料排样图的设计,模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。
级进模,尤其是多工位级进模,配合高速冲床,实现高速自动化作业,能使冲压生产率大幅度提高。它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。
级进模特点及其现状
级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具,它具有操作安全的显著特点,模具强度较高,寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化,可以采用高速压力机生产。级进模较难保证内、外形相对为位置的一致性。
多工位级进模冲压工艺具有生产效率高,材料利用率高,冲压设备比较简单,对操作工人技术等级要求不高等优点,所以在工业生产中,应用广泛,并已成为不可缺少的重要加工手段之一。
多工位级进模特点
多工位级进模精度高、寿命长,其工作元件常采用高速钢或硬质合金制造。用硬质合金制造的模具寿命一般可达到1亿次,最高可达到3亿次。模具加工的位置精度为±
(〜)mm,,。特别对一些小凸模而言,其寿命显得更为重要。在多工位级进模中,通常凸模都很细小,因此,它需要精确的导向和保护,常常将卸料板上的凸模相配的孔做得很精确,其尺寸及相互位置也做得正确无误。在冲压过程中凸模平稳、精确,就需要卸料板对凸模导向和保护作用,而卸料板也大多采用导柱导向。
多工位级进模有自动送料装置,送料精度高,送料布局能精确调整。目前生产中常采用夹持式、滚动式、有离合器和琨式、凸模琨是、摆动琨式等送料装置,送料误差可控制在土(〜)mm。另外,在一些冲裁速度较慢、不要场合也采用手工进料的方式。
总的来说,多工位级进模有以下特点:
1) 适用于制件的大批量生产。
2) 冲制件质量可靠、稳定,即制件尺寸的一次性好。
3) 由于自动送料和自动出件等装置,尤其是多工位级进模,适用于高速冲床上进行自动化冲制,也最适宜卷、带料供料。
4) 级进模可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多道工序,效率比复合模更高,且在级进模上工序可以分散,任意留出空工位(当然要在满足制件的冲制要求前提下),故不存在复合模的最小壁厚问题,因而保证了模具的强度,延长了模具的使用寿命。
5)模具主要零件具有互换性,使模具维修方便,更换迅速、可靠。
6)多工位级进模结构复杂,制造精度高,调试、维修困难,价格昂贵;
7)多工位级进模对冲压设备、板料要求高。
多工位级进模在我国的发展现状由于种种原因,我国模具工业与当前工业发展还很不适应,无论是在设计制造技术和生产能力方面,还是在管理水平方面,模具共均远远不能满足需求,它严重影响了工业产品的品种、质量和生产周期,削弱了其在国际市场上的竞争能力。今年来,我国模具进口量呈大幅度下降之势,并有超亿元出口额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶,提醒高水平制造技术的多工位级进模也越来越多,冲压自动线、自动冲床技术也得到了广泛应用。我迅速提高,模具国产化已经取得了十分可喜的成绩,这将对我国在国际市场上的竞争力和综合国力的提高起到有力的促进作用。
级进冲模的设计要点与步骤对冲件进行科学、合理的工艺性分析是模具设计的机床,正确的排样设计是关键,模具的结构总成是实现自动或半自动冲压生产合格零件的具体体现。
1)冲件的工艺性分析级进冲模是集分离工序和成形工序的多工艺、多工序冲压加工于一体的模具。所需冲制零件的工艺性分析较普通冲模要求高。必须全面了解、掌握冲件的材料状态、形状结构、公差等级、展开尺寸、尺寸基准、冲裁面的毛刺方向、生产批量等信息。
2)排样图设计是在掌握全部正确的工艺书记后进行的一项关键工作,排样的设计基准必须遵循基准同意的原则,工序的分解与排列顺序、定距方式要合理,载体的选择与重建的工序连接形式要恰当,结合模具的强度与模具工作零件及辅助机构的设计应避免干扰有效空间,最大限度地提高冲件材料的利用率等。
3)在排样图设计后,模具中工作零件、结构零件、辅助零件的设计与标准零件的选用要结合总体结构要求进行,先设计结构总图在绘制模具零件图,并提出相应的使用、保养与维护要求。
第二章产品的工艺性分析
本设计任务为HCB991冲件弯曲成型工艺与多工位级进模设计,其材料为08钢,该零件结构较复杂,有向上向下两个相反方向的弯曲(此处是本设计的难点),同时,在弯曲面上有较多孔,主要保证安装孔的位置尺寸。
从技术要求和使用条件来看,该制件有较高的强度和刚度,因为未标注尺寸公差,故制件制造公差按IT14技术。制件图形如下:
图2-1零件二维图
图2-2零件三维图
第三章方案及排样图设计
冲裁方案的设计
如图2-2所示,零件形状较怪异,而且孔多,再者制件有向上向下两个相反方向的弯曲。综合考虑,该制件在冲裁时必须先冲孔再弯曲。同时,材料必须先切断再弯曲,而且采用上出料方式,人工取料。用回带式挡料装置定距,初定四个工位:工位一,冲定距切口;工位二,冲切余料;工位三,冲孔;工位四,切断制件、完成两个弯曲。
本设计课题要求:材料为厚1mm的08钢,要求产量为大量。该零件属于典型的冲裁、弯曲复合件。与普通的弯曲件相比,形状更为复杂,对工艺与模具的要求更高。
毛坯展开尺寸计算
图3-1展开图
板厚t=1mm,弯曲半径r=R=lmm,£二1,查《冲压工艺及冲压模具设计》P137表t
4-3得,应变中性层位移系数K=。弯曲件展开尺寸公式L二l+1+-(Kt+r)。
122
尺寸A由冲件总长加上高度为18mm的弯曲部分展开得来,所以由公式得,
++-(+),
2
B二31++-(+1L37mm,
2
++-(+1)。
2
排样图的设计设计多工位级进模时,首先要设计条料排样图,这是设计多工位级进模的重要依据。条料排样图一旦确定,也就确定了一下几方面:
1) 被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序;
2) 模具的工位数,及其作业内容;
3) 确定了被冲零件排列式样(单排、双排、多排),方位(正排、斜排)等。并反应出材料利用的高低;
4) 确定了模具步距的公称尺寸和定距方式;
5) 条料的宽度、条料纹向与送料方向的关系;
6) 条料载体的设计形式;
7) 基本上确定了模具的结构;
多工位级进模条料排样图设计得好坏,对模具设计的影响是很大的。排样图设计错误会导致制造出来的模具无法冲制零件。
一般在设计多工位级进模条料排样图时,要拿出多种排样方案,加以比较、归纳、综合,最后得出一个最佳方案。多工位级进模条料排样图设计是否最佳方案,首先要看工位分布是否合理、条料能否在连续冲压过程中通畅无阻;是否便于使用、制造、维修和刃磨;是否经济合理。
排样图的设计
条料排样图直接关系到级进模设计,因此在设计排样图时,主要需考虑到以下几个因素。
1) 送料方式:高速冲压的多工位级进模,用自动送料机构送料,用导正钉精确定距;手工送料则多用侧刃定距,用导正钉精确定距。
2) 冲压零件形状分析:每一个冲压零件都有它的一些特点,因而在设计条料排样时,必须对这些特点加以分析、研究。
3) 模具的具体结构和加工工艺性:在设计条料排样图的同时,必须考虑模具的具体结构,要把每一个环节,没一个具体部分的装配关系,装配顺序,以至对没部分的加工方案等都要考虑全面。这样,设计出来的条料排样图才能够指导模具设计。
4) 被加工材料:多工位级进模对被加工材料的要求都是很严格的。在设计排样图时,对材料的供料状态、被加工材料的机械性能、材料厚度、条料宽度与材料纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。
5) 正确安排侧刃孔与导正钉孔:导正钉孔与导正钉的位置安排对于多工位级进模的精确定位时很关键的。
6) 分段切除过程零件形状连接方式的选择:多工位级进模的分段切除的排样图,其连接方式基本上可以分为三种:即搭接、平接和切接。搭接最有利于保证冲件的连接质量,因此在分段切除过程中绝大部分都采用搭接连接方式。
7)载体:条料载体是条料在送进过程中,经过不断地冲切余料,条料内连接冲压零件运载前进的这部分材料称为条料载体。条料载体分为:双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。
8)工位的确定与空位工位:在划分工位时,对零件要求精度比较高的部位,应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好,以避免步距误差影响精度要求。对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时,则弯曲部分也应当在同一工位一次加工成形。这样不仅保证了尺寸精度,并且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。在排样图中,增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度,确保模具的使用寿命,或是为了便于模具设置特殊结构。
9)各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则:在一般冲冷模设计中,各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。但是在多工位级进模连续冲压时,常有一些不同之处,如果在设计条料排样图时,没有很好的掌握这些特点和内在关系,会使模具的设计与制造走弯路,甚至影响模具顺利冲制和冲压零件的质量。在本设计属于冲裁弯曲多工位级进模,应冲切掉孔和弯曲部分的外形余料,再进行弯曲。
10)冲裁力的平衡:力求压力中心与模具中心重合,其最大偏移量不超过模具长度的1/6(或宽度的1/6);同时要分析多工位级进模在冲压过程中可能产生的侧向力的部位,大小和方向,力求抵消侧向力。
1)绘制排样图
绘制排样图过程:
Q首先根据已绘制的零件图、零件展开图的形状、特点,初定采用单排。
Q零件的排样方式有两种,直排和斜排。
Q初步估计工位数,以排样基准线为准画一排零件的展开图。
Q按零件图的形状,考虑对弯曲、成形部分分解加工工序。
Q综合考虑产品各内孔外形和各分解加工成新的内容,共分多少工位,以及各工
位加工
内容。
2)两种方案的比较直排:虽然这种排样方式比较简单,但是经计算,其材料利用率不足30%,所以不可取。
斜排:排样结构紧凑,经计算,除去料头料尾,其材料利用率可超过70%(详见
),而且方案可行,故采用斜排的方式。如下图:
图3-2排样图
⑤④③②①
工位0:冲定距侧刃槽;
工位Q:冲周边余料;
工位Q:空工位;
工位Q:冲制件上的孔;
工位Q:切断制件、弯曲成型。
该方案较好的解决了最后一个工位的动作,即切断制件,同时利用两个弯曲凸模不同高度进行向上弯曲以及向下弯曲;另外,也较好的解决了各凸模之间的干涩问题,又使各凹模壁厚比较合理。
步距与步距精度
级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次,所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响冲件的精度。
步距基本尺寸的确定