多工位級進模畢業(yè)設(shè)計(含全套圖紙)

摘 要 通過此次畢業(yè)設(shè)計加深對所學(xué)知識的掌握，有利于所學(xué)知識的綜合利用。尤其是對所學(xué)專業(yè)知識的最好體現(xiàn)。對于在該課題在設(shè)計中遇到的難點和疑點，可以通過查閱相關(guān)資料進行解決，有利的鍛煉了自主處理問題的能力。 多工位級進模是在普通級進模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，?羌際趺薌湍叩鬧匾恚淺迥狗較蛑弧?本文通過對工件的進行沖壓工藝性能分析后，提出了滿足工件要求的幾種沖壓方案，并且在進行對比后決定采用一副多工位級進模的設(shè)計方案。該模具包括了沖孔、落料、彎曲、剪斷等工序。通過排樣方案的確定后，開始了主體零部件的設(shè)計和尺寸計算。此過程中，充分利用了 Anto CAD 軟件，完成了零件的大部分的繪制工作。關(guān)鍵詞： 多工位級進模； 沖壓工藝； 彎曲；Anto CAD Abstract With this graduation project to deepen the mastery of knowledge is conducive tothe comprehensive utilization of the knowledge. In particular，the best embodimentfor expertise. we can access relevant information for the problem we haveencountered during the process and also a favorable self-training capabilities inhandling problems. Multi-Position Progressive Die is a high-precision high efficiency long-lifetechnology-intensive Die which is developed from general Progressive Die .It is oneof important representative of the directions of the Die development. In this paper we put forward to meet the requirements of several stampingworkpiece program and decideto use the Multi-Position Progressive Die aftercompared with the others after the conduct of the workpiece through the stampingprocess performance analysis. This Multi-Position Progressive Die includes punchingblanking bending cutting and other processes. After the identification of nestingweproceed to design the main components and size calculation. During this process takefull advantage of Anto CAD software we completed the majority of parts of thedrawing work.Key words: Multi-Position Progressive Die； Stamping Process； Bending；Anto CAD 目 錄目 錄 . 31 課題的意義和目的 . 5 1.1 課題的意義 . 5 1.2 課題的目的 . 5 1.3 文獻綜述 . 5 1.3.1 我國的模具工業(yè)的發(fā)展狀況 . 5 1.3.2 國內(nèi)模具工業(yè)的發(fā)展趨勢 . 6 1.3.3 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展情況 . 6 1.3.4 現(xiàn)代模具企業(yè)管理 . 72 產(chǎn)品的設(shè)計要求和工藝方案選擇 . 9 2.1 產(chǎn)品設(shè)計要求 . 9 工藝方案選擇 . 9 2.2.1 零件分析 . 9 2.2.2 工藝方案的確定 . 113 排樣設(shè)計 . 12 3.1 多工位級進模的排樣設(shè)計 . 12 3.2 排樣前的尺寸計算 . 12 3.2.1 計算毛坯的展開尺寸 . 12 3.2.2 載體與搭口的設(shè)計 . 13 3.3 條料排樣的搭邊值 . 13 3.4 步距和料寬的計算 . 14 3.5 排樣圖 . 14 3.6 材料利用率 . 154 主要設(shè)計計算 . 17 4.1 沖壓工序各壓力的計算 . 17 4.2 沖模壓力中心的確定 . 20 4.3 沖壓設(shè)備的選擇 . 21 4.4 凸、凹模間隙 . 21 4.5 凸模和凹模的刃口尺寸計算 . 24 4.5.1 凸、凹模設(shè)計計算原則. 24 4.5.2 凸、凹模刃口尺寸的確定 . 245 多工位級進模主要零部件設(shè)計 . 29 5.1 工作零件 . 29 5.1.1 凸模 . 29 5.1.2 凹模 . 32 5.2 帶料的導(dǎo)正定位裝置 . 33 5.2.1 導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔的關(guān)系 . 33 5.2.2 導(dǎo)正銷的固定方式 . 33 5.3 帶料的導(dǎo)向和托料裝置 . 34 5.4 卸料裝置的設(shè)計 . 35 5.4.1 卸料板的結(jié)構(gòu) . 35 5.4.2 卸料板的導(dǎo)向形式 . 36 5.4.3 卸料板的安裝形式 . 37 5.4.4 彈簧的選用 . 39 5.5 模架及組成零件 . 40 5.5.1 模架 . 40 5.5.2 模座 . 40 5.5.3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 . 41 5.6 連接與固定零件 . 43 5.6.1 模柄 . 43 5.6.2 固定板及墊板的選用 . 43 5.7 模具零部件設(shè)計總結(jié) . 44 5.8 閉合高度 . 446 模具零件的加工工藝 . 47 6.1 沖裁凸模、凹模技術(shù)要求與加工特點 . 47 6.2 成形凸模、凹模技術(shù)要求及加工特點 . 47 6.3 多工位級進模的加工特點 . 487 結(jié)束語 . 49參考文獻 . 50致謝 . 511 課題的意義和目的1.1 課題的意義 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。隨著我國加入 WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。 “ 我國的模具工業(yè)的發(fā)展日益受到人們的重視和關(guān)注。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電器、儀器儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080的零部件都要依靠模具成形這些行業(yè)是模具行業(yè)的主要服務(wù)領(lǐng)域。用模具生產(chǎn)的制件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗等特點，是其他加工方法所不及的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。1.2 課題的目的 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計支架級進模設(shè)計，通過本次設(shè)計不僅使學(xué)生了解沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系，還可以掌握模具設(shè)計的步驟與 方法。同時，還有助于學(xué)生鞏固書本上所學(xué)到的 d 0 100 0.03 理論知識，加深對專業(yè)知識的理解，將理論知識與實際生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來，大大提高了學(xué)生的綜合能力，為將來的工作打下良好基礎(chǔ)。1.3 文獻綜述1.3.1 我國的模具工業(yè)的發(fā)展狀況 模具是機械制造業(yè)中技術(shù)先進、影響深遠的重要工藝裝備 具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點被廣泛應(yīng)用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005 年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達到610 億元增長率保持在25的高水平 行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10 僅次于日本、美國而位列世界第三。 除了國有專業(yè)模具廠外 廣東的中外合資和外商獨資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起 江蘇昆山建成了模具工業(yè)群 浙江黃巖被譽為“模具之 。中國模具的“珠江三角洲、長江三角洲和以成都/重慶為代表的西部模具”鄉(xiāng)”三足鼎立局面已經(jīng)基本形成。 然而與國際先進水平相比 中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面 模具壽命也只有國際先進水平的 50左右大型、精密、技術(shù)含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具 每年都需要花費大量資金進口 。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上 生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。1.3.2 國內(nèi)模具工業(yè)的發(fā)展趨勢 （1） 模具日趨大型化。這是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求發(fā)展的 一模多腔 所造成的二是模具的精度將越來越高。10 年前精密模具的精度一般為 5 微米現(xiàn)在已達到 2-3 微米，不久 1 微米精度的模具將上市，這要求超精加工。 （2） 專業(yè)化程度越來越高，規(guī)模效應(yīng)和品牌效應(yīng)增強。各地具有產(chǎn)業(yè)特色的模具工業(yè)城或工業(yè)園區(qū)依靠區(qū)域優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和人才優(yōu)勢快速發(fā)展，質(zhì)量和水平快速提升，模具產(chǎn)品全壽命周期的生產(chǎn)和服務(wù)成為企業(yè)經(jīng)營活動的重要內(nèi)容。 （3） 高新技術(shù)的特點日趨明顯。CAD、CAE、CAM 等信息技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的結(jié)合能有效提高模具產(chǎn)品的工藝水平和質(zhì)量水平。CAD、CAE、CAM、CAPP 及數(shù)控技術(shù)、高速切削、快速成型等高新技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用有著“先天”優(yōu)勢，成效也最顯著。數(shù)控加工中心和高速切削技術(shù)的應(yīng)用，使模具的開發(fā)速度和產(chǎn)品質(zhì)量大為提高，但一次性設(shè)備投資較大。1.3.3 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展情況 模具制造是設(shè)計的延續(xù)，推行模具設(shè)計與制造一體化可達到優(yōu)化設(shè)計的要求。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC 程序，也可對不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過數(shù)值模擬方法達到預(yù)測產(chǎn)品成型過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從CAD/CAE/CAM一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實現(xiàn)CADCAECAM 協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢和功效。因此，應(yīng)大力進行ANSYS、MSC、Moldflow、Dynaform 等高端輔助設(shè)計制造軟件的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用。 隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展，模具在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中將處于越來越重要的地位。針對模具CADCAMCAE存在的問題，總結(jié)其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 1標準化CAD 軟件一般應(yīng)集成在一個異構(gòu)的工作平臺之上，只有依靠標準化技術(shù)才能解決CAD系統(tǒng)支持異構(gòu)跨平臺的環(huán)境問題。目前，除了CAD支撐軟件逐步實現(xiàn)ISO 標準和工業(yè)標準外，面向應(yīng)用的標準零部件庫、標準化設(shè)計方法已成為CAD 系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，并向合理化工程設(shè)計的應(yīng)用方向發(fā)展。 2網(wǎng)絡(luò)化與協(xié)同設(shè)計 近年來，模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大 及Intemet技術(shù)的不斷完善，公司之間的協(xié)作不斷的加強。設(shè)計人員通過網(wǎng)絡(luò)共享資源信息，同時對模具的設(shè)計與制造進行操作和評價，使一個項目在多臺計算機上協(xié)作完成，節(jié)省了大量的人力物力財力。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計是模具設(shè)計與制造發(fā)展的必然趨勢。 3開放性 CAD，CAM，CAE系統(tǒng)目前廣泛建立在開放式操作系統(tǒng)Windows和高講課的效率和教學(xué)效果。1.3.4 現(xiàn)代模具企業(yè)管理 1 人員精簡“ 瘦”型管理。歐美模具企業(yè)大多數(shù)規(guī)模不大 員工人數(shù)超過百人的較少 所考察的模具企業(yè)人數(shù)一般都在2050 人。企業(yè)各類人員的配置十分精簡 一專多能 一人多職 企業(yè)內(nèi)部看不到閑人。精益生產(chǎn)、“瘦”型 管理的思想得到了較好的體現(xiàn) 一切與產(chǎn)生效益無關(guān)的“肥肉” 都被最大限度地切除。 2 專業(yè)化定位準。所考察的模具企業(yè)大多數(shù)都是圍繞汽車、電子等產(chǎn)業(yè)對各類模具的需求確定自己的產(chǎn)品定位和市場定位。為了在市場競爭中求生存、求發(fā)展每個模具廠家都有自己的優(yōu)勢技術(shù)和產(chǎn)品采取專業(yè)化的生產(chǎn)方式。 3 采用先進的管理信息系統(tǒng) 實現(xiàn)集成化管理。歐美的模具企業(yè)特別是規(guī)模較大的模具企業(yè)基本上實現(xiàn)了計算機管理。從生產(chǎn)計劃、工藝制定到質(zhì)檢、庫存、統(tǒng)計等普遍?褂昧思撲慊灸詬韃棵趴賞撲慊綣蠶硇畔?意大利的Galvanin 公司 在質(zhì)量管理中采用了統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)SPC 在生產(chǎn)過程中 利用抽檢的方法 根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律獲得制件公差分布和變化曲線動態(tài)地控制產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)流程的每一環(huán)節(jié)均采用條碼采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)了全公司的集成化管理。 4 工藝管理先進標準化程度高。與國內(nèi)模具廠大多采取以鉗工為主或鉗工包干的生產(chǎn)組織模式不同 歐美的模具生產(chǎn)廠家是靠先進的工藝設(shè)備和工藝路線確保零件精度和生產(chǎn)進度。每副模具均有詳細的設(shè)計圖包括每個零件的詳細設(shè)計并且都制訂了詳細的加工工藝。利用先進的工藝設(shè)備 根據(jù)制定的工藝將每個模具零件加工到位 大大減少了鉗工的裝修工作量。一個30 人左右的模具廠鉗工僅有3 人左右。在生產(chǎn)中工藝人員和調(diào)度人員密切合作安排生產(chǎn)控制質(zhì)量和生產(chǎn)進度。歐美的模具企業(yè) 模具標準件的采用率一般在80 以上。模具廠主要是加工型腔、型芯等主要模具零件 并進行裝配調(diào)試。模具標準件在市場上采購。有些模具企業(yè) 模具零件的粗加工、半精加工也由相對固定的協(xié)作廠家去完成。因此 模具生產(chǎn)周期大大縮短。2 產(chǎn)品的設(shè)計要求和工藝方案選擇2.1 產(chǎn)品設(shè)計要求 支架級進模設(shè)計：工件如圖 2-1 所示，材料為 08 鋼，厚度 t1.5mm，大批量生產(chǎn)。 圖 2-1 工件尺寸 該零件在中心空 10，兩邊 孔 5 及兩個 5 中心距 15 有精度比較高的要求，精度等級分別為 IT7、IT7、IT10 級。該零件形狀對稱，形狀精度要求不高，因此可以用沖壓方法加工。 工藝方案選擇2.2.1 零件分析 如前所述，此制件從結(jié)構(gòu)和尺寸要求來看，所需的基本工序為沖孔、落料、彎曲等。根據(jù)零件上的孔，應(yīng)盡量在毛坯上沖出的原則，以簡化模具結(jié)構(gòu)，便于操作。此零件在沖壓過程中需要注意的是：孔 5 距彎曲部比較近，孔邊距彎曲部的最近距離僅為 1.5mm，處在彎曲變形區(qū)內(nèi)。所以，沖壓過程中必須先進行彎曲的工序編排，后進行沖小孔的工序編排，并且利用沖出的 10 孔作為后續(xù)工序的定位用孔。工件材料為 08 鋼，有良好的沖壓性能。只有部分尺寸沒給出精度，可按 IT14 級精度補標工件尺寸公差。標注后的工件尺寸如下圖 2-2 所示： 圖 2-2 給出公差后的工件尺寸2.2.2 工藝方案的確定 根據(jù)上述分析，基于基本工序的性質(zhì)和數(shù)量，進行工序的組合與排列，初步擬出以下四個方案： （第 1 工序） 方案一：1、落料與沖孔 10 復(fù)合模。 2、彎曲：采用一次彎曲四個角的彎曲模。（第 2 工序） 3、沖 45 孔。（第 3 工序） 此方案采用三副模具。 方案二：1、落料與沖 10 孔的沖孔落料復(fù)合模。 2、先彎曲外部兩角并使中間兩角預(yù)彎 45。 3、再壓彎中間的兩角成 90。 4、沖 45 孔。 此方案同樣采用 3 三副模具。 方案三：1、沖 10 孔，切斷及彎曲四個角的連續(xù)沖壓模。 2、沖 45 孔兼整 R0.5 型。 此方案采用兩副模具，其中包括級進模。 方案四：全部工序采用帶料連續(xù)沖壓級進模。 各方案比較： 方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，所得產(chǎn)品的精度也高。但三道工序，三副模具需要較多的操作人員，勞動量大，費工時。方案二與方案一相同，但多了一道工序，需要的勞動量更多，效率低。 方案三采用了級進模，雖然結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但將各個工序集中到一副模具上，生產(chǎn)效率得到提高，勞動量相對較小。但任然采用了兩副模具，制造成本比較大。 方案四僅僅采用一副模具，精度較高，生產(chǎn)效率高，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長，但非常適合大批量生產(chǎn)。為了保證各項技術(shù)要求，本設(shè)計選用方案四。 其工序依次為：剪切沖 10 空兩次彎曲（復(fù)合）-沖 4-5 空剪切。3 排樣設(shè)計3.1 多工位級進模的排樣設(shè)計 排樣設(shè)計是多工位級進模設(shè)計的關(guān)鍵之一。排樣圖的優(yōu)化與否，不僅關(guān)系到利用率，工件的精度，模具制造的難易程度和使用壽命等，而且關(guān)系到模具各工位的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。 排樣設(shè)計是在零件沖壓工藝分析的基礎(chǔ)上進行的。確定排樣圖時，首先要根據(jù)沖壓件圖紙計算的展開尺寸，然后進行各種方式的排樣。在確定排樣方式時，還必須對工件的沖壓方向、變形次數(shù)、變形工藝類型、相應(yīng)的變形程度及模具結(jié)構(gòu)的可能性、模具加工工藝性、企業(yè)實際加工能力等進行綜合分析判斷。同時在全面考慮工件精度和能否順利進行級進沖壓生產(chǎn)后，從幾種排樣方式中選擇一種最佳方案。完整的排樣圖應(yīng)給出工位的布置、載體結(jié)構(gòu)形式和相關(guān)尺寸等。 當(dāng)帶料排樣圖設(shè)計完成后，模具的工位數(shù)及工位的內(nèi)容；被沖制工件各工序的安排及先后順序；工件的排樣方式：模具的送料步距、條料的寬度和材料的利用率；導(dǎo)料方式，彈頂器的設(shè)置和導(dǎo)正銷的安排；模具的基本結(jié)構(gòu)等就基本確定。所以，排樣設(shè)計是多工位級進模設(shè)計的重要內(nèi)容，是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)之一，是決定多工位級進模設(shè)計優(yōu)劣的主要因素之一。3.2 排樣前的尺寸計算3.2.1 計算毛坯的展開尺寸 彎曲件毛坯尺寸計算是按彎曲中性層長度不變的原則進行的，常見的幾類彎曲件毛坯尺寸的計算見參考文獻【1】表 3-5 至 3-7，公式中系數(shù) x、x1、x2 見表3-8 至 3-10。 本工件為 U 形件，查表可得： L 2 a 2 b r1 k1 t r2 k 2 t ； （1） 其中，k10.42，k20.41，a7.5，b25.5，c22，r11.5，r21.5，t1.5； 代入（1）式可得： L101.3mm ，還要去掉部分修正余量，最后取整的到 上述 L 尺寸是“毛坯的計算尺寸”最終的展開尺寸為：L100mm 。3.2.2 載體與搭口的設(shè)計 搭邊在多工位級進模中有著特殊的作用，它是將坯件傳遞到各工位進行沖裁和成形加工，并且使坯件在動態(tài)送料過程中保持穩(wěn)定準確的定位。因此，在多工位級進模的設(shè)計中把搭邊稱為載體。載體是運送坯件的物體，載體與坯件或坯件和坯件的連接部分稱為搭口。 邊料載體是利用材料搭邊或余料沖出導(dǎo)正孔而形成的載體，此種載體送料剛性較好，省料，簡單。使用該載體時，在彎曲或成形部位，往往先切出展開形狀，在進行成形，后工位落料以整體為主。還有中部留載體，及雙邊留載體等形式。 根據(jù)本工件的外形特點，本設(shè)計采用中部留載體的形式，其基本結(jié)構(gòu) 3.