手柄的落料

手柄的落料、冲孔级进模 班级 姓名 学号 指导教师 日期 摘要：级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模，这是在一副模具内，按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压料，采用某种送进方法，每次送进一个步距。经逐个工位冲裁后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中,可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。一般来说，无论冲压零件形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成。 本设计是手柄的落料、冲孔级进模。它属于冲压模，这种加工方法属于冲压加工，使用冲压模加工有其独特的优点。首先，生产效率高，一般生产设备的行程次数为每分钟几十次，像高速冲床每分钟达数百次、千次以上，而且每一次冲压行程有可能得到一个零件。其次，冲压产品质量好，强度高，冲压产品由模具精度保证了可不需再机加工的尺寸、形状，且不破坏表面质量，冷变形硬化效应提高了零件的强度；模具的长寿命，俣证了冲压产品形状、精度和性能的稳定性。 由于具有如此优越性，冲压加工在国发经济各个领域中应用范围相当广泛。例如，在宇航、航空、机械、军工、农机、电子、信息、铁道、交通、化工、日用电器及轻工等部门里都是由冲压加工。不但整个产业界全用到它，而且每个人都直接或间接与冲压产品发生关系。像飞机、火车、汽车、拖拉机就有很多冲压件。 当然，冲压加工还存在一些问题和缺点。主要表现在冲压加工中的噪声、振动两种公害，而且操作者的安全事故也是有发生。不过，这些总是并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是随着计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的解决。 关键词：手柄、落料、冲孔级进模、模具。 目录 前言 摘要 1、 工艺分析 2、 工艺的确定和排样图的设计 3、 主要计算 4、 冲压设备的选择 5、 主要工作部分尺寸计算 6、 弹性元件的设计计算 7、 模具压力中心设计 8、 主要零部件的设计 9、 模具制造的装配要点 谢辞 参考文献 前言 模具是工业产品中生产用的重要工艺装备，它是以其本身的特殊形式通过一定的方式使原材料成型。现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节省原材料，所以得到广泛应用。 按成型的对象和方式来分，模具大致可分为三类：金属板料成型模具，如冷冲压模；金属体积成型模具，如锻造模、粉末冶金模、压铸模等；非金属材料成型模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。其中使用量最大的是冲压模和塑料模，约占模具总量的80%左右。 本设计是手柄的落料、冲孔级进模。它属于冲压模，这种加工方法属于冲压加工，使用冲压模加工有其独特的优点。首先，生产效率高，一般生产设备的行程次数为每分钟几十次，像高速冲床每分钟达数百次、千次以上，而且每一次冲压行程有可能得到一个零件。其次，冲压产品质量好，强度高，冲压产品由模具精度保证了可不需再机加工的尺寸、形状，且不破坏表面质量，冷变形硬化效应提高了零件的强度；模具的长寿命，俣证了冲压产品形状、精度和性能的稳定性。 由于具有如此优越性，冲压加工在国发经济各个领域中应用范围相当广泛。例如，在宇航、航空、机械、军工、农机、电子、信息、铁道、交通、化工、日用电器及轻工等部门里都是由冲压加工。不但整个产业界全用到它，而且每个人都直接或间接与冲压产品发生关系。像飞机、火车、汽车、拖拉机就有很多冲压件。 当然，冲压加工还存在一些问题和缺点。主要表现在冲压加工中的噪声、振动两种公害，而且操作者的安全事故也是有发生。不过，这些总是并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是随着计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的解决。 1、 工艺分析 用于级进模的材料，都是长条状的板材。板料较厚、生产批量较小时，可剪成条料；生产批量大时，应选择卷料。卷料可以自动送料，自动收料，可使条料不能进入模具的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏侧刃、凸模等零件。 级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个或几个工件的冲压。条料要及时地向前送进一个步距，称为送料。 使用级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。使用级进模在连续冲压的情况下，因模架的导向系统不能脱开，所以冲床的行程不宜过大，应选用行程的偏心冲床或高速冲床。级进模设有很多工位，模具尺寸较大，设计模具和选用冲床时要注意工作台面的有效安装尺寸。级进模的特点有以下几点： 1． 在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、拉深、成形等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。 2． 级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模高。因此在条件允许的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台至几十台冲床的工作。对提高生产效率、降低产品成本十分有利。 3． 级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全的显著特点。对于工序复杂的工件应首先考虑采用级进模。 采用级进模也受到一些限制，首先是工件的大小，太大的工件，工位数较多，模具自然也就比较大，这时要考虑模具与冲床台工作面的匹配性。其二是级进模要采用条料，对某些形状复杂的工件产生的废料较多，在选用级进模的时候要注意材料的利用率。一般级进模的材料利用率偏低。其三是级进模由于连续地进行各种冲压，必然会引起载体和工序件的变形，一般来说级进模生产的工件精度较低。 由工件简图1-1可见，此工件只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，则需要冲的孔共有6个，一个是¢8mm的孔和5个¢5mm的孔。大端四个¢5mm的也与R16mm外圆及¢8mm 的孔之间只有3.5mm的距离。如果设计成复合膜，模具制造难度较大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度。因此，选用级进模更为合理。 从技术要求和使用条件看,此工件形状较为简单,要求精度也不高.由图看出其主要工序为落料、冲孔。因此对工件有如下要求；（1）工件的外形或内孔应避免尖角，各直线或曲线的连接处，应由适当的圆角转接； （2）工件的凸起和凹槽宽度不应小于板料厚度t的两倍； （3）为防止工件冲裁时凸模折断或弯曲，冲孔孔径不能太小。 1．1对冲压件精度的主要要求 金属冲压件的内、外形的经济精度不高，为IT14级。 1．2冲压件的经济性分析 冲压生产表明，零件生产批量的大小，对冲压件的经济性起着决定性的作用。冲压产量的增减变化，将会引起成本中某些费用的变化，其结果对冲压件的制造成本发生波动。 1．3降低冲压件成本的主要途径 （1）工件设计应具有良好的冲压工艺性。 在不影响工件使用要求的情况下，其结构形状应尽可能简单，尺寸精度要求应尽可能低，这样可以减少工序数量，简化模具结构。 （2）制定的工艺方案应尽可能合理 在冲压生产中，制定合理的工艺方案，往往是降低成本的有效途径。冲压同样的工件，通常可采用几个不同的工艺方案，其经济效果也不相同。因此，应将各种方案加以比较，从中选择一个合理方案。 （3）尽量降低模具的制造费用 要降低模具制造费用，则模具结构应尽可能简单，模具材料尽可能合理，并且模具加工要求不宜过高。 若采用单工序模，工序很多，且由于工件很小，质量难以保证，因而适宜采用复合模制造。 2、 工艺方案的确定和排样图的设计 2．1工艺方案的确定 在设计冲压过程中需多道工序时，必须综合考虑下列各种条件的影响。 （1） 冲压变形及趋向的要求 在数道工序加工时，对其工艺过程的总体设计、工序先后的安排及其是否要增加一些附加工序，都应从变形的发生及其控制的原理出发，以保证需要变形部分先变形，不需要变形的部分不变形、有害的变形排除掉，使之很好达到精度和质量要求。 （2） 冲压件尺寸精度的要求 对冲压件的几何尺寸或形状有较高的精度要求时，必须增加一道精整工序，实际上静压、校正弯曲也是精整工序。 （3） 模具的结构和强度上的要求 模具形式的选定主要取决于生产批量的大小。一般生产批量大，可选用复合模或连续模，生产批量小，可选通用模与简易模。 根据产品图纸及相关要求可知：该工件冲压加工的基本工序包括：落料、冲孔。用这些基本工序的不同组合可能有很多如下方案： 方案A：落料、冲孔 方案B：落料、冲孔复合模 方案C：落料、冲孔级进模 显然，各方案均有不同的特点，分析其主要特点分别有： 方案A工序多，工件精度不易保证，效率低。 方案B工序及模具简单通用，生产效率高，但模具不易维修，模具寿命低。 方案C模具生产效率高，易于维修，模具寿命高，工件精度易于保证。 经全面分析、综合考虑，并主要以零件质量、生产效率及经济合算几个方面衡量，认为方案C较佳，故采用此方案。 2．2排样图的设计 排样是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。选择合理的排样方式和适当的搭边值，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。 冲裁时，搭边过大，会造成材料浪费，搭边太小，则起不到搭边应有的作用，过小的搭边还会导致板料被拉进凸、凹模间隙,加剧模具的磨损,甚至会损坏模具刃口. 搭边的合理数值主要取决于冲裁件的板料厚度、材料性质、外廓形状及尺寸大小等。一般来说，材料硬时搭边值可取小一些；材料软或脆性材料时，搭边值应取大些；板料厚度大，需要的搭边值大；冲裁定件的形状复杂，尺寸大，过度圆角半径小，需要的搭边值大；手工送料或有侧压板导料时，搭边值可取小些。 一般冲裁件的排样应遵循如下原则： 提高材料利用率 冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在影响零件性能的前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率。 改善操作性 冲裁件排样应使工人操作简单、安全、劳动强度低。一般来说，在冲裁生产时应尽减少条料的翻动次数，在材料利用率相同或相近时应选用条料宽度及进距小的排样方式，使模具结构件合理，保证冲裁质量。 模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料进距。当单个进距内只冲裁一个零件时，送料近距的大小等于条料上两零件对应点之间的距离，即： A=D+a1 式中 A——送料进距，mm； D——平行于送料方向的总裁件宽度，mm； 本设计为多工位级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，单项排列时材料利用率低。按图2-1所示的方法，可显著的减少废料，但凸模和凹模都要制成两套,从而增加模具成本,所以设计成隔位冲压.条料完成冲压以后,将条料水平旋转180度,再冲第二遍,在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件.搭边值取2.5mm和3.5mm,条料宽度为135mm. 3、 主要计算 冲裁力的计算 冲裁力是选择压力机的重要依据，也是模具设计和模具强度校核的依据。压力机选择时必须使压力机吨位大于设计所需的冲裁力。对于平刃口模具冲裁，冲裁力可按下式计算； 式中F——冲裁力，N A——冲裁断面面积，mm2 L——冲裁断面周长，mm ——材料抗剪强度，Mpa t——冲裁件厚度，mm k——系数，一般k=1，0 为了简便，也可用材料的抗拉强度 F落——落料力（N）； L——工件外廓周长 F冲=1。1*266。74*1。2*300Mpa=96026。4kN （3） 卸料力的计算 为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把箍在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的冲件或废料推出.从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称为卸料力F卸,顺着冲裁方向将零件或废料从凹模型腔推出的力称推件力F推，逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔顶出的力称为顶件力F顶. 准确计算这些力时很困难的,实际生产中常用下列公式计算: (3-4) F卸=K卸F F——冲裁力，N： F卸——分别为卸料力系数。 由式（5-6）卸料板的卸料力，即： F卸=K卸F0=0。04*133200N=5328N 所以总总裁力为： F总=F冲+F落+F卸=（37173。6+96026。4+5328）N=138528N 4、 冲压设备的选择 冲压设备的选择是冲压过程设计的一项重要内容，它直接关系到设备的安全和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命及成本的高低等一系列问题。它是根据冲压工序的性质、冲压力的大小、模具结构形式、模具几何尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合单位现有设备条件选用。 首先应选择设备的类型 设备类型的选择是根据冲压零件的生产批量、零件尺寸的大小、工艺方法与性质及冲压零件的尺寸、形状、精度等要求来进行。 其次应选择设备规格 其规格参数主要有以下几个： （1）行程 压力行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。滑块行程是指滑块从下死点运动到上死点运动所走过的距离，它的大小和压力机的工艺用途有很大关系。 （2）公称压力 公称压力是指当滑块运动距下死点前一定距离时滑块上所允许的最大压力。 （3） 滑块行程次数 滑块行程次数是指滑块空载时，每分钟上下运动的次数。有负荷时，实际滑块行程次数小于空载次数。 （4） 装模高度和封闭高度 压力机装模高度是指压力机滑块处于下死点时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。当装模高度调节装置将滑块调整到最上位置时，装模高度达最大，成为最大装模高度。模具的闭合高度应小于压力机的最大装模高度。所谓封闭高度是指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差即为垫板的厚度。 （5） 模柄孔尺寸 当模具需要与滑块相边时，模具的模柄应与滑块内模柄孔尺寸协调。在冲压设备选择完之后，应进一步根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即： F压机大于F总 压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不易过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成形零件的取出。 所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。既满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。 压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。 对于该工件选择压力机时，再将冲裁力乘以安全系数，其值一般取1。3，则用于冲裁的总压力应大于其值，即： F压机大于1。3F总=173KN 据上式估算公称压力来选取压力机。参照《冲模设计应用实例》的末附录，选用公称压力为250KN开式压力机。其主要技术参数为： 公称压力：250KN 公称压力：250KN 滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm 最大装模高度：180mm 工作台尺寸：370mm*560mm 模柄孔尺寸：¢40mm*60mm 5、 主要工作部分尺寸计算 5．1冲裁间隙 冲裁模凸凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙,用Z表示,又称双面间隙,单面间隙用Z/2表示.间隙是冲裁模设计中很重要的工艺参数. 5.1.1间隙对冲裁过程的影响 (1)间隙对冲裁件质量的影响 一般来说,间隙小,冲裁件断面质量就高;间隙过大,板料的弯曲、拉深严重，断面易产生撕裂，光亮带减小，圆角带与断裂斜度增加，毛刺较大；另外，冲裁间隙过大时，冲裁坚尺寸及形状也不易保证，零件精度较低。 (2)间隙对冲裁力的影响 冲裁间隙小,所需的冲裁力大;冲裁间隙大,材料容易分离,所需冲载力就小,但过大的冲裁间隙会导致毛刺过大,造成卸料力、推件力等迅速增加，反而对减小冲裁力不利。 （3）间隙对模具寿命的影响 增大模具间隙，有利于减小模具磨损，避免凹模刃口张裂，提高模具的使用寿命。 间隙对冲裁的影响是多方面的，在模具设计中必须综合考虑，选择合理的冲裁间隙。 5．1．2合理冲裁间隙的确定 （1）经验确定法生产中常用下述经验公式计算合理间隙Z的数值 Z=ct 式中 t——材料厚度，mm c——系数，与材料性能及厚度有关，当t小于3时， （2）查表法 《模具设计与制造》中表所提供的经验数据为落料、冲孔模具的初始间隙，可用于一般条件下的冲裁。表中初始间隙的最小值Zmin为最小合理间隙，而初始间隙的最大值Zmax的基础上增加一个数值。在使用过程中，由于模具工作部分的磨损，间隙将会有所增加，因而使间隙的最大值可能超过表中所列数值。 已知工件材料为低碳钢，取III型截面，有表2-10查出Z/2t=9%。其中Z为间隙值，t为板料厚度，则单面间隙为 冲裁时，冲裁件的尺寸精度主要取决于凸、