轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计

1轴瓦的冲压模具及送料机构设计学生：李帅明指导老师：董亮(湖南农业大学东方科技学院，长沙410128)摘要：我的毕业设计是轴瓦的冲压模具及送料机构设计，主要涉及到冲孔落料复合模的设计。模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计的轴瓦中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，以及很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、选择合适的模具及送料方式等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以设计要不断的改进直到符合要求。关键词：轴瓦；模具；复合模TheDesignoftheBushPunchingAutomaticFeedingMachinewiththeMoldAuthor:LiShuaimingTutor:DongLiang(OrientalScience＆TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract：MygraduationdesignistheBushpunchingAutomaticfeedingmachinewiththeMold.Themainconcernisthedesignofthecompositemodulusthatcontainsthepunchingdieandtheblankingdie.Becauseoflargequantitiesproductionofthemold,eitherthemoldcanguaranteethehighdimensionalaccuracyanditsqualityofproduct;themolds'designandmanufacturemustconsiderweatherthemoldcanmeettherequirementsoftheworkpiececraft.Alsomustconsiderweatherthemoldcanprocessthequalifiedpart.Ofcause,italsomustconsiderweatherthemold'sserviceandstoreisreasonable.Inthedesignofthebush,Inotonlyshouldconsiderthepartscanmeetthejobrequirements,butalsomustensurethatitsservicelife.Secondinthisdesignitsactualworkenvironment2andmustcompletedesigntaskshouldbeconsider.AndalotabouttheknowledgeofthemouldwhatIdesign.Includingtheuseofoccasion,chooserightmouldanditsfeedway.Hereyoucanknowthatmolddesignisaverycomplicatedwork.SoitshouldcontinuetoimproveuntilmeetstherequirementKeywords:Bush;Mould;Compositedie1前言随着现代化大工业的飞速发展，加上用模具加工成型产品具有生产效率高、产品质量稳定、互换性好、材料利用率高、操作简单、安全性好、工人劳动强度低、适用范围大、产品成本低等诸多优点，在电子、仪器、航空、汽车、摩托车、船舶制造、文化用品、医疗器械、日常生活用品及各种产品包装等生产行业中，均得到了非常广泛的应用[1]。很多产品中，有很多组成零件是用模具或经过模具制作出来的，其比例有的竟达到百分之八十以上。所以，模具已成为制造业不可缺少的重要组成部分。1.1背景目前，我国在冲压工艺上与许多国家存在很大的差距。冲压的机械化和自动化程度较低。美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机[5]，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多。要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。自动送料装置的驱动或者这些装置与压力机的联系，必须依靠一些常用机构。由于这些机构的有机配合和协调动作，使各部分按预期的规律运动，从而完成加工工艺、送料与卸料。辊式送料装置是各种送料装置中使用最广泛的一种，既可以用于卷料，又可以用于条料。按辊轴安装的型式，辊式送料有立辊和卧辊之分。卧辊又有单边和双边两种。单边辊轴一般是立式的，少数也用拉式。双边卧辊是一推一拉的。双边辊式送料比立辊和单边卧辊送料通用性强，能应用于很薄的条料，保证材料全部被利用[4]。适当大出料辊的直径，使出料辊的线速度比进料辊大2—3%，就能使两对辊轴之间的条料具有一定的张力，避免条料挠曲，保证送料顺利进行，提高冲压精度。1.2冷冲模成形特点冲压模具在冷冲工中，是将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压是在室温下，把金属或非金属板料放在模具内，通过压力机和模具对板料施加压力，使板料发生分离或者变形，3从而获得所需零件的一种压力加工方法[18]。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。1.3发展趋势制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被各种复合材料或高分子材料替代。在模具设计与制造中，开发并应用CAD/CAM系统，发展高、新制造技术和模具、装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。某些传统的冲压加工方法将被液压成形、旋压成形、爆炸成形等新颖的技术所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济冲模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形状和尺寸是由冲压工序的性质决定的。冲裁冲孔落料模的凸、凹模之间间隙很校，并做成锋利的刃口，以便形成强大的剪切力进行剪切，使坯件与板料分离[15]。在现代化的机加工过程中，消耗于送料的时间损失是组成零件单件加工时间的一部分，它属于辅助时间。要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一个环节。而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。1.4本文主要研究内容通过对轴瓦的结构进行工艺分析，结合已修“冲压工艺及模具设计”课程的知识，为其制订出一套冲压工艺方案，并设计其中一道工序的冲压模具及送料机构。主要技术要求：1）冲压工艺应基本合理，能完成零件加工并保证其技术要求；2）模具及送料机构结构应合理，能完成本工序的冲压过程并保证本工序的技术4要求。2工艺方案的选择2.1零件的工艺性分析本设计是关于轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计，材料是Q215号钢，板厚是1.3如图1所示冲压工艺设计的基本要求为：1）材料利用率要高，即原始材料消耗要尽可能少；2）考虑工厂的具体生产条件，制定出的工艺方案要技术上方便可行，经济上合理；3）工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工件；4）工序数量尽可能少，生产效率尽可能高；5）制定的工艺规程，要方便工厂、车间的生产组织与管理。良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具结构简单、操作方便、产品质量稳定等。从某种意义上讲，冲压工艺的质量就决定了模具的质量，因此，制定出合理的冲压工艺方案是至关重要的。由零件图可以知到，零件的形状简单，便于实现少废料排样；在各直线或曲线的连接处，都采用了圆角过渡；零件的精度和断面粗糙度等都符合冲裁工艺的要求。零件尺寸公差没有特殊要求，按IT10取，利用普通的冲裁形式可以达到图样要求。由于该零件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。图1零件简图Fig1Partsdiagram52.2模具的结构形式冷冲模的结构形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、级进模、复合模等[18]。各种冲模的构成大体相同，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零件、导向零件、联接与固定零件等组成。由于本制件结构简单，精度要求不高，经分析由落料、冲孔、弯曲三道工序组成。如果使用单工序模则会使制造周期增长，不利于提高生产率；经分析可知：该制件也不适合级进模。故采用在压力机一次行程内，完成落料、冲孔等数道工序的复合模。复合模具由以下特点：1）冲件精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好；2）冲件表面较为平整；3）适宜冲薄料；4）条料定位精度高，模具轮廓尺寸小；5）冲模面积较小。由件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以模具结构采用弹性卸料和定位钉定位方式。2.2.1冲裁力的计算（1）冲裁力（N）可按下式计算：F=1.3F0=1.3LtLtb(1)式中F――最大可能冲裁力（称冲裁力）；b――材料抗拉强度（Mpa）。L――冲裁件周长（mm）；――材料抗剪强度（Mpa）。查表材料抗拉强度取值范围为333到412(MPa)厚度t=1.3周长L=126本制件中，FLtb=126×1.3×400＝65200(N)2）弯曲力（F）可按下式计算：由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲半径、凹模支点间距离、弯曲方式及模具结构等多种因素的影响，用理论公式来计算不但计算复杂，而且也不一定正确。因此在生产中经常采用经验公式计算，作为工艺和模具设计以及选择设备的依据。弯曲力计算的经验公式：对于U型弯曲件：trKBtFbZ27.0（2）式中ZF――自由弯曲力（N）；6B――弯曲件的宽度（mm）；b――材料抗拉强度（Mpa）；t――弯曲件的厚度（mm）；r――弯曲件的圆角半径（mm）；K――安全系数，一般取K=1.3。本制件中trKBtFbZ27.0=24600（N）2.2.2卸料力、推件力和顶件力的计算（1）卸料力：F卸＝K卸F(3)式中F卸－－卸料力（N）；K卸――卸料系数；F――冲裁力（N）。查表2-10取K卸＝0.045所以F卸=0.045×65200=2934(N)（2）顶件力：F顶＝K顶F(4)式中F顶－－顶件力（N）；K顶――顶件系数（N）；F――冲裁力（N）。查表2-10取K顶＝0.050所以F顶=0.050×65200=3260（N）（3）推件力：F推＝K推F(5)式中F推－－推件力（N）；K推――推件系数（N）；F――冲裁力（N）。查表2-10得K推＝0.06所以F推＝0.06×65200＝3912（N）（4）弯曲顶件力zdKFF（6）式中dF－－顶件力（N）；ZF――自由弯曲力（N）。K――系数；可查表2.1所以dF=7079（N）7表1系数关系表Table1Coefficientrelationtable用途简单复杂顶件0.1-0.20.2-0.4压料0.3-0.50.5-0.8（资料来源：《中国模具设计大典》，2003年1月第一版，第174页）落料冲孔总的冲压力为F总=