无模压力成形机设计

毕业设计—无模压力成形机

2.5 冲压模具的结构的安全影响

冲压模具是冲压加工的主要工艺装备，冲压制件就是靠上、下模具的相对运动来完成的。加工时由于上、下模具之间不断地分合，如果操作工人的手指不断进入或停留在模具闭合区，便会对其人身安全带来严重威胁。

2.5.1模具的主要零件、作用及安全要求

1．工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的关键零件。凸凹模不但精密而且复杂，它应满足如下要求：（1）应有足够的强度，不能在冲压过程中断裂或破坏；（2）对其材料及热处理应有适当要求，防止硬度太高而脆裂。

2．定位零件定位零件是确定坯件安装位置的零件，有定位销（板）、挡料销（板）、导正销、导料板、定距侧刀、侧压器等。设计定位零件时应考虑操作方便，不应有过定位，位置要便于观察，最好采用前推定位、外廓定位和导正销定位等。

3．压料、卸料及出料零件压料零件有压边圈、压料板等。

压边圈可对拉延坯料加压边力，从而防止坯料在切向压力的作用下拱起而形成皱褶。压料板的作用是防止坯料移动和弹跳。顶出器、卸料板的作用是便于出件和清理废料。它们由弹簧、橡胶和设备上的气垫推杆支撑，可上下运动，顶出件设计时应具有足够的顶出力，运动要有限位。卸料板应尽量缩小闭合区域或在操作位置上铣出空手槽。暴露的卸料板的四周应设有防护板，防止手指伸入或异物进入，外露表面棱角应倒钝。

4．导向零件导柱和导套是应用最广泛的一种导向零件。其作用是保证凸凹模在冲压工作时有精确的配合间隙。因此，导柱、导套的间隙应小于冲裁间隙。导柱设在下模座，要保证在冲程下死点时，导柱的上端面在上模板顶面以上最少5至10毫米。导柱应安排在远离模块和压料板的部位，使操作者的手臂不用越过导柱送取料。

5．支承及夹持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、垫板、限位器等。上下模板是冲模的基础零件，其他各种零件都分别安装固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向应与制件相适应，过大或过小均不利于操作。

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有些模具（落料、冲孔类模具）为了出件方便，需在模架下设垫板。这时垫板最好与模板之间用螺钉连接在一起，两垫板的厚度应绝对相等。垫板的间距以能出件为准，不要太大，以免模板断裂。

6．紧固零件它包括螺钉、螺母、弹簧、柱销、垫圈等，一般都采用标准件。冲压模具的标准件用量较多，设计选用时应保证紧固和弹性顶出的需要，避免紧固件暴露在表面操作位置上，防止碰伤人手和妨碍操作。

2.5.2模具设计的安全要点

在结构上应尽量保证进料、定料、出件、清理废料的方便。对于小型零件的加工要严禁操作者的手指、手腕或身体的其他部位伸入模区作业；对于大型零件的加工，若操作者必须手入模内作业时，要尽可能减少入模的范围，尽可能缩短身体某部位在模内停留的时间，并应明确模具危险区范围，配备必要的防护措施和装置。

模具上的各种零件应有足够的强度及刚度，防止使用过程中损坏和变形，紧固零件要有防松动措施，避免意外伤害操作者。

不允许在加工过程中发生废料或工件飞弹现象，影响操作者的注意力，甚至击伤操作者。另外要避免冲裁件毛刺割伤人手。不允许操作者在进行冲压操作时有过大的动作幅度，避免出现使身体失去稳定的姿势；不允许在作业时有过多和过难的动作。应尽量避免冲压加工时有强烈的噪声和振动。模具设计应在总图上标明模具重量，便于安装，保障安全。20千克以上的零件加工应有起重搬运措施，减轻劳动强度。装拆模具零件时应方便安全，避免有夹手、割手的可能；模具要便于解体存放。总之，模具中的哪怕是细微的问题都会影响安全，只有对每种作业中的具体问题进行分析，才能提出模具中的安全注意事项。

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第3章 零部件设计

该设备中有部分零部件不是标准件，因为这是一个从概念到过程都是全新的设计。为了尽可能避免设计缺陷，设计中的零部件要求还是参照标准件的要求来设计的，有一部分零部件直接用的就是国家标准化的零部件。零部件标准化不仅可以尽量避免出现设计缺陷，还有最大限度的缩小设计和制造成本等优点。表3-1是该无模压力成形机的所有零部件。具体参数请参见装配图（A0 图纸：一张）和零件图（A2 图纸：一张、 A3 图纸：四张、 A4 图纸：23张），这些图中包括了所有的非标准件的设计参数。

表3-1 零部件列表

图号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名称 内六角头螺钉 长导杆 六角螺母1 承压板 顶板 滚珠 法兰盘 X方向滚珠螺旋丝杆 X方向导杆 六角头螺栓1 大拖板架 支撑板 大拖板 中拖板架 Y方向导杆 Y方向滚珠螺旋丝杆 图号 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 名称 中拖板 Z方向普通螺纹丝杆 Z方向导杆 步进电机 小拖板 内六角头螺钉启刀 六角头螺栓2 冲头安装板 夹具活塞杆 圆锥销钉 冲压帽 圆柱销钉1 弹簧安装管 六角螺母 压缩弹簧 弹簧盖 图号 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 名称 管螺纹件1 六角螺母2 双头螺栓 冲压螺钉 Z方向导杆架 开槽圆柱头螺钉1 管螺纹件2 底板 机座 六角头螺栓3 圆柱销钉2 轴承 开槽圆柱头螺钉2 拖板支架1 夹具 拖板支架2

3.1 运行机构的设计

在运行机构中采用的是螺旋传动来实现“十字”拖（X、Y方向，水平方向运动）和小拖板（Z方向，树直方向）的直线往复运动。考虑到“十字”拖的运行精度要求很高两个拖板比较重，在“十字”拖运行机构设计上采用了滚珠螺旋传动，并且采用步进电机带动螺杆旋转，使两个拖板分别做直线运动。而小拖板上下运动对精度要求相对较低、带动的负载较低以及整个设计对空间的限制和成本的原因，因而在小拖板运行机构中采用的是滑动螺旋传动。启刀在进入和退出螺

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钉孔的过程中启刀是不能旋转的，否则是调不好螺钉的；而启刀在旋转调节螺钉时，小拖板上下运动速度必须要与启刀的旋转速度运动相匹配，运行速度不匹配会使启刀进入太深卡死或掉出螺钉孔。所以，在设计中小拖板运行装置同样采用步进电机带动螺杆旋转的方式，启刀的转动执行装置也采用步进电机带动直接带动启刀转动。这样就可以保证小拖板和启刀既能“同步”又能“分离”运动。

滑动螺旋传动和滚珠螺旋传动，以下将详细介绍它们的结构特点和用途。

3.1.1滑动螺旋传动

滑动螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动，其运动关系为：

L?Ph2?? （3-1-1）

试中：

L——螺杆（或螺母）的位移； Ph——导程；

ψ——螺杆和螺母间的相对转角。

滑动螺旋传动的特点 滑动螺旋传动具有传动比大、驱动负载能力强和自锁等特点。

1．降速传动比大

螺杆（或螺母）转动一转，螺母（或螺杆）移动一个螺距（单头螺纹）。因为螺距一般很小，所以在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，可以大大缩短机构的传动链，因而螺旋传动机构简单、紧凑，传动精度高，工作平稳。

2．具有增力作用

只要给主动件（螺杆）一个较小输入力矩，从动件即能得到较大的轴向力输出，因此螺旋传动带负载能力较强。

3．能自锁

当螺旋线升角小于摩擦角时，螺旋传动具有自锁作用。

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