毕业设计（论文）-花空垫圈冲压模具设计.doc

四 川 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计题目: 冲 孔 落 料 模 系 别： 机械工程系 专 业： 模具设计与制造 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成时间： 2010 年 10 月 四川职业技术学院毕 业 设 计 任 务 书机械工程系 模具设计与制造 专业 年级 班学生 学号 日期 毕业设计题目 冲孔落料模 毕业设计内容与要求：1、拟订工件的成型工艺正确选用成型参数2、合理选择模具结构3、正确确定模具成型零件的结构形状、尺寸及其技术要求4、设计时间:8周，5、设计要求：（1）、模具装配图 一张（a1图纸）（2）、非标准零件的零件图 三至六张（a3图纸）（3）、非标准零件的加工工艺规程 一份（4）、设计计算说明书 一份（约30页约12000字） 指导教师 毕业设计综合评定表指导教师对毕业设计的评语：指导教师(签名) 年 月 日答辩小组对毕业设计的答辩评语：总评成绩：答辩小组负责人（签名） 年 月 日四川职业技术学院机械工程系学生毕业设计答辩情况记载表论文题目：班级： 学生姓名： 学号： 答辩小组成员姓 名专业技术职务或职称签 字答辩小组提出的主要问题及学生回答问题情况 （至少3个问题） 答辩小组组长签名：指导教师： 答辩时间： 记录人： 前言模具行业是工业的基础行业，工业的各个领域都广泛地使用模具。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%一80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。而毕业设计是学校为模具设计与制造专业在完成所学课程后设置的一个重要的实践性环节。通过本专业的毕业设计，综合应用和巩固模具设计课程及相关课程的基础理论和专业知识，系统的掌握产品零件的成形工艺分析、模具结构设计的基本方法和步骤、模具零件的加工规程、标准零件的正确选用和非标准零件的计算。本次毕业设计是在完成冲压工艺与模具设计和模具制造工艺学以及相关专业课程后，在指导老师给定的设计课程题目下，结合自己查阅的各项参考资料并加以分析、推理、计算，从而得出这套设计说明书。这幅模具属于典型的复合模。 由于我的设计水平有限，难免会有设计不足的地方，还请各位不吝指出。 目录前言i1.冲压件工艺性分析12.冲压工艺方案的确定13必要工艺计算23.1排样方式的确定及计算23.2 冲压力的计算43.2.1 平刃冲裁力的计算 43.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 43.3压力中心的确定及相关计算53.4工作零件刃口尺寸计算63.5卸料橡胶的设计 74.模具总体设计84.1模具类型的选择84.2定位方式的选择84.3送料、卸料、出件方式的选择84.4导向方式的选择85.主要零件的结构设计85.1落料凹模、凸模、凸凹模的结构设计85.1.1落料凸模的结构设计85.1.2冲孔凸模的结构设计95.1.3凸凹模的结构设计105.2定位零件的的设计115.2.1 导料销的设计 115.2.2 挡料销的设计 115.3卸料部件的设计125.3.1卸料板的设计125.32卸料螺钉的选用125.4模架及其他零部件设计136.模具总装图137.冲压设备的选定148模具的装配159.参考文献1610.结束语17四川职业技术学院毕业设计1. 冲压件工艺性分析图1.1.1 零件简图零件名称：花孔垫圈 生产批量：大批量材料：08 材料厚度：t=0.8mm 工件精度it9该零件形状简单，全是由圆弧组成且对称。冲裁件内外形所能达到的经济精度为it11-it14，孔中心与边缘距离尺寸公差为+0.5。将以上精度与零件的精度要求相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证让，其他尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。 08钢属于优质碳素结构钢，主要成分含碳0.05%-0.12%，用于制造受力不大的焊接件、冲压件、锻件和心部强度要求不高渗碳件。如角片、支臂、帽盖、垫圈、锁片、销钉、小轴等。退火后可作电磁铁或电磁吸盘等磁性零件。 2冲压工艺方案的确定该零件所需的冲压工序为落料和冲孔，可拟定出以下三种工艺方案：方案一：用简单模分两次加工，即落料冲孔。方案二：冲孔、落料复合模。方案三：冲孔、落料级进模。采用方案一，生产率低，工件的累积误差大，操作不方便，由于该工件为大批量生产，方案二方案三更具有优越性。该零件的花圈与外缘之间的最小距离为15.5mm，大于此零件要求的最小壁厚，可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进模。复合模具的行为精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽然生产率也高，但零件的冲裁精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案二的复合模为佳。3必要的工艺计算3.1排样方式的确定及计算（1）排样设计 设计复合模时，首先要设计条料排样图。该零件具有圆形的特点，可直接采用直接排列的排样方案。 查冲压模具设计与制造表2.5.2；确定搭边值； 两工件间的搭边 a1mm 工件边缘搭边a11.2mm 步距为：s=（60+1）=61mm； 排样图表1 条料的相关计算项目分类项目公式结果备注排样冲裁件面积aa=11304-242.985-189.602-1.306x4=2356.87572356.8757条料宽度bb=60+2x1.2+0.5=62.962.9mm查表面25.2得，最小搭边值=1mm, =1.2mm;采用无侧压装置，条料与导料板间间隙c=0.5mm.步距ss=30+30+161mm一个步距的材料利用率=a/bs100%=2356.8757*0.8/62.9/61*100%49.14% 查板料标准，宜选750mm1800mm的钢板，每张钢板可裁剪为10张条料（71mm1800mm），每张条料可以冲85个工件。（计算见表1）3.2 冲压力的计算冲裁力是冲裁过冲中凸模对板料施加的压力。它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。该模具采用倒装复合模，拟选择弹性卸料，上件。3.2.1. 平刃冲裁力的计算查力学性能表得 =225500 mpa 则=400 mpa系数k是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因数的影响而给出的修正系数，一般取 k=1.3一般情况下，材料的抗拉强度 =1.3，为计算方便，按下式估算冲裁力 f=lt落料力 =lt=1.3（23.1460）0.8400=156.749 kn 冲孔力 =lt=1.393.2440.8400=38.79 kn3.2.2卸料力、推件力和顶件力的计算查表2.21得 h=6 n=h/t=6/0.8=7.5 取7查表2.7得 =0.05 =n=70.0538.79=13.577 kn落料的是卸料力查表2.7得 =0.025-0.06 则=0.03 = =0.03156.749=4.7 kn 总冲压力= f+ f+ f + k=（156.749+38.79+13.577+4.7）=213.816 kn为保证冲压力足够，一般冲裁是压力吨位应比计算的冲压力大30%即=1.3213.816=277.96 kn3.3压力中心的确定及相关计算如图(3.3.1)所示；由于工件外形为圆且中心花空对称，故=o,=0. 图3.3.1 压力中心简3.4工作零件刃口尺寸计算设计落料模先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凹模上，冲裁间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模尺寸获得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模尺寸获得。由于外形落料凸凹精度要就较高，内花圈孔形状复杂，故采用配合加工法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要就，其凸、凹模刃口尺寸计算如下：1） 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算。当以凹模为基准时，凹模磨损后，刃口尺寸都增大，因此均属于a类尺寸。工件图中未标注公差的尺寸，差相关文献得其极限偏差： 查表2.3 较小间隙的冲裁模具初始双面间隙： =0.056，=0.072查表2.6得磨损系数x为：当0.50时，x=0.5 当0.50时，x=0.75按式（2.8）：=（-=（60-0.750.074 mm = mm落料凸模的基本尺寸与凹模相同，=59.944 mm2） 冲内花圈孔凸、凹模刃口尺寸的计算。当以凸模为基准时，凸模磨损后，r5.53刃口减小，因此属于b类尺寸。按式（2.15）: =(b+xr2.5刃口增大，因此属于a类尺寸。按式 (2.13): =（a-x r=（5.53+0.50.3= mm r=（2.5+0.750.03= mm 冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，r=5.68 mm r=2.523 mm凹模实际刃口尺寸与冲孔凸模配制，保证最小双面合理间隙。3.5 卸料橡胶的设计 橡胶允许承受的负荷较弹簧大，且安装调试方便，是冲裁模中常用的弹性元件。根据工艺性质和模具结构选用较硬橡胶。选用4块圆柱形橡胶，且后度必须一致。每个橡胶产生的压力： =4700 /4=1175 n所以，橡胶的横截面积。 s=/q=1175/0.6 =1958.33 n由此可得橡胶的直径d=25 mm卸料板工作行程h=h1+t+h2=1+0.8+1=2.8 mm为凸模凹模卸料的高度1.0mm。为凸模冲裁后进入凹模的深度1mm。橡胶的工作行程h=h+=2.8+5=7.8 mm 为凸模修模量，取5mm橡胶的自由高度=4h=47.8=31.2 mm 取h为的25橡胶的预压缩量=25=4.68 mm 一般=（10-15）校核橡胶的自由高度 /d=31.2/25=1.25 mm为满足要求，故选择聚氨酯橡胶。橡胶的安装高度=-=31.2-4.68 mm=26.52 mm校核橡胶高度与直径比：0.5h/d1.5 h/d=31.2/25=1.248 mm聚氨酯橡胶满足高度与直径之比。橡胶具有较高的强度、高弹性、高耐磨性易于机械加工的特性。4.模具总体设计4.1模具类型的选择根据上述分析，本零件的冲压包括冲空和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模具。4.2定位方式的选择因该制件采用倒装复合模，采用的是条料，所以直接用挡料销定距，导料销导料。4.3送料、卸料、出件方式的选择可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔设置推件块；卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合来实现的，所以卸料板还应具有压料的作用，应选用弹性卸料板来卸下条料废料。因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。4.4导向方式的选择为确定零件的质量及稳定性，采用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较大，且精度要就较高，所以采用中间导柱模架。5.模具主要零部件的结构设计5.1凸模、凹模、凸凹模的结构设计，包括以下几方面。5.1.1落料凸、凹模的结构设计。在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直筒形刃口，并查表2.21，取得刃口高度h=6mm。该凹模结构简单，宜采用整体式。查表2.22 凹模厚度系数在0.20-0.30之间。取k=0.22 即 凹模高度 h=kb=0.2260=13.2 mm 凹模壁厚 c=1.5h=1.513.2=19.8 mm 实取凹模高度h=20 mm 壁厚c=26 mm （标准化）凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度l=（60+219.8）=99.9 mm凹模外形宽度b=(60+219.8)=99.9 mm 凹模整体尺寸标准化，取125mm125mm20mm。 5.1.2冲花孔凸模设计。由于凸模截面是非圆形的，又称异形凸模。其结构和固定方式如图2.43b所示。为使凸模加工方便，凸模做成等断面，称为直通式凸模，其固定方式采用n7/h6、p7/h6铆接固定。凸模固定板厚度取 16 mm，凸模长度根据结构上的需要来确定。 l=+=16+13.2=29.2 mm （取32mm）由于此凸模直径较大，且长度较短，刚度和强度足够，所以无需对其进行强度校核。冲裁时凸模进入凹模刃口 1 mm。 5.1.3凸凹模的结构设计。 本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模，还有一个凸凹模。根据模具整体结构设计需要，凸凹模的结构简图如图所示。确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，是压力中心与模柄中心重合。 结合工件外形并考虑加工，因其冲裁力不大，冲件较薄，其固定方式可选直接用圆销和螺钉固定在下模座。其总高度h可按公式计算： h= h1+h2+h3= h1卸料板厚度10 mm h2橡胶高度27 mm h3凸凹模用来固定部分的固定厚度16mm 校核凸凹的强度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚为2.3mm，而实际最小壁厚为39mm。故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双面间隙为0.056mm-0.072mm。 5.2 定位零件的的设计5.2.1导料销的设计 导料销是对条料侧向进行导向，以免偏移出现定位不准的情况。该模具设计有两个导料销并且位于同侧，由于送料方向是由前向后方向，所以设计时位于 左侧，公称直径为4m5.2.2挡料销的设计 挡料销期定位作用 、挡料，在送料是能够精确放在规定位置，该模具设置了一个挡料销，采用固定挡料销，用圆头形式，置于下模弹压卸料板后侧，公称直径6mm。5.3卸料部件的设计5.3.1 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为10mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度4548hrc。弹性推件装置同时兼气压料和卸料作用，其弹力来源于弹性元件，弹性装在推件块上，这种装置出件平稳无撞击，冲件质量较高，但出件力不大，选择弹性力较大的聚氨酯橡胶。5.3.2螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，螺纹部分为m8mm110mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出端1mm，有误差时通过在螺钉与卸料之间安装垫片来调整。凹模上采用6个螺钉m10固定。5.4模架及其他零部件设计模具采用中间导柱模架，这种模架适合于纵向送料，工作时受力均匀对称。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。上模座 12530，下模座 12535。导柱d/mml/mm，分别为25130；导套d/mml/mmdmm分别为258028。上模座厚度 =30mm，上模座垫板厚度=4mm，凸模固定板厚度=16mm，下模座厚度=35，那么该模具的闭合高度：=+l+h+-h =30+4+30+53+35-1mm=151mm在最小闭合高度和最大闭合高度140-165之间。6.模具总装图通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图(6.1.1)。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。7.冲压设备的选定通过校核，选择开式双柱可倾压力机j23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250kn滑块行程：75mm最大闭合高度:260mm最大装模高度:210mm连杆调节长度:55mm工作台尺寸（前后左右）:370mm560mm垫板尺寸（厚度孔径）:50mm260mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大倾斜角度：308模具的装配表6 弯板单工序模的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配（1）装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换2凸模装配以凹模孔定位，将凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固3装配下模（1）座上划中心线，按中心预装凹模、顶件板、定位板及顶杆 等出件零件；（2）在下模座、定位板上，用已加工好的凹模分别确定其螺钉位置，并分别钻孔，攻丝；（3）将下模座、定位板、凹模、装在一起，并用螺钉紧固，打入螺栓9.参考文献1 刘建超 ， 张宝忠.冲压模具设计与制造.北京:高等教育出版社,20042 王孝培 .冲压设计资料. 北京: 机械工业出版社 ,19833 冲模设计手册编写组.冲压设计手册. 北京:机械工业出版社,19994 梅伶.模具课程设计指导书. 北京:机械工业出版社