齿轮螺栓垫片冷冲工艺与模具设计

河南机电高等专科学校毕业设计1绪 论大 学 三 年 的 学 习 即 将 结 束 ， 毕 业 设 计 是 其 中 最 后 一 个 实 践 环 节 ， 是 对 以 前 所 学的 知 识 及 所 掌 握 的 技 能 的 综 合 运 用 和 检 验 。 随 着 我 国 经 济 的 迅 速 发 展 ， 采 用 模 具 的生 产 技 术 得 到 愈 来 愈 广 泛 的 应 用 。 随 着 工 业 的 发 展 ， 工 业 产 品 的 品 种 和 数 量 不 断 增加 。 换 型 不 断 加 快 ， 使 模 具 的 需 要 不 断 增 加 ， 而 对 模 具 的 质 量 要 求 越 来 越 高 。 模 具技 术 在 国 民 经 济 中 的 作 用 越 来 越 显 得 更 为 重 要 。模 具 是 一 种 特 殊 的 模 型 ， 用 来 塑 造 (制 造 )产 品 ； 从 工 艺 的 角 度 ， 模 具 是 一 种 成 型制 品 的 特 殊 工 艺 装 备 。 模 具 是 工 业 生 产 的 基 础 工 艺 装 备 ， 在 电 子 、 汽 车 、 电 机 、 电 器 、仪 表 、 家 电 和 通 讯 等 产 品 中 ， 60 80 的 零 部 件 都 依 靠 模 具 成 形 ， 模 具 质 量 的 高 低决 定 着 产 品 质 量 的 高 低 ， 因 此 ， 模 具 被 称 之 为 “工 业 之 母 ”。 模 具 又 是 “效 益 放 大 器 ”，用 模 具 生 产 的 最 终 产 品 的 价 值 ， 往 往 是 模 具 自 身 价 值 的 几 十 倍 、 上 百 倍 。 目 前 ， 我 国冲 压 技 术 与 工 业 发 达 国 家 相 比 还 比 较 的 落 后 ， 主 要 原 因 是 我 国 在 冲 压 基 础 理 论 及 成形 工 艺 、 模 具 标 准 化 、 模 具 设 计 、 模 具 制 造 工 艺 及 设 备 等 方 面 与 工 业 发 达 的 国 家 尚有 相 当 大 的 差 距 ， 导 致 我 国 模 具 在 寿 命 、 效 率 、 加 工 精 度 、 生 产 周 期 等 方 面 与 工 业发 达 国 家 的 模 具 相 比 差 距 相 当 大 。随 着 国 民 经 济 总 量 和 工 业 产 品 技 术 的 不 断 发 展 ， 各 行 各 业 对 模 具 的 需 求 量 越 来越 大 ， 技 术 要 求 也 越 来 越 高 。 虽 然 模 具 种 类 繁 多 ， 但 其 发 展 重 点 应 该 是 既 能 满 足 大量 需 要 ， 又 有 较 高 技 术 含 量 ， 特 别 是 目 前 国 内 尚 不 能 自 给 ， 需 大 量 进 口 的 模 具 和 能代 表 发 展 方 向 的 大 型 、 精 密 、 复 杂 、 长 寿 命 模 具 。 模 具 标 准 件 的 种 类 、 数 量 、 水 平 、生 产 集 中 度 等 对 整 个 模 具 行 业 的 发 展 有 重 大 影 响 。 因 此 ， 一 些 重 要 的 模 具 标 准 件 也必 须 重 点 发 展 ， 而 且 其 发 展 速 度 应 快 于 模 具 的 发 展 速 度 ， 这 样 才 能 不 断 提 高 我 国 模具 标 准 化 水 平 ， 从 而 提 高 模 具 质 量 ， 缩 短 模 具 生 产 周 期 ， 降 低 成 本 。 由 于 我 国 的 模具 产 品 在 国 际 市 场 上 占 有 较 大 的 价 格 优 势 ， 因 此 对 于 出 口 前 景 好 的 模 具 产 品 也 应 作为 重 点 来 发 展 。 根 据 上 述 需 要 量 大 、 技 术 含 量 高 、 代 表 发 展 方 向 、 出 口 前 景 好 的 原则 选 择 重 点 发 展 产 品 ， 而 且 所 选 产 品 必 须 目 前 已 有 一 定 技 术 基 础 ， 属 于 有 条 件 、 有可 能 发 展 起 来 的 产 品 。冲 压 是 一 种 先 进 的 少 无 切 削 加 工 方 法 ， 具 有 节 能 省 材 、 效 率 高 、 产 品 质 量 好 、重 量 轻 、 加 工 成 本 低 等 一 系 列 优 点 ,在 汽 车 、 航 空 航 天 、 仪 器 仪 表 、 家 电 、 电 子 、 通河南机电高等专科学校毕业设计2讯 、 军 工 、 日 常 用 品 等 产 品 的 生 产 中 得 到 了 广 泛 的 应 用.据 统 计 ， 薄 板 成 型 后 ， 制 造 了相 当 于 原 材 料 的 12倍 的 附 加 值 ,在 国 民 经 济 生 产 总 值 中 ， 与 其 相 关 的 产 品 占 四 分 之 一 ，在 现 代 汽 车 工 业 中 ， 冲 压 件 的 产 值 占 总 产 值 的 59%。 随 着 我 国 经 济 的 迅 速 发 展 ， 采 用 模具 的 生 产 技 术 得 到 愈 来 愈 广 泛 的 应 用 。在 完 成 大 学 三 年 的 课 程 学 习 、 生 产 实 习 ， 我 熟 练 地 掌 握 了 机 械 制 图 、 机 械 设 计 、机 械 原 理 等 专 业 基 础 课 和 专 业 课 方 面 的 知 识 ， 对 机 械 制 造 、 加 工 的 工 艺 有 了 一 个 系统 、 全 面 的 理 解 ， 达 到 了 学 习 的 目 的 。 对 于 模 具 设 计 这 个 实 践 性 非 常 强 的 设 计 课 题 ，我 们 进 行 了 大 量 的 实 习 。 经 过 生 产 实 习 ， 我 对 于 冷 冲 模 具 有 了 一 个 全 新 的 认 识 ， 丰富 和 加 深 了 对 各 种 模 具 的 结 构 和 动 作 过 程 方 面 的 知 识 。 在 指 导 老 师 的 细 心 指 导 下 和在 工 厂 师 傅 的 讲 解 下 ， 我 们 对 于 模 具 的 设 计 和 制 造 工 艺 有 了 系 统 而 深 刻 的 认 识 。 同时 在 实 习 现 场 亲 手 拆 装 了 一 些 典 型 的 模 具 实 体 并 查 阅 了 很 多 相 关 资 料 ， 通 过 这 些 实践 ， 我 们 熟 练 掌 握 了 模 具 的 一 般 工 作 原 理 、 制 造 、 加 工 工 艺 。 通 过 在 图 书 馆 借 阅 相关 手 册 和 书 籍 ， 更 系 统 而 全 面 了 细 节 问 题 。 锻 炼 了 缜 密 的 思 维 并 使 我 们 初 步 具 备 了设 计 工 作 者 应 有 的 素 质 。 设 计 中 ， 将 充 分 利 用 和 查 阅 各 种 资 料 ， 并 与 同 学 进 行 充 分讨 论 ， 尽 最 大 努 力 搞 好 本 次 毕 业 设 计 。在 设 计 的 过 程 中 ， 将 有 一 定 的 困 难 ， 但 有 指 导 老 师 的 悉 心 指 导 和 自 己 的 努 力 ，相 信 会 完 满 的 完 成 毕 业 设 计 任 务 。 由 于 学 生 水 平 有 限 ， 而 且 缺 乏 经 验 ， 设 计 中 难 免有 不 妥 之 处 ， 恳 请 各 位 老 师 指 正 。设 计 者 ： 余 正 生2015年 04月 15日河南机电高等专科学校毕业设计3第 一 章 零 件 的 工 艺 性 分 析工 件 名 称 ： 齿 轮 螺 栓 垫 片生 产 批 量 ： 大 批 量材 料 ： A3 钢 厚 度 ： 1mm图 1 零 件 图1.1 零 件 的 总 体 分 析该 零 件 为 齿 轮 螺 栓 垫 片 ， 材 料 为 A3 钢 ， 即 为 Q235 的 旧 牌 号 ， 具 有 良 好 的 塑 性 、韧 性 、 冷 冲 压 性 能 ， 能 够 进 行 一 般 的 冲 压 加 工 。 零 件 形 状 较 为 复 杂 ， 采 用 圆 弧 过 渡 ，但 零 件 对 称 分 布 ， 有 冲 孔 、 落 料 两 个 工 序 特 征 。1.1.1 外 形 落 料 的 工 艺 性齿 轮 螺 栓 垫 片 属 于 中 等 尺 寸 零 件 ， 料 厚 1mm， 外 形 较 为 复 杂 ， 采 用 圆 弧 过 渡 ， 以便 于 模 具 加 工 ， 减 少 热 处 理 开 裂 ， 减 少 冲 裁 时 尖 角 处 的 崩 刃 和 过 快 磨 损 ， 尺 寸 精 度要 求 一 般 。河南机电高等专科学校毕业设计41.1.2 冲 孔 的 工 艺 性有 两 个 11 的 孔 ， 尺 寸 精 度 一 般 。1.1.3 冲 裁 件 的 孔 边 距 和 孔 间 距为 避 免 工 件 变 形 和 保 证 模 具 强 度 ， 孔 边 距 和 孔 间 距 不 能 过 小 。【 1】 其 最 小 许 可 值 当取 ： 。 根 据 工 件 的 尺 寸 可 得 ， 所 以 工 件 的 尺 寸 符 合 要 求 。1.5ct:4.5C1t冲 孔 时 因 凸 模 强 度 限 制 孔 的 尺 寸 不 应 太 小 ， 否 则 凸 模 易 折 断 ， 查 表 2.7.3【 1】 知 ，工 件 上 孔 的 直 径 大 于 或 等 于 0.35 倍 的 料 度 即 。 由 任 务 书 零 件 图 易 于 看 出 工 件0.3dt的 尺 寸 符 合 要 求 。1.1.4 尺 寸 精 度图 示 零 件 的 尺 寸 均 未 注 公 差 的 一 般 尺 寸 ， 按 惯 例 取 IT14 级 ， 尺 寸 精 度 较 低 ， 符 合一 般 冲 压 的 经 济 精 度 要 求 。河南机电高等专科学校毕业设计5第 二 章 工 艺 方 案 的 确 定该 零 件 所 需 的 基 本 冲 压 工 序 为 落 料 和 冲 孔 ， 可 拟 订 出 以 下 三 种 工 艺 方 案 。方 案 一 ： 单 工 序 模 生 产 。方 案 二 ： 落 料 冲 孔 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 计 误 差 大 ， 操 作 不 方 便 ， 由 于 该 工 件 为 大 批量 生 产 ， 方 案 二 和 方 案 三 更 具 有 优 越 性 。该 零 件 11mm 的 孔 与 外 圆 之 间 的 最 小 距 离 为 4.5mm， 大 于 此 凸 凹 模 允 许 的 最 小 壁厚 （ 2.7mm） （ 1） ， 可 以 采 用 冲 孔 、 落 料 复 合 模 或 冲 孔 、 落 料 连 续 模 。 但 复 合 模 模 具 的形 位 精 度 和 尺 寸 精 度 容 易 保 证 ， 且 生 产 率 也 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 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 按 的 分 析 比 较 ， 该 零 件 的 冲 压 生 产 采 用 方 按二 的 复 合 模 为 佳 。河南机电高等专科学校毕业设计6第 三 章 排 样 设 计 与 计 算设 计 复 合 模 时 ， 首 先 要 设 计 条 料 排 样 图 。 根 据 工 件 的 形 状 选 择 有 废 料 排 样 ， 且为 直 排 的 形 式 ， 虽 然 材 料 的 利 用 率 低 于 少 废 料 和 无 废 料 排 样 ， 但 工 件 的 精 度 高 ， 且易 于 保 证 工 件 外 形 的 圆 角 。3.1 确 定 搭 边 与 搭 肩 值搭 边 和 搭 肩 值 一 般 是 由 经 验 确 定 的 ， 查 表 2.5.2【 1】 。 取 最 小 搭 边 值 为 ，1.5am最 小 搭 肩 值 。2.am3.2 确 定 零 件 的 排 样 方 案设 计 模 具 时 ， 条 料 的 排 样 很 重 要 。 分 析 零 件 形 状 可 知 ， 确 定 排 样 方 案 ： 条 料 从 右至 左 送 进 ， 落 料 凸 模 的 冲 压 力 比 较 均 匀 ， 零 件 形 状 精 度 容 易 保 证 。 条 料 的 排 样 如 图2所 示 。河南机电高等专科学校毕业设计7图 2 排 样 方 案3.3 计 算 送 料 步 距 和 条 料 的 宽 度按 如 上 排 样 方 式 ， 并 根 据 工 件 的 尺 寸 确 定 送 料 步 距 为 搭 肩 值 与 工 件 宽 度 之 和 。 即274.Lam查 表 2.5.3 可 知 条 料 宽 度 单 向 偏 差 为 0.50mm， 由 公 式 计 算 如 下 ：00max1 .5.7217BD 所 以 确 定 条 料 的 宽 度 B 为0.5导 料 板 间 距 离 （ 无 侧 压 装 置 ）7.AC条 料 宽 度 方 向 冲 裁 件 的 最 大 尺 寸 。maxD搭 边 值1C导 料 板 与 条 料 之 间 的 间 隙 （ 查 表 2.5.5）0.C3.4 计 算 材 料 的 利 用 率根 据 一 般 的 市 场 供 应 情 况 ， 原 材 料 选 用 的 冷 扎 薄 钢 板 。101m每 块 可 剪 规 格 条 料 16 条 ， 材 料 剪 切 利 用 率 达 96 。1507m河南机电高等专科学校毕业设计8材 料 利 用 率 通 用 公 式 【 1】0%nABS式 中 A一 个 冲 裁 剪 的 面 积 。2mn 一 个 步 距 内 的 冲 裁 件 数 量 。B条 料 宽 度 。2S步 距 。材 料 利 用 率 ： 978.45236%第 四 章 计 算 冲 压 力 和 初 选 压 力 机4.1 冲 裁 工 序 总 力 的 计 算由 工 件 结 构 和 前 面 所 定 的 冲 压 方 案 可 知 ， 本 模 具 采 用 弹 性 卸 料 装 置 和 下 出 料 方式 的 冲 裁 模 。 考 虑 到 模 具 刃 部 被 磨 损 、 凸 凹 模 不 均 匀 和 波 动 、 材 料 力 学 性 能 及 材 料厚 度 偏 差 等 因 素 的 影 响 。 本 模 具 采 用 普 通 平 刃 口 模 具 冲 裁 ， 其 冲 裁 力 P 按 下 式 计 算 ：bPKLt式 中 P冲 裁 力 （ KN） 。K系 数 ， 一 般 取 1.3 L冲 裁 件 剪 切 周 边 长 度 （ mm） 。t冲 裁 件 材 料 厚 度 （ mm）被 冲 材 料 的 抗 剪 强 度 。aMP上 式 中 抗 剪 强 度 与 材 料 种 类 和 坯 料 的 原 始 状 态 有 关 ， 可 在 手 册 中 查 询 ， 为 方便 计 算 ， 可 取 材 料 的 ， 故 冲 裁 力 表 达 式 又 可 表 示 为 ：b0.8b1.3tPL河南机电高等专科学校毕业设计9查 手 册 【 3】 的 取 极 限 值25Qba3750MP: ba50MP14.6PKN孔 04.53.25落 .6.8.1孔冲 落 查 表 2.6.1【 1】 卸 料 力 系 数 X0.4K卸 料 力 .86.137XPN冲 推 件 力 Tn冲推 件 力 系 数 ,由 手 册 查 得TKTK 0.5n同 时 卡 在 凹 模 的 工 件 (或 废 料 )数 ,其 中 n=h/th凹 模 刃 部 直 壁 洞 口 高