阀门柄冲孔落料复合模和弯曲模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 丽水学院毕业设计（论文） 说明书 （ 2011 届） 题 目 阀门柄冲孔落料复合模和弯曲模 指导教师 院 系 班 级 学 号 姓 名 二一一年四月二十三日 阀门柄冲孔落料复合模和弯曲模 机械设计制造及其自动化 机自 072 章瑜锋 指导老师 胡小平 摘 要 本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计 零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设 计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。 关键词 ： 模具；冲裁件；凸模；凹模；凸凹模； he a of to of of of to of of to as of to In to of of of is no to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目录 1绪论 . 1 . 1 究动机及目的 . 2 2零件的工艺性分析 . 3 件材料及相关参数 . 3 件工艺分析 . 3 3模具总体结构设计 . 5 具类型的选择 . 5 位方式的选择 . 5 料方式的选择 . 5 向方式的选择 . 5 4计算毛坯尺寸 . 6 5排样、计算条料宽度及步距的确定 . 9 . 9 . 10 5. 3 导板间间距的确定 . 11 样 . 11 6 冲裁力的计算 . 13 . 13 料冲孔复合膜总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力和总冲压力 . 13 . 15 7 模具压力中心与计算 . 17 8 冲裁模间隙的确定 . 18 9 刃口尺寸的计算 . 20 . 20 . 20 模刃口的 尺寸 . 21 . 23 . 24 10冲孔落料复合膜主要零部件的设计 . 28 作零件的结构设 计 . 28 . 28 . 30 形凸模的设计 . 30 . 30 . 31 . 31 . 31 . 31 . 31 . 32 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 32 . 32 11 模具总装图 . 34 . 34 . 34 12 压力机的选择 . 35 . 35 . 35 附录 . 36 附录 1 冲压模具装配工序卡 . 36 附录 2 部分标准公差值（ 1998） . 37 附录 3 . 38 参考文献 . 39 总结 . 40 致谢 . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 究背景 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装 备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具 批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不 需 进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行 变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特 的优点。主要表现如下。 （ 2）冲压 加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。 （ 2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 ,具有 “ 一模一样 ” 的特征。 （ 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （ 4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较 低。 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小 时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合 级进三种组合方式。 复合冲压 在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压 在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合级进 在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型 也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 此设计针对所给的零件进行了一套冷冲 压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。 究动机及目的 本课题以 阀门手柄冲孔、落料、弯曲复合模设计 为案例，以 工具，进行冲裁模、弯曲模和成形模的设计研究工作。以冷冲压技术结合先进的 而提高提高生产率、减轻劳动强度和缩短模具的设计制造周期，进行压力容器冲压模具设计。 同时该模具 涉及到打孔落料及其弯曲更好的掌握冲裁模的工作过程，同时也为了检测课程知识的了解各种冲裁模的分别，所以进行这一冲裁模设计 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 零件的工艺性分析 件材料及相关参数 零件名称： 阀门手柄冲孔、落料、弯曲复合模设计 生产批量：大批量生产 材料： 08 钢 工件结构形状：制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。 结论：该制件可以进行冲裁 制件为 中 量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。 产品零件图： 件工艺分析 根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯 曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案 ; (1) 落料 弯曲 冲孔；单工序模冲压 (2) 落料 冲孔 弯曲；单工序模冲压。 (3) 冲孔 落料 弯曲；连续模冲压。 (4) 冲孔 落料 弯曲； 冲孔落料 复合模 和弯曲模 冲压。 方案 （ 1）（ 2） 属于单工序模冲裁 工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。 由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 方案 （ 3） 属于连续模， 是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。 于制件的结构尺 寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。 方案 （ 4） 属于复合冲裁模， 复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度， 但是零件复杂不适合。 根据分析采用方案（ 4） 冲孔 复合 和弯曲模 冲裁。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3 模具总体结构设计 具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用 复合冲压 ，所以模具类型为 复合 模。 位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料 销 ， 有 侧压装置。控制条料的送进步距采用 导正销 定距 。 料 方式 的选择 因为工件料厚为 2对较 薄 ，卸料力 不大 ，故可采 用弹性 料 装置卸料 。 向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该 复合模 采用 对角 导柱的导向方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 4 计算毛坯尺寸 相对弯曲半径为： R1/t=10/2=5 R2/t=5/2=中： 大弯曲半径（ t 材料 厚度（ 由于相对弯曲半径大于 见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先 求变形区中性层曲率半径 （ 。 =r0+ 公式 4 式中： 内弯曲半径 t 材料厚度 k 中性层系数 表 4板料弯曲中性层系数 r0/t 1(V) 2(U) 3(O) r0/t 3 4 5 6 8 ) 2(U) 3(O) 查表 4 1， K=据公式 41 1= r1+10+2=r2+=纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 4 计算展开尺寸示意图 根据零件图上得知，圆角半径较大 （ R 弯曲件毛坯的长度 公式为：（以孔中点为非节点分为前后部分） L 直 + L 弯 + L 前 式中： 弯曲件毛坯张开长度 （ L 直 后部分弯曲件各直线部分 的长度 （ L 弯 后部分弯曲件各弯曲部分中性层长度之和（ 前段突出部分展开长度 L 前 =(2+ =(C=8+10-（ 2*2=16 L 直 =过画图软件可知 =L 直 =L 弯 = *（ r+ k t） /180 =理可得： O=L 直 + L 弯 + L 前 =16+理最宽处 L=18+84 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 4展开尺寸示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 5 排样、计算条料宽度及步距的确定 边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作 。 搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 表 5 2 搭边 a和 材料厚度 圆件及 r 2t 的工件 矩形工件边长 L 50形工件边长 L 50 r 2t 的工件 工件间 边 a 工件间 边 a 工件间 边 a 2 边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表 5 2 给出了低碳钢 的搭边值。 对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数： 中碳钢 碳钢 黄 铜 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 硬 铝 1 黄铜，纯铜 制件是不规则工件，外形接近长方形，根据尺寸从表 5 2 中查出：两制件之间的 搭边值,侧搭边值 a=2.2( 由于该制件的材料使 08 钢（低碳钢），所以两制件之间的搭边值为： .0(侧搭边值 a= a=2.2(料宽度的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑； 1 有侧压装置时条料的宽度。 2 无侧压装置时条料的宽度。 3 有定距侧刃时条料的宽度。 有定距侧刃时条料的宽度 。 有侧压装置的模具 ，能使条料始终沿着导料板送进。 条料宽度公式： B=（ D+2a） 0 - 公式 （ 52）其中条料宽度偏差上偏差为 0，下偏差为 ，见表 4 3 条料宽度偏差。 D 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。 a 侧搭边值。 查表 43 条料宽度偏差为 据公式 4 1 B=（ D+2a） 0 - =（ 5 3 条料宽度公差 (条料宽度 B/料厚度 t/ 1 1 2 20 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 20 30 30 50 . 3 导板间间距的确定 导料板间距离公式： A=B+Z 公式 （ 53） Z 导料板与条料之间的最小间隙（ 查表 53 得 Z=8据公式 42 A= B+Z = = 表 5 3 导料板与条料之间的最小间隙 材料厚度 t/ 侧 压 装 置 条 料 宽 度 B/00 以下 100 以上 12 23 34 45 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 8 样 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少 废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。 由于设计的零件是不规则零件，且孔有位置公差要求，所以采用有费料直排法。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 6 冲裁力的计算 算冲裁力的公式 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力 F p 一般可以按下式计算： 公式 （ 61） 式中 材料抗剪强度，见附表（ L冲裁周边总长（ t材料厚度（ ; 系数 考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差 的变化等因数而设置的安全系数 般取 查不到抗剪强度 r 时，可以用抗拉强度 b 代替，而取 的近似计算法计算。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 08 的抗剪强度为 280 323( 取 =310(料冲孔复合膜总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力和总冲压力 由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括 F 总冲压力 总冲裁力 卸料力 推料力 顶件力 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 Y 的抗剪强度为 280 310( 总冲裁力 ： 1+ 公式 (62) 落料时的冲裁力。 冲孔时的冲裁力 . 落料时的周边长度为： 根据公式 51 210=N) 冲孔时的周边长度为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 1210 =N) 总冲裁力： 1+N) 表 6 5 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/x d 钢 、铝合金 纯铜，黄铜 于表中的数据，后的材料取小直，薄材料取值。 卸料力 计算 x 公式 (63) K 卸料力系数。 查表 6 5 得 据公式 62 N) 推料力 计算 公式 (64) 推料力系数。 查表 65 得 据公式 63 N) 顶件力 计算 公式 (65) 顶件力系数。 查表 65 得 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 根据公式 64 N) 总的冲压力的计算 根据模具结构总的冲压力： F=Q+=Q+N) 根据总的冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机 25 曲模弯曲力 计算 影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量； 弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。 弯曲件的经验公式为： +t 公式 (66) 冲压行程结束时不校正时的弯曲力。 B 弯曲件的宽度（ 。 t 弯曲件的厚度（ 。 内弯曲半径（等于凸模圆角半径） （ 。 b 弯曲拆料的抗拉强度 (查机械手册 b=400( K 安全系数，一般取 根据公式 65 +t) =422400/(5+2) =N) 对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的 30% 80%。 F 压 =80% 80%N) 弯曲力 : F 压 =N) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 考虑弯曲件的弹性恢复，采用校正弯曲，校正弯曲力公式： F= 公式 (67) 通过查表可知单位校正力 q=30 q=35平投影面积 A=以 F=5 力机根据弯曲力选取， 初选压力机为：开式双柱可倾压力机 10。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 7 模具压力中心与计算 模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具 正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。 通过作图软件分析压力中心如图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 8 冲裁模间隙的确定 设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选 择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 大值称为最大合理间隙 虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材 料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。 根据实用间隙表 81 查 得材料 40 的最小双面间隙 2大双面间隙2 8 1 冲裁模初始用间隙 2c(材料 厚度 08、 10、 35、 0960、 50 65于 小间隙 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 ：取 08 号钢冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙的 25%。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 9 刃口尺寸的计算 口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务 之一。从生产实践中可以发现： 1、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 3、 冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 1、 落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺 寸为基准，间隙去在凹模上。 2、 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 3、 确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值” 处理，冲模则可按 制造；对于圆形工件可按 压件的尺寸公差应按“如体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 口尺寸的计算 冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和配做加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或波板工件的模具。 对于该工件厚度只有 2（ 于薄板零件，并且 1 个孔有位置公差要求，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙 值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一