毕业设计（论文）-多功能开瓶器冲压工艺及模具设计（含全套CAD图纸） .doc

由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，cad图纸等，联系1538937061 前言 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冷变形加工，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术。冲压的基本工序分为分离工序和成形工序两大类。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。1）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。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 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。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。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。冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，冲压技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冲模一定会得到更普及地应用。 随着冲压工艺的广泛应用于国民经济中，再加上随着数控技术和机械cad/cam的发展，冲模的发展更加迅速。它以生产率高、成本相对低廉被广泛应用。外国的冲压模发展水平相当高，无论是设计还是制造，都达到较高的水平。以精确的定位，合理的工艺，连续加工精度很高的薄臂零件。而国内模具行业的起步较晚，基本上以单模为主，因此，加工精度还不够高。 冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。落料和冲孔都属于冲裁模。冲裁模是从条料、带料或半成品上使材料烟规定的轮廓产生分离的模具，随着科学技术的发展，冲压技术也向高速化、自动化、精密化的方向发展。冲裁模一般分为简单模、级进模、和复合模。简单模在国内应用比较广泛，它是在压力机的冲压行程中完成一次冲裁工艺。简单模也分为无导向简单模、导板式简单模，和导柱式简单模；级进模是在单工序冲模基础上发展的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工艺，在最后工位冲出完整的工件。由于级进模是连续冲压，因此生产效率高，适用于大规模生产，但是因为其结构复杂，定位要求比较严格，因此说制造成本高。复合模是指在压力机的一次冲压行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具称为复合模。复合模同连续模一样，也是在简单模的基础上发展的一种较先进的模具。与连续模相比，冲裁模冲裁件的位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，适用于生产批量大，精度要求高，内外形尺寸差较大的冲裁件。 本次设计零件的材料是不锈钢，适用于冷冲压加工。如何安排合理的加工工艺，确保生产的效率最高，同时也能满足零件的加工要求。这是整个设计的重点。在该零件的加工中，包括了冲孔，落料。冲孔属于冲裁加工的一种。冲裁模的结构比较简单，冲裁过程分为弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。其断层直接关系到冲裁加工质量的好坏，一般的，断面分为四个特征区，即圆角带，光亮带，断裂带，和毛刺。我们必须有合理的冲裁模的间隔来保证良好的特征带的分布。冲裁模有刃口尺寸、冲裁力等工艺参数的确定。在设计本零件的冲孔和落料加工时，须首先确定其力学性能，然后设计主要零件，完成结构草图，最后完成装配图。在冲压模的设计过程中，还必须考虑到模具的成本，因此在进行选材，结构设计时，必须尽量不设计形状复杂的结构，同时采用镶嵌式代替整体式的结构。针对模具的定位要求高的特点，在零件的设计中必须要有比较高的加工精度要求。总的一句话，必须在有高的模具寿命和满足加工精度要求的基础上，尽量降低模具材料的成本，简化模具的结构，这样才能有利于这个行业在我国的发展。2 设计任务与分析2.1 设计任务本次所设计产品如图1所示：图1 工件图 fig.1 workpiece figure技术要求：1）材料：不锈钢；2）材料厚度：1.20.1mm；3）生产批量：大量生产；4）生产效率：1万件/班；5）未标注公差：按it14级确定。2.2 零件的工艺性分析该零件形状简单，有直线和圆弧组成，由冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.3和、表2.5查出，冲裁件内外形所能达到的经济精度为it11，孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5，将以上精度与工件图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该工件的精度能够在冲裁加工过程中得到保证。故决定采用冲孔落料复合模进行加工，且一次才冲压成形。3 零件工艺计算3.1 排样计算根据的冲压件的形状，本冲裁件采用有废料直排，模具沿工件全部外形进行冲裁，工件周边都有搭边。这种排样既能保证冲裁件的质量，又能保证冲模的寿命。排样图如图2。图2 排样图fig.2 layout diagram根据冲压件的尺寸，由冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.8查出，最小搭边值,。 本次模具采用同侧导料销装置进行导料的模具看，条料在导料销装置的引导下始终沿同一侧运行，故条料的宽度为 因冲裁件外形复杂，故冲压件毛胚面积采用估值计算 进距：一个进距的材料利用率 3.2 冲裁工艺力计算此处已删除5.5 垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模座之间。模具是否加装垫板，要根据模座所受压力的大小进行判断，若模座所受单位压力大于模座材料的许用压应力，则需加垫板。垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取4l2mm。垫板材料为45钢，淬火硬度为hrc4348。垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为ra l.60.8um，以保证平行度要求。另外为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔直径可比销钉直径增大0.30.5mm。螺钉通过孔也类似。5.6 螺钉与销钉螺钉与销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。模具中广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中m6m12mm的螺钉和410mm的销钉最为常用。在模具设计中，选用螺钉、销钉应注意以下几点： 1)螺钉要均匀布置，尽量置于被固定件的外形轮廓附近。当被固定件为圆形时，一般采用34个螺钉，当为矩形时，一般采用46个，根据冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.34，使用螺钉m10，最小间距60mm，最大间距115 mm。销钉一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉的大小应根据凹模厚度选用。2)螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低强度。3)内六角螺钉通过孔及其螺钉装配尺寸应合理，其具体数值可由相关资料查得。4)圆柱销孔形式及其装配尺寸可参考相关资料。连接件的销孔应配合加工，以保证位置精度，销钉孔与销钉采用h7/m6或h7/n6过渡配合。5)弹压卸料板上的卸料螺钉，用于连接卸料板，主要承受拉应力。根据卸料螺钉的头部形状，也可分为内六角和圆柱头两种。圆形卸料板常用3个卸料螺钉，矩形卸料板一般用4或6个卸料螺钉。由于弹压卸料板在装配后应保持水平，故卸料螺钉的长度应控制在一定的公差范围内，装配时选用同一长度的螺钉。5.7 卸料板弹压卸料板的外形一般与同方向上的固定板的外形一致；固定卸料板一般与凹模外形一致。本次设计采用带小导柱的弹压卸料板，这种卸料板可兼作凸模导向用。查冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.29得厚度 =16 mm。其成形孔基本与凹模刃口的形状相同。5.8 弹性元件的设计弹簧是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推件、和压边等工作。模具设计时，弹簧一般是按标准选用的。选择的弹簧要满足两个条件。1） 压力要足够。即 式中：弹簧的预压力，n； 卸料力、推件力或压边力，n； 弹簧根数。2）压缩量要足够。即 式中：弹簧允许的最大压缩量，mm； 弹簧需要的总压缩量，mm； 弹簧的预压缩量，mm； 卸料版 、推件块或压边圈的工作行程，mm； 模具的修模量或调整量，mm；一般取46mm。 卸料力为4228n选定的弹簧为六根，工作行程为8mm，单根的=705n。 预选弹簧，由冷冲压模具设计与制造（第2版）表7.57可得弹簧的工作极限负荷705n，工作极限负荷下变形量mm。弹簧每圈最大压缩量 mm 弹簧每圈预压缩量 mm弹簧每圈剩余压缩量 mm弹簧的预压缩量 mm弹簧的剩余压缩量 mm弹簧的总压缩量 mm校核 mm 在卸料力的作用下弹簧未压死，所以选取的弹簧尺寸合适。弹簧的安装长度 =75-22.87=52.13 mm 取整=52mm5.9 模具总图 本次设计的模具总图如图11所示。1导套；2上模座；3螺钉；4推杆；5凸缘模柄；6推板；7推销；8螺钉；9销钉；10垫板；11凸模固定板；12推件块；13落料凹模；14卸料版；15凸模；16导柱；17下模座；18凸凹模；19卸料弹簧；20销钉；21螺钉；22卸料螺钉；23导料销；24挡料销 图11 倒装复合模fig.11 flip composite membrane 该复合冲裁模将凹模及凸模装在上模座上，是典型的倒装结构。两个导料销控制条料送进的导向，固定挡料销控制送料的进距。卸料采用弹性卸装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。冲制的工件由推杆、推板、推销和推件块组成的刚性推件装置推出。冲孔的废料可通过图凹模的内孔从压力机台面孔漏下。模具的闭合高度与压力机的选用：上模座：l/mmb/mm h/mm=25016040 下模座：l/mmb/mm h/mm=16012550 导 柱：d/mml/mm=40200 导 套：d/mml/mmd/mm =4014053 垫板厚度取：12 mm 凸模固定板厚度：15 mm 凹模的厚度已定为：18 mm 卸料板的厚度取：16 mm模具的闭合高度： =（40+12+15+18+1.2+16+57+50）mm=209.2 mm5.10 冲压设备的选择 =195 kn 压力机的吨位必须大于所计算的冲裁总工艺力，以适应冲裁间隙的要求。且考虑到压力机的使用安全，选择压力机的吨位时，总工艺力一般不应超过压力机额定吨位的80%，参照冷冲压模具设计与制造（第2版）表7.10，初选开式可倾压力机j23-25，其技术参数如表2。表2 开式可倾压力机j23-25技术参数tab 2 off tilt press j23-25 technical parameters项目尺寸项目尺寸公称压力/kn250工作台尺寸/mm前后370左右560滑块行程/mm 65工作台孔尺寸/mm前后200左右290直径260 续表2项目尺寸项目尺寸滑块行程次数/（次/）55垫板尺寸/mm厚度50直径最大封闭高度/mm260模柄孔尺寸/mm直径40深度60封闭高度调节量/mm55滑块底面尺寸/mm前后左右滑块中心线至床身距离/mm200床身最大可倾角/（）30立柱距离/mm2705.11 凸模的长度及校核 凸模的的l应根据模具的结构确定。经过对模具的总体设计，采用弹性卸料板，凸模的长度为 式中：固定板厚度，mm； 凹模厚度，mm； 附加长度，mm；主要考虑凸模进入凹模的深度（0.510mm）、总修模量（1015mm）及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（1020mm）等因素的影响，取=24mm。 可取凸模的长度 l=（15+18+26）mm=57 mm 5.12 冲压设备校核 1）公称压力的校核，根据初选的压力机j23-25，查得其技术参数为250kn的公称压力。本套模具的总冲压力前面已算出=195 kn，故公称压力得以校核。 2）做工校核：设备在设计时所依据的工件变形为a1，对a1的计算不同的类型的压力机有不同的算法，如通用曲柄压力机是以一个典型冲载力为依据，而冷压机则是以一个典型挤压力为依据。如果我们选择的压力机类型是与所进行的冲压工艺相对应，则设备做功可不校核，如在通用曲柄压力机上进行冲载，在拉深压力机上进行拉深；若在通用曲柄压力机上进行拉深，挤压复合工序等，则需进行设备做功校核。3） 行程次数：工效为20件/min。因是手工送料且为大批量所以行程次数不能太大。参见曲柄压力机技术参数表可得以校核。4）工作台面尺寸的校核：查得所选模架底座lb=160125.压力机技术参数中工作台面尺寸为lb=370560，可知符合要求。5）滑块模柄孔尺寸：滑块上模柄孔直径是40 mm，模柄孔深为60 mm，而所选的模柄夹持部分长度为18mm。所以符合要求。 6）闭合高度的校核：由压力机技术参数可知：最大封闭高度260 mm，最大调节量55 mm，所以压力机闭合高度范围是205260mm，而模具的闭合高度（参见复合膜装配图）为209.2mm，可以安装到压力机上，符合要求。6 冲压模具零件加工工艺的编制6.1 凹模加工工艺过程 表3 凹模加工工艺过程tab 3 concave die processing process technology工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成160mm125mm18mm2热处理退火铣床3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm平面磨床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直5线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床6钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线7钳工型孔半精加工铣床8铣型孔精加工钻床9热处理淬火,回火,保证hrc606410钳工研光各型孔达要求11检验 6.2 凸模加工工艺过程表4 落料凸模加工工艺过程tab 4 dropping material machining process of the punch工序号工序名称工序内容设备1备料按图纸备毛胚2热处理退火3铣厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模,配作落料凸模达要求线切割机床7热处理淬火,回火,保证hrc5862钻床8钳工磨各配合面达要求，修研9检验6.3 卸料板加工工艺过程 表5 卸料版加工工艺过程tab 5 unloading version of the machining process 工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成160mm125mm16mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证双面间隙0.5mm线切割机床7钳工钻铰68,攻丝钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验6.4 凸模固定板加工工艺过程表6 凸模固定板加工工艺过程tab 6 the punch fixed board processing process technology 工序号工序名称工序内容设备1工序名称将毛坯锻成160mm125mm15mm2工序名称退火 3工序名称铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4工序名称磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰46,钻共攻4m12销钉孔钻床8钳工铆接处倒角9钳工研光各型孔达要求10检验6.5 上模座加工工艺过程表7 上模座加工工艺过程tab 7 mold base on machining process工序号工序名称工序内容设备 1备料取标准上模座 2热处理退火 3平磨平磨上下平面达要求平面磨床 4钳工划螺孔,销孔位置划模柄孔轮廓线 5线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机 6钳工钻铰46,钻攻4m8,配钻模柄防转孔钻床 7钳工研光各型孔达要求8检验6.6 下模座加工工艺过程 表8 下模座加工工艺过程tab 8 lower die seat processing process technology 工序号工序名称工序内容设备 1备料取标准下模座2热处理退火 3平磨平磨上下平面达要求平面磨床4钳工划螺孔，销孔位置；划模柄孔轮廓线5线切割按图切割各型孔 线切割机 7钳工钻铰212,68,46钻沉孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验6.7 磨齿 利用磨齿机对齿轮的轮齿进行磨削加工的过程叫做磨齿。把冲压出来的工件进行磨齿，使得多功能开瓶器弯钩处在工作时能卡主瓶盖，使得上力，保证瓶盖能轻易简单的打开。在此，把齿磨成直角，最小锐角对向里对着工件本身。磨好齿后，即是一件有效用的产品了，能够突入市场，进入日常生活、帮人们解决生活中开瓶的麻烦。7 总结毕业设计即将结束，在老师的指导和同学的帮助之下，学生对于道路设计有了更多新的认知，对模具设计有了更深一步的认识，对模具综合设计的整体脉络了解得更加的清晰透彻。通过毕业设计，学生对自己大学四年以来所学的知识有更多的认识。 毕业设计，从最开始时的搜集资料，整理资料，到方案比选，确定方案，再到着手开始进行凸模、凹模和零件的设计，每一步都是环环相扣，衔接紧密，其中任何一个步骤产生遗漏或者疏忽，就会对以后的设计带来很多的不便。在设计过程中遇到问题是难免的，曾经一个参数就能够困住好几天，还有一些小问题，平时都不打关注，但是当设计的一个环节要成功时，去因为这一环节二前功尽弃；设计时往往一坐就是几个小时，把心投入到设计中时，总是感觉时间过得额很快，往往一个问题就可以纠结大半天；这次设计由于题目比较新，很难找到资料获得帮助，很多问题都要自己去解决，一步一个脚印，锻炼了我独自解决问题的能力。通过设计，学生深刻领会到基础的重要性，毕业设计不仅仅能帮助学生检验大学四年的学习成果，更多的是毕业设计可以帮助我们更加清楚的认识自我，磨练学生的意志与耐性，这会为学生日后的工作和生活带来很大的帮助。参考文献1 王秀凤.张永春.冷冲压模具设计与制造（第2版）m.北京：北京航天大学出版社，2008.7:204-208.2 薛启翔.冲压模具设计和加工计算速查手册m.北京：化学工业出版社，2007.10:95-97.3 杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册m.北京：机械工业出版社，2005:136-137.4 翁其金.冲压工艺与冲模设计m.北京：机械工业出版社，2003.8:105-108.5 李莎本.冲压工艺学m.北京：机械工业出版社，2006.2:224-227.6 李明辉.模具制造工艺m.北京：机械工业出版社，2007.5:135-137.7 谢昱北.模具设计与制造m.北京：北京大学出版社，2005.6:66-69.8 万战胜.冲压模具设计m.北京：中国铁道出版社，2007.5:213-215.9 郑家贤.冲压模具设计实用手册m.北京：机械工业出版社，2005.6:47-49.10 张君.冷冲压模具设计与制造m.西安：西北工业大学出版社，2008.5:192-195.11 徐学林.互换性与测量技术基础m.长沙：湖南大学出版社，2007.3:77-81.12 张淑娟.全腊珍.画法几何与机械制图m.北京：中国农业出版社，2007.8:145-147.13 肖祥芷.王