电机配件冲压模具设计及零部件加工毕业设计论文.doc

宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 分 类 号 tg76 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)电机配件冲压模具设计及零部件加工所在学院宁波大红鹰学院专 业机械设计制造及其自动化班 级09机自姓 名学 号指导老师 2013年 3月 13日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文电机配件冲压模具设计及零部件加工均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 2013年 3月13日2宁波大红鹰学院毕业设计（论文）摘 要 本设计进行了复合模的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、卸料板、拉簧、挡料销等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。本模具采用了有废料排样。关键词：复合模，冲压设备，模架，校核计算abstractthe design of punching, bending, cutting off consecutive modulus design. this paper briefly outlined the stamping die current development status and trends. the product of a detailed analysis and the identification process. stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as : punch and die. punch plate, plate and dump plate, coil, behind the marketing, and sales are guided i. information board. die-standard model planes, to choose a suitable stamping equipment. design work on the parts and specifications will press for the necessary checking calculation. the mold used for a small scrap layout, automatic centering device.key words: progressive dies，stamping equipment，punching，verifying calculation.目 录摘 要iabstractii目 录iii第1章 前 言11.1冲压模具行业及产品发展现状11.2 课题意义31.3 冲压模具的发展重点与展望3第二章冲压件工艺分析52.1 材料分析52.2 冲压件结构工艺性及分析52.3 模具结构形式和选材62.3.1模具结构形式62.3.2模具材料选择6第三章 冲压工艺方案的确定9第四章 工 艺 计 算104.1弯曲件展开尺寸计算104.2材料的规格的选择：104.3排样图的设计与材料利用率的计算104.3.1排样图的设计104.3.2 材料利用率的计算134.4冲压工艺力的计算134.4.1冲裁力134.4.2弯曲部分的弯曲力计算：144.4.3卸料力及推件力的计算：144.5 压力中心的计算15第五章 模具主要零件设计与选择165.1圆形凸模的设计165.1.1凸模长度计算175.1.2承压应力校验175.1.3抗纵向应力的校核：185.1.4圆形凸模固定端面的压力185.2 切断凸模设计195.2.1凸模承压力校核：205.2.2 抗纵向应力的校核：205.2.3 切断凸模固定端面的压力215.3 凹模的设计215.3.1 凹模孔口形式及主要参数215.3.2整体式凹模外形尺寸的确定225.3.3 凹模强度校核245.4 弹簧的设计245.4.1设计弹簧的一般步骤：245.4.2弹簧材料及许用应力255.4.3 弹簧相关几何尺寸的计算265.5凸模固定板的选择285.6 凸模垫板的选择28第六章 确定凸、凹模间隙及计算工作部分尺寸296.1冲裁间隙值的确定29第七章 模具总体设计32第八章 冲压设备的选择33第九章 绘制模具图与撰写说明书36第十章总 结38参考文献39致 谢40 6宁波大红鹰学院毕业设计（论文）第1章 前 言1.1冲压模具行业及产品发展现状我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。 1.1.1模具cad/cam技术状况计算机辅助设计与制造（cad/cam）技术是随着计算机和数字化信息技术发展而形成的新技术，是20世纪最杰出的工程成就之一，也是数字化、信息化制造技术的基础，其发展和应用对制造业产生了巨大的影响和推动作用。模具工业是国民经济的重要基础工业之一，模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。模具人才是目前相当紧缺的技术人才，传统的模具行业正在受到计算机新技术的不断冲击，发生着根本性的变革。1.1.2模具设计与制造能力状况我国现代模具工业起步较晚，但在各级政府的支持下，经过“六五”（后两年）以来近30年的发展，已经建立起了较为完整的模具工业体系；技术水平也有了长足进步，部分模具的设计制造水平进入了国际先进行列；我国模具的生产能力受制造业快速发展的需求拉动，也得到了快速增加，销售额从改革开放初期的20亿元，快速增加到2011年的1240亿元；进入21世纪，我国模具水平和生产能力的提高以及国外发达国家制造业转移，推动了我国模具大步走向国际市场，我国模具出口额从1999年的1亿美元，快速增加到2011年的30亿美元，年平均增速超过20%。目前，我国模具产业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展，在产业布局上出现了一些新的模具生产较集中的地区，有北京、天津、黄骅模具城、长沙、成渝、武汉、皖中等地区，模具集聚发展成为新特点，模具园区（城、集聚地等）不断涌现。在东部地区，已形成昆山、无锡精密模具产业集群生产基地；泊头、芜湖汽车模具产业集群生产基地；宁波、黄岩、深圳、东莞大型、精密模具产业集群生产基地。模具的下游行业主要集中在制造业的生产性需求中，与固定资产投资的直接相关度较小。而在基础设施和房地产为主要内容的固定资产投资未来面临降速，制造业固定资产投资有望保持较高增速的情况下，模具市场将具有更旺盛的下游需求。1.1.3专业化程度及分布状况我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。1.2 课题意义本次毕业设计通过对电机配件冲压模具设计及其主要零件的的设计让我懂得了很多知识，让我感觉要完成毕业设计所需要付出的努力和艰辛。要对自己负责，要让自己把所学的知识，完全的运用进去。通过这一课题，我运用已学知识，独立进行科学研究，学会分析和解决学术问题。这既是对我大学四年以来所学知识的一次全面检测，也是一次提高自己综合分析和解决实际问题能力的机会，为以后工作奠定了良好的基础。1.3 冲压模具的发展重点与展望1.3. 1冲压模具产品发展重点冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。 汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。1.3. 2 其他发展重点及展望。其他发展重点及展望的内涵十分丰富，这里只就管理、专业化与标准化及行业调整三个方面作一些分析。企业管理是一个系统工程，是一门学问，是科学技术。与工业发达国家模具企业相比，在某种意义上说，我们的管理落后更甚于技术落后。因此改进管理十分重要，且任务繁重，目前模具企业的管理有许多形式，各有其适应对象，但搞好信息化建设，逐步实现信息化管理已成为发展方向，行业也对此有共识。由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模具的专业化比塑料膜和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具的发展，根据国内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：1）模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；2）按模具种类划分，专门从事某一类模具（如冲压模具）生产；3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产企业；5）按工序开展专业化协作。第 4 页 第一章宁波大红鹰学院毕业设计（论文）第二章冲压件工艺分析冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1 材料分析 该零件的材料为sgcc，sgcc是一种冷扎钢板，冷轧后用热浸的方法在表面浸入锌，所以叫热浸锌钢板！碳的质量百分数是0.07%0.14，属于低炭钢，屈服点=210mpa，抗拉强度=340mpa，延伸率不小于31，断面收缩率不小于55，具有良好的冲压、拉深、焊接性能，故广泛用于制造冷冲压零件。（参考文献7 p57 表84）2.2 冲压件结构工艺性及分析 冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。工件图如图1.1所示： 第 2 页 第二章宁波大红鹰学院毕业设计（论文）第三章 冲压工艺方案的确定工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合模是在压力机的一次行程中，一副模具的同一位置上完成不同的工序。根据冲压件工艺分析，设计出两套工艺方案：方案一：先冲大孔，再冲小孔，最后落料；方案二：先大小孔一起冲，同时落料； 方案的确定要注意以下几点：工位数的确定：（1）应保证冲件的精度要求和零件几何形状的正确性。对要求零件精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位上一次冲压完成。在一个工位完成确实有困难，需分解为两个工位时，最好放在两个相邻的工位上。（2）内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511第 1 页 第三章第四章 工 艺 计 算4.1弯曲件展开尺寸计算此零件无折弯，所以不需要进行展开计算！ 4.2材料的规格的选择：冲压生产中使用的材料相当广泛。有金属材料和非金属材料，大部分都是各种规格的板料、带料、条料和块料。板料是冲压生产中应用最广的材料，适合于成批生产。其尺寸规格按国家标准定，采用标准规格板料可能会增加余料，使材料利用率降低。此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511。4.3排样图的设计与材料利用率的计算4.3.1排样图的设计（一）排样分析排样指冲裁件在板料、条料或带料上的布置方式。排样是否合理，对材料利用率的大小有直接影响。还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况：（1）结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。（2）此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图3-3a所示。（2）此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511 图4-3排样方法 a) 有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%95%，少废料排样法也可达70%90%。少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511图4-4 排样图4.3.2 材料利用率的计算一个进距内的材料利用率为： 此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511 4.4冲压工艺力的计算4.4.1冲裁力 冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料厚度、工件周边长度、材料的力学性能等参数有关。冲裁模设计时为了合理地设计模具及此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq5066815115.1.1凸模长度计算 凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，应留有修磨余量，并且模具在闭合态下。卸料板至凸模固定板间应留有避免压手的安全距离。 凸模长度应为： l=h1+h2+h3+a 式中 h1凸模固定板厚度； h2卸料板厚度； h3导尺(导板)或坯料厚度； a附加长度主要考虑 此后内容已删，需要详细内容（论文，图片，cad图纸，开题报告），联系qq506681511 5.1.2承压应力校验 冲裁时，凸模承受的最小断面压应力，必须小于凸模材料强度允许的压应。即： （5-2）对圆形凸模，由上式可得 （5-3） 即： 式中 凸模最小断面压应力（mpa）； 凸模纵向总压力（mpa）； 凸模最小截面的面积（）； 圆形凸模最小截面的直径（mm）； 5.1.3抗纵向应力的校核： 无导向装置的圆形凸模 图5-9如图5-9所示：导料板从闭合到张开的垂直距离为1.5mm，水平方向的移动距离b即为弹簧的变形量，可利用三角形相似，可以算出b。 故 b=4.69mm节距p=d+b=3+4.69=7.69mm（4）弹簧的自由长度及工作长度 式中 =d-d=19.5-3=16.5mm =(9+1.5)3+216.5=64.5mm=+4.69=64.5+4.69=69.19mm（5）弹簧丝展开长度l 钩环展开部分 +2 =3.1419.59+23.1419.5 =642.9mm5.5凸模固定板的选择 对于小型凹、凸模零件，一般通过固定板间接固定在模板上，以节约贵重的第 10 页 第六章宁波大红鹰学院毕业设计（论文）模具钢。固定板固定凸模要求固紧牢并有良好的垂直度。因此固定板必须有足够的厚度。固定板有矩形和圆形两种，选择矩形固定板：长度l=200mm、宽度b=100mm、厚度h=24mm,材料为45钢。矩形固定板：20010024 45钢 7643.2。5.6 凸模垫板的选择当零件的料厚较大而外形尺寸又较小时，冲压中凸模上端面对模板有较大的单位压力，超过模板的许用抗压应力。就必须使用垫板。垫板的选择应对应选定的固定板，可选矩形垫板：长度l=200mm、宽度b=100mm、厚度h=8mm,材料为45钢。矩形垫板：2001008 45钢 7643.3。第六章 确定凸、凹模间隙及计算工作部分尺寸6.1冲裁间隙值的确定 凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值选取。sgcc对应的