机械毕业设计（论文）-E字型铁片（硅钢片）冲压模具的设计（全套图纸） .pdf

摘要摘要 e 字型硅钢片在小型变压器中运用的十分广泛，主要介绍了 硅钢片的冲裁工艺分析和模具设计步骤， 在给定的具体零件图纸 尺寸和公差要求，设计硅钢片的复合冲压模具。其中要根据尺寸 算该零件的压力中心，材料利用率，画排样图，把所有的参数算 完后，选择模具的装备方案，对主要的零部件设计和装配进行分 析，在设计过程中有说明说，模具的装配图，零件图等。 关键词：硅钢片 复合模 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract e type silicon steel sheet are widely used in the small transformer, mainly introduced the silicon steel sheet blanking process analysis and die design process, in a given specific parts drawing dimension and tolerance requirements, silicon steel sheet of the compound stamping die design. among them according to the size to calculate the pressure center of the parts, material utilization, painting row kind diagram, all the parameters after the calculation, choose mold equipment scheme, analysis of main parts design and assembly, said the instructions are in the process of design, mold assembly drawing, part drawing, etc. keywords: silicon steel composite modulus 目录目录 摘要摘要 abstract 1 绪论绪论 2 冲压件工艺设计冲压件工艺设计 2.1 冲裁工艺分析 2.2 模具结构分析 3 零件冲压工艺的计算零件冲压工艺的计算 3.1 排样图的设计 3.2 冲裁力的计算 3.3 压力机的确定 3.4 压力中心的计算 3.5 凸凹模刃口尺寸的计算 4 模具零件的设计和计算模具零件的设计和计算 4.1 凸模的设计 4.2 凹模的设计 4.3 橡胶的设计 4.4 凸凹模的设计 4.5 其他零件的设计 5 模具的装配图和零件图模具的装配图和零件图 6 总结总结 【参考文献】【参考文献】 附录附录 致谢致谢 绪论绪论 冲压式指在常温下靠压力机和模具对板料、带材、管材和型材等施加外力， 使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工方法。冲压生 产的产品称为冲压件，冲压所用的模具称为冲模。冲压的特点有生产率高，操作 简单，对操作工人几乎没有技术要求，易于实现机械化和自动化。尺寸精度高互 换性好。材料利用率高。可得到其他加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的 零件，如壁厚为 0.15mm 的薄壳拉深件。无需加热，可以节省能源，且表面质量 好，批量越大，产品成本越低。因此冲压的应用十分广泛。如汽车、拖拉机行业 中，冲压件的比例占零件总数的 6070；在电视机、录音机、计算机等产品 中占到 80以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱等日用家电行业占到 85 以上，这些都进行冲压加工。 冲压生产特点 1 它是无屑加工，被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变 形，不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。2 在压力机简单冲压下，能得到形 状复杂的零件，而这些零件用其他方法是不可能或者很难得到的。3 制得的零件 一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有一定精度，具有互换性。4 在耗料 不大的情况下，能得到强度高，足够刚性而重量轻的零件，由于加工过程中不损 坏原材料的表面质量，制得的零件外表光滑美观。 随着科学技术的不断进步，现代工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能 和质量也在不断提高，因此冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济的各个部门 中，几乎都有冲压加工产品。如汽车，飞机，拖拉机，电器，电视和日用产品都 占有一定的地位。冲压加工可以获得其他加工方法不能或难以制造的形状复杂、 精度一致的制件，而且可以保证互换性。冲压过程耗能少、材料利用率高，加工 成本低，特点是精密、柔性、快速、复合、信息化。冲模是实现冲压生产的基本 条件，模具材料及热处理与表面处理工艺对模具加工质量和寿命的影响都很大， 但现在开发了很多种新钢钟，具有热加工性能好，热处理变形小，抗冲压性能佳 的特点。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础，也成为了现代模具制造的 必然趋势，就是机械加工尽可能的取代人工加工，特别是现代机床、多轴联动机 床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机等。这些 设备基本上都运用了 cad、cae、cam 系统产生的。加上这些计算机软件的成 熟，大大的提高了生产的效率，和减少了人工的工作时间。 计算机的深入应用，成为设计者进行空间思维的辅助工具，三维设计使零件 设计及模具结构设计在非常直观的三维环境下进行。目前，三维 cad 技术以广 泛应用于模具的设计，缩短来了新产品的开发周期和产品的更新期。 模具的出现可以追溯到几千年的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却 是随着现代工业的崛起而发展起来的。19 世纪，随着军火工业、钟表工业、无 线电工业的发展，模具开始得到广泛使用，现代模具中的运用也越来越广泛，可 以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经 济中不可缺少的支柱产业，同时，也近一步初进了模具制造技术向集成化、智能 化、高效化方向的发展体系。 中国模具 cad/cam 技术从 20 世纪 80 年代起步，长期处于低水平重复开 发阶段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、nc 软件等，自主开发的 软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的 cad/cam 系统缺乏二次开 发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门在 “九五”期间制定了相 关政策和措施。 目前， 中国模具工业发展迅速， 模具行业产业结构有了很大改善， 模具商业化水平大幅度提高，中高档模具占模具总量的比例也明显提高，模具进 出口比例逐步趋向合理。 三维 cad 技术的出现， 极大地推动了模具工业的发展， 使零件设计及模具结构设计在非常直观的三维环境下进行，模具设计完成后，可 根据投影关系自动生成工程图。模具属于标准化程度较高的工艺装备，模具设计 中使用的模架及各种标准件可以直接从 cad 系统中建立的标准库中直接调用， 大大提高了模具设计的质量和效率。 提高冲模技术可以从两方面入手， 一方面是提高冲模所体现的冲压工艺水平， 良好的工艺体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量 稳定， 操作简单等发面， 因而研究冲压的新工艺； 另一方面是采用计算机技术 （冲 模 cad、cam、技术）和先进制造技术（数控多轴联动加工中心，cnc 高精度 电火花和线切割加工，cnc 点位坐标镗、坐标磨和连续轨迹坐标磨等） ，高效精 确的编程运用 cad 技术提高冲模设计和制造的水平。 2 冲压件工艺设计冲压件工艺设计 此工件包括落料和冲孔两个工序，材料为 dr510，具有良好的冲压性能，适 合冲裁。工件相对简单，有 4 个直接为 3mm 的孔，孔与工件边缘之间的最小壁 厚为 4mm，工件的尺寸落料冲孔都是按 it9。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满 足要求。 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 该工件包括落料和冲孔两个工序，就有三种工艺方案 方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。 方案二：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。 方案三：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 三种方案的特点和对比，如图： 模具种类 比较项目 单工序模 复合模 级进模 冲裁精度 较低 高 一般 生产效率 较低 较高 高 生产批量 适合大中小批量 适合大批量 适合大批量 模具复杂程度 较易 较复杂 复杂 模具成本 较低 较高 高 模具制造周期 较快 较长 长 模具制造精度 较低 较高 高 模具外形尺寸 较小 中等 较大 冲压设备能力 较小 中等 较大 工作条件 一般 较好 好 方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高， 生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误 差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需要求，难以满足生产需要。故而不 选此方案。 方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但是级进模轮廓尺寸较大， 制造复杂，成本较高，一般适用大批量，小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大， 采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。 方案三：采用复合模制冲件时，只需要一套模具，工件的精度和生产效率要求都 能满足，由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制 造的难度也不是太大，容易保证尺寸的精度，并且可以在冲裁的时候进行压料， 工件可以做到平整， 不会弯曲。 操作也方便， 安全性能也好， 生产效率也能提高， 所以综合考虑，对三种模具的特点比较后，采用方案三的复合模。 模具结构分析模具结构分析 倒、顺装复合模的比较倒、顺装复合模的比较 比较项目 倒装复合模 顺装复合模 出件方式 采用顶杆，顶杆自上模内 推出，下落到模具工作面 采用弹顶器自下模（凹 模）内顶出到模具工作面 上 上 冲裁件的平整度 较差 较好 废料排除 落料凸模内积聚到一定程 度后便从下模漏料孔或排 出槽排除 废料不在凸凹模积聚，压 力机回程时从凸凹模内 推出 凸凹模的强度和寿命 凸凹模承受的涨力太大， 凸凹模的最小壁厚应严格 控制，否则会涨力 受力情况比倒装复合模 好，但凸凹模的内形尺寸 易磨损，壁厚可以比倒装 的薄 适应性 冲裁件平整度要求不高， 凸凹模强度足够时采用 适用于薄料生产，平整度 要求高以及壁厚较小，强 度差的凸凹模 工 作 零 件 装配位置 凸模 在上模部分 在下模部分 凹模 在上模部分 在凹模部分 凸凹模 在下模部分 在上模部分 复合模有两种结构形式，正装复合模和倒装复合模。分析该工件成形后脱模 方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒 装式复合模成形后工件留在工件留在上模，只需在上模装装一副推出件装置，综 合分析可得采用倒装式复合模。 3 零件冲压工艺的计算零件冲压工艺的计算 3.1 排样图的设计排样图的设计 排样的方法有：有废料排样，少废料排样和无废料排样三种，一般的冲裁时 产生的废料分两种，一种是冲孔的废料和材料尾部余料，这种废料的产生与排样 无关，而只是于零件的结构有关，这种称为结构废料，另一种是料头，前，中， 侧面的搭边，与搭边选用及工艺方法有关，称为工艺废料，所以要提高材料的利 用率就要合理排样，尽可能的减少工艺废料。设计复合模，首先要设计排样图， 而这次我设计的硅钢片形状具有左右对称的特点， ，排样使很容易，如图所示， 这样的排样材料的利用率高 搭边的设计主要考虑几方面的因素： 材料的力学性能。塑性好的材料，搭边值要大些，硬度高与强度大的材料， 搭边值小一些。 材料的厚度。材料越厚，搭边值也越大。 工件的形状和尺寸。工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值也越大 排样的形式。 对排的搭边值大于直排的搭边。 因此根据上图，查表可得，去最小搭边值：工件间 a1=1.2 侧面 a=1.5 条料宽度的尺寸计算还与条料送进时模具上有无侧压装置及是否有侧刃有关， 本 套模具没有侧刃和侧压装置，则条料宽度的计算公式 b=d+2a 式中： b 条料的宽度(mm) d 工件的最大外径(mm) a 冲裁时留的最小搭边值 则 b=48+21.5=51mm 条料的送料步距按公式计算 1aha+= 式中： h 送料步距（mm） 1a 最小搭边值（mm） 则 s=24.6+1.2=25.8（mm） 因此步距为：25.8mm 宽度为：51mm 材料的利用率按公式：=ss0100=s(ab) 100 =900.81315.868 其中： 材料利用率 s工件的实际面积 s0所用材料面积包括工件面积与废料面积 a步距（相邻两个制件对应点的距离） b- 条料宽度 3.2 冲裁力的计算冲裁力的计算 在冲裁过程中， 冲裁力是随着凸模进入材料的深度而变化的， 用平刃口冲裁时， 其落料力 f1 一般按下式计算 bkltf= 式中 f冲裁力 k系数,一般取3 . 1=k l冲裁周边长度 t材料厚度 b材料抗剪强度；硅钢片 dr510 b的值查表得mpab300= 冲裁周边长度：mml88.2223410426 .24482=+= 材料厚度 t=1.0mm 因此冲裁力knbkltf92.8630088.22213 . 1= 冲裁过程中，材料由于弹性变形和摩擦使带孔部分的板料紧在凸模上，而冲 落部分的板料紧夹在凹模洞口内，为继续下一步的冲裁工作，必须将凸模上板料 卸下，将卡在凹模洞口的板料推出，从凸模上卸下紧着的板料叫卸料，所需的力 叫卸料力，顺着冲裁方向将卡在凹模洞口内的板料推出叫推件，所需的力叫推件 力，有时需将卡在凹模洞口内的板料逆着冲裁方向顶出，这就叫顶件，顶件所需 的力叫顶件力。 影响推件力，顶件力，卸料力的因素很多，主要有材料的机械性能，材料厚度， 模具间隙，零件的形状和尺寸以及润滑条件等。大间隙冲裁时，由于板料所受拉 深变形大，故冲裁后的弹性回复使落料件比凹模尺寸小，而冲下的孔比凸模尺寸 大，因此卸料力，推件力都有显著下降，要准确的计算这些力是困难的，生产中 常用以下经验公式进行计算 推件力：nkff =1 卸料力：kff=2 式中 f1推件力 f2卸料力 n10 (n=ht，h 为直刃口部分的高，t 材料厚度) k卸料力系数在 0.02-0.06 之间，取 0.05, 推料力系数在 0.03-0.07 之 间，取 0.05 f冲裁力 推件力：knnkff46.4392.8605. 0101= 卸料力：knkff346. 492.8605. 02= 采用弹压卸料装置和下出件的模具，因此 knffff726.13446.43346 . 4 92.8621=+=+= 总 3.3 压力机的确定压力机的确定 由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力 总 ff)8 . 16 . 1 ( 选择压力机。 查表课选择压力机的型号为：j23- 16 相关参数有 公称压力 160kn 滑块行程 55mm 最大闭合高度 220mm 闭合高度调节量 45mm 工作台孔径 mmmm450300 模柄孔尺寸 mmmm6040 3.4 压力中心的计算压力中心的计算 冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。 为了保证冲裁和压力机正常和平稳 地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心重合。如果压 力中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模与压力机滑块产 生歪斜，从而至滑块导轨和模具导向装置的不正常磨损。同时引起凸、凹模间隙 不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。 由于工件 y 方向对称, 故压力中心 x=0mm 如图： l1=24mm y1=0mm l2=24.6mm y2=12.3mm l3=7mm y3=12.3mm l4=10mm y4=19.6mm l5=14mm y5=14.6mm l6=10mm y6=19.6mm l7=3mm y7=24.6mm , ll y l y l y l n n n y + + = l l 1 2 2 1 1 0 88.222 1 . 21235 . 323 3 . 1288.222 0 + = y 38.14 则压力中心的坐标为（0,14.38） 3.5 凸凹模刃口尺寸的计算凸凹模刃口尺寸的计算 计算冲孔的尺寸 025. 0 3+ 查表可得：mm z 1 . 0 min = mm z 14 . 0 max =则 mm zz 04 . 0 1 . 014 . 0 minmax = 由公差表查的 025. 0 3+为 it9 级，因此取75. 0=x mm p 006 . 0 = mm d 006 . 0 = 则冲孔模尺寸公式： 0 006 . 0 0 min )025 . 0 75 . 0 3()( +=+= p x ddp 凸模冲孔尺寸 0 006 . 0 02 . 3 = dp 006 . 0 00 min ) 1 . 002 . 3 ()( + + +=+= d zddpd 凹模冲孔尺寸 006. 0 0 12 . 3 + = dd 落料凹模磨损后尺寸变大 按公式 d xa ad + = 0 )(计算 a工件公称尺寸 ad凹模刃口尺寸 零件公差 mm ad 016 . 0 0 4/064 . 0 0 1 95.47)062 . 0 75 . 0 48( + = mm ad 013. 0 0 4/052 . 0 0 2 56.24)052 . 0 75 . 0 6 . 24( + = mm ad 009 . 0 0 4/036 . 0 0 3 97 . 6 )036 . 0 75 . 0 7( + = mm ad 0075 . 0 0 4/030 . 0 0 4 98 . 5 )030 . 0 75 . 0 6( + = 落料凹模变小的尺寸 按公式 0 )( d xb bd