毕业设计（论文）-连接板垫片复合模具设计设计说明书【含全套CAD设计图纸】 .doc

优秀毕业设计，全套设计需要图纸加qq97666224连接板垫片复合模具设计摘 要本文对连接板垫片复合冲压模具进行简单的分析，根据毛坯的几何形状要求、材料和尺寸的分析得出冲裁排样设计图、凸模、凹模和凸凹模的结构，采用倒装式复合模冲压，有利于提高生产效率，降低成本、缩短制造周期，模具设计有一定的难度。工艺分析结束后，进行主要零件尺寸的计算，包括凸、凹模以及凸凹模刃口以及毛坯尺寸的计算，然后选取冲压设备，接着是主要零部件的设计和选取，最后进行压力机的校核，采用cad软件绘制冲压模具工作零件的零件图，绘制垫片倒装复合模的零件图和装配图。关键词：冲压模具；连接板垫片；倒装复合模目 录1 绪论11.1 概述11.2 冷冲模成型特点11.3 选题背景及意义22 冲裁件的结构工艺性分析32.1 制件简介32.2 材料分析32.3 零件结构42.4 尺寸精度43 确定工艺方案及模具的结构形式53.1 冲裁方案的分析及确定53.2 方案种类53.3 方案的比较与分析54 模具总体结构设计74.1 模具类型的选择74.2 送料方式的选择74.3 定位方式的选择74.4 卸料、出件方式的选择84.5 标准模架和导向方式的选择85 工艺参数计算105.1 排样方式的选择105.1.1 搭边值的确定115.1.2 材料利用率的计算125.2 计算冲裁力的公式135.2.1 总冲裁力的计算145.2.2 卸料力、推件力的计算155.2.3 初选压力机165.2.4 初选压力机165.2.5 压力中心的确定176 刃口尺寸的计算196.1 冲裁间隙的确定196.2 刃口尺寸的依据与法则及计算207 主要零部件的设计247.1 凹模设计247.1.2 凹模刃口结构形式的选择247.1.3 凹模精度与材料的确定247.1.4 凹模外形的确定247.2 凸模的设计277.2.1 凸模结构的确定277.2.2 凸模材料的确定277.2.3 凸模精度的确定277.2.4 凸模尺寸计算277.3 凸凹模设计287.3.1 凸凹模的结构设计287.3.2 凸凹模壁厚的确定287.3.3 凸凹模洞口类型的选取297.3.4 凸凹模尺寸的设计307.3.5 凸凹模材料的选取327.3.6 凸凹模精度的确定327.4 定位零件的选用327.5 卸料装置的选定337.5.1 卸料装置的选用337.5.2 卸料螺钉的选用337.5.3 卸料板外型设计337.5.4 卸料板材料的选择337.5.5 卸料板的结构设计347.5.6 卸料板整体精度的确定347.5.7 卸料橡胶的选用347.6 推件装置的设计367.6.1 推件块的设计377.6.2 推板的选用377.6.3 推杆的设计387.7 上下模座的选用387.8 连接及固定零件的选用397.8.1 螺钉与销钉的选用397.8.2 模柄的选用397.8.3 凸模固定板的设计407.8.4 凸凹模固定板的设计417.8.5 垫板的设计418 冲压设备的校核与选定438.1 冲压设备的校核438.2 冲压设备的选用438.3 冲压设备的选用439 模具结构简述44结论45致谢46参考文献47附录48iii优秀毕业设计，全套设计需要图纸加qq976662241 绪论1.1 概述随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。模具渗透着整个社会。不管在那个行业，都有模具的存在。日常生活中轻重工业，都离不开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。模具己广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具 、冷冲压模具、压铸模、橡胶模 ）。而目前形势的需要，产品更新换代更快更易，所以模具行业的发展空间很大，有待我们去努力，去探索。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。三年的学习，我对模具设计与制造有了深刻的认识。面临毕业期间，此次单独设计一个连接板垫片复合模具，让我了解了很多的模具结构、模具加工工艺、模具的用途。并且学到不少的书本上没有的知识，就拿冲压模来说，对于影响模具寿命的因素，主要是模具的加工精度和材料的刚度，还有模具的材料，模具生产批量，模具结构等。影响模具的产品质量的主要因素也是模具的制造精度。模具生产过程是一个循序渐进的过程，生产模具过程中可能用到的的机器有很多种类，如（电火花成型机、数控线切割、车床、铣床、刨床、磨床、镗床等）。随着我国工业的迅速发展，中国模具工业水平不仅在质和量的方面有很大提高，而且在行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变的越来越复杂，而产品的制造离不开模具，利用计算机辅助软件进行模具设计不但提高模具的制造精度而且还缩短了设计及加工的时间。1.2 冷冲模成型特点冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低能耗，是其它加工制作方法所不能比拟的。冷冲模具在大批量生产的情况下可以体现出巨大的优势，从而获得好的经济效益。1.3 选题背景及意义模具制造的产品与生活息息相关，连接板垫片在生活中随处可见，随着需求增加，大批量生产是一种必然趋势。而一套普通的金属垫片冲裁模的使用寿命达不到所期望的冲压次数。其主要原因有模具结构不合理、模具加工工艺问题、加工设备精度、原材料的热处理。所以要对锁扣模具结构、模具加工工艺进行系统的设计，进而提高模具的使用寿命。毕业之前选择对这个课题进行研究，可以让学生所学专业知识得到一次综合性的运用，能够训练和提高课题方案设计、资料查阅、理论计算、计算机使用、文字表达等方面的能力和技巧。为其今后适应工作岗位的需要打下坚实的基础。2 冲裁件的结构工艺性分析2.1 制件简介由于现代工业的发展，机械装备中大量运用连接板垫片，而用于工程连接板垫片的需求也随之增加。它用于制件与制件的连接，在各类紧固零件的配合下，达到所需使用要求。工件名称：连接板垫片生产批量：大批材 料：10钢材料厚度：2mm公 差：it14如图2-1所示。图2-1 连接板垫片制件图2.2 材料分析表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（mpa）抗拉强度（mpa）屈服点（mpa）伸长率（%）碳素结构钢10已退火260340290430210261527038033547023025由上表2-1可知：10钢是碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。2.3 零件结构零件结构形状相对简单，无尖角，对冲裁加工较为有利零件结构简单，对冲裁加工较为有利。孔的最小尺寸为8mm，满足冲裁最小孔径dmin1.0t=2mm的要求。最小壁厚大于5mm满足许用壁厚要求（两孔之间，大孔与小孔之间、孔与矩长方形之间、孔与边缘之间的壁厚），零件的结构满足冲裁要求。2.4 尺寸精度该零件由公差等级表查得：其孔的公差要求都属it11，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸，属于自由尺寸，按it12查表2-1得到：80-0.15、 r10-0.18。通过查公差等级表，该零件冲裁工艺性能较好，能够满足普通冲裁零件精度要求。表2-1 常见零件公差等级表公差等级it4it5it6it7it8it9it10it11it12it13it14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.553 确定工艺方案及模具的结构形式3.1 冲裁方案的分析及确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。3.2 方案种类该零件包括冲孔，落料两个基本工序，可以采用以下三种方案：(1)先落料再冲孔 采用单工序模生产(2)落料-冲孔复合冲压 采用复合模生产(3)冲孔-落料连续冲压 采用级进模生产3.3 方案的比较与分析方案一：具结构简单，但需要两道工序，即两幅模具，生产效率低，操作不安全，劳动强度大，难以满足该产量的年产量要求，故不宜采用。方案二：需要一副模具，冲压件的形状位置和尺寸精度容易保证，且生产效率高。相对方案一 较复杂，并且在送料方向上模具的长度会很长，这样不仅浪费材料，也增加了模具的加工难度，并且制造精度高、周期长、成本高，材料利用率较其它低，故不宜采用。方案三：一副模具，生产效率高，冲压件的精度及其模具制造精度比方案三稍低，为保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销或导料板和挡料销，不过在送料方向上的外形比方案三要短些，在一定程度上降低了模具的加工难度，故此方案比较合适。其三种工序的性能见表3-1：表3-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高续表3-1冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁较简单零件时低于复合模根据分析结合表3-1得出结论：方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一副模具，冲压的形状精度和尺寸容易保证且生产效率也高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造难度较小。方案三只需一副模具，生产效率很高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模具复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案二为佳。4 模具总体结构设计4.1 模具类型的选择按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表3-2：表3-2 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围比较项目正装(顺装)式复合模倒装式复合模结构凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模优点冲出的冲件平直度较高结构较简单缺点结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作不宜冲制孔边距离较小的冲裁件适用范围冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式冷冲模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。4.2 送料方式的选择由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用前后自动化送料方式4.3 定位方式的选择（1）因为该模具采用的是条料，控制条料的送进导向可选方案：方案一：导料销，其结构简单是标准件，导料销导向定位多用于单工序模和复合模中。方案二：导料板，其结构简单是标准件，导料板导向定位多用于单工序级进模。结论，综上所述，该模具适用方案一，用导料销导向。（2）控制条料的送进定距方案有：方案一：固定挡料销。其结构简单，制造容易，广泛用于冲制小型冲裁件的挡料定距，其缺点是销孔离凹模刃壁较近，削弱凹模的强度。方案二：活动挡料销。其结构简单，制造容易，应用广泛。送料时不用抬板，方便送料。结论：经方案比较，选择送料方便，不用抬板的活动挡料销。4.4 卸料、出件方式的选择刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大，材料厚度大于2mm的材料。弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm及以下厚度的板料，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹性卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，且弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。推件装置分为刚性推件装置和弹性推件装置两种方案。刚性推件装置，由打杆和推件块组成。推件力大，工作可靠，也比较常用。弹性推件装置，同时兼压料、卸料作用，出件力不大，但出件平稳无撞击，冲件质量高，多用于大型薄板以及工件精度要求较高的模具。 结论：由于零件厚为2m，精度等级要求不是很高，故采用刚性推件装置。4.5 标准模架和导向方式的选择方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧式导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损对模具使用寿命有一定影响。方案三：采用四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。（a）中间导柱 （b）后侧导柱 （c）对角导柱 （d）四导柱图4-1 导柱模架根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。综上所述，方案二最佳。5 工艺参数计算5.1 排样方式的选择冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案：方案一：有废料排样。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样。因受剪裁条料质量和定位误差的影响。其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命。但材料利用率稍高。冲模结构简单。方案三：无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件，但对材料利用率最高。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，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。分析零件形状，应采用单纵排的排样方式，零件可能的排样方式有如图5-1所示两种。5-1 排样图简图5.1.1 搭边值的确定排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表取得。如表5-1所示：根据此表和工件外形可知l50mm，可确定搭边值a和a1，a取2.2mm，a1取2.0mm，较为合理。 表5-1 搭边a和a1数值（低碳钢） 材料厚度t矩形件边长l50mm或圆角r2t的工件工件间a1沿边a0.25以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.81.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.8宽度的确定：搭边的作用是补偿定位误差，保证条料有一定的刚度，同时保证零件质量和送料方便。根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧），使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。本套模具无导料板为无侧压装置。故按下式计算： (5-1)式中： b-条料宽度； dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a-冲裁件之间的搭边值，可参考表5-1； -条料宽度的单向（负向）偏差，见表5-2； c-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表5-3； 表5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙 mm条料宽度b/mm材料厚度t/mm0112233550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3 表5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表 材料厚度t（mm）无侧压装置有侧压装置条料宽度b（mm）1001002002003001830308080120-0.020-0.020-0.020-0.025+0.020+0.025+0.030+0.035180260260360360500500-0.030-0.035-0.040-0.050+0.045+0.050+0.060+0.070表6-3 磨损系数材料厚度工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30磨损系数非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5由上表6-3可查得：按照圆形公差查得磨损系数x=0.75，非圆形件磨损系数x=0.5。零件刃口尺寸如图6-2，根据以上公式分别计算工作零件刃口尺寸见表6-4。 （a）落料 （b）冲孔图6-2 工作零件刃口尺寸表6-4 刃口尺寸计算表尺寸及分类尺寸转换计算公式结果落料31d凹=(dmax-)d凸=(d凹-zmin)d凹=d凸=80d凹=d凸=冲孔10d凸=(dmin+) d凹=( dmin+ zmin)d凸=d凹=孔心距55.1455.140.20ld=l1/8ld =55.140.025通过上述对工作零件刃口尺寸的计算，落料凹模、凸模的尺寸如图6-3：（1）落料凹模尺寸 （2）落料凸模尺寸图6-3 落料凹模、凸模的尺寸7 主要零部件的设计设计主要零部件时，首先要考虑主要零部的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。7.1 凹模设计7.1.2 凹模刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。7.1.3 凹模精度与材料的确定根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为it12级，内型腔精度为it10级，表面精度为ra3.2m，上下平行度为0.02，凹模材料选用cr12mov，热处理6264hrc。7.1.4 凹模外形的确定凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，如图7-1所示。图7-1 凹模外形尺寸示意图凹模采用整体式凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，使压力中心与模柄中心重合。凹模各尺寸计算公式如下：凹模厚度：h=kr （7-1）凹模边壁厚：c=(1.52