弹簧片落料冲孔毕业设计说明书.doc

安徽机电职业技术学院 毕业设计（论文）题目：弹簧冲压模设计系 别 机械工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 0000班 姓 名 张XX 学 号 1202090000 2011 2012 学年第一学期(1) 摘要模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。装备制造业在2007年的迅速发展，尤其是汽车和电子电器产品的高速增长，为模具工业的发展营造了良好的市场环境。本次综合实训设计垫片的复合冲压模具，从零件的工艺性分析到模具结构的设计再到工艺计算，一直到最后的模具装配图。(2) 摘要内容首先，模具是制造业的重要基础工艺装备，工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具，用模具生产制件所达到的四高二低（高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材）使模具工业在制造业中的地位越来越重要。其次，人们常见的工业产品有6090的零件需要用模具成形。模具精度低，则产品质量差，模具寿命低，则产品成本高。模具的分类和占有量1、敞开模：结构简单，尺寸小、重量轻、制造易、成本低、但寿命低、精度差、适于精度要求不高，开头简单，小批量或试制的冲裁件。 2、导板式：精度比敞开模高，适于开头简单，工件尺寸不大的冲裁件。要求压力机行程不大于导板厚度。 3、导柱式：导柱导向保证冲裁间隙均匀，冲裁件的工件尺寸精度高，模具使用寿命长，安装方便，适于大批量生产。 4、连续模：条料要求精确定位，使内孔与外形相互位置精度得到保证。生产率高，具有一定的冲裁精度，适于大批量生产。 5、复合模：冲裁件的内外形相互位置精度高，适合于大批量生产本设计主要是采用正装式复合模，进一步加深对冷冲压的了解。（3）关键词：词1：凸凹模 词2：冲孔凸模、落料凹模目 录引言（绪论）1一、冲裁件的工艺性分析7二、确定冲压工艺方案7三、选择模具结构形式71.模具的形式42.定位装置43.卸料装置44.导向零件45.模架4四、必要的工艺计算81.排样设计与计算42.计算冲压力43.计算模具压力中心44.计算模具刃口尺寸4五、垫片复合模主要零件的设计计算2.4.1浇注系统的设计原则41.落料凹模42.冲孔凸模长度及强度校核43.凸凹模长度确定及壁厚校核44.凸凹模固定板尺寸45.垫板结构与设计46.卸料板的设计47.模座的选择4六、压力机校核41.模柄孔的校核42.模具闭合高度的校核43.压力机工作台尺寸的校核44.冲裁力校核4七、绘制模具总装配图及零件图14课程设计小结24致谢4参考文献25引 言模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。装备制造业在2007年的迅速发展，尤其是汽车和电子电器产品的高速增长，为模具工业的发展营造了良好的市场环境。除了发展速度继续提升外，我国模具行业在2007年还呈现出三大亮点： 一、是模具向大型、精密、复杂方向发展成果突出，如已生产出了单套重量达到100吨的巨型模具及型腔精度达到0.5m的超精模具和能与2500次/分高速冲床相匹配的精密多工位级进模等；模具专业化和标准化程度得到进一步提高，如广东模具企业的模具标准件使用覆盖率大都已达到或超过了80%等；行业结构进一步改善，如产品结构和进出口结构正在不断趋向合理化等，行业正在形成一个以数字化和信息化为主要内容的技术改造热潮，发展后劲充足等。 二、是行业骨干队伍正快速形成，集群式生产方式得到进一步发展，劳动生产率不断提高。模具行业目前已有80多家重点骨干企业，现在，年产模具5000万元以上的企业全行业也有100家左右。骨干队伍正在起着带动行业的作用。继2006年之后，全国的模具城得到了进一步发展。模具城的产出要比上年增长25%以上。模具行业全员劳动生产率比上年有10%以上的提高。 三、是国际合作进一步发展，中国模具正在加速融入世界，因而也为中国模具今后的进一步发展创造了更为有利的条件。无论是出展出访还是来展来访，中国模具行业2007年国际合作方面的活动都要比往年更丰富，参与的企业数和人数更多，成效更加显著。在中国模具工业2007年可喜的发展中也有隐忧。 隐忧之一是生产模具的原材料、人工等成本费用不断上涨，2007年又比上年涨了20%左右，致使模具企业利润空间进一步受挤压，利润率进一步下降，有些企业已出现亏损，显得难以为继。隐忧之二是模具人才，特别是高技能、高水平人才全行业缺乏，这已制约了模具行业的进一步发展。由于总数量的供不应求，高层次人才的正常流动现在已变得有一些不正常了，用人单位的用人成本也显著增加。同时，人才素质也亟待提高。 隐忧之三是在模具行业国内外市场前景良好和现有企业大多利好的情况下，模具行业固定资产投入年复一年不断攀升，尤其是外资和民间投资更为踊跃投入，致使某些领域已呈饱和之势和低水平的重复。大量投资的结果虽然对促进模具工业的发展有好处，但也预示着企业今后的竞争更为剧烈。竞争会不会造成今后的大调整而累及行业发展，这已引起一些业内人士的担忧。目前，在部分领域，尤其在中低档市场上，竞争已造成因相互过度压价而损害产品质量的状况。 隐忧之四是中国模具行业总体创新能力薄弱，综合水平仍比国外先进水平落后许多，这对今后发展非常不利。所谓综合水平的落后包括了技术落后、产品落后、管理落后及人的观念和水平落后等。虽然我国模具行业中也不乏可与世界先进水平相媲美的企业，有些产品也并不比世界先进水平差，但这毕竟只是少数。就大多数而言，我们必须承认落后，而且总体来说，不是落后一点点，而是落后了许多。总体落后的主要表现是我国模具在结构、精度、效能、寿命及生产周期等方面以及从业人员综合素质与水平和全员劳动生产率等方面与国际先进水平相比有着较大差距。此外，当然还存在装备及环境等方面的差距等。 模具设计一、 冲裁件的工艺性分析料厚t=0.5mm（1）材料 65Mn是制造弹簧类产品常用的金属材料，该材料有良好的综合性能，特别是弹性极限，强度极限以及屈强比，同时该材料还有良好的抗疲劳性能和淬透性，能够满足大部分的冲裁工艺进行冲裁加工，因此具有良好的冲压性能。（2）工件结构 该零件形状简单，形状对称。零件上四个均布的槽宽度为3mm，为料厚的6倍；四个圆形小孔直径5.5，距离零件边缘为10mm，远大于零件的厚度0.5mm；中心大孔的尺寸为60，孔边缘距离零件边缘为31mm，孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚，以上尺寸均适合冲裁加工，故可以考虑采用复合冲压工序。（3）尺寸精度 零件图上尺寸未标注公差，属自由公差，按IT14级确定工件的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，按“入体原则”标注各尺寸。（4）粗糙度要求 该零件作用于一般场合，对粗糙度无特别要求，综合考虑加工条件技术水平以及经济等方面，特殊部位粗糙度值取1.6，其它部分粗糙度为6.3.二、确定冲压工艺方案该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序 模 生 产。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复 合 模 生 产。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级 进 模 生 产。由于该零件属于大批量生产尺寸不大；方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，不便于操作，生产率低，且设计两幅模具增加了模具的生产周期和制造成本，难以满足该零件的年生产需要。方案二为复合冲裁模只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，零件的平直度也较好，各尺寸大小也能保证模具关键部位的强度，且生产率也高；复合模具操作方便。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的产品质量，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但模具制造、安装较复合模复杂；级进模一般用于加工形状比较复杂精度要求以及表面质量要求较高的零件加工，该零件的精度要求粗糙度要求并不高因此级进模并不适合此处使用。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。三、选择模具结构形式（1）模具的形式 此工件有五个孔，其中四个小孔尺寸完全相同且均布在零件上，还有一个中间的直径为60mm的大孔；此外还有四个均布在零件边缘的四个槽，若采用倒装式复合模，操作很不方便；另外此工件无较高平直度要求，工件要求精度也较低，冲孔废料由冲孔凸模冲入凸凹模洞口中，模具设计推杆机构，每次冲裁后废料立即由推杆直接推出，不必清除废料，操作方便，应用很广，且工作表面平直度也较好，凹凸模承受的张力较小。凹凸模的壁厚由零件图尺寸可以估计出，不会出现模具强度不够的问题。所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用正装式复合模。（2）导料装置 采用导料销纵向定位，保证送料时的准确性，导料销安装在落料凹模上，并在卸料版上开设让位孔。（3）卸料装置1.条料的卸除 采用弹性卸料板。因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。2.工件的卸除 采用推料装置将工件从下模落料凹模中推出，落在模具工作面上。3.冲孔废料的卸除 采用上模设计的推杆机构推出。冲孔废料在上模的凸凹模内由推杆在每次冲压结束后直接推出。（4）挡料零件 挡料零件采用挡料销，限定送料时材料的送进步距，保证冲裁时板材的正确位置。 （5）导向零件 导向零件有许多，如用导板导向则在模具上安装不便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用钢珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，成本较高，所以不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，且零件结构对称，冲裁时无侧向力，采用一般精度的滑动式导柱导套进行导向即可。而且这种导向的模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本，标准模架的来源也比较方便。（6）模架 若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料不便于实际的生产操作。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料。操作者视线不被挡住，结构比较紧凑，而且零件对称的几何形状无侧向力冲压均适合后侧导柱模架的使用。综合以上分析，本设计决定采用后侧导柱模架。四、必要的工艺计算（1）排样设计与计算1、单直排a、搭边。查冲压模具设计与制造，确定搭边直a、a1t = 0.5 mm，工件间a1 = 1 mm 侧搭边 a = 1.2 mm。b、条料宽度。采用无侧边装置，所以B=（D+2a） = （122+21.2） = 124.4 mm式中条料宽度的单向偏差，mm，查表得=-0.15mmc、送料步距：S = D + a = 122 + 1.2 = 123.2 mmd、材料利用率批量生产中材料利用率是影响成本的重要因素。= A/BS 100%=(3.146161-3.143030-43.14 5.5 5.5- 3.14 1.5 15 2- 15 3 4 )/125 123 100%=53.88%该排样图的材料利用率为53.88%排样图如下：2、计算冲压力冲裁力公式为F = F+ F式中 F 冲裁力；F 冲孔冲裁力；F落料冲裁力。（1） 冲孔冲裁力F孔。F= Ft式中 L 冲孔周长；t 材料厚度，t=0.5 mm；材料抗拉强度，MPa，查手册，65Mn，=1000MPa。所以 F = Lt（2） 落料冲裁力P落。F= Lt所以 F= Lt（3） 总冲裁力 F = Lt = （3.14122 + 158 + 3.1432+3.145.5+3.1460-34）0.5 1000 N =358000N（4） 卸料力F。F= K F式中 F卸料力；K卸料系数，查表K = 0.040.05，取 K= 0.05 。所以 F = K F = 0.05 358000N= 17900N（5） 推件力FF = KFn式中 K推料系数，查表取K= 0.055； n同时卡在凹模洞孔内的件数，取n = 1。所以 F = KF n= 0.055 358000 1N = 19700N（6） 总冲压力P总。冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和上出件的模具时，总的冲压力为 F = F + F + F= 358000N + 17900N + 19700N + 21500N= 385000N= 385KN (7) 初选压力机 压力机的选择关系到模具冲裁能否安全顺利的进行，如果压力机选择不合理可能会出现模具无法安装，甚至有可能造成冲压安全事故，因此模具设计过程中必须根据模具的相关数据选择满足生产需求的压力机。根据计算出的总冲压力，初选压力机型号为：JH2180 。该压力机的主要参数：公称压力 800KN滑块行程 160mm最大封闭高度 320mm封闭高度调节量 80mm工作台尺寸 600950模柄孔尺寸 50603.计算模具压力中心由零件的形状以及尺寸分析可发现该零件关于中心对称，各部分关于零件的几何中心对称，所以该模具的压力中心即是该零件的几何图形的中心点，无需进行压力中心的计算。4.计算模具刃口尺寸落料 设工件的尺寸为,根据计算原则，落料以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸;将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。=（）D=（D）=（D）冲孔 设冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基准尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。d=(d+x)d=(d+z)=(d+x+z)孔心距 孔心距属于磨损后基本不变的尺寸。在同一工步中，在工件上冲出孔距为L两个孔时，其凹模型孔中心距可按下式确定。L=L上述式中： 、D 落料凹、凸模尺寸； d、 d 冲孔凸、凹模尺寸； D 落料件的最大极限尺寸； d 冲孔件孔的最小极限尺寸； L、 L 工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸； 工件制造公差； z最小合理间隙； x 磨损系数； 凸或凹模的制造公差，可按IT6IT7级来选取，也可查表选取，或取（），（）。为了保证初始间隙不超过Z即+,和选取必须满足以下条件：+外形由落料获得，45.5和60由冲孔同时得到：查表得：Z=0.1mm,Z=0.14mm,则 Z-Z=(0.14-0.1)mm=0.04mm由于尺寸为自由公差，均为IT14级，所以=0.5mm设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则冲6孔： d=(d+)=(5.5+0.50.3) =5.65mmd=( d+ Z)=(5.65+0.1)=5.75mm校核：+0.008+0.0120.14-0.10.020.04（满足间隙公差条件）冲60孔：d=(d+)=(60+0.50.43) =60.215mmd=( d+ Z)=(60.215+0.1)= 60.315mm校核：+0.011+0.0180.14-0.10.0290.04（满足间隙公差条件）落料122圆：D=(D- )=(122-0.50.52) =121.74mmD=( D- Z)=(121.74-0.1)=121.64校核：+0.021+0.0130.14-0.10.0340.04（满足间隙公差条件）根据计算，所有刃口尺寸均符合零件的精度要求，计算结果准确。五、主要零件的设计计算1.落料凹模1）厚度HH = K式中 K修正系数，查表K=1.25；P落料冲裁力，N， P = 385KN。代入 H = 33mm 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取 H= 40mm2）长度和宽度L、BL = D + 2c零件形状为圆形，故选择正方形凹模，即：L = B = D + 2c式中 D 垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大距离查表得c = 30mm。所以 L= B = D + 2C= 122mm + 2 30mm= 182mm取与计算结果相近的最接近的标准凹模板，最终确定落料凹模的外形尺寸为：200mm 200mm 40mm由于结构需要，落料凹模内要设置推件块。2.冲孔凸模长度及强度校核1）冲孔凸模长度L.L=H+lH=(0.60.8)HH=Kl= H以上各式中 H凸模固定板厚度；H冲孔凸模厚度；P冲孔冲裁力；K系数；H -垫板厚度l凸模自由长度；H落料凹模厚度，H=40mm。中心大凸模：H=K=84.6mm，取H=85mml= H=40mm所以L=20mm +l+H= 20mm + 40mm+25mm =85mm2）凸模强度压应力校核校核公式为：式中 P冲孔冲裁力，N，P=3.14600.51000N=94200N，F凸模最小断面积，F=r=3.143030=2826mm，凸模材料的许用压应力，MPa，材料为CrWMn因为 =94200/2826=33.3MPa n的要求。4.凸凹模固定板尺寸凸凹模形状为矩形200200,厚度取20mm，与凸凹模过盈配合。5.垫板结构与设计理论上，确定是否需要垫板的方法如下：条件：冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这时需要凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况需要加垫板。式中 凸模端面压应力，MPa；模座材料许用压应力，铸铁约为100MPa，钢约为200MPa；P冲裁力，N；F凸模上端面面积，mm；D凸模上端面直径，mm。垫板形状和凸模固定板一致，方形，垫板厚度一般为20mm。垫板材料常用T7或T8工具钢，热处理硬度为4852HRC。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度R0.320.63um。本例中上模部分已有垫板。下面确定凸凹模与下模板之间是否需要垫板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合为过盈配合，所以其表面积按固定板面积计算，很显然不需要加垫板。因为加垫板之后与没加之前（下表面积）没有区别。6.卸料板的设计1）卸料板的形状和尺寸。卸料板取长方形板，厚度为H=20mm，卸料板材料选A3或（45钢），不用热处理淬硬。2）卸料板上成形孔的设计。取弹压卸料板与凸模的双面间隙为0.10.3mm。7.模座选择由于模板周界为200200mm，所以选上模座 33025030 GB/T2855.51990下模座35027530 GB/T2855.61990材料 HT200 GB943688 闭合高度最小261mm，最大300mm。导柱30221 GB/T2861.11990导套3012046 GB/T2861.61990六、压力机校核初选压力机型号为：JH2180.该压力机的主要参数：公称压力 800KN滑块行程 160mm最大封闭高度 320mm封闭高度调节量 80mm工作台尺寸 600950模柄孔尺寸 50601.模柄孔的校核模柄的尺寸为4555，上模座厚度为30mm，则模柄伸出上模座的高度为50mm60mm，因此合适。2.模具闭合高度的校核模具的闭合高度H=40+20+20+20+20+40+25+20+15+1=261mm，而压力机的最大封闭高度320mm，其调节量为80mm，则压力机的最小闭合高度为240mm，小于模具的闭合高度，最大闭合高度为400mm，大于模具开模高度，所以此项也可满足要求。3.压力机工作台尺寸的校核查手册，该型号模座的外形尺寸为：350215mm，压力机的工作台尺寸为600950mm，符合每边留出60100mm的要求，用来安装固定模具用的螺栓、垫块和压板，所以合适。4.冲裁力校核冲裁合格产品所需的冲裁力P为385KN压力机的公称压力800KN，所以合适。综上所述：型号为JH2180的压力机符合要求。七、绘制模具总装配图及工作零件图总装图正视图 总装图俯视图 落料凹模凸凹模推件块异形凸模 总装图冲孔凸模制造工艺卡片序号工序号工序内容1下料棒料：75902车外圆车外