机械毕业设计（论文）-密封圈落料冲孔模具设计【全套图纸】 .pdf

天津轻工职业技术学院 毕业毕业 设计设计(论文论文) 课题 ： 密封圈落料冲孔模具设计 专 业 班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 成绩 答辩日期 答辩成绩 答辩教师 总评成绩 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 课题设计要求 1、毕业设计（论文）的写作程序大体分为四个阶段： （1）工程（工艺）操作 或上机实验（试验） ； （2）理论计算和技术经济分析； （3）撰写设计报告或论文初 稿； （4）修改定稿。 2、毕业设计（论文）要求设计方案合理、各方面的数据可靠、图表规范清晰、 文字表达的语言流畅简练准确； 原则上采用文内图表， 不能采用文内图表的， 制图、 制表形式可根据实际需要而定，论文正文自述不得少于 5000 字。 3、若学生在顶岗实习期间为实习单位设计或参与产品生产的，经系里同意， 可写出详细的产品设计说明书（不少于 3000 字） ，并附设计图纸，以代替毕业设计 （论文） 。 4、排版要求：全部打印、a4 纸张，全文一律采用宋体字，按封皮、课题设计 要求、评语（见 b34） 、内容摘要、关键字、目录、正文、致谢、参考文献的顺序左 装订，毕业设计（论文）排版格式如下，可参考模板： 一级标题：宋体小二号、加粗字体（段前 12 磅，段后 12 磅， ） 二级标题：宋体四号、加粗字体（段前 6 磅，段后 6 磅， ） 三级标题：宋体小四号、加粗字体（段前 6 磅，段后 6 磅， ） 正文：宋体小四号，有页眉和页脚（页眉页脚均为宋体五号，居中） 页边距：上下 2.5 厘米，左 3.0 厘米，右 2.5 厘米 行间距：25 磅 图或表标题、内容宋体五号，尽量图文混排。 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 设计题目 密封圈落料冲孔模具设计 指 导 教 师 综 合 阅 评 意 见 平时成绩 020 材料成绩 040 指导教师 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 内容摘要内容摘要 本说明书以密封圈冲压件为工作任务，从该件的冲压工艺性分析入手，介绍了工 艺方案的制定、模具方案的选择及到模具设计的全过程。文中详细介绍了排样图设计 过程、材料利用率计算、冲压力计算、压力机的选择及刃口尺寸计算等工艺计算，还 介绍了模具工艺零件及结构零件的设计和选择， 其中重点介绍了一些标准件和非标准 件的选用和设计。设计过程借助了 cad 软件。 本文是学生在学习完冲压模具设计及主要零部件加工 、 模具制造技术课程 之后、结合顶岗实习企业的冲压件进行模具设计的一次实践，对日后从事模具设计工 作会有所帮助。 关键字关键字：落料冲孔、复合模、排样图、刃口、压力机、装配图 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 目目 录录 第一章第一章 设计任务书及产品图设计任务书及产品图1 1.1 产品图1 1.2 技术要求1 第二章第二章 冲压工艺性分析冲压工艺性分析2 2.1 结构工艺性分析2 2.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度分析2 第三章第三章 冲压工艺方案确定冲压工艺方案确定3 第四章第四章 模具结构形式的论证及确定模具结构形式的论证及确定4 4.1 正装式复合模与倒装式复合模的论证4 4.2 导向4 4.3 卸料5 4.4 定位5 第五章第五章 冲压工艺计算及设计冲压工艺计算及设计6 5.1 排样图设计及材料利用率计算6 5.2 工序压力计算7 5.3 压力中心确定8 5.4 模具工作零件刃口尺寸计算8 5.5 落料凹模结构设计9 5.6 冲孔凸模结构设计11 5.7 卸料用橡胶块设计计算12 第六章第六章 模具零件选用、设计及计算模具零件选用、设计及计算13 6.1 模具整体结构设计13 6.2 工作零件的选用、设计及计算13 6.3 定位零件的设计14 6.4 出件装置的设计14 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 6.5 板类零件的设计15 6.6 模架和模柄的选用16 第七章第七章 模具装配图模具装配图17 第八章第八章 冲压设备的选定冲压设备的选定18 第九章第九章 总结总结19 致谢致谢20 参考文献参考文献21 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 1 第一章第一章 设计任务书及产品图设计任务书及产品图 1.1 产品图产品图：见图 1- 1。 图图 1- 1 1.2 技术要求：技术要求： 名称：密封圈 材料：t2 紫铜 厚度：1mm 批量：大批量 制件精度：it14 级 第二章第二章 冲压工艺性分析冲压工艺性分析 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 2 2.1 结构工艺性分析结构工艺性分析 2.1.1.材料材料 ： 制件材料硬度太高则容易在冲压过程中开裂， 硬度太低则容易出现毛刺过长和制 件翘曲现象。该零件的材料为 t2 紫铜，抗拉强度 220mpa，具有良好的冲压性能，适 合冲裁。 2.1.2.结构结构 ： 冲裁件的形状应力求简单、对称。尽可能采用圆形或矩形等规则形状，应避免 过长的悬臂和窄槽。该零件属于较典型冲裁件，形状简单、对称，没有过长的悬臂和 窄槽。 冲裁件的外形和内形的转角处， 要避免尖角， 应以圆弧过渡， 以便于模具加工， 减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象。该零件无尖角，外形和内形转角处均为圆 角过渡。 冲裁件上孔与孔之间， 孔与边缘之间的距离 b、 b1 不宜太小， b1.5t， b1t， 否则模具的强度和冲裁件的质量就不能得到保证。该制件孔与孔之间的距离为 11.6mm，孔与边缘之间的距离为 5mm，均符合要求。 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不能太小，查设计手册得，冲铜 材 d0.9t，该制件上最小的孔直径为 10mm，符合工艺要求。 2.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度分析冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度分析 冲裁件的精度一般可分为精密级和经济级两类，普通冲裁的尺寸精度一般在 it10it11 级以下，冲孔精度比落料精度高一级。当冲裁厚度为 2mm 以下的金属板料 时，其断面粗糙度 ra 一般可达 3.212.5m。该制件没有标注尺寸公差和表面粗糙 度，则按照 it14 级确定制件公差。 结论：根据以上分析，此产品冲压工艺性较好，故选择冲压方法进行加工。 第三章第三章 工艺方案确定工艺方案确定 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 3 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案: 先落料、再冲孔。采用单工序模加工。 冲孔落料级进冲压。采用级进模加工。 落料冲孔复合冲压。采用复合模加工。 方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产 率太低，难以满足零件大批量生产的需求。 方案只需要一套模具，生产效率高，但零件的冲压精度差，由于制件有孔中 心距的要求，故该模具较复合模复杂。 方案只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。 尽管模具结构较方案复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。 通过以上三种方案的分析比较，对该冲压件生产以采用放案为佳。 该制件属于大批量生产，且零件形状简单、工艺性良好，只需一次冲孔落料即 可，故采用冲孔落料复合模进行加工。 第四章第四章 模具结构形式的论证及确定模具结构形式的论证及确定 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 4 在压力机的一次冲程中，于模具的同一位置上完成两个或两个以上的冲压工序， 冲出一个完整制件的模具称之为复合模。冲压生产中，常用的有落料冲孔模、落料拉 伸复合模等。 复合模由于不受送料误差的影响，因而具有许多优点：内外形相对位置及零件尺 寸的一致性非常好，制件精度高；制件表面平直；适宜冲制薄料，也适宜冲制脆性或 软质材料；可充分利用短料或边角料；模具结构紧凑，要求压力机工作台面的面积较 小。但复合模也存在一定的缺陷：凸凹模壁厚受到限制，尺寸不能太小，否则影响模 具强度；制件不能从压力机工作台孔中漏出，必须解决出件问题；复合模复合的工序 内容多时，特别是既有冲裁工序又有成型工序时，会对模具刃口的刃磨带来不便。 4.1 正装式复合模与倒装式复合模的论证正装式复合模与倒装式复合模的论证 正装式复合模： 冲制薄件能达到平整度要求。 操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出。 废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的涨力，有利于 凸凹模减小最小壁厚。 装凹模的面积较大，有利于复杂制件用拼块结构。 倒装式复合模： 不能达到平整度要求。 操作方便，能装自动拨料装置，既能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料 通过凸凹模的孔往下漏掉。 废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度。 如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板。 结论：根据以上论证，操作安全、方便和提高生产率，决定采用倒装结构。 4.2 导向：导向： 采用滑动导向的后侧导柱模架。该装置的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送 料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向 装置和凸凹模都容易磨损，从而影响模具寿命。 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 5 4.3 卸料：卸料： 为便于制造与操作，采用弹压卸料并用顶件器顶出制件。 4.4 定位：定位： 采用导料销和挡料销来保证条料正确送进。 第五章第五章 冲压工艺计算及设计冲压工艺计算及设计 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 6 5.1 排样图设计及材料利用率计算排样图设计及材料利用率计算 冲裁件在条料或板料上的布置方式称为排样。排样方案对材料利用率、冲裁件质 量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。 排样设计原则： 提高材料利用率。冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占成本的 60%以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在不影响零件性能的 前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率。 改善操作性。冲裁件排样应使工人操作方便、安全、劳动强度低。一般说来， 在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数，在材料利用率相同或相近时，应选用条料 宽度及进距小的排样方式。 使模具简单合理，使用寿命高。 保证冲裁件质量。 5.1.1.排样排样图设计图设计 因制件外轮廓大致呈正方形，故采用直排有搭边排样方式。 查询参考文献表 1-8 得：工件间距 a1=1.5mm，边距 a=1.5mm。确定后的排样 图见图 5-1。 图图 5-1 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 7 5.1.2.材料利用率计算材料利用率计算 由下表计算可知条料宽度 103.50-0.5mm，步距 101.5mm。 查参考文献表 18.3-42 选取 t=1.0mm，700mm1430mm 的紫铜板。 一个步距材料利用率 94.4%（计算见下表） 。 每条铜板可剪裁为 6 张条料（103.5mm1430mm）每张条料可冲 14 个工件，故每 张材料利用率为 83.2%，计算见表 5-1。 5.2 工工序序压压力力计算计算 该模具采用倒装式复合模，拟选弹性卸料，刚性出件，冲压力的相关计算见表 5-1。 计算得：总冲压力为 187kn，根据总冲压力查参考文献附表 6-1，初选压力机 为 jc23-35（公称压力 350kn） 表表 5- 1 排样排样冲压冲压力力计算表计算表 计算 分类 项目 公式 结果 备注 排样 冲裁件 面积 s s=（10000- 86）mm2 9914mm2 条料宽 度 b b=（l+2a+b0）0- 103.50-0.5mm 查参考文献表 1-10 取 b0 =0.5mm， 表 1-9 取=0.5mm 步距 a a=100+ a1=101.5mm 101.5mm 一个步 距材料 利用率 %100 5 . 103101.5 9914 %100 = = ab s h 94.4% 一张紫 铜板材 料利用 率 %100 0701430 991484 %100 n = = lb s 总 h 83.2% n=146 =84 件 冲压力 落料力 落 f=ltb=382.8x1x220 84.2kn 查参考文献表 18.3-40 取b =220mpa 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 8 落 f l=382.8mm 冲孔力 冲 f 冲 f = ltb =376.91220 82.9kn l=4x31.4+251.3=376.9mm 推件力 推 f 推 f=n 推 k 冲 f=20.0982.9 15kn n=2 查参考文献表 1-12 取 推 f =0.09 卸料力 卸 f 卸 f= 卸 k 落 f=0.0684.2 5.1kn 查参考文献表 1-12 取 卸 k =0.06 总冲压 力 总 f 总 f = 落 f + 冲 f + 推 f + 卸 f =84.2+82.9+15+5.1 187.2kn 5.3 压力中心的确定压力中心的确定 该工件形状、尺寸对称，因此该工件的压力中心在工件轮廓的几何中心 o 上，见 图 5-2。 图图 5-2 5.4 模具工作零件刃口尺寸的计算模具工作零件刃口尺寸的计算 查参考文献表 1-14 取07 . 0 max = z mm，05 . 0 min = z mm，查表 1- 16，得磨损系数 x=0.5。 对零件中未注公差的尺寸，按 it14 级可知： 1000- 0.87mm、r100- 0.36mm、800+0.74mm、100+0.36mm、800.37mm 本零件形状较为复杂，且为薄件，为保证凸模、凹模之间的间隙值，必须采用凸 模、凹模配合加工的方法，具体计算结果见表 5- 2。 表表 5- 2 刃口刃口尺寸计算表尺寸计算表 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 9 尺寸及分类 计算公式 结果 备注 落料 1000- 0.87mm )x( max 0 d- + = dd d d d 57.99 220 . 0 0 + = dd mm 以落料凹模和 冲孔凸模的实 际尺寸， 配作凸 凹模， 保证双面 间隙 zminzmax=0.05 0.07mm r100- 0.36mm 82 . 9 090 . 0 0 + = dd mm 冲孔 800+0.74mm )x( min 0 d+ - = dd p p d 37.80 0 190. 0- = dp mm 100+0.36mm 18.10 0 090 . 0 - = dp mm 中心距 800.37mm 8/d=l ld 09 . 0 80= ld mm 5.5 落料凹模结构设计落料凹模结构设计 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 10 图图 5-3 5.6 冲冲孔凸孔凸模结构设计模结构设计 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 11 图图 5-4 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 12 图图 5-5 5.7 卸卸料用料用橡胶块橡胶块设计计算设计计算 具体计算结果见表 5-3。 表表 5-3 橡胶块橡胶块计算表计算表 项目 公式 结果 备注 卸料板工作行程 i h i h= 1 h+t+ 2 h 3mm 1 h为凹凸模凹进卸 料板的高度 1mm 2 h为凹凸模冲裁后 进入凹模深度 1mm 橡胶工作行程 i h i h= i h+修h 5mm h 修为凸凹模修模量 2mm 每个橡胶承受的载荷 1 f 1 f= 4 卸 f 1.275kn 选用 4 个圆筒形橡胶 拟选橡胶 查参考文献表 22.5- 12 和 22.5- 13 初选 32x10.5x20 jb/t 7650.9- 1995 聚胺脂弹性体 橡胶预压缩量 预 h 预 h=10% 自由 h 4mm 一般取 预 h =（10% 15%） 自由 h 校核橡胶自由高度 自由 h 0.5 自由 h/d=0.63 1.5 合适 d 为橡胶外径 32mm 橡胶的安装高度 安 h 安 h= 自由 h- 预 h 16mm 橡胶自由高度 20mm 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 13 第六章第六章 模具零件选用、设计及计算模具零件选用、设计及计算 6.1 模具模具整体整体结构设计结构设计 6.1.1.模具模具类型类型的选的选择择 由冲压工艺性分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。 6.1.2.定定位位方式的选方式的选择择 该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无测压装置。控制条料 的送进步距采用活动挡料销来定距。 6.1.3.卸卸料、料、出出件方式的选件方式的选择择 倒装式复合模，采用弹性卸料，刚性出件。 6.1.4.导向方式的选导向方式的选择择 为方便安装调整，同时为送料的方便，故采用后侧导柱模架。 6.2 工工作作零件的选用、设计及计算零件的选用、设计及计算 6.2.1.落落料料凹凹模模 查参考文献表 1-19 得 k=0.18 凹模的厚度：h=kb =0.18 100=18mm（取整 20mm） 凹模的壁厚：c=2h=2x20=40mm 凹模宽度：b=b+2c=100+2 40=180mm 凹模长度：l= b+2c=100+2 40=180mm 查参考资料表 22.5-15（jb/t 7643.1-1994）选取标准件： 凹模：长 200mm，宽 200mm，厚 20mm，材料 cr12 凹模刃口形式选择阶梯形刃口凹模，凹模刃口厚度 10mm，对推件器导向性好， 适合于冲裁薄件的复合模。 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 14 凹模固定螺钉：查参考文献表 22.6-1 选取固定螺钉 m10x95 gb/t 70.1-2000。 使用 4 个螺钉紧固。 凹模定位销钉：查参考文献表 22.6-12 选取销钉 8x80 gb/t 119.1.使用 2 个 销钉定位。 6.2.2.冲孔凸模冲孔凸模 结合工件外形考虑加工，将凸模设计成带肩式圆凸模，与凸模固定板按 h7/m6 配合。 其总长度：l=30+20=50mm 式中：30mm 为凸模固定板厚度，20mm 为落料凹模厚度。 凸模固定板定位销钉：查参考文献表 22.6-12 选取销钉 8x70 gb/t 119.1.使 用 2 个销钉定位。 6.2.3.凸凹模凸凹模 结合工件外形考虑加工， 将凸凹模设计成带肩式， 与凸凹模固定板按 h7/m6 配合。 高度：l=2+16+13+30=61mm 式中：2mm 为模具闭合时凹凸模高出卸料版的高度，16mm 为卸料版厚度，13 为 橡胶压缩后的厚度，30 为凸凹模固定板厚度。 凸凹模固定板定位销钉： 查参考文献表 22.6-12 选取销钉 8x70 gb/t 119.1. 使用 2 个销钉定位。 6.3 定定位位零件的设计零件的设计 6.3.1.挡料销：挡料销： 在卸料版上安装挡料销，查参考文献表 22.5- 58 得，采用 a10 挡料销。 6.3.2.导料销：导料销： 使用两个导料销， 查参考文献附表 3- 3 得，采用 b4x16，导料销露出卸料 版 6mm 6.4 出出件装件装置置的设计的设计 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 15 采用刚性出件，由推杆推动顶板，顶板推动顶杆，顶杆推动推件块，将制件推出。 6.4.1.推杆：推杆：根据各板高度，和模柄孔径查参考文献表 22.5- 59 取带肩推杆： a 12x110 jb/t 7650.1- 2008。 6.4.2.推件块：推件块：推件块的周界尺寸和零件的周界尺寸相同，凸缘厚度 5mm，考虑 凹模厚度的因素，取总高度 15mm。 6.4.3.顶板：顶板：查参考文献表 22.5- 62，取 d 形顶板，d125 jb/t 7650.4 6.4.4.顶杆：顶杆：根据上模座厚度、垫板厚度、凸模固定板厚度、推件块厚度计算选 取标准顶杆，查参考文献表 22.5- 61，选顶杆 4x51.5 jb/t7650.3 6.5 板类板类零件的设计零件的设计 6.5.1.卸料板：卸料板：查参考文献表 20.1- 33，选用卸料板轮廓,200 200 16mm 卸料螺钉：模具采用橡胶弹性卸料橡胶由上可知橡胶孔直径 10.5mm，查标准取 圆柱头卸料螺钉 m8x80 jb/t 7650.5- 1994 卸料钉尾部有足够的形成空间，卸料螺钉 拧紧后，应使卸料板超出凹凸模端面 1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫 片来调节。使用 4 个卸料螺钉。 6.5.2.凸模垫板：凸模垫板：查参考文献表 22.5- 17 选取凸模垫板 200x200x1045 钢 jb/t 7643.3 6.5.3.凸模固定板：凸模固定板：查参考文献表 22.5- 16 选取凸模垫板 200x200x3045 钢 jb/t 7643.2 凸模固定板固定螺钉：查参考文献表 22.6-1 选取固定螺钉 m10x68 gb/t 70.1-2000。使用 4 个螺钉紧固。 6.5.4.凸凹模固定板：凸凹模固定板：查参考文献表 22.5- 16 选取凸模垫板 200x200x3045 钢 jb/t 7643.2 凸凹模固定板固定螺钉：查参考文献表 22.6-1 选取固定螺钉 m10x68 gb/t 70.1-2000。使用 4 个螺钉紧固。 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 16 6.6 模架和模柄选用模架和模柄选用 模架：250x200x220265 gb/t 2851.3- 1990 上模座：250x200x50 gb/t 2855.5- 1990 下模座：250x200x60 gb/t 2855.6- 1990 导柱：32x210 gb/t 2861.1- 1990 导套：32x115x48 gb/t 2861.6- 1990 模柄： b 50 jb/t 7646.3- 1994 该模具的闭和高度： h闭=h1+h2+h3+h4+h5+h6-h7 =50+10+30+20+61+60-1=230mm 式中：h1为上模座厚度 h2为垫板厚度 h3为凸模固定板厚度 h4为凹模厚度 h5为凸凹模高度 h6为下模座厚度 h7为凸凹模进入凹模的深度 1mm。 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 17 第七章第七章 模具装配图模具装配图 见图 7- 1。 1、下模座 2、凸模固定板销 3、凸模固定板紧固螺钉 4、凸凹模固定板 5、凸 凹模 6、 卸料板 7、 凹模 8、 推件块 9、 凸模 10、 凸模 11、 顶杆 12、 上模座 13、 凸模固定板销 14、凸模固定版紧固螺钉 15、模柄 16、打料杆 17、推板 18、 模柄紧固螺钉 19、凹模紧固螺钉 20、凹模定位销 21、导套 22、导柱 23、凸 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 18 模垫板 24、凸模固定板 25、卸料橡胶 26、卸料螺钉 27、导料销 28、挡料销 图图 7- 1 第八章第八章 冲压设备的选定冲压设备的选定 根据总冲压力 总 f =187.2kn，模具闭合高度 230mm，冲床工作台面的尺寸，选用 j23-35。 其主要设计参数如下： 公称压力；350kn 滑块行程：80mm 最大封闭高度：280mm 工作台尺寸（前后 左右）380mm 610mm 模柄孔尺寸： 50mm70mm 最大倾斜角度：20 o 机床工作台孔尺寸(直径前后左右)：260200290 因下模座外形尺寸（前后左右） ：200250 小于机床工作台孔的尺寸 故需加垫板：材料 45 模架垫板尺寸 350mmx300mmx20mm。 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计(论文) 19 第九章第九章 总结总结 在大学的学