垫片拉伸冲孔模设计与制造

设计 论 文 题 目：垫片拉伸冲孔模设计与制造 作 者： 指 导 教 师： 所 学 专 业： 班 别： 学 号： 年 级： 完 成 日 期： 目录摘要3一、前言.4二、确定冲压方案和模具结构形式5（一）分析制件的冲压工艺5(二)分析比较和确定工艺方案5(三)确定冲模类型及结构形式6(四)选择冲压设备类型6三、工艺计算6(一)工序尺寸计算6(二)排样设计6(三)计算总冲压力选择压力机6(四)计算压力中心7四、工作零件设计7(一)确定凸模、凹模刃口尺寸和公差7(二)确定凸模、凹模结构尺寸8五、选冲模标准框架和标准件8六、绘制总装图9七、绘制非标零件和需加再加工的标准件的零件图11八、校核冲压设备参数16致谢17参考文献17摘要本论文针对下图的冲压件（菱型垫圈）来进行工艺分析、工艺方案的确定，然后根据这些分析来进行冲压模具的设计，内容包括排样设计，计算冲压力、确定模具压力中心，计算落模的刃口尺寸、以及确定凸凹模结构的尺寸等方面；最后根据设计来进行选择压力机以及绘制装配图和零件图。图1工件名称:垫片 材料:厚1mm 紫铜T3生产批量:10万件/年 工件精度为普通精度前言一、冷冲压加工的概述随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达国家，对发展冷冲压生产给予了高度的重视。人们日常生活中用的金属制品，冲压件所占的比例更大，随处都可看到冷冲压制品。在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。在机械制件中属于一种高效率的加工方式。对于冷冲压加工来说，冷冲模是冲压加工中重要的工艺装备。冷冲模技术的先进程度，几乎决定了冲压工艺的先进程度。冷冲模具的结构组成有时可能很复杂而且加工难度很大，模具往往很昂贵，但利用模具生产的操作却很简单、容易，单件制件生产周期很短，所以制件的成本可以很低。二、冷冲压加工的特点（1）冷冲压加工生产效率极高，没有其他任何一种机械加工方法能与之相比。例如，汽车覆盖件这样大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，每分钟可达上千件。这是人们对冲压工艺最青睐的一点，所以冷冲压工艺往往是考虑加工方法的首选。 （2）用冷冲加工方法能冲出其它加工方法难以加工或无法加工形状复杂的零件。例如，从仪器表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均有冲压加工完成。（3）冷冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，互换性好。尺寸精度一般可达到IT10IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需要再机械加工，便可满足装配和使用要求。（4）冷冲压制件的材料利用率较高，一般在70%85%。因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。在某些情况下，边角也可充分利用。（5）冷冲压生产的操作简单，便于组织生产，易于实现机械化与自动化的生产。对操作者的技术素质要求不高，新工人经短期培训便能上岗操作。（6）冷冲压的缺点是模具制造周期长、成本较高故不适于单件小批量生产。另外，冷冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度较大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。（7）冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。 （8） 冷冲模设计需要很强的想象力和创造力，对于模具的设计者和制造者无论是在理论、经验、创造力方面都有很高的要求。三、冷冲压加工的应用在冷冲模设计理论和方法中，到目前为止，大都用经典理论加修正系数的方法（如弯曲力的计算、拉深件的应力分析及起皱分析）。而且对于冷冲模工作零件的尺寸设计（除工作尺寸外），某些冷冲压工艺如形状复杂的拉深、成形，其工艺计算往往采用经验的方法。这些方法对于形状简单的制件还是适用。但是，对形状复杂的制件无能为力，然而随着信息技术迅速发展。CAD/CAM/CAE技术在冷冲模设计事例和方法中逐渐得到应用。以往的某些难以解决的问题得到了有效的解决。因此，冷冲模设计理论和方法正从传统方法向分析方法过渡。对于冷冲压工艺来说，这无疑是如虎添翼，可大大促进冷冲模技术的发展。 二、确定冲压方案和模具结构形式（一）分析制件的冲压工艺性此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为T3、t=1mm的紫铜，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构简单，整体为菱形状，中间有一个直径35mm的凸形非圆孔，两个直径为8的小圆。由于制件的精度为普通精度,取精度等级IT14级，可满足精度要求。（二）分析比较和确定工艺方案1、方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：采用落料冲孔同时进行的复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。 2、方案的比较方案一，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，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。方案三，级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量，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，进而也排除此方案。方案二，只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸、制造相对前面两种方案都有比较好。3、方案的确定综上所述，本套模具采用复合模。（三）确定冲模类型和结构形式此冲压件的形状为菱形，工件精度为普通精度，生产批量属于大批量生产（10万件/年），保证孔位精度，冲裁有较高的生产效率决定采用工序较集中的工艺方案，采用导正销进行定位，刚性卸料装置、自然落料的方式而且是连续冲裁模结构形式。（四）选择冲压设备类型 由上述分析采用倒装结构的复合模具，冲孔的废料可从压力机的工作台孔中漏下，故模具周围清洁。当滑块到达上死点时，冲出的工件靠刚性推件装置推出，适用于有自动接件装置的压力机。冲孔凸模的凸起部分采用嵌入的凸模镶块，使其制造方便，修复容易。三、工艺计算 （一）工序尺寸计算落料:L周边=1/23.1420+433.5+1/23.1455=31.4+134+86.35=251.75mm=252mm冲孔:L孔=283.14+3.1435+22.3=50.24+110+4.6=556.24 mm（二）排样设计根据冷冲压工艺与模具设计书查表3-14确定搭边值，根据零件的形状，两工件之间按矩形搭边值a=1.8 a1=1.5 故送料进距A=D+a1=80.6+1.5=82.1(mm) A为送料进距 单位为mm, D为平行送料方向的冲裁件宽度 单位为mm ,a1为冲裁件与条料侧边的搭边值 单位为mm 。条料宽度B=（L+2a），b0=0.5可查表3-16可得,B为条料宽度 单位为mm ,L为冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸 单位为mm , b0为条料与导板之间的间隙，单位为mm,a为冲裁件与条料侧边的搭边值 单位为mm,故B=(55+2*1.8)=58.6 (mm)画出排样图如图2所示（三）计算总冲压力选择压力机由于冲压模采用刚性卸料装置和自然落料的方式，故总压力F总=F +F推 而F=F1+F2F1-落料时的冲裁力 F2-冲孔时的冲裁力按推料力公式计算冲裁力 F=kLt TF1-冲裁力单位N L -冲裁件周边的长度单位mmK -系数，取1.3 T-材料抗剪强度单位MP a 材料厚度t= mm根据冷冲压工艺与模具设计查表附录二，可查得紫铜T3的抗剪强度T=157M PaL周边=1/23.1420+433.5+1/23.1455=31.4+134+86.35=251.75mm=252mmF1=1.32521571=51433(N)L孔=283.14+3.1435+22.3=50.24+110+4.6=556.24 mmF2=1.3556.241571=113528.584=113529(N)按推料公式计算推料力F推 N=3 根据地冷冲压工艺与模具设计查表3-18可知K推在0.030.09范围内，取K推=0.06 所以K推=30.06(51433+113529)=29693(N)F总=F1+F2+F推=51433+113529+29693=194655（N）选用冲床的公称压力应大于计算出的总压力F最大的闭合高度应大于冲模闭合高度+5 mm冲床的工作台尺寸应满足模具的正确按装;根据计算可选用J23-16开式双柱可倾压力机。（四）计算压力中心因为工件图形属于规则的平行四行,故落料时P1的压力中心在O1上,冲孔时P2的压力中心在O2上，设冲模压力中心离O1点的距离为X，根据力矩平衡原理得P1X=（65.24-X）P2即51433X=（65.24-X）113529由此算得X=44.89=45mm四、工作零件设计（一）确定凸模、凹模刃口尺寸和公差在计算工件外形落料时,应以凹模为基准,凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制,保证双面间隙。查冷冲压工艺与模具设计表3-2查得双面间隙为0.0500.070mm。1）落料：由表3-2查得：Zmin=0.050mm ,Zmax=0.070mm 则：Zmax-Zmin=0.07-0.05=0.02(mm)由表3-6查得凸、凹模偏差：p= -0.02mm ,d=0.03mm校核得：|p |+|d |=0.05 mmZmax-Zmin=0.02 mm，所以并不能满足|p |+|d | Zmax-Zmin的条件，则要减小值凹模制造公差d =0.6（Zmax-Zmin）=0.012 mm凸模制造公差p =0.4（Zmax-Zmin）=0.008 mm其中基本尺寸10-0.36, mm,55-0.74mm查表3-5得X=0.5则Dd=(Dmax-x)+d=(55-0.50.74)+0.012=54.63+0.012 (mm)Dp=(Dd-Zmin)-p=(54.63-0.05)-0.008=54.58 -0.008(mm)2)冲孔:基本尺寸8+0.36 mm, 35+0.65mmdp=(dmin+X)-p=(8+0.50.36)-0.008=8.18-0.008(mm)dd=(dp+Zmin)+d=(8.18+0.05)+0.012=8.23+0.012(mm)dp=(dmin+X)-p=(35+0.50.65)-0.008=35.325-0.008(mm)dd=(dp+Zmin)+d=(35.325+0.05)+0.012=35.375+0.012(mm)（二）确定凸模、凹模结构尺寸1)凹模外形尺寸的确定凹模厚度H的确定H=Kb=0.2855=15.4(mm)其中:K为考虑板料厚度影响的系数 b为冲裁件的最大外形尺寸。凹模长度L的确定W1=2H=30.8(mm),工件b=55L=b+2W1=55+230.8=116.6=117(mm)凹模宽度B的确定B=步距+工件宽+2W2取步距=65mm,工件宽=81mm,W2=1.5H=23mm 则B=65+81+223=146+46=192(mm)2)凸模厚度L1的确定凸模厚度计算为:L1=h1+h2+Y其中:h1为凸模固定板的厚度,h2为凹模厚度,Y为凸模修磨量,则L1=18+20+18=56(mm)五、选冲模标准模架和标准件根据上述的计算结果,和外形凹模尺寸，选择标准模架为后侧导柱模架，螺钉用M8内六角圆柱头螺钉，销钉用6mm圆柱销钉。弹簧用圆柱形弹簧。六、绘制总装图七、绘制非标零件和需再加工的标准件的零件图 上模座上模固定板卸料板凹模固定板下模座凸模八、校核冲压设备参数根据企业的设备情况，选用J23-16型开式压力机，闭合高度为160220mm。模具闭合高度一般取设备最大闭合减法510mm，模具高度不够，可加垫块垫高。根据结构需要，模具闭合高度为158mm，装模时需加垫块高50mm致谢为了巩固自己所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思路、方向，掌握设计方法，培养实际的工作能力；本着探讨、学习的思想，按照生产实际要求和设计方法、步骤，参照各种设计资料，基本上独立地完成了该冲压模的毕业设计任务。在现实生产中，模具工作性能的好坏，影响到生产制作的效率、质量、成本、直接关系到企业的利益。因此对于模具的设计和对生产设备的选择或依据现在设备进行量身定做模具，更是占有举足轻重的地位。通过模具结构设计，在工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写技术文件和查阅文献方面受到一次综合训练，增强了我的实际工作能力。由于编写水平有限，时间仓促，文中欠妥之处在所难免，恳请各位老师、同学批评指正。感谢广东宝力电器有限公司提供实践的机会，并感谢武晓红老师的指导以及同学们的帮助，让我能按