毕业设计（论文）-40 x40矩形圆孔垫片零件的复合模具设计.doc

毕业设计XX 职 业 技 术 学 院XX Institute of Technology毕 业 设 计题 目 40x40矩形垫片零件的复合模具设计 姓 名 学 号 学 院 年 制 专 业 班 级 2016 年 X 月 X 日XX 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 任 务 书2015 2016学年 机械工程 学院 专业编号 批准日期学生 院 长1.设计题目：40x40矩形垫片零件的复合模具设计2.原始资料：毕业设计任务书 第 2 页毕业设计 致谢指 导 教 师 评 语 签名： 年 月 日 教研室主任签名：毕业设计任务完成清单说明书： 1 份 共 25 页；图 纸：共 10 张，其中装配图 1 张，零件图 9 张； 电子文档：文件夹 1 个； 文 档 2 个； 内 容： 毕业设计说明书 全套CAD图纸 XX职业技术学院XX Institute of Technology 毕业设计说明书论 文 题 目 40x40矩形垫片零件的复合模具设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计与制造 毕 业 生 学 号 XXXXX 及 姓 名 XXXXXX 指导教师 姓 名 XXXXXX 2016 年 X 月摘要对于这次的毕业设计，我设计的是4040矩形垫片零件的复合模具设计，本次设计运用的我所学习的冲压工艺与模具设计、机械制图、互换性、工程材料、机械设计等的专业知识，是对它们的一次复习和总结。经过查阅我们的教材和图书馆的资料书及网上搜索很用心的来完成这份设计。本次设计先对零件进行工艺分析及计算，确定压力计的型号，然后再将主要的部件表达出来，选择标准件并校核，然后再完成整个模具的整体设计及装配图。 模具对于批量生产效率很高，人工需求很低，而且安全系数高，降低安全隐患对一个企业来说是非常重要的，而且模具根据设计经验和加工技术的提高，可以加工出更精密的产品，而且能很好的实现产品的互换性。 本次设计还要考虑它的工作环境和加工需求以及存放和运输是否方便，以及后续维修等方面的问题本次设计采用倒装复合模，计算并设计模具的主要零件，凸模的结构及尺寸的确定，凹模尺寸，凸凹模的外形尺寸及内型孔大小，垫板，模柄等。 关键字：冲压模，凸凹模，复合模，凸模，互换性 目录摘要7第1章 工艺分析91.1零件分析91.1.1材料101.1.2零件结构101.1.3尺寸精度101.2冲压方案101.2.1方案的种类101.2.2方案的比较111.2.3方案的确定11第2章 压力机的选取112.1模具结构形式的确定112.2压力机的选择122.2.1冲压力的计算122.2.2压力机的选取13第3章 压力中心的选取和排样设计133.1压力中心的选取133.2排样设计143.2.1排样143.2.2材料利用率14第4章 冲裁间隙及刃口尺寸计算154.1冲裁间隙154.2刃口尺寸的计算164.2.1冲孔164.2.2落料17第5章 凸凹模的设计175.1凸模设计175.1.1凸模的结构形式185.1.2凸模的材料185.1.3凸模长度的确定185.1.4凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核185.2.1凹模洞口类型195.2.2凹模的外形尺寸195.2.3凹模的固定方法和主要技术要求205.3凸凹模的设计205.4固定板的设计205.4.1凸模固定板205.4.2凸凹模固定板205.5推件块、垫板、卸料板设计205.5.1推件块设计205.5.2垫板的设计205.5.3卸料板的设计21第6章 标准件的选择216.1模架选择216.1.1模架的形式确定216.1.2材料选择226.2模柄的选择226.3 绘制40x40零件复合模具装配图22总结与展望22参考文献24致谢25第1章 工艺分析1.1零件分析材料：20 材料厚度：1mm 1.1.1材料 图1-1该冲裁件的材料是20钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。1.1.2零件结构该零件结构简单，在对称中心线上有一个直径为20mm的圆孔。孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为10mm2t，孔在中心。由此可以看出该零件具有良好的冲压性能。1.1.3尺寸精度 零件上所有未标公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。 零件外形尺寸：长度：40 -0.62 /0mm； 宽度：40 -0.62 /0mm； 零件内形尺寸：20 +0.52mm； 结论：适合冲裁1.2冲压方案1.2.1方案的种类40X40矩形垫片需要冲孔和落料两个基本工序，以下三个方案：方案一：采用冲孔落料，级进冲压，采用级进模来完成4040矩形垫片的加工任务。方案二：采用先落料，然后再采用另一套冲孔模具来完成加工，采用单工序模具完成4040矩形垫片加工任务。方案三：采用落料冲孔同时进行的复合模加工4040的矩形垫片。1.2.2方案的比较方案一：虽然级进模加工效率也很高，但是级进模具外形较大，制造麻烦且成本高，而且级进模不适合加工这种结构简单且尺寸小的零件。方案二：虽然这种模具比较简单且易加工，但是要用两个模具加工，加大了成本而且效率很低，也不适合加工40X40矩形垫片。方案三：复合模适合加工此零件，复合加工要求的同时，效率高，成本也不是太高。1.2.3方案的确定最终选择方案三，采用冲孔落料复合模具加工40X40矩形垫片。第2章 压力机的选取2.1模具结构形式的确定复合模有顺装复合模和倒装复合模两种，但考虑到成型后拿料问题，最终确定使用倒装复合模具。2.2压力机的选择2.2.1冲压力的计算冲裁力： 式中： 系数，=1.3； L冲裁周边长度（mm）； t冲裁件的厚度（mm）； 材料的抗剪强度（MPa） =1.31222.8350 =101.37(KN)卸料力：式中：K卸料力系数，0.02-0.06 冲裁力，N； =0.05101.37 =5.07（KN）顶件力：式中：冲裁力，N； 顶件力系数0.04-0.08=0.06101.37=6.08（KN）总压力： =101.375.076.08 =112.52（KN）2.2.2压力机的选取 根据总压力的大小选取压力机，112.52160，查资料可知选取：开式双柱可倾式压力机型号：JH23-16公称压力：160KN滑块行程：50mm最大闭合高度：220 mm闭合高度调节量：45 mm工作台尺寸：300 mm450 mm模柄孔尺寸：40mm60mm垫板厚度：80mm 第3章 压力中心的选取和排样设计3.1压力中心的选取 压力中心是指冲裁力合力的作用点，対称几何图形的压力中心就是几何中心。 如右图，压力中心在几何中心O点。 3.2排样设计3.2.1排样排样设计分为：有废料排样、少废料排样、无废料排样本零件采用有废料排样，由于t=1mm，查表2.5.2的搭边a=1.5,=1.2条料宽度方向零件轮廓最大尺寸为D=40mm查表2.5.3得条料下料剪切公差为： B= =43.4 3.2.2材料利用率材料的利用率直接影响产品的成本，而在冲压零件的成本中，材料费用占到约60%以上，所以设计生产必须考虑到。 利用率: = =71.9% 式中：材料利用率 S工件的实际面积 所用材料面积，包括工件面积及废料面积第4章 冲裁间隙及刃口尺寸计算4.1冲裁间隙冲裁间隙对冲裁件断面有极其重要的影响而且还影响着模具的寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。查表2.2.3得， ，4.2刃口尺寸的计算冲孔部分按冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制；落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙配制，即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸、凹按间隙配制。 由于零件为注公差尺寸，按IT14级取值，料厚1mm，故x均取0.5。 20由冲孔获得，4040由落料获得，查表2.2.3知 ，间隙值mm ，mm4.2.1冲孔（） ； 凸模下偏差：=0.016mm凹模上偏差：=0.024mm =（20+0.50.52）= =（20.26+0.1）=20.36 式中：冲孔凸模基本尺寸，mm； 冲孔凹模基本尺寸，mm； 制件公差，mm； 冲孔件空的最小极限尺寸，mm； 冲孔凹模上偏差，mm； 冲孔凸模下偏差，mm； X系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。详见上表2.3.1； 4.2.2落料（40） =（-） ； =（-） 凸模下偏差：=0.016mm 凹模上偏差：=0.024mm =（40-0.50.62）=39.69 =（39.69-0.1）=39.31式中：落料件的最大极限尺寸，mm； 落料凸模基本尺寸，mm； 落料凹模基本尺寸，mm； 凹模上偏差，mm； 凸模下偏差，mm； 制件公差，mm； X系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。详见上表2.3.1；第5章 凸凹模的设计5.1凸模设计5.1.1凸模的结构形式 由于考虑到凸模用于冲孔，条料较薄，孔径适中，故选择整体台阶式凸模最合适。5.1.2凸模的材料毛坯材料为20钢，由于考虑到凸模的精度和使用寿命，凸模材料选择Cr12MoV满足需要。5.1.3凸模长度的确定 由于复合模具使用弹压卸料，故模具长度为： 凸模固定板厚度，16mm； 卸料板厚度，10mm； t板料厚度，1mm； mm附加长度，包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。5.1.4凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核 （1）凸模承载能力校核凸模最小断面承受的压应力，必须小于凸模材料强度允许的压力，即： 凸模最小断面的压应力，MPa； 凸模纵向总压力，N； 凸模最小截面积，； 凸模材料的许用压应力，MPa； 故满足要求。（2） 凸模失稳弯曲极限长度该凸模长度一般，毛坯料较薄，材料抗剪强度不大，故凸模强度满足需求。 5.2凹模设计5.2.1凹模洞口类型 为了凹模制造方便，刃口强度高，且刃磨后工作部分尺寸不变，冲裁公差要求较小，选用直筒式刃口凹模。5.2.2凹模的外形尺寸 凹模外形选用矩形，外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修模量； 凹模厚度： H=Kb 凹模壁厚： C= b冲裁件的最大外形尺寸，40mm； K考虑到板料厚度的影响系数，查表2.8.2得K=0.35 故： H=14mm C=30mm根据冷冲模国家标准手册中选取: H=15mm C=30mm5.2.3凹模的固定方法和主要技术要求 凹模一般采用螺钉和销钉固定，凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上、下平面应保持平行。型孔的表面有表面粗糙度要求，Ra=。凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。5.3凸凹模的设计 由于零件结构的要求，凸凹模不需要考虑最小壁厚；由于凸凹模易磨损等的影响，故选择嵌入式固定方式。材料选用和凸模相同，热处理去应力，硬度略高于凸模。5.4固定板的设计 5.4.1凸模固定板 凸模固定板厚一般为凹模的60%-80%，平面尺寸根据零件尺寸确定，材料选用45钢，热处理4550HRC。5.4.2凸凹模固定板凸凹模固定板厚度选用凹模的60%-80%，材料选用45钢，热处理4550HRC。5.5推件块、垫板、卸料板设计 5.5.1推件块设计 通过压力机的模梁作用在一些传力元件上，使推件力把料推出凹模，材料选用45钢。5.5.2垫板的设计 垫板的作用是防止凸模传递的压力使模座产生局部压陷，故可用凸模传递的单位面积压力校核。 F=90KN A=530.66 故；所以垫板采用45钢，热处理4550HRC，厚度取310mm。 凸模垫板尺寸：mm 凸凹模固定板：mm5.5.3卸料板的设计 由于采用弹性卸料装置，卸料板采用固定式；装在凹模上，与凹模距离不变。第6章 标准件的选择6.1模架选择 6.1.1模架的形式确定根据工件及其加工要求选用后侧导柱模架，前面和左右不受限制，送料和操作方便。（滑动式）查询资料选择标准模架:GB/T2851.3-90 H*B*H=100*100*170 上模座：GB/T2855.5-90 100*100*30 下模座：GB/T2855.6-90 100*100*40 导套：GB/T2861.1-90 22*130 导柱：GB/T2861.6-90 22*70*28 6.1.2材料选择模架材料选择HT200满足要求。导柱、导套一般选用20钢制造，为了增加表面硬度和耐磨性，采用渗碳淬火处理，硬度为58-62HRC，而工作表面粗糙度Ra为0.2-0.1。 6.2模柄的选择采用旋入式模柄；查资料可知选用JB/T7653。6.3 绘制40x40零件复合模具装配图总结与展望几个月的毕业设计已经接近尾声，请老师对我的毕业设计40x40矩形垫片进行最后的检查。现在工业中利用模具生产已经相当普遍，无论是轻工业还是重工业，都广泛的使用模具来生产，因为使用模具生产不仅效率高而且成本也很低，现在不仅影响着我们的生活，还影响着各个行业的方方面面。对于模具我国起步不是太早，所以对于一些大型的、精密的模具还是依赖于进口，但我相信就目前的发展速度，我国会赶上其他国家的水平，而能独立的生产出大型高精密的模具。对于学校安排的这次毕业设计，对我个人影响也是很大的，做这次设计是对自己所学知识的一次系统总结和巩固，是让我们学着设计的第一步。提高了我的自主学习、查询资料和分析问题的能力，让我懂得了“一件事只有做好了，才会感觉简单”参考文献（1） 成虹. 冲压工艺与模具设计. 北京：高等教育出版社，2014.（2） 李澄. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2008.（3） 高晓康、陈于萍. 互换性与测量技术. 北京：高等教育出版社，2014.（4） 姜敏凤. 工程材料及热成型工艺. 北京：好等教育出版社，2006.（5）