毕业设计（论文）-垫圈片冲裁模设计.doc

毕业设计（论文）题 目:垫圈片冲裁模设计学生姓名:学 号:院（系）:中德工程学院专业班级:模具设计与制造1413指导教师:职 称: 2017 年 5 月中文题目：垫圈片冲裁模设计 毕业设计（论文）共 17 页 图纸共 5 张 完成日期 2017/5/4 答辩日期 2017/5/13 摘 要本次课题为垫圈片冲裁模设计，介绍了垫圈冲孔-落料级进模设计的一般方法及步骤。冲裁模具的设计首先要通过对零件的工艺分析，确定工艺方案并通过必要的工艺计算，然后再进行模具设计，绘制模具总装图和零件图。关键词：方法；零件；步骤；工艺计算 全套图纸加扣 3012250582目 录前 言11 冲压模具概述21.1 冲压模具概念21.2 冲压模具分类21.2.1 根据工艺性质分类21.2.2 根据工序组合程度分类22 冲压件的工艺分析32.1 零件的工艺分析32.1.1 零件的材料分析32.1.2 零件的尺寸分析32.1.3 结构分析33 零件成型工艺方案的确定43.1 成型工序分析43.2 成型方案确定43.2.1 先落料后冲孔，采用两套单工序模生产43.2.2 落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产43.2.3 冲孔-落料冲压，采用级进模生产44 工艺计算54.1 搭边值54.2 采用横排无侧压排样设计55 冲压力65.1 计算冲压力65.1.1 冲裁力65.1.2 推件力65.2 压力机公称压力计算66 冲裁间隙及刃口尺寸计算76.1 冲裁间隙76.2 刃口尺寸计算77 凹凸模的尺寸计算97.1 凸模装置设计97.2 凹模板结构设计97.3 其他零件117.3.1 毛坯定位117.3.2 卸料出件118 模架的选取119 模具总装图129.1 凹模板139.2 凸模13总 结15致 谢16参考文献17苏州健雄职业技术学院毕业设计（论文）前 言模具在工业中被称为是工业之母，也是我国国民经济的基础工业。在数字化技术应用高度发展的今天，各种各样的商品被不断的生产出来，其中大多数商品的生产都依赖于模具的多样化。模具在制造业中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技术水平已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。冲压模具技术作为模具制造业中最重要的组成部分，大批量的机械电子，轻工业乃至国防装备方面，都大量使用了冲压零件。所以冲压模具水平的高低，发展前景的好坏会直接影响制造业的发展。随着经济的高速发展对模具制造业提出了越来越高的要求，也为其他发展提供了巨大的动力。如今模具的生产方式广泛采用CAD/CAM等技术，采用高速切削加工技术，快速成型技术和快速制模技术的一系列的先进技术。级进模，由多个工位组成，各工序按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列不同的冲压加工。可以包括冲裁、弯曲成型和拉伸等多道工序，具有很高的生产效率。且级进模操作安全，易于自动化。多用于批量大、零件小、材料薄的产品。通过对本课题的研究，增强对工艺步骤中难点解决的能力。但是由于自身的水平有限，而且缺乏经验，设计中难免会出现不妥疏漏之处，敬请各位老师指正。1 冲压模具概述1.1 冲压模具概念利用安装在冲压设备（冲床）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。 1.2 冲压模具分类1.2.1 根据工艺性质分类冲裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等 。弯曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。拉深模：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。成形模：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形。而材料本身仅产生局部塑性变形的模具，如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。1.2.2 根据工序组合程度分类单工序模：在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。级进模（也称连续模）：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。2 冲压件的工艺分析2.1 零件的工艺分析该零件为垫圈片，如图1-1所示，生产信息见表1-1。图1-1 垫圈片表1-1 零件参数产品名称冲件材料冲件厚度公差等级生产批量垫圈Q2351mmIT12大批量2.1.1 零件的材料分析Q235属于低碳钢，塑性良好，适于冲压加工。2.1.2 零件的尺寸分析该零件最小孔尺寸是3.5mm。满足冲裁最小孔径dmin1.0t=2mm的要求。孔距离外形的最小孔距为5mm，满足冲裁件最小孔边距lmin1.5t=3mm的要求。且该零件的公差等级为IT12，可用于冲压完成。2.1.3 结构分析该零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利，所以此零件适合冲裁批量生产。3 零件成型工艺方案的确定3.1 成型工序分析零件中直径为3.5mm的孔可以用冲孔来实现，中间直径18mm的圆也可用冲孔完成，零件的外形用落料将其与金属材料分开。初步分析可得：该零件所涉及的工序有冲孔、落料两个步骤。3.2 成型方案确定3.2.1 先落料后冲孔，采用两套单工序模生产单工序模模具结构简单，但是需要两套工序，两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不合适用。3.2.2 落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产该方案只需一副模具，冲压件的形状位置精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。模具结构复杂，但是由于零件结构简单，模具制造并不困难。3.2.3 冲孔-落料冲压，采用级进模生产该方案只需一副模具，方便加工与生产，满足批量生产和减少成本。 由上述分析可知，零件成形方案采用冲孔-落料冲压，级进模方式生产。4 工艺计算4.1 搭边值该零件为圆形垫片，查表2-191确定搭边值。两制件之间的搭边值a=1mm；侧搭边值a1=2mm。4.2 采用横排无侧压排样设计因侧边搭边值取2mm，两个工件之间的距离1mm，步距S=35mm，所以：料宽 B0-=（Dmax+2a+z)0- = (34+22+0.5)0- = 38.50-0.1mm取料宽为38mm。排样图如图4-1所示。图4-1横排排样图5 冲压力5.1 计算冲压力5.1.1 冲裁力凸模工作过程中击穿金属材料所需要的压力就是冲裁力。K为安全系数，一般取1.3。且Q235钢材的抗剪强度为Tb=304MPa。该零件经计算得周长为L总=L1+L2+L3=106.7+56.52+11=173.5，取174。冲裁力：F=KLtTb=1.31741304=68764.8（N）69（KN）5.1.2 推件力推件力：（KT取0.55）FT=nKTF=（11/1）0.05569=41.74542（KN） n=h/t (h为凹模洞口直刃壁高度，t为材料厚度)5.2 压力机公称压力计算该模具采用刚性卸料装置，总冲压力为：推件力+冲裁力 =F= FT+F冲=42+69=111（KN）且压力机的公称压力比总冲压力大1.11.3倍，则：P（1.11.3）F=（1.11.3）111=122144（KN）由表4-31压力机参数以及注意压力机行程需大于工件高度两倍的要求，因此选用J23-16F压力机。其规格查附录3-21可得。具体参数为：公称压力：160KN滑块行程：70mm最大闭合高度：205mm闭合高度调节量：45mm工作台尺寸：300mm450mm工作台板厚度：40mm模柄孔尺寸：40mm60mm6 冲裁间隙及刃口尺寸计算6.1 冲裁间隙查表2-71可得：冲裁双面间隙Zmin=0.24mm，Zmax=0.36mm ；Zmax -Zmin=0.12。IT12零件精度的磨损系数一般选X=.75。6.2 刃口尺寸计算凹模凸模采用分开加工。 为保证间隙值，必须满足下列条件p+dZmax-Zmin 其中凸模p，凹模d。计算公式： 落料：设工件尺寸为 D0- Dd=（Dmax-X）0+d Dp=（Dd-Zmin）0-p=（Dmax-X-Zmin）0-pd- 冲孔：设工件孔的尺寸为 d0+D dp=（dmin+ X）0-p d- dd=（dp+Zmin）0+d=（dmin+ X+Zmin）0+d式中：dp，dd冲孔时凸凹模直径 Dp，Dd 落料时凸凹模尺寸 dmin工件最小的孔径 Dmax 工件最大的外径该材料料厚 t=1mm，垫圈的最小孔径是f3.5,外圆直径为f34，且Zmax-Zmin=0.12。经查表3-21得：落料时 d=0.03 ，p=0.02 p+d=0.05Zmax-Zmin=0.12冲孔时 d=p=0.02p+d=0.04Zmax-Zmin=0.12落料时，凸凹刃口尺寸：Dd=（Dmax-X）0+d=（34-0.750.24）+0.030=33.82+0.030Dp=（Dd-Zmin）0-p =（33.82-0.24）0-0.02=33.580-0.02冲孔时刃口尺寸： dp1=（dmin+ X）0-p=（3.5+0.750.24）0-0.02=3.680-0.02 dd1=（dp1+Zmin）0+d=（3.68+0.24）+0.020=3.92+0.020dp2=（dmin+ X）0-p=（18+0.750.24）0-0.02=18.180-0.02dd2=（dp2+Zmin）0+d=（18.18+0.24）+0.020=18.42+0.0207 凹凸模的尺寸计算7.1 凸模装置设计凸模装置计算公式如下：L=h1+h2+h3+h（取h为20mm)与凸模固定板的配合按H6/m5，得高度L为66mm 图7-1 凸模7.2 凹模板结构设计凹模板刃口形式选择直壁形刃口，落料选择下漏料方式：（1）计算凹模板厚度： H=KS2 （k取=0.42） =0.4234 =14.28 mm取凹模板厚度16mm。（2）计算凹模板宽度B： W1=216=32 mm W2=216=32 mm L=W1+S1+W2=32+34+32=98mm取凹模板长度100mm。（3）计算凹模板长度L： W1=216=32 mm W2=216=32 mm L=W1+S1+W2=32+94+32=158mm取凹模板长度160mm。故凹模板规格：160X100X16，如图7-2所示。图7-2 凹模板7.3 其他零件7.3.1 毛坯定位为便于送料操作，提高生产率，拟采用导料板（而非导料销）和挡料板定位。7.3.2 卸料出件由于产品材料为Q235，料厚1mm，刚性较好，采用刚性卸料板，下出件的方式。8 模架的选取模架选用后侧导柱模架，经查表4-32得：凹模周界L=160mm、B=100mm、闭合高度H=160195、I级精度的后侧导柱模架。模架160*100*160195 I GB/T2851.3。技术条件：按GB/T2854的规定代替GB2851.3-81上模座选取：16010040下模座选取：160100509 模具总装图1-圆柱销；2-上模板；3-垫板；4-导套；5-导柱；6-下模板； 7-凹模板；8-导料板；9-卸料板；10-凸模；11-凸模固定板；12-螺钉；13-圆柱销；14-圆柱销；15-内六角螺钉 图9-1 装配总图9.1 凹模板图9-1凹模板9.2 凸模图9-2凸模1图9-2凸模2图9-3凸模3总 结确定本篇论文的题目后搜集了关于冲压模具的大部分资料和信息。在本次设计中，该垫片零件采用级进模生产，模具加工简单，操作方便。选择材料时，根据材料的性能挑选出Q235这种综合性能较好的普通钢，分析了该材料的工艺性，根据零件的结构特点确定工艺方案。1.尺寸性质。落料时有时有冲孔性质的尺寸，冲孔时有时有落料性质的尺寸，即：落料凹模的部分刃口可能实质上是冲孔凹模的刃口，计算公式不能用错，并且要理解，这与刃口尺寸的计算原则(落料时以凹模为基准，冲孔时以凸模为基准)并不矛盾。2.单向尺寸与双向尺寸。当尺寸界线的基面之一为不可见几何要素（如轴线）时，该尺寸为单向尺寸，间隙、偏差应该取双向值的一半。由于自身能力的有限，缺乏了解部分知识，在此次设计中，老师给予了我许多帮助，其中每一次的修改，每一次的尝试都是向前迈了一大步。因此，我会在之后的实践中不断完善信念。致 谢经过这么长时间的努力，此次毕业设计终完成。在这次的设计中有自己难以克服的问题，但是在老师的帮助下，许多问题迎刃而解。在此，我要感谢老师对我的帮助以及指导，使我这次的毕业设计能够克服多个问题，顺利完成。此次为我补习的知识令我受用很大，受益良多。在此，我要感谢老师对于我的指导，感谢老师在我困难时给予我的帮助，感谢学校提供的学习环境，让我可以顺利的完成本次设计。参考文献1丁又生.冷冲模具设计与项目实践浙江：浙江大学出版社，2014.2姜奎华.冲压工艺模具设计. 北京