毕业设计（论文）-定位片冲压模具设计（全套图纸）.doc

UNIVERSITY 本本 科科 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）冲计）冲 压压 题目： 定位片冲压模设计 学学 院：院： 工学院工学院 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业：业： 机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 年年 级：级： 20082008 级级 指导教师：指导教师： XXXXXX 职职 称：称：副教授副教授 二二一二一二 年年 I 摘要 冷冲压也称板料冲压，是塑性加工的一种基本方法，一般与金属板料为原料，利 用压力机上的模具往复运动，在常温下对金属施加压力，使板料产生塑性变形欲达 到预定的形状尺寸。 本文对一个简单的冲压工艺进行分析，并设计了级进模及主要零部件，在这个课 题设计中详细介绍了冲裁剪从排样设计到模具结构设计，再到装配的整个过程，通 过这个课程设计让我知道了什么是冷冲压。 本设计根据导师给的说明要求及零件图，对零件进行工艺分析，确定其公差等级， 再进行冲裁方案确定为落料、冲孔工序，使用级进模具，既满足大批量生产的要求， 也增大了利益。有冲孔，落料工序，故先要进行工艺计算，确定其毛坯尺寸，再进 行排样方案的确定，计算材料的利用率，再计算主要工作零件的工作部分尺寸计算， 接着对其主要工作零件的外形尺寸的计算，接着计算冲压力和压力中心。接着就是 其他零件的选用及计算，如紧固零件、导料，模柄模架等。最后根据计算结果选用 适合的压力机的型号，最后画好零件图及装配图。 关键词：关键词：冲压件; ; 排样设计； 模具结构； 装配 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 II Abstract Cold pressing ,alsoknown as sheet metal,is a baiic method of plastic processing,generally sheet metal asraw material,using press the mold for reciprocating motion,at room temperature on the metal piate to exert pressure on the sheet to produce plastic deformation to achieve the desired shape and size. In this paper,a simple stamping of the stamping process is analyzed and designed punching,blanking dies and the main components.Through this simple example,let us know what is the cold stamping process. Structure; assembly The graduation design for sleeve drawing parts stamping mould design, according to the requirements and mentor to that drawing, the analysis of the technology of parts, determine the tolerance level, and then to cutting plan for blanking, deep drawing, punching process, use compound mould, which can meet the requirement of mass production, and increase the interest. A deep drawing process so first process calculation, determine the blank dimensions, and then to the layout for the determination, calculate material utilization ratio. Then rushed pressure calculation, preliminary of the main parts working part size calculation, then the overall size of the main parts of the calculation, and then choose the fixed way. Then there are the other parts of the selection and calculation, such as elastic components, fastening parts, guide materials, etc. According to the calculation results, we choose the suitable of formwork, make sure the machine model and die handle, finally draw good parts drawing and assembly drawing, the design is over. KeyKey words:words: size calculation; dropping material; deep drawing; punching III 目录目录 摘要.I ABSTRACTABSTRACT.II 目录目录.III 绪论绪论.V 冲压模的特点和应用.V 2 冲压的现状和发展趋势.V 3 冲压基本原理的研究.V 设计课题：设计课题：.1 1. 工艺分析.2 2 冲压工艺方案的确定.2 3. 工艺尺寸的计算.3 3.1 排样的设计.3 3.2 材料利用率的计算.4 3.3 排样的选择 .5 3.4冲裁力与压力中心的计算.5 3.5冲裁力压力中心的确定.6 3.6 刃口尺寸的计算 .6 IV 3.6.1 凸凹模加工方法的确定.6 3.6.2 加工工序.7 3.6.3 工件零件各类尺寸.7 尺寸具体计算.8 3.7 凹模外形尺寸计算 .9 4. 工艺零件的设计.10 4.1 凹模的设计 .10 4.1.1 凹模形状及孔位的设计.10 4.1.2 凹模类型的选择.10 4.1.3 凹模尺寸的计算.11 4.1.4 凹模的固定.12 4.2 凸模的设计.12 4.2.1 凸模类型的选择.12 4.2.2 凸模的计算.13 4.2.3凸模强度的校核.14 4.3 卸料版的设计.14 4.4 导料板的设计 .15 4.5 挡料销的选用 .16 4.6 导正销的选用 .16 5 结构零件的设计 .17 5.1 凸模固定板的设计 .17 5.2 垫板的设计 .18 5.3 模柄的选择 .19 5.4 模架的选择.20 5.5 压力机的选择.23 5.6闭合高度的计算.23 6. 其他零件的选用 .24 6.1 螺钉的选用.24 6.2 销钉的选用.24 7. 模具装配 .24 7.1 上模装配.24 7.2 下模装配.24 参考文献 .26 致谢语 .27 V 绪论绪论 冲压模的特点和应用 冲压模是安装在压力机上的冲裁莫对材料施加压力，使其产生分离和塑性 变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。因为他通常是在室温下进行加工， 所以称为冷冲压。冲裁不仅可以加工金属材料也可以加工非金属材料和复合材料。 冲模是将材料加工成所需工件的一种加工方法。便于实现自动化，生产率很 高，操作简便。对于普通压力机，每分钟每台可以产生几十件冲压件，而高速冲 床每分钟可产生数百件甚至千件以上冲压件。由于冲压件所用材料多位表面质量 好的板料，带料，冲裁剪尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。 冷冲压产品壁薄，质量轻，刚度好，可以加工成型装复杂的零件，小到钟表的秒 针，大到汽车纵梁，覆盖件等。 但由于冲模制造一般单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型 产品，制造成本高，因而，冷冲又能获得较高经济效益。 2 冲压的现状和发展趋势 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得 到了快速发展。一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集 团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千 家。 VI 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研 究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是 重要的发展趋势。 3 冲压基本原理的研究 冲压工艺及冲模设计与制造方面的发展，均与冲压变性基本原理的研究区的 发展是分不开的。列如，板料冲压工艺性能的研究，冲裁成型过程应力应变分析和 计算机模拟，板料变形规律的研究，从坯料变形规律到进行冲模与坯料相互作用的 研究，在冲压变形下的摩擦，润滑机理方面的研究等。为逐建立起紧密生产实际， 冲压工艺急冲模设计方案打下基础。在这方面，国内外的学者进行了不少的工作， 并取得一定进展。： 1 设计课题：设计课题： 冲压模具设计 设计任务： 材 料：Q235 板料厚度：t=2mm 生产批量：大批量 任 务：编制冲压工艺方案，设计模 具结构。 二、设计要求： 1、好学上进，能吃苦耐劳，刻苦钻研，有相应专业知识，具备独立工作能 力。 2、能及时查阅到国内外与本题相关资料和文件。 3、会计算及绘图，能通过计算及绘图绘制相应零件，部件和组件，绘制出 总装配图 4、工作量要符合我院毕业设计要求。 5、根据毕业设计的要求在规定时间内完成毕业答辩和全部工作。 2 1. 工艺分析 1.1 冲裁尺寸精度分析：从图 1-1 可知零件外形尺寸公差经查表知公差等级属 于 IT11-13，用一般的冲裁模就能加工出来，不需要采用经加工或修整等特殊 冲裁方式。 ， （图 1-1） 1.2 冲裁件结构工艺分析： 1.2.1 零部件部分对称，材料为 Q235，料厚为 2mm,采用有废料排样。 1.2.2 冲裁件内外形应尽量避免圆角，以 R=1mm 圆弧过渡，减少热处理开裂， 减少尖角出崩裂和过快磨损。 1.2.3 为避免工件变形，冲裁剪最小边距为 5mm1.5x3=3mm,满足设计要求。 1.3 冲裁件材料分析：该工件材料为条料 Q235，塑性好，易成形，有良好的 冲裁性能。 2 冲压工艺方案的确定 考虑到单工序模制造精度较低，生产效率低；复合模制造精度高但生产成 本高，结构复杂，主要用于要求精度高的冲裁件；该工件徐大批量生产，工序 为两个工序，零件较小且外形尺寸精度较高，所以应该选择效率高的级进模。 3 由于无平直度要求，且料厚为 2mm 相对较厚，需要较大的冲裁力，所以选固定 方式卸料并采用固定挡料销和导正销进行横向和纵向定位。 3. 工艺尺寸的计算 3.1 排样的设计 冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是将低成本和 保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下排样原则： 提高材料得利用率。 合理排样使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。 使模具结构简单，模具寿命较高。 排样应保证冲裁件的质量。根据材料的合理利用的情况，条料排样方法可分 为：有废料排样少废料排样无废料排样。根据零件图可选择少废料排样 第一种：少废料排样，如图 3-1. 如图 3-1 第二种：有废料排样，如图 3-2. 经查模具设计大典 127 页表 19.1-18，19.1-20 知： 搭边值： a1=2 =-0.2 侧搭边值：a=3 Z=0.5 4 3.2 材料利用率的计算 条料宽度的确定： 0 max 0 2 ZaDB 查新编实用冲压模具设计手册P64 表 2-29 条料宽度偏差=0.5 表 2-33 导 料板与条料之间最小间隙。mmZ5 . 0 min 无侧压装置： 条料宽度： B0- =(Dmax+2a+Z) 0- =(30+2X3+0.5) 0- =36.50-0.2 导料板之间的距离： A=B+Z = Dmax+2a+2Z =37mm 材料利用率的计算： 第一种排样： A =40 S =908.25 S0=AXB =40X36.5 =1460 Y=S/ S0=59.3% 第二种排样： A=L+ a1=42 S =908.25 S0=AxB 5 =42x36.5 =1533 Y=S/ S0=59.3% 其中： D为冲裁件垂直送料方向的尺寸 a为侧搭边的最小值，查新编实用冲压模具设计手册P62 表 2-29 的 a=1.5mm 为条料宽度偏差，查新编实用冲压模具设计手册P64 表 2-32 得=0.6mm Z-为导料板与条料之间最小间隙，查新编实用冲压模具设计手册 P38 表 2-15 得=0.5 min Z A: 步距 B: 条料宽度 S: 一个步距内实际面积。 S0：一个步距内毛坯所需面积 Y: 材料利用率。 3.3 排样的选择 第一种排样与第二种排样材料利用率区别不大，到考虑到 采用第一种 排样要达到工件外形尺寸精度则对模具精度要求很高，制造成本高，一般 磨具无法达到，故选用第二种排样方法。 3.4冲裁力与压力中心的计算 查实用冲压技术手册P329 表 8-49 黑色金属材料的力学性能，查得 45 钢已 退火的性能为抗剪强度=450Mpa，抗拉强度=300440Mpa，取为 400Mpa 伸 b 长率=29%屈服点=210Mpa 弹性模量 E=198000Mpa。 s =450Mpa L=164.1 冲裁力：F=KLT =192KN 推件力：FT=nKTT=95KN 经查课本 57 页表 3-11 知： KT 取 0.055 ,K 取 1.3 该模具采用固定鞋料装置和下出件方式： F =F+ FT =287KN F: 冲裁力 L： 冲裁周边长度 t: 材料厚度 6 : 材料抗剪强度 K, KT: 系数 n: 在凹模内工件数 n=h/t h: 凹模洞与直壁间厚度 3.5冲裁力压力中心的确定 冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机 滑块的中心线。对于有模柄的冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否 则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨 损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏 模具 冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁 件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以， 求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。 该工件为半对称零件 则：X=15 建立如图所示坐标系： Y=(Y1+Y2Y3+Y4)/4 =16 工件的压力中心如上计算所得，模具压力中心几乎对称，所以把模具的压力 中心位置放在压力机滑块中心。 3.6 刃口尺寸的计算 3.6.1 凸凹模加工方法的确定 根据验算p+dZmax-Zmin 要求，且工件尺寸精度较容易 达到，磨具的精度交易加工达到，故选用凸凹模分别加工法，模具具有互换性， 7 制造周期短，便于成批制造。 3.6.2 加工工序 工序一： 冲孔 工序二： 落料 工序 1 工序 2 3.6.3 工件零件各类尺寸如表 3-1 磨损后变小 磨损后变大 磨损后不变 冲孔 5 6 落料 10 21 10+0.10 300-0.2 400-0.3 3.6.4 刃口尺寸的计算 在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。落料件的光面 是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的。故计 算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下： 落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致） ，故应以凹模尺寸为基 准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度 仍能冲出合格零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。 而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。 冲孔 工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致） ，故应以凸模尺寸为基 准。又因冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔 尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初 始间隙。 孔心距 当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。 由于凸、凹模的尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在 工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注。 冲模刃口制造公差 凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求 为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。 8 采用凸、凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差， 为了保证间隙值，应该满足下列关系式： minmax |ZZ dp 如果验算不符合上式，出现的情况，当大得不多时，可 minmax |ZZ dp 适当调整以满足以上条件，这时凸、凹模公差应直接公式 和确定。如果出现)(4 . 0 minmax ZZ p )(6 . 0 minmax ZZ d 时，则应该采用凸、凹模配作法。 minmax |ZZ dp 尺寸具体计算 落料： 经查课本 41 页表 3-4 知： 间隙值：Zmax=0.36 Zmin=0.246 Zmax-Zmin=0.114 经查表模具设计与制造手册 33 页表 2-26 知： d =0.02 P=0.02 经验算p+d=0.04Zmax-Zmin=0.114 满足要求 故凸凹模用分别加工法。 尺寸 1：10+0.10为落料磨损后变小 =0.1 IT=13 级 查表知 X 取 1 A凹=（Amax-X）+d0=10+0.020 A凸=（A凹- Zmin）0-p=9.750-0.02 尺寸 2： 10 为磨损后变小 A凹=10+0.020 A凸=100-0.02 尺寸 3： 21 磨损后变小 A凹=21+0.020 A凸=210-0.02 尺寸 4：400-0.3为落料磨损后变大 =0.3 IT=13 级 查表知 X 取 0.75 A凹=（Amax-X）+d0=39.78+0.020 9 A凸=（A凹- Zmin）0-p=39.530-0.02 尺寸 5：300-0.2落料后磨损变大 =0.2 IT=13 级 查表知 X 取 1 A凹=（Amax-X）+d0=9.82+0.020 A凸=（A凹- Zmin）0-p=29.550-0.02 冲孔： 尺寸 1：5 冲孔磨损后变小 A凸=（Amax+X）0-p=50-0.02 A凹=（A凹+ Zmin）0-p=5+0.020 尺寸 2： 6 冲孔后磨损变小 A凸=（Amax+X）0-p=6.250-0.02 A凹=（A凹+ Zmin）0-p=6.25+0.020 式中 落料凹、凸模尺寸 p D、 d D 冲孔凸、凹模尺寸 dp dd 、 凹模孔心距的尺寸，公差取工件公差的，即 d L d 4 1 4 d 工件孔心距的最小极限尺寸 min L 落料件的最大极限尺寸 max D 冲孔件孔的最小极限尺寸 min d 冲裁件制造公差 最小初始双面间隙 min Z 凸、凹模的制造公差 dp 、 X系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸，应使冲裁件的实 际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。 10 3.7 凹模外形尺寸计算 凹模厚度 H: H=KS(不小于 8) =15mm 经查课本 78 页 3-15 知：K 取 0.5 垂直送料方向上凹模宽度 B B=S+(2.54)H =30+3X15=75mm 送料方向上凹模长度： L=S1+2S2 =82+2X28=138mm 经查课本 77 页表 3-14 知： S1取 82， S2取 28 S: 垂直送料方向凹模刃壁间最大距离 K: 系数 B：垂直送料方向上凹模宽度 S1：送料凹模刃壁间最大距离 S2： 送料方向凹模刃壁至凹模边缘最小距离 4. 工艺零件的设计 4.1 凹模的设计 4.1.1 凹模形状及孔位的设计 形孔的形状与工件的形状一致，形孔的尺寸按凹模刃口计算尺寸所得。 4.1.2 凹模类型的选择 基本形式有两种： 一种是孔壁垂直于顶面的直壁式 如图 4-1 另一种是刃口与轴线成一定角度的斜壁式 如图 4-2 图 4-1 11 图 4-2 两种凹模刃口优 缺点的比较： 直壁式：强度好，刃磨后尺寸不会增大，冲件精度高，但冲裁磨损后变 大，工件容易在孔型内聚集，严重时会使凹模张裂。 斜壁式：斜壁刃口比直壁刃口锋利，但容易磨损。 通过上述分析比较：料后为 2mm,较大冲裁力，凹模刃口需较高强度，且 外形尺寸精度高，所以选用直壁式凹模。 4.1.3 凹模尺寸的计算 凹模刃口尺寸如上已经计算，外形尺寸如上所得。 如图所示 4-3： 12 热处理硬度为为 58-62HRC，凹模与凸模按 H7/m6 配合，凹模采用非 别加工法，材料为 T8A. 如图 4-3 4.1.4 凹模的固定 凹模采用螺钉和销钉固定在下模座上。 4.2 凸模的设计 4.2.1 凸模类型的选择 凸模包括标准圆凸模，凸缘式凸模，直通式凸模等，通过分析比较 冲 孔凸模和落料凸模承受载荷较大，应采用强度和刚度较好的直通式凸模。 工艺孔凸模经查模具设计大典选用 B 型标准圆凸模。 13 4.2.2 凸模的计算 根据 L=h1+h2+h3+h =12+10+4+15 =41mm 凸模刃口尺寸按如上计算所得。 L：凸模长度 h1：凸模固定板长度 h2：卸料版厚度 h3： 导料板厚度 h： 增加长度 落料凸模：如图 4-2 如图 4-2 14 表面热处理硬度 43-48HRC,凸模按分别加工法加工，凸模与凹模按 H7/n6 配合，材料选用 T8A. 经查模具设计大典 152 页工知：艺孔标准 B 型圆凸模如下 其中：D1=11 D=8 L=40 d=6 4.2.3凸模强度的校核 在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没必要进行校核，但是当凸模的 截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较大或根据结构需要确定的凸模特别细长时， 则应进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。该凸模形状规则，截面积较大，非 细长型，可以不进行强度和刚度的校核。 4.3 卸料版的设计 卸料版包括弹性卸料版和固定卸料版。固定卸料版卸料力大，卸料可靠， 平直度要求不是很高时一般采用固定卸料装置，弹压式卸料装置卸料力较小， 它既起卸料作用有起压料作用，所以冲裁件质量较好，平直度较高。由于加工 工件无平直度要求且料后=厚 2mm 较厚，所以选固定鞋料装置。 经查模具设计与制造手册 89 页表 2-95 知：h2 取 10mm 卸料板外形尺寸与凹模尺寸一致，卸料板孔形与凸模留有一定间 隙 通常取 0.2-0.5 该处取 0.5. 卸料板如图 4-3 所示： 15 如图 4-3 材料选用 45 钢，热处理要求达到 43