冲孔落料复合模-职业学院毕业设计论文

长沙航空职业技术学院 毕业设计(论文) 课 题 名 称冲孔落料复合模 学 生 姓 名周海雄 学号 2008001210119 院(系)、专业机械工程系模具设计与制造 指 导 教 师蒋红卫 职称代课老师 2011 年6月1日 目目录录 前言前言 1设计课题及任务书 11 设计课题 12设计任务书 2 工艺方案分析及确定工艺方案分析及确定 21 件的工艺分析 22 工艺方案的确定 23 排样图的确定 3艺设计与计算 31 冲裁的方式与冲压力的计算 32 计算各主要零件的尺寸 33 冲压设备的选用 34 固定方式的确定 35 装配基准的确定 结束语 参考文献 致谢 前言 随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节, 是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的 过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。 毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用 CAD 进行模具设计。 二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本书是落料拉深模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编 制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺 通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。 本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生, 理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。 1设计课题及设计任务书 11 设 计 课 题 设计制作一零件冲孔落料复合模具 1.1.1、课题来源： 生产实践 1.1.2、课题研究的目的与主要内容课题研究的目的与主要内容： 1.1.3、目的： （1） 、用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独 立工作的能力。 （2） 、和扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。 （3） 、握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 。 1.2设计任务书设计工件如图 1.1 所示： 图 1.1 技术要求： 1.本产品为冲孔落料件，材料为 08F，厚度为 1.5mm 2.工件对公差要求不高，公差按 IT14 级制造。 3.工件外观必须平顺，毛边物等均需去除。 模具的总体结构草图如图 1.2： 图 1.2 2.工艺方案分析及确定 2.1零件的工艺分析 冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最 简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是 相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等 对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。 零件尺寸公差无要求，故按 IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规 则，适于冲裁加工。材料为 08F，厚度为 1.5mm 2.2工艺方案的确定 确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案 应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。 此副模具为生产该产品的第一道工序即落料所用。 产品最终成形还需要冲孔模， 若采取冲孔落料连续模， 虽然、 减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜 采用。 该零件属于中小批量生产， 工艺性较好， 冲压件尺寸精度不高， 形状简单。 根据现有冲模制造条件与冲压设备， 采用拉深复合模，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。 2.3 排样的确定 在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲 件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。 （） 、冲裁件的排样 排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用） ，与 冲件的外形有很大关系。 根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少 或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。 （2）、材料利用率 根据零件尺寸来确定板料的尺寸为：lxb=1800 x850mm 衡量材料经济利用的指标是材料利用率。 一个进距内的材料利用率为 = %100* * * hB An （3.1） 式中A冲裁件面积（包括冲出小孔在内） （mm2） ； n一个进距内的冲件数目； B条料宽度（mm） ； h进距（mm）. 一张板料上总的材料利用率为： = %100* * * LA AN 式中N一张板料上的冲件总数目； L板料长度（mm） ； A板料宽度（mm） ； 故可知一张板料的利用率为：= %100* * * LA AN = %100* 850*1800 8.81935*430 =54.4% （3） 、搭边 排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差， 保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。 搭边数值取决于以下因素： 件的尺寸和形状。 材料的硬度和厚度。 排样的形式（直排、斜排、对排等） 。 条料的送料方法（是否有侧压板） 。 挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式） 。搭边值一般是由经验再经过 简单计算确定的。 查冷冲压工艺及模具设计表 313 得搭边值： a=1.2mm, a1=1.5mm（ 冷冲压工艺及模具设计书 ） 通过以上分析和计算得出以图 2.1 的排样形式为最佳方案。 图 1.3 3. 工艺设计与计算 3.1冲裁方式与冲压力的计算 3.1.1、冲裁方式与冲压力的计算： 当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。 选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并 影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具卸料板出件结构。 3.1.2.力的计算 计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算 F=A(3.1) 式中，A 为剪切断面面积，为板料的抗剪强度。 考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数 为 1.3，并取抗剪强度为抗拉强度b的 0.8 倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算： F=LTb（3.2） 式中L 冲裁轮廓的总长度(mm); T板料厚度(mm); b板料的抗 拉强度(MPa)。 查 的 取 b=300 （冲压工艺与模 具设计） F=2711.5300=121950N 3.1.3、卸料力、推料力和顶件力的计算 由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算： FQ1=K1F(N)（3.3） FQ2=K2nF(N)（3.4） FQ3=K3F(N)（3.5） 式中FQ1、FQ2、FQ3分别为卸料力、推加力和顶件力； K1、K2、K3分别为卸料力系数、推加力系数和顶件力系数，其值见表 1-1 n同时卡在凹模孔内的工件或废料数，n=h/th 为凹模直刃高度，t 为板厚； F冲裁力（N） ，按式（3.1）计算。 表 3.1 如表 3.1 查得 K1=0.04K2=0.055K3=0.06 卸料力 FQ1=K1F=1219500.04=4878N 推件力 FQ2=K2nF=1219500.055n=6707.25n=6707.25N FQ3=K3F=0.06121950=7317N 材料种类板料厚度/mmK1K2K3 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.060.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.065 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 3.1.4、裁力的计算 固定卸料顺出件时的总冲压 F0 为： F0=F+FQ2(3.6) 根据朔件的要求已及对模具的要求固选用卸料顺出件的总冲压力为(如式 3.6) F0=FFQ2=12195018902.25=140852.25N 初选压力,根据压力机型号为 J23-16,其公称压力为 16KN 3.1.5、 压力中心的计算 因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的 对称中心,即 X=40mm，Y=20mm。 3.2.计算各主要零件的尺寸 3.2.1、凹模结构设计 考虑本成品零件的结构形状,本凹模采用矩形局凹模,其材料和凸模一样为 ,热处理的硬度为 58-62HRC 内形尺寸即成品的外形. 凹模高度 h=30mm 3.2.2、计算凸、凹模的工作部分尺寸的确定 凸、凹模间隙值的确定： 凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大的影响,所以应 选择合理的间隙。 冲裁间隙主要按制件质量要求， 根据经验数字来采用， 此工件的公差要求不高， 可采用较大公差。 查冷冲压工艺及模具设计书表 3-3 得 Zmin=0.132mm Zmax=0.240mm 非圆形比圆形间隙大，对于冲件精度低于 IT14 级，断面无特殊要求的冲件，所以 取Z=0.186mm （）考虑落料和冲孔的区别，落料前的尺寸处决于模，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。 （）刃口的磨损对冲件尺寸的影响，凸凹模应取接尽冲裁件的最大极限尺寸。 落料时由冷冲模设计手册2查得 互换性与测量技术基础 4查得 落料凸模与凹模的基本尺寸相同，保证双面间隙为 0.186 落料凹模如图 3.1： 图 1.4 外形 R8、R20 属于落料且它们为未注公差尺寸，一般按 IT14 级确定其公差。查公差表它们其公差值分别为 0.36、0.43.因为外形尺寸，故按基轴制分别为 R80-0.36和 R200-0.43 （1） 、R80-0.36mm D 凹=(Dmax-x)0+ 凹 D 凸=(D凹-Zmin)-凸 0=（DmaxxZmin）-凸0 查冷冲压工艺及模具设计书表 33、34 和表 35 得 Zmin=0.132Zmax=0.240，凹=0.02mm凸=0.02mm x=0.5mm D 凹=(8-0.50.36)=7.820+0.02mm D 凸=(8-0.50.36-0.132)=7.688-0.020mm （2）、R20 D凹=(Dmax-x)0+ 凹 D 凸=(D凹-Zmin)-凸 0=（DmaxxZmin）-凸0 查冷冲压工艺及模具设计书表 33、 34 和表 35 得 Zmin=0.132Zmax=0.240， 凹=0.025mm凸=0.02mm x=0.5mm D 凹=(20-0.50.43)=19.7850+0.025mm D 凸=(8-0.50.36-0.132)=19.653-0.020mm 冲孔时由冷冲模设计手册2查得 互换性与测量技术基础 4查得 落料凸模与凹模的基本尺寸相同，保证双面间隙为 0.186 冲孔凸模图如下： 6mm 属于冲孔，且为未注公差尺寸，一般按 IT14 及确定其 公差。查公差表得其公差值为 0.030，故为6+0.0300 计算如下 d凹=dmin+x)-凸 0 d凸=(d凹+Zmin)0+ 凹=（d min+x+Zmin）0+ 凹 查冷冲压工艺及模具设计书表 33、34 和表 35 得 Zmin=0.132Zmax=0.240，凹=0.02mm凸=0.02mm x=0.5mm D 凹=(6+0.50.30)=6.150-0.20mm D 凸=(6+0.50.36+0.132)=6.2820+0.02mm 凹模的基本尺寸： L 长=160mm H=30 L 宽=100mm 、凸凹模选材，热处理及加工工艺过程 该零件是完成制件外形和冲孔的工作零件，内表面的加工用实配法。保证双面间隙为 0.01mm 之间。该零件 的形状简单，外成形表面精加工可以采用电火花线切割，车，铣，成形磨削，连续磨削的方法. 根据一般的工厂的加工设备条件，可以采用以下两个方案： 、备料锻造退火铣各面磨侧面及上下表面钳工划线 热处理研磨内孔成 形磨削外形。 、备料锻造退火铣各面磨侧面及上下表面钳工作穿丝孔电火花线切内外形。 、从以上两方案来看，方案一要经济一些，但热处理变形要比方案要大一点。方案二显然变形小一点，但在 电火花时价格昂贵，为采用节省模具的制造成本。固方案一要好多了。 3.2.3 其他零件厚度的确定 凸模固定板的厚度：h上=15mmh下=14mm 垫板的厚度：h 上=20mm h 下=18mm 3.2.4 模柄的确定 由于在前面以计算得出了该模具应选用的压力机型号，再 有冷冲模课程设计与毕业设计知道 书表 8.10 开式可倾压力机技术参数可知，应选用的模柄为40 深度为 60mm 的模柄。 3.2.5 模具的总体设计 有了上述各部的计算数据及确定的工艺方案，并可对模具进行总体设计及画出其草图如下： 3.2.5、模具的闭合高度的计算 冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲 模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上 平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。 冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度Hmax之间，其关系为： Hmax-5mmHHmin+10mm265H200 如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时， 可加经过磨平的垫板。 冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下 模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。 因此，加和上述的论述和上图可确定模具的闭合高度为 H=50+18+102+40=210 3.2.5 模具其他零部件的设计 本模具是 采用手工送料的冲孔落料复合模，冲孔凸模和凹模都需采用固定板固定，再通过销钉加螺钉将其固定，卸料装置采 用塑料的弹性卸料，导向装置采用导柱导套。 3.3、冲压设备的选用 压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动 精度。 当压力机的动精度不好时，就等于哟暖和精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没 有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、 框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。 根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为 23-16 其技术规格如下: 公称压力160000N 滑块行程55mm 滑块行程次数120 次/min 最大的封闭高度为 220mm 工作台尺寸前后 300mm 左右 450mm 3.4、固定方式的确定 模柄采用圆式，镶嵌在上模座上而上模座则与垫板，凹模固定板用螺栓与销钉紧固。 3.4.1、凸模的固定 本模具采用凸台式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓与销钉紧固在下模座上 3.4.2、凹模的固定 凹模与固定板以及下模座用销钉紧固 3.4.3、凸凹模的紧固 因为凸凹模两端都设计成台阶式， 故镶嵌在凸凹模固定板之上。 在用销钉和螺钉将凸凹模固定板固定在下模之 上。 3.5、确定装配基准 落料，拉深应以冲材凸凹模为装配基准件。 首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和 下模座夹紧。 冲裁模具材料的选取： 可查冷冲压模具设计指导表 8-8 和 8-9： 凸模的材料为 CrWMn，凹模的材料为 CrWMn，热处理硬度为 58-62HRC，垫板、凸模固定板、凹模固定板的 材料的 45 号钢，热处理硬度为 HRC43-48。 冲裁模的常用配合： 1、H7/h6 的间隙定位配合，导柱和导套的配合。 2、H7/r6 的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配 合。 3、H7/m6 的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱 与固定板的固定。 结束语 通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实 际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力， 巩固与扩充了冷冲压模具设计 等课程所学的内容， 掌握冷冲压模具设计的方法和步骤， 掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零 件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时 各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳 动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加