机械毕业设计（论文）-35X35方形垫片零件的复合模具设计（全套图纸）.doc

XXXXX学院毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 摘 要先分析零件的冲压工艺；确定模具的总体结构；结合零件的冲压工艺及模具的总体结构设计排样图；根据排样图，计算利用率、冲载力、压力、选用设备及刃口的尺寸。根据资料再用CAD，对模具进行设计，然后将二维的装配图和零件图进行标注。关键词：落料;冲孔 全套图纸加153893706AbstractFirst analysis of the stamping process parts; to determine the overall structure of mold; combination of parts stamping process and die design of the overall structure of the layout graph; layout plan based on calculating the utilization rate, red edge is contained, pressure, choice of equipment and cutting the size of . According to the information re-use CAD, the design of the mold, and then converted into two-dimensional three-dimensional map of assembly drawings and parts marked maps and compile card processing parts.Key words: Blanking ; Punching 28目录摘 要2Abstract2第1章 绪论51 中国模具工业技术发展概况5第2章 设计任务书及产品图7第3章 零件的工艺分析83.1 分析零件的结构工艺性83.2 分析公差和表面粗糙度8第4章 冲压工艺方安的制定9第5章 模具结构形式的论证和确定9第6章 胚料形状和尺寸的确定96.1毛胚尺寸的计算106.2条料宽度的确定:105.3排样图11第7章 模具工作零件刃口尺寸计算12第8章 压力计算及压力中心的计算148.1冲裁力的计算148.2压力中心的计算16第9章 冲压设备的选择及核16第10章 弹性元件的设计计算17第11章 模具零件的选用、设计及必要的设计1811.1、凸模外形结构、尺寸确定1811.2凹模外型尺寸的定2011.3 定位零件2111.3.1送料导向零件2111.3.2送料定距零件2211.4卸料装置和推件装置2210.5 导向零件2311.6 导向零件2411.6.1模架设计2411.6.2模座24设计小结25致 谢27主要参考文献28第1章 绪论1 中国模具工业技术发展概况 80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币(表 1)。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。改革开放以来，中国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，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入，例如科龙、美的、康佳和威力等集团都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多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。例如，江苏无锡的微研有限公司为一日本独资企业，员工有200余人，拥有精密数控模具加工设备60余台，1998年其模具产值超过2亿元。 中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命12亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5K大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。第2章 设计任务书及产品图技术要求： 产品图详见图2-1 ，材料：20钢 未注公差按照IT13第3章 零件的工艺分析如上图所示，此制件为简单型冷冲件，形状比较简单。需要冲孔落料两道工序完成加工。首先定义冲裁：冲裁是利用安装在压力机上的冲裁模，使材料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、切断等。3.1 分析零件的结构工艺性1、该零件形状较为简单，规则。2、该零件底面的平面度要求比较高在进行模具设计的同时需要注意在这方面把好关。3、冲件有尺寸要求4、该产品中间有孔。制件的材料为20钢，冲裁性能好。在整个模具的设计工程中，模具的结构设计安排的是否合理将极大的影响整副模具的使用性能。此工件需要冲孔落料，成型两个工序。材料为20钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，工件尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求3.2 分析公差和表面粗糙度1、公差 该零件上的尺寸公差均有要求，按照其公差要求进行计算。2、表面粗糙度 此制件未作特殊要求。3）被冲材料为20钢，冲裁性能比较好。材料的厚度在0.5mm，具有足够的塑性、较低的屈服极限和较高的弹性模量。根据以上分析的结果。此件的冲裁工艺性良好，适合冲裁和成型。工件结构相对简单，工件尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求.第4章 冲压工艺方安的制定方案一、先落料再冲孔，后成型采用三幅副模具。方案二、冲孔落料再成型两副膜。方案三、先冲孔再落料，在冲孔采用一级进模。方案一、方案三、的模具结构复杂，生产率高，即不能能满足要求又不经济。第5章 模具结构形式的论证和确定分析该制件的结构特征后，初步确定冲压工序：采用两幅幅模具加工。一副冲孔落料模。足以满足制件的精度要求。因为级进模因为成本偏高，难度加大，所以不考虑。第6章 胚料形状和尺寸的确定图6-16.1毛胚尺寸的计算产品无折弯拉伸等变形工序 所以产品的外形就毛坯尺寸6.2条料宽度的确定:排样图既要在冷冲压工艺规程中反映出来，以指导冲压生产，又要在模具装配的右边反映出来，在模具加工和装配中起参考作用，所以画排样图是冷冲压工艺和模具设计中极为重要，且技术性很强的设计工作。排样的方法有很多，如：直排、斜排、直对排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特点和加工工艺要求，和经济性的考虑，采用直排较为可行。条料宽度的确定如图6-2所示:图6-2查表26得，a=1.5=1.2,考虑此制件的特殊性， =（35+2X1.5） =38mm式中：B=料宽基本尺寸 =条料宽度方向制件轮廓最大尺寸 n=侧刃个数 b=侧刃切料宽度 =条料剪切公差，见表2-7，2-8 此处查表得=0.5附表6-1表6-15.3排样图排样图如图6-3所示图6-3第7章 模具工作零件刃口尺寸计算冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口横向尺寸的差值。双面间隙用Z表示，单面间隙为Z/2。冲裁间隙对冲压力的影响试验表明，间隙对冲压力有明显的影响，特别是对卸料力的影响更为显著。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小；但若继续增大间隙，因裂纹不重合，冲裁力下降缓慢。由于间隙增大，使光亮带变窄以及材料的弹性变形，使落料尺寸小于凹模孔口尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。冲裁间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。模具失效的形式一般有：磨损、变形、崩刃、折断和胀裂。为了提高模具寿命，一般需要选用较大间隙。若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度，减小模具粗糙度值，提供良好润滑，以减小磨损。合理冲裁间隙值的确定目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定合理间隙值。选用原则与方法如下：（1） 对冲裁件断面要求较高时，在间隙允许范围内，应考虑采用较小的间隙。（2） 当冲裁件的断面质量在没有特殊要求时，在间隙允许范围内，取较大的间隙值是有利的。（3） 冲裁间隙的选取还有一种方法，那就是根据剪切断面的光亮带或断面质量要求按照相应行业的表格进行查找。经过分析、考虑本论题的冲裁间隙值的确定方法是采用查表确定法。（表3-1为机电行业的间隙表）所用材料为20钢，厚度1mm。可通过查表3-1确定其凸凹模合理冲裁间隙的最大值和最小值。最小合理冲裁间隙Zmin为：0.28mm；最大合理冲裁间隙Zmax为：0.32 mm。表3-1 冲裁模刃口双面间隙 Z （mm） 材料厚度T8、45、1Cr18Ni9Q195、20钢、35CrMo25、3508F、10、15、 H62、T1、T2、T31060（L2）、1050A（L3）、1035（L4）、1200（L5）ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.350.030.050.020.050.010.030.50.040.080.030.070.020.040.020.030.80.090.120.060.10 0.040.070.0250.0451.00.110.150.080.120.050.080.040.061.20.140.180.10 0.140.070.10 0.050.071.50.190.230.130.170.080.120.060.10 1.80.230.270.170.220.120.160.070.112.0 0.280.320.20 0.240.130.180.080.122.50.370.430.250.310.160.220.110.173.0 0.480.540.330.390.210.270.140.20 3.50.580.650.420.490.250.330.180.264.0 0.680.760.520.60 0.320.40 0.210.294.50.790.880.640.720.380.460.260.345.0 0.90 1.00 0.750.850.450.550.30 0.46.0 1.161.260.971.070.60 0.70 0.40 0.50 8.0 1.751.871.461.580.850.970.60 0.72102.442.562.042.161.141.260.80 0.92本论题落料件为了更好的配合、便于加工凸、凹模的加工，采用分别加工方法。根据落料件标准尺寸进行计算，所有未标注公差均按IT14级处理（落料件全尺寸见图2-2）。由于Zmin=0.10mm，Zmax=0.14 mm，凸、凹模制造公差可取：磨损系数取：0.5 ，所有尺寸均按入体原则进行标注。计算过程如表3-2：表3-2落料 凸、凹模刃口尺寸计算过程尺寸计 算 公 式凹模尺寸凸模尺寸第8章 压力计算及压力中心的计算落料周边总厂L1=140中间冲孔总长L2=60 8.1冲裁力的计算冲压力是冲裁力、缷料力、推件力、和顶料力的总称。（1）冲裁力F=KLt (28)式中 F冲裁力，单位N；L冲裁件周边长度，单位mm；K系数，取K=1.3；材料抗剪强度，单位MPa；t材料厚度，单位mm。 （2）卸料力、推料力、顶料力的计算卸料力 是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力； 推料力 是将落料件顺着冲裁方向从凹模洞口推出时所需的力； 顶料力 是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模洞口时所需的力，如图2-3所示。 F缷=K卸F （29）F推=nK推F （210） F顶=K顶F （211）式中 K卸卸料力系数；K推推料力系数；K顶顶料力系数。卸料力、推料力、顶料力系数，其值见表2-8采用钢性卸料和下出料方式时，总冲压力为 图8-2卸料力 推料力 顶料力F=F+F推 (212)表8-1 卸料力、推料力、顶料力通过以上的计算方式可以得出表2-91、 落料力： 1.3x140X350X1=63.7KN式中 材料抗剪强度 20钢，取450MPa2、 卸料力：=0.0463.7=2.5KN3、冲孔力：3、 1.3x60X350X1=27.3KN推件力：40.0527.3=5.5KN故总冲裁力为： =99KN8.2压力中心的计算 该模具是但工序模所以压力中心可以看作在压力机的主轴的中心。第9章 冲压设备的选择及核为使压力机能安全工作， 选择压力机型号为JC23-10式压力机，其主要参数为:公称压力：100KN滑块行程：40mm最大封闭高度：200mm最大封闭高度调节量:80mm工作台垫板孔尺寸：250模柄孔尺寸：30X60m垫板厚度：90mm第10章 弹性元件的设计计算为了得到平整的工件，模具采用弹压式卸料结构，使条料在冲孔后可以脱离凸模，所以用橡胶为弹性元件。卸料力由聚酯橡胶提供。聚酯橡胶的自由高度取18m 图10-1 冲孔落料模具第11章 模具零件的选用、设计及必要的设计各种结构的冲裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括挡料销、导尺等)、卸料零件(如卸料板)、导向零件(如导柱、导套)和安装固定零件(包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销)等5种基本零件组成。11.1、凸模外形结构、尺寸确定采用弹性卸料板的冲裁模，其凸模的长度应根据模具的具体结构确定。采用线切割机床加工，为了使模具装配方便将落料凸模设计成直通式，。采用弹性卸料板的冲裁模，基本结构如图11-1所示。凸模的长度按式 (32)计算L3520 (32)式中 l1凸模固定板厚度，单位mm； l2缷料板的厚度，单位mm； l3导尺的厚度，单位mm。 图11-1凸模长度式中的1520mm包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状态下缷料板到凸模固定板间的距离。一般应根据具体结构再加以修正。这里设计的凸模长度按式 (33)计算L= 15+ 20 (33) 式中 l1凸模固定板厚度，单位mm； l2缷料板的厚度，单位mm； t材料厚度，单位mm；h式中h取1520mm凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双面间隙在0.04mm。凸凹模固定板厚度取15mm。卸料板12mm缓冲长度0.5mm.则凸模长度根据公式L20l5，即35mm。结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，所以无需对其进行强度校核。冲裁时凸模进入凹模刃口1mm。如图11-2所示图11-2 凸凹模11.2凹模外型尺寸的定凹模类型很多，凹模的外形有圆形和板形；结构有整体式和镶嵌式；刃口也有平刃和斜刃。这次设计凹模采用板形，结构采用整体式，刃口采用平刃。 凹模的固定方法，采用螺钉和销钉将凹模固定在下模座上，保证螺钉（或沉孔）间、螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，不然会影响模具寿命。凹模外型尺寸按公式如下计算： 为压力中心到最远型孔的壁间距。按照型孔的布置，凹模的外形尺寸分别为：平行于送料方向的凹模型孔最远壁间距离：59mm垂直于送料方向的凹模型孔最远壁间距离：=59mm为凹模型孔到孔壁的距离。平行于送料方向的凹模外形尺寸为L=2()=2 (59+16)=75mm垂直于送料风向的凹模外形尺寸为L2（）2（59+16）=75mm凹模的外型尺寸为：100X80X20MM 图11-311.3 定位零件11.3.1送料导向零件该副落料冲压冷冲模的送料导向零件采用用定位销，可以很好的起到定位和导向的作用，而且结构简单实用。犹豫本次设计采用但工序模，所以在卸料板上开有挡料销的让孔，可以很好的保证模具的运作。图11-411.3.2送料定距零件 标准结构的固定定位销，其结构简单，制造容易，广泛应用于冲值中、小型冲裁件的挡料定距。挡料销在送进方向带有斜面，送进时当搭边碰撞斜面使挡料销跳越搭边而进人下一个孔中时，然后将条料后拉，挡料销便抵住搭边而定位。每次送料都要先送后拉，做方向相反的两个动作。适用于厚度大于0.8mm的冲压材料，因为废料需带有一定的强度，如料太薄，则顶不起带有弹簧的挡料销，所以这里采用活动挡料销。固定挡料销分圆形和构形两种，一般安装在凹模上。该模具采用固定圆形挡料销，结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃壁较近，削弱了凹模强度。设计时采用标准结构的挡料销，设计时使挡料销销孔与凹模刃壁的距离稍微远一点，提高凹模强度。11.4卸料装置和推件装置卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前可对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料，所以这里选用弹性卸料装置。因为冲裁材料较厚，而且有弯曲成型，所以冲压时需对零件起压料作用，所以选用弹压卸料装置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.81.0）倍，所以取为14mm，其外形尺寸一般与凹模相同。因为在冲压过程中，凸模自然会将冲件从凹模中卸下，所以这里不需要有推件与顶出装置。卸料板采用Cr12钢制造，淬火硬度为4045HRC。弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁模厚度按表11-2选用，这里工件厚度为1，所以卸料板与凸模间隙取0.1。 表11-2弹压卸料板与凸模间隙值 mm材料厚度t0.50.511单边间隙Z0.050.10.1510.5 导向零件选用滑动导柱和导套，其结构和尺寸都有标注规定。导套内孔有储油槽，以便储油润滑，内孔与导柱滑动配合；导柱的两端基本尺寸相同，公差不同。按照标注选用时，L应保证导柱的上端面与上模座的上平面之间的距离不小于1015mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座的下平面与导柱压入端的端面之间的距离不应小于23mm，以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上端面与上模座上平面之间的距离应大于23mm，以便排气和出油。导套的外径和上模座采用过盈配合（H7/r6）；导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合（H7/r6）。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合间隙必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般按照H6/h5配合，冲裁间隙大的一般按照H7/h6配合。紧固零件 螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。查表2.27，卸料螺钉M6固定螺钉M6以及6销钉。11.6 导向零件11.6.1模架设计根据标准规定，模架主要有两大类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模架；另一类是是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。模架及其组成零件已经标准化，并对其规定了一定的技术条件。导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精度等级分为级和级，滚动导向模架的精度等级分为0级和0级。各级对导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴心线对下模座下平面的垂直度等都规定了一定的公差等级。这些技术条件保证了整个模架具有一定的精度，也是保证冲裁间隙均匀性的前提。有了这一前提，加上工作零件的制造精度和装配精度达到一定的要求，整个模具达到一定的精度就有了基本点保证。滑动导向模架的结构形式有4种：对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架、后侧导柱模架。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损。从而影响模具寿命。此模具一般用于较小的模架。该模具采用后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具的一边。以 凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。查冲压模具课程设计指导与范例书第231页，得到以下数据：H闭=H上模+H垫+ H固+L+H卸料+H凹+ H垫+H下模 =161mm式中：L运动长度，L=14mm H凹模厚度，H=14mm h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=1mm可见该模具闭合高度小于所选压力机J2310的最大装模高度（170mm），可以使用。11.6.2模座模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和产品要求确定是否采用带导柱的模座。模座一般分为上、下模座，其形式基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的弹性零件和导向零件和导向零件迅速磨损，这是常见的却又往往不为人们所重视的现象。设计时按标准选用模架或模座。在不能使用标准的情况下，设计冲模模座时注意以下几点。（1）模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求来确定。对于圆形模座，其直径应比凹模板直径大3070mm。对于矩形模座，其长度应比凹模板长度大4070mm，而宽度可以等于或略大于凹模板宽度，但应考虑有足够位置来安装导柱、导套。模座的厚度取凹模板厚度的1.00.5倍，根据受力情况，上模座厚度可比下模座厚度小510mm。对于大型非标准模座，还必须根据实际情况需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。（2）所设计的模座必须与所选的压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，如下模座尺寸应比压力机工作台孔或垫板孔尺寸每边大4050mm等。（3）模座材料根据工艺力的大小和模座的重要性选用，模座选用20钢结构钢。（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。（5）上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在0.01mm以下。模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座上、下面的垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。设计小结通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在成型过程中对模具的工艺要求，掌握模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，结合模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。通过本次毕业设计收益匪浅，主要体现在以下几个方面： 1培养我综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能、提高分析解决实际问题的能力。2接受模具设计工程师必须的综合训练，提高实际工作能力。如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力；制订设计或试验方案的能力；设计、计算和绘图能力；总结提高撰写论文的能力。3检验我综合素质与实践能力，是毕业的重要依据。致 谢随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。模具渗透着整个社会。不管在那个行业，都有模具的存在。日常生活中轻重工业，都离不开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具 、冷冲压模具、压铸模、橡胶模 ）。而目前形势的需要，产品更新换代更快更易，所以模具行业的发展空间很大，有待我们去努力，去探索。模具生产过程是一个循序渐进的过程，生产模具过程中可能用到的的机器有很多种类，如（电火花成型机、数控线切割、车床、铣床、刨床、磨床、镗床等）。三年的学习，我对模具设计与制造有了深刻的认识。面临毕业期间，此次单独设计一个模具，让我了解了很多的模具结构、模具加工工艺、模具的用途。并且学到不少的书本上没有的知识，就拿塑料模来说，对于影响模具寿命的因素，主要是模具的加工精度和材料的刚度，还有模具的材料，模具生产批量，模具结构等。影响模具的产品质量的主要因素也是模具的制造精度。通过这次毕业设计，我从理论和实践上又更进一步的加深。模具结构设计的好坏直接影响产品质量和经济。中国面临世界的挑战，在模具行业这方面，我希望日后能在模具这一行有所贡献