毕业设计（论文）-六角星挂件冲裁工艺设计.doc

中文题目：六角星挂件冲裁工艺设计毕业设计（论文）共 26 页 图纸共10张完成日期 答辩日期： 摘 要在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具，模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。因此客户对模具开发周期要求越来越短，不少客户把模具的交货期放在第一位置，然后才是质量和价格。因此，如何在保证质量、控制成本的前提下加工模具是值得认真考虑的问题。模具加工工艺是一项先进的制造工艺，已成为重要发展方向，在航空航天、汽车、机械等各行业得到越来越广泛的应用。模具加工技术，可以提高制造业的综合效益和竞争力。研究和建立模具工艺数据库，为生产企业提供迫切需要的高速切削加工数据，对推广高速切削加工技术具有非常重要的意义。本文的主要目标就是构建一个冲压模具工艺过程，将模具制造企业在实际生产中结合刀具、工件、机床与企业自身的实际情况积累得高速切削加工实例、工艺参数和经验等数据有选择地存储到高速切削数据库中，不但可以节省大量的人力、物力、财力，而且可以指导高速加工生产实践，达到提高加工效率，降低刀具费用，获得更高的经济效益。关键词：冲压; 冲模; 分离工序; 冲裁目 录前 言11冲压工艺性分析31.1材料32工艺的方案及模具结构类型53主要的设计计算63.1排样设计及计算63.2总冲压力的计算93.3确定压力的中心103.4冲床的选用114工作零部件设计124.1凸模和凹模的刃口尺寸和公差重要性124.2生产实践发现的规律124.3凸、凹模刃口尺寸计算原则125主要零部件155.1凹模板155.2凸模固定板165.3卸料板165.4垫板的选用175.5定位零件176模具主要零件加工工艺规程的编制186.1冲压模具制造技术要求186.2总装工艺18总 结19参考文献20健雄职业技术学院毕业设计（论文）前 言冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。1冲压工艺性分析冲裁模的设计与制造工作任务：六角星挂件冲裁工艺设计原始资料名称：六角星挂件(见图1-1) 材料：08钢料厚：t=10.15mm批量生产 图1-1 产品图1.1材料08钢优质碳素结构钢，硬度较低（交货状态的硬度为131HBS）（参见材料手册，如下表2-6），具有较好的塑性（伸长率=27%）（参见教材P27表1.3.6，如下表），具有良好的冲压成形性能。韧性和塑性极高.具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。表1-1优质碳素结构钢性能指标（GB/T 699-1999）材料牌号 b /MPa s /MPa(%)(%)交货状态硬度HBS08F295175356013110F315185335513715F3552052955143083251953360131103352053155137表1-2 冲压常用的金属材料的力学性能材料名称牌号材料状态及代号力学性能抗剪强度/MPa抗拉强度 b /MPa屈服点 s /MPa伸长率/(%)普通碳素钢Q195未经退火2553143153901952833Q2353033723754602352831Q2753924904906102751520碳素结构钢08F已退火2303102753801802730082603602154102002710F2203402754101902710260340295430210261527038033547023025生产纲领：批量生产适合冲压加工。结论：可以冲裁。1.2工件结构该零件形状简单对称，无异型形状，尺寸中等，经查（教材P75表2.7.2）（金属冷冲压件结构要素JB4378-87） 08钢采用无导向凸模冲孔的最小尺寸为d1t，50远大于1mm，属于经济型冲孔范围。1.3尺寸精度零件图上的两个尺寸均为自由公差，一般按IT14级确定工件的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度要求。查公差表可得各尺寸的公差为：零件的外形： 500 -0.62mm。零件的内形： 4+0.3 0mm , 20+0.52 0mm。2工艺的方案及模具结构类型该零件包括冲孔，落料两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，制造难度和成本都较低，不过需要两幅模具，生产效率较低，机床占用率高。方案二、三均只需要一副模具，生产效率和工件尺寸精度均较高，但模具结构相对复杂，制造难度和成本都较高。通过对上述三种方案的分析比较，该挂件精度较低，再结合本情景的教学需要，比较适合采用方案三，该方案操作安全，易于自动化，具有很高的生产率。3主要的设计计算3.1排样设计及计算3.1.1圆形零件的排样法如图3-1所示：图3-1 圆形零件排样法虽然多排材料利用率很高，但模具尺寸大，结构要复杂的多，模具成本也就要高很多。 本次模具设计我们采用的是：单排的排样图3.1.2搭边值查冲压模具设计与制造表3-1搭边值：表3-1 搭边值材料厚度t圆形或圆角r2t的工件矩形件边长L50mm矩形件边长L50mm或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.8两工件间的搭边：a=0.8，为了方便计算所以取整数a=1工件边缘搭边：a1=13.1.3计算料宽B 板料的送料方式有：1）无侧压装置的送料方式（见图3-2）图3-2导料板尺寸板料宽度：B0 -=（Dmax+2a+C）- 0 （3-1）式中条料宽度的单向偏差，查表3-2. C导料板与条料之间的间隙，查表3-3.图3-3 导料板尺寸2）有侧压装置的送料方式板料宽度B 0 -=（Dmax+2a）0 - （3-2）式中条料宽度的单向偏差，查表3-2 。通过分析与研究，本套模具采用无侧压装置的送料方式，故采用公式（3-1）,式中查表(3-2) 得0.1mm，C查表(3-3) 得0.5mm。B0 -=（Dmax+2a+C）0 -=（50+2+0.5）0 -0.4=52.5 0 -0.4步距:S=50+1=51mm 表3-2 条料宽度偏差 mm条料宽度B材料厚度t0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20 表3-3 导料板与条料之间的最小间隙Cmin mm材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度B条料宽度B100以下100200200300100以下100以上0.50.50.51580.510.50.5158120.51158230.51158确定排样图如图所示：（图3-4）图3-43.1.4步距 一个步距的材料利用率为=（D2/4）/BS）100% =（252-（20.3223.462/3）/5251）100% =61.85%3.2总冲压力的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力F。用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算： （3-1）式中： F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度；材料抗剪强度；K系数。一般取K1.3 F=st=s0.8R =40840N=4.17t=5t 图3-5冲裁示意图表3-4优质碳素结构钢性能指标（GB/T 699-1999）材料牌号 b /MPa s /MPa(%)(%)交货状态硬度HBS08F295175356013110F315185335513715F3552052955143083251953360131103352053155137表3-5 冲压常用的金属材料的力学性能材料名称牌号材料状态及代号力学性能抗剪强度/MPa抗拉强度 b /MPa屈服点 s /MPa伸长率/(%)普通碳素钢Q195未经退火2553143153901952833Q2353033723754602352831Q2753924904906102751520碳素结构钢08F已退火2303102753801802730082603602154102002710F22034027541019027102603402954302102615270380335470230253.3确定压力的中心模具压力中心：冲压力合力的作用点。 确定模具压力中心的意义：为了保证压力机和模具的正常工作，不受偏载，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合/偏移不大。 即：若不能重合，那至少要保证模具的压力 中心在模柄在凹模面上的投影面积 =64.19mm其中：C1=157mm a1=25mm C2=73mm a2=75.7mm C3=73mm a3=126.7mm C4=12mm a4=126.7mm压力中心A：（见图3-6） 即压力中心为：A (64.19, 0)图3-6压力中心图3.4冲床的选用根据总冲压力F=5KN，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，选用JB23-40T 并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数为：公称力（KN）： 400公称力行程（mm） 4滑块行程（mm） 100行程次数（次/mm） 55装模高度（mm） 240装模高度调节量（mm） 56工作台尺寸（mm） 前后 370 左右 6354工作零部件设计4.1凸模和凹模的刃口尺寸和公差重要性凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。 4.2生产实践发现的规律1)冲裁件断面都带有锥度。光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 2)凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大3)冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。4)选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。 5)工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 4.3凸、凹模刃口尺寸计算原则1)设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，即冲裁间隙通过增大凸模刃口尺寸来取得。2)根据冲模在使用过程中的磨损规律：设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取接近或等于工件的最大极限尺寸。图4-1 落料、冲孔各部分尺寸与公差分布情况R25的落料凸模刃口： D=（Amax-X）+1/4 0 =(500 -0.50.62)+1/40.63 0 =49.69 +0.155 0mm冲孔凸模： D=（4+0.3 0+0.30.5）0 -1/40.3 =（4+0.15）0 -0.075mm =4.15 0 -0.075mm冲孔凸模： D=（20+1/20.52）+0.065 -0.065 =20.26 0 -0.065mm 落料凸模 三角形凸模 图4-2 落料凸模，三角形凸模，冲孔凸模三个凸模的材料均为T10A5主要零部件标准模座根据模架类型及凹模周界选用上模座：25012540下模座：25012545导柱：28170导套：32100模座材料选用灰口铸铁，它具有较好的吸震性5.1凹模板 图5-1 凹模板5.2凸模固定板 图5-2 凸模固定板5.3卸料板 图5-3 卸料板5.4垫板的选用垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：P=F12/A式中P凸模头部端面对模座的单位面积压力；F12凸模承受的总压力；A凸模头部端面与承受面积。由于计算的P值大于冷冲压工艺及模具设计表3-34模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC4348。其尺寸规格为：250mm100mm12mm。上下面须磨平，保证平行5.5定位零件定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，规格为GB/T7694.10-94，材料45号钢，硬度为4348HRC6模具主要零件加工工艺规程的编制6.1冲压模具制造技术要求模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：1）组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。2）组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必须达到设计要求.3）为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件为止。6.2总装工艺装配图：见图6-1图6-1装配图 1-上模座 2-垫板 3-凸模固定板 4-卸料板 5-凹模板 6-下模座 7-冲孔凸模 8-三角形凸模 9-落料凸模 10-导柱 11-导套 13-销钉14-销钉总 结经过一段时间的论文设计，至此已基本完成了任务书所规定的任务。本设计涉及的课程很多，涉及到机械制图、冷冲压工艺及模具设计、模具制造工艺学、金属学与热处理、成型设备、CAD绘图等相关课程的知识。在校期间的我还进行了金工实习、和两次课程设计。这些课程的学习，以及课程设计的演练都为这次毕业设计做了很好的准备。基础课和专业课，它们为我的设计做了前提，它们是我设计的理论基础和知识基点；金工实习让我深入而清楚的看到了在实际生产中机械产品的结构和工作运转情况；而两次课程设计则是和这次毕业设计设计最接近，最有相似之处的，它们为我这次的设计的顺利进行起到了很好的铺垫作用。此次毕业设计也是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。也许，我的学生生涯从此就会结束，但是学习的道路却还将持续下去，毕竟“学无止境”。通过这次设计，我懂得了“凡事必亲躬”,唯有自己亲自去做的事，才懂得其过程的艰辛。未来的人生路途中难免会遇到各种各样的困难和挫折，也正是这次设计让我有了迎接新挑战，战胜困难的勇气。致谢 非常老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他们给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，他们放弃了自己的