垫板冲压模具设计毕业论文3.doc

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。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。 1.冲压工艺与模具设计1.1零件介绍已知冲裁零件的形状如图所示，材料为10.确定冲裁工艺方案，设计模具，编制模具零件的加工工艺规程材料:10 t=1.5mm未注公差等级为IT14 生产批量：大批量 图111.2冲压件进行结构工艺性分析.结构工艺性分析 1.该零件形状简单，对称。 2.该零件有尖角，但图纸无特殊要求，用线切割钼丝半径加单边放电间隙代替间隙是允许的。3.冲件上无悬臂和狭槽。4.最小孔边距为（8.5-4）/2=2.25mmt=1.5mm因为只有一个孔，所以不用考虑最小孔间距。5.该冲件图形规则，用切口或切断成形都是允许的。6.检查最小孔径。由10查附表2得为255-333Mpa，再由表2-1查得dt=1.5mm,该件上的最窄孔为4.远远大于d1.5mm的要求（2）公差和断面粗糙度的确定 由该零件并未注名公差等级以及偏差，则按IT14计算，低于冲孔可以达到的公差等级IT10.零件在折弯翻边以及攻螺纹之前的展开图的各尺寸经过计算查资料得螺纹孔在拉伸之前的D=0.85M=0.85*4=3.4mm其他数据经计算如下所示 图12查表可得各尺寸公差为：零件外形： 零件内形： 定位尺寸：1.3确定基本的冲压工艺，编制冲压工艺1.确定基本工序及数量工件外形简单，可以切口，可以切断，内形可以冲孔，一个圆孔,然后落料，折弯和翻边采用其他模具，攻螺纹手工，在此不作深究。2.确定工艺方案方案一，先冲孔后落料，再在其他模具上折弯冲包最后攻螺纹；方案二，同时冲孔落料，再在其他模具上折弯冲包最后攻螺纹。其中，方案二虽然能满足冲件的精度要求，但模具结构相对比较复杂，成本高，方案一模具结构简单，模具制作起来比较方便，而且工件本身对精度要求不高。通过以上分析，采用方案一比较好，并且采取双侧刃定位。综上所述，先冲孔后落料，再在其他模具上折弯冲包最后攻螺纹。采用级进模。1.4确定模具结构类型采用弹压卸料级进模1.5排样设计查表2-6可知搭边由T=1.5查表得搭边a=1.5，=1.52.步距A=8.5+1.5=10mm3.条料宽度B=查表得2-7=0.5 则B=20.1+3+4=mm4.排样图图131.6.计算材料利用率=S/AB100%因为S=20.1*8.5-3.14*1.7*1.7=161.6，所以=161.6/10*27.1=59.7%1.7.计算冲裁压力，初选压力机 =1.3Lt L=3.143.4+20.12+8.52+10+10+2+2=91.876mm又查得=255MPa则=1.391.8762551.5=45685N=45.7KN初选压力机J23-6.3型 号： J23-6.3公称压力（KN）： 63滑块行程（mm）： 35行程次数（次/min）： 170最大闭合高度(mm)： 150闭合高度调节量（mm）： 35模柄孔尺寸直径（mm）: 30模柄尺寸深度（mm）： 551.8计算压力中心建立如下图所示的坐标系 压力中心距轴的距离,可以用下式子求得： 图14其中=91.876mm各冲裁处的坐标值和冲切长度分别为=（0，0） =(10，3.2）=3.14*3.4=10.676mm=(10.75,11.5)=10mm=（15.75，12.5）=2mm=(-9.25,-11.5)=10=(-4.25,-12.5)=2将以上数据带入公式得=（10.67610+10.7510+15.752-9.2510-4.252）/91.876 = 1.57 取1.6 =（10.6763.2+11.510+12.52-11.510-12.52）/91.876 = 0.37 取0.4即压力中心为（1.6，0.4）1.9计算凹模外形尺寸和选择经典组合 由排样图确定各凹模型孔位置如下图所示图15选定典型组合 查表选择典型组合为：10010014 GB2858.1-81根据上述数据和实际情况作出典型选择：(单位：mm）序号名称规格材料数量1垫板10010044512凸模固定板1001001445钢13卸料板1001001245钢14导料模10010014 Cr12MoV 16导套20(22)652345钢27导柱20(22)10045钢28凸模长度45Cr12MoV 29螺钉M83545钢410圆柱销83545钢111螺钉M82045钢8 2.工作件刃口尺寸计算2.1计算凸凹模刃口尺寸确定基本工序 内形：冲孔。外形：落料找出各类尺寸，列表如下 磨后变小磨后变大磨后不变冲孔3.20.1落料，具体计算4.查表确定初始间隙=0.14 1.5=0.21 =0.21.5=0.32.2 部分零部件设计（1）凹模的设计1.型孔的位置从排样图上被冲切的位置获得2.型孔尺寸由刃口尺寸计算获得3.各螺孔，销孔的大小，位置数量均可以从5中查得4.材料选取Cr12MoV，热处理硬度为HRC60-64，表面粗糙度见附图5.将以上设计结果绘制成凹模零件图，见附图（2）凸模的设计材料厚度不大，凸模尺寸足够，可以采用直通式即可凸模长度可以查1标准表得为45mm，经校核可行固定既可以采用铆接固定法，也可以采用台肩固定法，在此采用台肩法.凸模材料与凹模材料相同，热处理硬度比凹模稍低，取为HRC58-62.工作部分的表面粗糙度Ra=0.32-1.25，固定部分为0.63-2.5凸模的装配尺寸可以由前面的刃口尺寸计算获得将以上设计结果绘图，见附图（3）固定板的设计1.固定板的型孔位置应与凹模型孔位置一致，型孔尺寸与凹模成0.01的双边过盈量制造2.固定板的螺纹孔，让位孔的位置可以按5确定3.固定板的材料采用45，不淬火（4）模柄的设计本例为无特殊要求的级进模，采用压入式模柄即可，详细数据查5表可以取得，将以上的设计结果绘制成图，见附图（5）模架导柱的选择 无特殊要求，选择滑动导向模架，B型对角导柱模架即可，导柱位于模架的对角，材料及其尺寸查5表即可得3.冷冲压工艺过程卡工序号工序名称工序草图设备名称及型号工装名称及代号1下料将7501000mm的板料剪成27.11000mm的板料剪床2冲孔多工位级进模3落料多工位级进模4折弯折弯模5翻边翻边模6攻螺纹钳工车间4.级进模零件加工工艺卡4.1 凹模加工工艺过程卡工序号 工序名称工序内容加工车间设备名称1生产准备领取毛坯，检查合格印2锻造10010014尺寸公差2锻造车间空气锤C41250加热炉3毛坯退火退火锻造车间4检验检验毛坯尺寸及强度锻造车间5初加工六面刨：粗、半精加工6个面，单边余量0.4模具车间刨床，铣床6粗磨基准面磨：磨上下平面、两基准面至图标尺寸模具车间磨床7划线划中心线、各螺孔、销孔、型孔轮廓线模具车间高度尺，划线平台8线切割切割各个型孔线切割车间线切割机床9热处理淬火，低温回火锻造间10精磨精磨各个平面模具车间磨床11钳工去毛刺倒角钳工车间12校验按图样检验模具车间4.2 冲孔凸模加工工艺过程卡工序号 工序名称工序内容加工车间设备名称1 生产准备领料，下料（+2）58检查材料牌号2车削车端面车外圆机加工车间车床3热处理淬火回火锻造车间4精磨磨削至尺寸精度要求机加工车间磨床5钳工去毛刺，研磨刃口钳工车间6检验按图样检验4.3 落料凸模加工工艺过程卡工序号 工序名称工序内容加工车间设备名称1生产准备领料下料2锻造锻造方形体机加工车间锻床3数控铣粗铣六个平面，留加工余量机加工中心数控铣床4热处理淬火回火热处理车间5精磨精磨六面至尺寸精度要求机加工车间精密磨床6钳工去毛刺，研磨刃口钳工车间7检验按图样检验结论通过本次冲压模具的设计，让我又对这门课程有了重新的了解。让我学到了不同与课堂的新东西，增加了自己的动手能力。在设计的过程中不断的去学习新的方法和工艺，受益匪浅，对以后的学习和工作有了一个比较深的了解，也许现在我的设计还是有不少欠缺，但是人在不断的进步中就能慢慢的成功，我相信在不久的将来我能胜任这项事业。这次的设计也让我巩固了软件知识，制图知识，以及其他设计的知识收获颇丰，也感谢这期间老师对我的指导已经同学的帮助，才使得我能完成这次设计。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 谢本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的毕业论文的，同窗之间的友谊永远长存，在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本论文能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学校机械系的全体老师表示由衷的谢意。 参考文献1 曾霞文 徐政坤主编.冷冲压工艺及模具设计.长沙：中南大学出版社，20062 王 芳主编.冷冲压模具设计指导.北京：机械工业出版社，19993 付宏生主编.冷冲压成形工艺与模具设计制造.北京：化学工业出版社，20054 肖景容