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机械毕业设计全套
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MJC01-193@钥匙毛坯冲压模具设计,机械毕业设计全套
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附件三： 紫琅职业技术学院 毕业设计任务书 系部名称 机电工程系 专业班级 模具 3091 学生姓名 林威 指导教师姓名 程洋 设计题目 钥匙毛坯冲压模具设计 撰写 毕业论文的目的 撰写毕业设计的目的是总结和检验学生在学校期间的学习成果，培养学生综合运用所学的专业知识以及专业技能进行独立分析和解决问题的能力，使学生受到科学研究的基本训练，达到专业素质培养目标的要求。 通过 撰写 毕业 设计 强化学生对专业理论知识和专业技能的理解和掌握 ,培养学生收集资料和调查研究的能力、培养学生进行 专业 理论分析及论证的能力。 撰写 毕业论文要求 1. 要求一定要有结合实际的对某具体课题进行有独立见解的 设计 ,并要求有一定的技术含量； . 2 . 设计 应该在所规定的时限内完成； 3. 书面材料、框架及字数应符合规定； 4. 学会查阅有关的技术资料和相关的规范； 5 .掌握相关规范的选择和运用； 撰写 毕业论文进度安排 2011年 11 月中旬 12月上旬 依照任务书阅读文献，收集资料准备草案 2011年 12月上旬 12月中旬 确定方案，编写设计开题报告，并交老师审核 2011年 12月中旬 2012年 3月中旬 完成初稿，交老师审 核。 2012年 3月中旬 4月下旬 完成二稿，交老师审核 2012年 4月下旬 5月下旬 定稿并提交毕业设计相关资料，准备答辩 2012年 6月 2日 6月 3日 答辩 nts 紫琅职业技术学院 2012 届模具专业毕业设计开题报告 姓名 林威 系部 机电工程系 专业 模具设计与制造 班级 模具3091 题目 钥匙毛坯冲压模具设计 一、选题背景、目的及意义 背景：钥匙是与我们每个人生活息息相关的工具。随着社会不停发展，钥匙也越具特色。由于学校组织的岗位实习是在工厂的模具房实习，恰巧又以冲压模具居多，所以就了解熟悉了冲压模。 目的 :在毕业之前自己设计一副模具，以便检验自己三年所掌握的知识水平。 意义：锻炼了自己的能力，也是为自己在大学所学的专业知识做总结。 二、主要内容及提纲 摘 要 目 录 1、冲压模具的设计步骤 1.1 分析冲压件零件图 1.2 选择卸料方案 1.3 工艺方案的确定 2.1 合理的排样 2.2 模具结构设计与工作过程 3、工作零件的加工 3.1 模具的主要部分及加工 3.4 冲压力计算及压力机选择 3.3 组装工艺要求 4.定位装置的确定 4.3 选择模架及其他模架零件 致 谢 参考文献 三、主要方法和措施 对钥匙外形进行分析，采用倒装复合模的加工工艺，通过合理的排样与冲压力的计算 ，进行了模具结构设计以及注意问题。实践证明，该模具冲出来的零件毛刺小，断面平整光滑，生产率高，成本低，达到了预期目的 。 nts 四、主要参考文献 （ 1） 冷冲压工艺与模具设计 中国劳动社会保障出版社。 2006 （ 2） 冷冲模设计中国劳动社会保障出版社。 1998 （ 3） 冷冲压技术问答 机械工业出版社。 2004 （ 4） 冲模设计编写组 机械工业出版社。 2007 （ 5） 冷冲压技术 机械工业出版社。 2000 （ 6） 冲压模具设计与制造 高等教育出版社。 2002 五、毕业设计推进计 划 2011 年 11 月中旬 12 月上旬 依照任务书阅读文献，收集资料准备草案 2011 年 12 月上旬 12 月中旬 确定方案，编写设计开题报告，并交老师审核 2011 年 12 月中旬 2012 年 3 月中旬 完成初稿，交老师审核。 2012 年 3 月中旬 4 月下旬 完成二稿，交老师审核 2012 年 4 月下旬 5 月下旬 定稿并提交毕业设计相关资料，准备答辩 2012 年 6 月 2 日 6 月 3 日 答辩 学生签名： 2011 年 12 月 16 日 指导教师意见（对选题的有效性、研究方法的正确性、课题的广度、深度的意见及开题是否通过）： 通过（ ） 修改后通过 （ ） 未通过 （ ） 指导教师签名： 2011 年 12 月 16 日 注：开题报告装订在毕业设计（论文）任务书后 开题是否通过请指导教师在括号内打“ ” nts 毕业设计 题 目： 钥匙毛坯冲压模具设计 副 标 题： 学 生 姓 名： 所在系、专业： 机电工程系 ,模具设计与制造 班 级： 模具 指 导 教 师： 日 期： 年 5 月 29 日 nts 摘 要 I 摘 要 本文主要 根据钥匙的形状及工艺特点，分析了工序集中的可能性，提出制造钥匙外形的工艺方案，介绍了复合模的结构及设计中应注意的问题。由于学校大部分的学生对钥匙的需求量都很大，因此设计出一份合理的钥匙外形模具很有现实意义 关键词 ：间隙冲裁 冲孔落料 工艺分析 nts 目 录 I 目 录 摘 要 . I 目 录 . I 1、 钥匙模具分析 . 1 1.1 分析零件图 .1 1.1.1 分析模具的结构 .1 1.1.2 制定冲压方案 .1 1.1.3 设计工艺方案 .1 1.2 卸料方案的确定 .1 1.2.1 弹性卸料方式 .1 1.2.2 模具设计计算 .2 1.2.3 制作图纸 .2 1.3 工艺方案的确定 .2 1.3.1 方案选择 .2 2、排样 . 3 2.1 合理的排样 .3 2.1.1 排样方式的确立 .3 2.1.2 钥匙零件 图 .3 2.2 模具结构设计 .4 2.2.1 模具结构设计 .4 2.3 模具工作过程 .4 3、工作零件的结构 . 5 3.1 模具的主要部分 .5 3.2 凹模结构 .5 3.3 凸模结构 .7 3.4 冲压力计算及压力机选择 .8 3.5 凸凹模刃口尺寸计算方法 .9 3.6 模具工作过程 . 11 3.3 组装工艺要求 . 11 3.3.1 选择基准件 . 11 3.3.2 组建装配 . 11 3.3.3 总体装配 . 11 4.定位装置的确定 . 12 4.1 压力中心计算 . 12 4.2 装配原则 . 12 4.3 选择模架及其他模架零件 . 12 4.3.1 模架 . 12 4.3.2 垫板 . 12 4.4 试验 . 12 致 谢 . 13 参考文献 . 14 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 1 1、 钥匙模具分析 1.1 分析零件图 1.1.1 分析模具的结构 产品零件图是制定冲压工艺 方案和模具设计的重要依据，制定冲压工艺要从分析产品的零件图入手。分析零件图包括技术性和经济性两个方面： 1. 根据冲压件的生产纲领，分析产品的成本，阐明采用冲压生产可采取的经济效益。 2. 冲压件的工艺性是指该零件冲压加工的难易程度。在技术方面，主要分析该零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的特点。如果发现冲压工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见 1.1.2 制定冲压方案 1 在分析了冲压件的工艺性质后，通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式基础上，制定几种不同的冲 压工艺方案。 2 从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和使用寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面进行综合考虑，比较，最后确定经济合理的工艺方案。 1.1.3 设计工艺方案 依据所确定的零件成形的总体方案，确定冲压工序的工艺方案。冲压工序的工艺方案的内容如下： 1 确定完成本工序成形的加工方法； 2 确定本工序的主要工艺参数； 3 根据各冲压工序的成形极限，进行必要的工艺设计； 4 确定各工序的成形力； 5 计算并确定每个工序的形状和尺寸、绘出各工序图。 1.2 卸料方案的确 定 1.2.1 弹性卸料方式 为了将冲压后卡筛在凸模上、凸凹模上的制件或废料卸掉，将制件从凹模中推出来，以保证下次冲压正常进行，设计模具时，必须正确选择卸料方式和装置。 对于冲裁料厚度在 0.8mm-1.5mm 下并且要求冲裁件比较平整的，可选用弹性卸料nts 钥匙毛坯冲压模具设计 2 方式；卸料装置设计的是否正确，直接影响工件的质量、生产效率和操作安全程度 1.2.2 模具设计计算 计算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、垫板、凸模、打料板）的外形尺寸，并确定标准模架以及卸料橡胶或弹簧的自由高度。 确定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模工作部分 尺寸 1.2.3 制作图纸 根据分析、计算及图形绘制本产品的设计说明书。 本次设计一套冲孔、落料的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。 1.3 工艺方案的确定 1.3.1 方案选择 上述零件看该零件图看，加工该零件的一般的方法即是采用先冲孔，后落料两道工序内容。但由于用级进模冲压时，进料过 程中零件中间有一个直径 4 的孔 ,在模具中的位置不能保证，还 对材料的宽度的要求较严格 。 用倒装复合模，即一次行程中在模具的同一部位可以同时完成几道工序，减少了工序数量和模具数量，减少操作人员和设备占用量，减低生产成本。该种模具对板料定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小，冲出的冲件平整度较高。适用于像钥匙外形这样形状的零件而且冲出后尺寸精度和表面质量都能满足以上工序分析中的要求。经过对该零件的工艺分析以及生产实践，应选择后者。 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 3 2、排样 2.1 合理的排样 2.1.1 排样方式的确立 设计条料排样图 ,要考虑到材料的利用率及板料的纤维方向。因为零件的形状为腰形，因此可采用有废料排样 。 图 1排样图 .影响排样形式的因素 (1)零件的形状。零件的合理排样与其形状有密切关系，例如圆形零件不可能实现无废料排样。在使用条件许可时，也可改变零件形状，以设计最佳排样方式。 (2)零件的断面质量、精度要求。当零件的断面质量和尺寸精度要求较高且形状较复杂时，应采用有废料排样形式。 (3)冲模结构。有废料排样的冲模结构比较复杂。少、无废料排样冲裁多用连续模、导板模，当零件孔与外形相对位置公差很小时，可用复合模。在无废料冲裁中，多数凸模单面切割，受到很大的侧向力，为此，凸模侧面要有支撑结构零件，如反侧压挡块。 (4)模具寿命。有废料排样模具全部刃口参与冲裁，受力均匀，模寿命较高；少、无废料排样凸模单面切割，有时毛刺会被凸模带入间隙，导致模具寿命较短。 (5)操作的方便与安全。有废料排样模具的零部件较为安全，操作方便、安全；少、无废料排样的模具结构简单，操作时往往欠方便与安全。 (6)生产率。有的少、无废料排样模具一次冲裁可获得两个以上的零件，有利于提高生产率。 2.1.2 钥匙零件图 材料的选择 根据使用要求，如图 2 所示，材料为 1Cr18Ni9,（不锈刚）厚度为nts 钥匙毛坯冲压模具设计 4 0.5 。零件成形后要求有精确的尺寸及较小的表面粗糙度值。 （ 2）冲孔工艺的确定，考虑到 4 孔是起悬挂作用，因此对孔的精度与位置要求并不高，一般冲孔方案就可以满足要求。因受凸模强度的限制 ,孔的尺寸不应太小 .冲孔的最小尺寸取决于材料性能 ,凸模的强度和模具结构等 图 2 零件图 2.2 模具结构设计 2.2.1 模具结构设计 模具在设计制造 过程中本生精度要比产品进度高。只有提高了模具精度才能近一步提高产品精度 零件质量与模具结构以及工作零件精度有关， 合理的模具结构是制造合格零件的关键之一。因此，根据具体的零件形状、尺寸以及材料，必须要合理设计模具结构。根据以上工艺分析，设计了倒装复合模，模具结构如图 3 所示 2.3 模具工作过程 模具的冲孔凸模和落料凹模装在上模，凸凹模装在下模上。所以由其结构我们可以看出，该模具属于倒装式复合模。 如图所示，该模具处于闭合位置。当冲模开始运行的时候，滑块的移动会带动其模柄向上运 动，与模柄连接的上模座会与垫板、凸模固定板、凸模、凹模、推件块等相关零件发生联锁的向上运动，自动送料装置将条料送到模具的正确位置。模具中导料销和挡料销与加工条料相接触，对条料起到固定和导向的作用，这样可以确保其在冲压时处于正确的位置且不发生位移。压力机带动滑块向下运动，这时卸料板和凹模将毛坯固定压紧，接着就开始冲裁。被冲下来的毛坯材料会被凸凹模压在孔内，而外部的毛坯材料则在凸凹模上被压紧。然后，冲床滑块开始它的回程运动。坯料会在弹簧的作用下，通过卸料板推出凸凹模，剩下工件则被留在了凹模的孔内。当推杆接触到冲 床的打料横梁后，会向下移动带动推板，推板则会推动推销向下运动，而推销会推动推件块向下运动，最终将工件从凹模孔中顶出落下。 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 5 3、工作零件的结构 3.1 模具的主要部分 凸模和凹模分开加工 一般在制造的冲裁模批量较大时采用此种方法 ,在这种情况下 ,需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差 ,落料时 ,间隙取在凸模上 . 图 3模具图 1.上模座 2导柱 3凹模 4 凸凹模 5下模座 6 销钉 7 凸模 8销钉 9螺钉 10 凹模 11导柱12固定板 3.2 凹模结构 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 6 图 4 凹模及加工步骤 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 将毛坯锻成 2 热处理 退火 3 铣 铣六面 ,厚度留单边磨量 0.20.3mm 铣床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸 ,磨侧基面保证互相垂直 平面磨床 5 钳工 划各型孔 ,螺孔 ,销孔位置划漏孔轮廓线 6 钳工 加工好凸模 ,配作冲孔凹模达要求 7 铣 铣漏料孔达要求 铣床 8 钳工 钻铰 6 10 015.00 ,钻攻 4XM12 钻床 9 热处理 淬火 ,回火 ,保证 HRC6062 10 平磨 磨厚度及基面达到要求 平面磨床 11 线切割 按图切割各型孔 ,留 0.0050.01 单边研量 线切割机 床 12 钳工 研光各型孔达要求 13 检验 确定模板尺寸 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 7 1) 凹模的厚度： H=Kb 式中 b 凹模孔的最大宽度 (mm ) K 系数 H 凹模厚度 通过差表 可得凹模厚度 通过凹模板的确定，可算出其他板的厚度 包括 下模座厚度 导向板厚度 凸模固定板厚度 垫板厚度 上模座厚度 2可得模板尺寸及其它零件： 下模座 凹模板 导向板 凸模固定板 垫板 上模座 3)选用标准螺钉： 凹模采用整体式凹模，为了制造方便各冲裁的凹模孔均可以采用线切割中走丝加工，也可以保证精度 3.3 凸模结构 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 8 图 5凸模 凸模材料为 Cr12，加工时应先按图纸要求加工 台阶孔，应注意刃口部分先打 4 的小孔，然后进行热处理达到要求，利用线切割加工刃口部分达到图样要求 3.4 冲压力计算及压力机选择 根据冲裁力计算公式为 KLTF 模具采用弹性卸料装置和推件结构，根据所需卸料力 XF 和推件力 TF 根据计算得出数据 ,查表可知所需冲压力 ,可选设备为开式压力机 J23 35 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 9 3.5 凸凹模刃口尺寸计算方法 由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺 寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为以下两种情况：凹模与凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，从此工件的结构上分析，选择凸模与凹模分开加工的制造方法：采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模 p、凹模 d），适用于圆形或简单形状的制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙 2Cmax，必须满足下列条件： m i nm a x 22 CCdp 或取： )22(4.0m i nm a x CCp m in )2m a x2(6.0 ccd 也就是说，新制造模具应该是m a x22 CC m iadp ，否则制造的模具部隙已超过允许变动范围 2Cmin 2Cmax,影响模具的使作寿命。 刃口尺寸及公差 由于材料较厚 ,模具间隙较小 ,模具的间隙由配作保证 ,工艺比较简单 ,并且还可以放大基准件的制造公差 ,(一般可取冲件公差的 1/4),使制造容易 ,因此采用配作加工为宜 . 由落料尺寸得 ,凹模会变小 ,所以得以凹模为基准 ,配作凸模 .刃口尺寸由冲孔尺寸得 ,凸模尺寸变小 ,所以以凸模为基准 ,配作凹模 . nts 钥匙毛坯冲压模具设计 10 图 7模具结构图 注意 : 在进行模具结构及零件设计时，需首先根据条料排样图确定总体结构，然后一次为基础，详细设计其中的组成零件。这一过程实际上就是自顶向下的设计过程。模具组成零件的形状除受成形工艺形状约束外，还受其在模具中所处的位置及其他零件的关系约束，只有总装在结构基础上，才能获得零件的相关约束，进行零件的设计。 为此，在利用 CAD 画图时，应采用自顶向下的设计模式，依次实现模具结构及零件的设计。具体表述为：首先，根据条料排样图确定模具的总体框架结构，从典型结构库中实体化一种导向结构图，然后直 接在该总体结构下，设计其他相关模具零件，以使零件设计和装配设计相关联。这样，在设计某一零件时，其相关零件的形状变化可被自动处理，从而保证设计结构一致性。当零件设计完成后，可将装配结构中的每一零件输出到相应的文件中，用来产生相应零件的装配图，并标注相关尺寸、技术要求等。 搭边 : 在进行模具结构及零件设计时，需首先根据条料排样图确定总体结构，然后一次为基础，详细设计其中的组成零件。这一过程实际上就是自顶向下的设计过程。模具组成零件的形状除受成形工艺形状约束外，还受其在模具中所处的位置及其他零件的关系约束，只 有总装在结构基础上，才能获得零件的相关约束，进行零件的设计。 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 11 连接零件 此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部伯，使之共同完成工件的制造 3.6 模具工作过程 如图所示，该模具的冲孔凸模和落料凹模装在上模，凸凹模装在下模上。所以由其结构我们可以看出，该模具属于倒装式复合模。 如图所示，该模具处于闭合位置。当冲模开始运行的时候，滑块的移动会带动其模柄向上运动，与模柄连接的上模座会与垫板、凸模固定板、凸模、凹模、推件块等相关零件发生联锁的向上运动，自动送料装置将条料送到模具的正确位置。模具中 导料销和挡料销与加工条料相接触，对条料起到固定和导向的作用，这样可以确保其在冲压时处于正确的位置且不发生位移。压力机带动滑块向下运动，这时卸料板和凹模将毛坯固定压紧，接着就开始冲裁。被冲下来的毛坯材料会被凸凹模压在孔内，而外部的毛坯材料则在凸凹模上被压紧。然后，冲床滑块开始它的回程运动。坯料会在弹簧的作用下，通过卸料板推出凸凹模，剩下工件则被留在了凹模的孔内。当推杆接触到冲床的打料横梁后，会向下移动带动推板，推板则会推动推销向下运动，而推销会推动推件块向下运动，最终将工件从凹模孔中顶出落下。 3.3 组装 工艺要求 3.3.1 选择基准件 选择装配基准件。 选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定 3.3.2 组建装配 组件装配。 组件装配是指模具在总装配前，将两个以上的零件按照规定技术要求连接成一个组件的装配工作 3.3.3 总体装配 总体装配。 总装是将零件和组件结合成一幅完整的模具过程。在总装前，应选好装配的基准件和安装好上、下模的装配顺序。 在装配模具时必须严格控制和调整凸、凹模间隙的均匀性。间隙调整后，才能紧固销钉 21A 及螺钉。 检验、调试。 模具装配完毕后，必须保证装配精度，满足规定 的各项技术要求，检验模具各部分的功能。在实际生产条件下进行试模，当试模合格后，模具加工、装配才算基本完成。 nts 钥匙毛坯冲压模具设计 12 4.定位装置的确定 因为板料厚度 t=5mm,属于较小厚度的板材 ,且制件尺寸不大 ,固采用侧面两个固定挡料销定位导向 ,在送料方向由于受凸模和凹模的影响 ,为了不至于削弱模具的强度 ,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销 . 4.1 压力中心计算 此零件的外形为对称件，中间的异形孔不是对称的，但孔的尺寸很小，左右两边的圆弧各自的压力中心和零件中心线的距离差距不大，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件 外形中心线的交点 4.2 装配原则 装配应以凹凸模作装配基准件。先将装有凹凸模的固定板用螺栓和销钉安装，固定在指定的相应位置上；再按凹凸模的内形装配和调整冲孔凸模固定板的相对位置，使冲孔凹凸模的间隙趋于均匀，用螺栓固定；然后再以凹凸模的外形为基准，装配和调整落料凹模相对凹凸模的位置，调整间隙，用螺栓固定 4.3 选择模架及其他模架零件 4.3.1 模架 根据 GB/T 2851.5-90,由凹模周界 200X160,及安装要求 ,选取 凹模周界 :LXB=250X200,闭合高度 :H=220265,上模座 :250X200X50 下模座 :250X200X60,导柱 :32X210,35X210, 导套 :32X115X48,35X115X48 4.3.2 垫板 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力 ,以防止模座被挤压损伤 ,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板 .垫板的外形尺寸与凸模固定板相同 ,厚度可
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