模具毕业设计84设计加工客车上 “车门垫板”零件的冲裁模.doc
模具毕业设计84设计加工客车上 “车门垫板”零件的冲裁模
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机械毕业设计论文
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模具毕业设计84设计加工客车上 “车门垫板”零件的冲裁模,机械毕业设计论文
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毕业设计 姓名 班级 专业 导师 日期 nts 第三章 - 1 - 目 录 第 1 章 ：设计任务书 （ 1） 第 2 章 ： 冲压设计的基本内容及步骤 （ 2） 2.1、 零件的 工艺分析 （ 2） 2.2、 确定零件的 方 案 （ 3） 2.3、选择定位方式（ 4） 2.4、选择卸料方式 （ 4） 2.5、冲裁工艺计算 （ 5） 2.5.1 凸凹模间隙值的确定 （ 5） 2.5.2 工艺与设计计算（ 7） 2.5.2.1 冲裁力的计算 （ 7） 2.5.2.2 压力中心的计算 （ 7） 2.5.2.3 各主要零件的 尺寸 （ 8） 2.5.2.4 计算侧压力 （ 11） 2.5.2.5 模具总体设计 （ 11） 2.5.2.6 选定设备 （ 12） 2.5.2.7 绘制各零件图 （ 13） 2.5.2.8 模具装配图（ 15） 2.6 冲压工艺卡片绘制（ 16） 第 3 章 设计总结 （ 17） 参考文献（ 19） 附录 nts 第一章 - 2 - 摘要 本设计根据生产实践过程中对冲压件， 冲压实践性的设计。随着近代工业的发展，相当多的工业部门越来越多的采用冷冲压加工产品零部件，尤其是在大批量生产中十分广泛。不少过去用铸造、锻造、切削加工的零件，现在已被质量轻，刚度好的冲压件所代替。通过冲压加 工制造，大大提高了生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量，降低成本，进行产品的更新换代是很难实现的 冲件图样分析、分析该冲压件工艺过程设计的可能方案，具体计算和设计该方案各工序的工艺参数，设计绘制冲压工序所用的模具图。 设计图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。注重模具结构和装配要求，功能满足，实用可靠。nts 第三章 - 3 - 第 一 章 设计任务书 1.题目来源 ：生产实践 2.题目类型 ：设计 3.设计拟达到的主要目标及技术参数 ： 冲件图样分析、分析该冲压件工艺过程设计的可能方案，具体计算和设计该方案各工序的工艺参数，设计绘制冲压工序所用的模具图。 4.设计具体任务： 模具装配图一份 、 凸模 、凹模、凸 凹模压 、卸料零件、导向零件等到零件图。 设计计算说明书一份 5.设计要求： 设计图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重模具结构和装配要求，功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简明扼要；计算正确可靠。避免冗长，反对抄袭。 6.技术难点 ： 冲压件的工艺水平过程设计方案的确定 ，模具结构总装图。 7.重要提示 ：模具结构总装图中的公差与配合， 冲压设备的选择。 设计题目 :设计加工客车上 “车门垫板 ”零件的冲裁模 材料 :Q235,厚度 t =4mm nts 第一章 - 4 - 车门垫板 第二章 冲压设计的基本内容及 步骤 2.1 零件的 工艺分析 根据零件的生产批量和质量要求 ， 冲裁件的结构 形状尺寸无特殊要求， 根据设计题目的要求，按 IT14 级选取 ，利用普通冲裁方式可达到图样的要求，由于零件的外形简单，形状规则所以适应于冲裁加工。材料为 Q235 钢板， b=450MPA； 良好的冲压工艺性表现在材料消耗少，冲压成形时不必采取特殊的控制变形的措施，工艺的过程简单，模具结构简单且寿命长，产品质量nts 第三章 - 5 - 稳定，操作方便等。如果发现零件工艺性差，则应在不影响使用要求的前堤下，对零件的形状、尺寸及其它要求作必要的修改。 2.2 确定零件的工艺方案 零件属于大批量生产，工艺性较好。但 不 宜采用复合模 加工。因为根据设计要求，最不孔距与孔边距，不能太小，否则模具强度不够或冲裁变形。图中最窄处 A 的距离为 6.5mm。 而复合模的凸凹模的最小壁厚需要8.5mm，所以不能采用复合模。如果采用落料以后再冲孔， 则效率在低，而且质量不易保证。由于该件批量较大， 确定零件的工艺方案为冲孔切断级进模较好， 因为级进模是一种多工位、效率高的冲模，根据冲压件的实际需要，按一定的顺序安排了多个冲压工序进行连续冲压。 并考虑凹模刃口强度，其间还需留一空步，排样如下图所示： 在决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下行到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作，冲模结构简单，寿命长以及生产车间生产条件和原原材料供应情况等，总之要从各方面权衡，以选择出较为合理的排样方案 此外，排样时冲裁件间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料反nts 第一章 - 6 - 搭边在冲裁过程中起了很大的作用，它补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格的零件。搭边值是由经验确定的。参考冲裁工艺与模具设计翁其金主编的 （ 表 3-14） 2.3 选 择工件定位方式 为保证冲裁 出外形完整的合格零件 ,毛坯在模具中应有正确的位置 ,毛坯的正确方式是依靠定位零件来保证的 .根据需要采用固定挡料销的定位方式 。如果板料厚度较小，用导正销定位时，孔的边缘可能被导正销摩擦压弯，因而不起正确导正和定位的作用；窄长形的冲件步距小的不宜安装始用挡料销和挡料销；落料 凸 模尺寸不大的，如在 凸 模上安装导正销，将影响 凸 模强度。因此挡料销加落料 凸 模上案装导正销定位的级进模，一般适应于冲制板料厚度大于 0.3mm 的材料。 属于送进导向的定位零件有导料销、导料板、侧压板等；属于送料定距的 定位零件有始用挡料销、挡料销、导 正销、侧刃等；属于块料或工序件的定位零件有定位销、定位板等。 2.4 选择卸料方式 为了冲压后卡在凸模上 ,凸凹上的制件或废料卸掉 ,将制件从凹模中推出来或顶出来 ,以保证下次冲压正常进行 ,压料或卸料根据冲压件平整度要求和料的厚薄来决定的 .一般来说对于冲裁较硬 ,较强厚且粒度要求不高的工件 ,可选择刚性卸料的方式 ,对于冲裁料厚在 1.5mm 以下 ,且要求冲裁件比较平整的工制件 ,可选择弹性的卸料方式 .因此 ,选取卸料方式为弹性的卸料方式 . 模架的选择 根据国家标准，模架主要有两大类：一类是 由上模座，下模座、导柱、导套组成的导柱模模架（ 已标准化） nts 第三章 - 7 - 2.5 冲裁工艺计算 2.5.1 凸凹模间隙值的确定 凸模、凹模间每侧的间隙称为单面间隙，两侧间隙之和称为双面间隙，冲裁件隙的数值等于凸模与凹模刃口部分尺寸之差，它们间隙的关系式可用下式表示： Z= DA-dT 在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命给间隙确定一个范围值；冲模在使用过程中，凸模和凹模 要逐渐磨损，使间隙渐渐增大 。因此，在设计和制造新模具时，应最小的合理间隙。 计算凸凹模工作部分尺寸 查阅表 2-9 查得， Zmin=0.64mm Zmax=0.88mm (1). 冲孔凸模 工作孔尺寸：宽 22mm 长为 1085 mm 由表 2-12 查得：尺寸为 22mm 时 p=0.02mm 尺寸为 85mm 时 p=0.025mm 查表 2-13 X=0.5 根 据表 2-14 Bp=(B+X ) 0p根据表 2-16 查得 =0.52mm 则 Bp1=(22+0.5 0.52) 00.02mm=22.6200.02Bp2= (85+0.51) 00.025 mm=85.500.025 (2). 冲孔凸模 工作孔尺寸：宽 20mm、 25mm 长为 50 mm 115mm nts 第一章 - 8 - 根据表 2-12 查得 尺寸为 20mm 25 mm 50 mm 时 p=0.02mm 尺寸为 115 时 p=0.025mm 查表 2-13 X=0.5 根据表 2-16，尺寸为 20、 25、 50 的公差分别为 1=0.52mm 2=0.63mm 3=0.81 根据表 2-14 公式 B1P=（ 20+0.5 0.52） 00.02mm=20.2600.02mm B2P=（ 25+0.5 0.63） 00.02mm=25.3100.02mm B 3p =（ 50+0.5 0.81） 00.02mm=250.400.02mm B4P=（ 115+0.5 01） 00.025mm=250.4 00.025mm 切断凸模宽度 工件宽度 40 00.5mm(见图 6-1) 由表 2-12 查得 尺寸为 40mm 时 p=0.02mm 查表 2-13 X=0.5 切断处相当于落料，应以凹模为基准，由于凹模并非整体，因此还应 换算到以凸模为基准进行配研。此处为单面剪切，凸模与挡铁贴靠后 凹 模 之 间 的 间 隙 为 一 般 冲 裁 单 边 间 隙 的 23，因此 Zmin= 23 0.642 mm=0.21mm 按表 2-14 公式 Ad=(A - X ) 0dAp= Ad - Zmin =(A- X - Zmin ) =(40-0.5 0.5-0.21) 00.02mm=39.5400.02mm 凹模工作部分尺寸均按凸模研配，保证两侧共有 0.640.88mm 的均匀间隙，切断部分保证有 0.210.29 的均匀间隙。 nts 第三章 - 9 - 5.1.2 工艺与设计计算 5.1.2.1 冲裁力的计算 根据式 (2-4),冲孔力 F1=Lt b =494 4 450N=889200N 切断力 F2=Lt b =375 4 450N=675000N 根据式样 (2-5) , 冲孔部分及切断部分的卸料力 F 卸 =(F1+F2)K 卸 查表 2-20 , 得 F 卸 =0.04 , 故 F 卸 =(889200+675000) 0.04N=62568N 根据式 (2-7) , 冲孔部分卸料力 F 推 =F1K 推 n 查表 2-20 , 得 F 推 =0.04 故 F 推 1 =9200 0.04 8/4N=71136N 切断部分推件力 F 推 2 =F2K 推 n=675000 0.049 8/4N=54000N 所以 F 总 = F1 + F2 + F 卸 + F 推 1 + F 推 2 =(889200+675000+92568+71136+54000)N=1751904N 2.5.2.2 压力中心的计算 压力中心的分析图如图 6-3 所示 . 根据式 (2-8)和式 (2-9)得 nts 第一章 - 10 - Xa=(75 187.5+214 95.5+20 215+130 217.5+5 280+100 305+2 5 330)/(375+14+20+130+5+100+25) =192.6 取整数为 193 Ya=(75 71.5-214 12.5+280 12.5)/( 375+214+280) =37.96 取整数为 38 2.5.2.3 计算各主要零件的尺寸 1) 凹模厚度 : 按式 (2-19) , 其中 b=115mm(按大孔 ) ,K 按表 2-14 查得，K=0.30，故 H=KB=0.3 115mm=34.5mm 但该件上还需要冲一小孔和切断 ,且匀在同一凹模上进行 ,所以凹模厚度要适当的增加 .故 取 H=40mm nts 第三章 - 11 - 按式 (2-20) , C=(1.5-2) H 80mm 根据工件的尺寸即可估算凹模的外形尺寸 ; 2) 凸模固定板的厚度 H1=0.7H=0.7 40mm=28mm,取整数为 30mm 2) 垫板的采用与厚度 : 是否采用 垫板 , 以 承 压面较小 的凸模进 行计算 , 矩形的凸模承压面的尺寸如 图 6-4 所示 .按式 (2-10),其承压应力 =FA= ( 2 2 8 5 ) 2 4 4 5 08 5 2 2 MPa=205.99 MPa 查表 2-19 得铸铁模板的 p 为 90140 MPa 故 p 因此须采用垫板 , 垫板厚度为 8mm 4) 卸料橡皮的自由高度 根据工件材料厚度为 4mm,冲裁时凸模 进入凹模深度取1mm,考虑模具维修时的刃磨留量 2mm 再考虑开启时卸料板 高 出 凸 模 1mm, 则 总 的 工 作 行 程 h 自由 =(0.25 0.30)h工 件=2732mm 取 h 自由 =32mm 模具在组装时橡皮的预压量为 h 预 =10%15% h 自由 =3.24.8mm 取 h 预 =4mm 由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为 28mm nts 第一章 - 12 - (1) 冲孔的闭合高度预选冲孔的闭合高度为261mm (2) 模具总体设计 有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案便可以对模具进行总体设计并画出草图 ,如下图所示 . 从结构图初算闭合高度 : H 模 =(65+8+74+40+75-1)mm =261mm 根据凹模的外形尺寸 ,确定下模的外形尺寸为610mm 310mm nts 第三章 - 13 - 2.5.2.4 计算侧压力 切断部分是单侧冲裁，所以凸模切刃的另一侧需要有挡块平衡侧压力，侧压力的大小可以按剪切时侧压力的计算方法计算，即： 侧压力 F 侧 =（ 0.100.18） F2 =0.15 675000=101250N 设计挡块时需要按侧压力核算压应力以及螺钉的大小及数量。 2.5.2.5 模具主要零件尺寸的设计 本模具采用的是用工送料的级进模 ,切断凸模面积较可直接用螺钉与圆柱销固定 ,冲孔凹模则须用固定板固定 , 凹模可直接用螺钉与圆柱销固定 .切断凸模的外形须有挡块以克服侧压力 ,挡块同时起定位作用 ,另外 ,横向的定位可在凹模上增设一个定位销 ,卸料装置采用弹性的 ,导向装置采用导柱导套 。 nts 第一章 - 14 - 2.5.2.6 选定设备 该模具的总冲压力 : F 总医院 =1751904N 闭合高度 : H 模 =261mm 外廓尺寸 : 610mm 310mm 某工厂有 1500KW 压力机和 3150KW 压力机，根据所需要的总冲压力来看，须选用 3150KW 压力机，该压力机的主要技术参数为： 最大冲压力 3150KW 滑块行程 460cm 连杆调节量子力学 150cm 最大装模高度 为 400cm 滑块工作面尺寸 800mm 970mm 工作台尺寸 980mm1100mm 因此，根据冲压力、闭合高度、外轮郭等尺寸，选定设备是合适的 。 nts 第三章 - 15 - 2.5.2.7 绘制 模具非标准零件图 （以绘制凸模、凹模零件） 四周热 处 理 5 6 - 6 0 H R C , 材 料 为 T 8 A冲孔凸模 nts 第一章 - 16 - 切断 凸模 凹模 导向零件设计与标准 导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的 位置关系。在中、小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。 导柱导套常用两个，对中型冲模或冲件精度要求高的自动化冲模，则用四 个导柱。在安装圆形冲件等一类无方向性的冲件时，为避免装错，将对角模架和中间模架上的两导柱，推力时，要设置推块，使导柱不受弯曲力。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。 凸模固定板与垫板 凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装外， 还要考虑螺钉与销钉孔的设置，其形式有圆形和矩形两种。厚度一般取凹模厚度的 0.60.8 倍。挪板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，保护模座以免被凸模端面压陷。冲裁凸模是否加垫板，应根据模座承压的大小进行裁断 。 nts 第三章 - 17 - 2.5.2.8 绘制模具总图 总图如下图所示，零件说明见电子图 车门垫板冲载级进模 技术要求： 1 冲孔 凹模工作部分按 凸模配作，保证两侧共有 0.81.0mm 的间隙 2 切断凸模与挡铁密贴后，与 凹模之间保证有 0.270.33mm 均匀间隙 nts 第一章 - 18 - 2.6 冲压工艺卡片编制 （ 厂 名） 冲压工艺卡片 标记 产品名称 盒 共 页 车间 零件名称 第 页 零件草图 （如上） 材料排样 （如上） 材料 名称牌号 Q235 钢 形状尺寸 375 40 零件送来部门 每条工料 零件送往部门 装配工段 每产品零件数 工序 工序说明 加工草图 设备 模具 备注 型号名称 名称 0 下料 1 热 处 理（正火） 3150kN压力机 车门垫板 2 冲孔落料 (级进模 ) 3 热 处 理（达到要求） 4 钳工修整（达到表面要求） 5 检验 设计 校 对 审 核 更改标记 处 数 文件号 签 字 日 期 nts 第三章 - 19 - 总 结 通过这段时间来对冲压实践性的设计，让我受益良多。冲模设计是为了模具设计与制造专业学生在学完专业基础理论课、技术基础课和专业课后的一个全面性的考察，温习。还让我初步理解了对模具设计的理念；它要求综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行二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的能力；巩固与扩充 “冷冲模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲模具设计的方法和步骤；掌握冷冲模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。因此，冲压设计决不是一个简单的过程，即使是一个相当简单的零件，也是需要一而再，再而三的翻阅资料，学会翻阅资料成了设计的一个必不可少的过程。 由于冲压工艺及冲模设计是一个实践性很强的学科，而且它又是以金属学与热处理、塑性力学、以及许多技术学
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