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毕业设计论文
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冲压模课程设计说明书,毕业设计论文
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湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 1 页 目 录 第一部分：设计任务书 (2) 第二部分：设计过程 (4) 冲压工艺分 析 (4) 冲压工艺方案确认 (4) 主要设计 计算 (5) 模具总 体设计 (12) 主要零件设计 (13) 模具总装图 (18) 冲压设备选定 (19) 模具零件加工工艺 (19) 模具装配 (22) 第三部分：设计总结 (24) 第四部分：参考资料 (25) nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 2 页 毕业设计（论文）内容及要求： 一、设计内容： 1、 绘制产品零件图。 2、 绘制模具装配图。 3、 绘制整套模具零件图。 4、 编写设计说明书。 二、生产纲领： 大批量生产 三、设计要求： 1、 模具结构设计合理，工艺性好。设计计算正确，参数选用合理。 2、 模具绘图布局合理，视图完整、清晰，各项内容符合规范。 3、 模具装配图采用 CAD 绘制并打印。 4、 绘制全套模具零件图，无后续加工的标准件除外。 5、 设计说明书内容完整，分析透 彻，语言流畅，参考资料应注明出处。字数在 1000015000 之间。 指导老师： 2006 年 5 月 23 日 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 3 页 零件图 工件名称：隔板 工件简图：如上图 生产批量：中批量 材 料： Q235 材料厚度： 2mm nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 4 页 第 二 部分：设计过程 一、冲压件工艺性分析： 此工件 冲槽、 冲孔 、落料三 个工序。 材料为 Q235 钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一 个长 60mm，宽 6 mm 的 槽 和 1个 40mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为 10mm(槽 与 80mm 外圆之间的壁厚 )。工件的尺寸全部为自由公差，可看作 IT14 级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 二 、 冲压工艺方案的确定： 该工件包括 冲槽 冲孔落料、 三 个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔 -冲槽 。采用单工序模生产。 方案二：落料 -冲孔 -冲槽 复合冲压。采用复合模生产。 方案三： 冲槽 -冲孔 -落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需 三 道工序 三 副模具，成本高而生 产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但 模具 制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 5 页 三 、主要设计计算 （ 1）、排样方式的确定及其计算： 设计级进模，首先要设计条料排样图。隔板的形状具有圆形的特点，直排时材料利用率较高，应采用直排，如图下图所示的排样方法。条料宽度 83mm，步距离为 81.2mm，一个步距的材料利用率为 78%。 工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，采用手工送料，采用导料板 导料、挡料销挡料。由表 2 10（见冲模工艺与模具设计一书）查得 mma 5.11 ， mma 2.1 那么：条料的宽度： B=80+2a1=83mm 条料的步距： S=80+a=81.2mm 导料板的导料尺寸 :1B =B+1C =83+1=84mm(采用无侧压装置 ,条料与导料板间间隙 minC =1 冲裁单件材料的利用率计算： %5.74%1 0 0832.814 8014.3%1 0 04%1 0 022 SBDSBA 排样图如下所示： nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 6 页 （ 2）、冲压力的计算： 、落料力的计算： KLtF 落(K=1.3) ； 落F 落料力（ N）； L 工件外轮廓周长 L= mmD 2518014.3 ； t 材料厚度 t=2mm； 材料抗剪强度（ MPa）由书（见冲模具设计应用实例一书）附录 1A 查得 =305Mpa; 落料力则为： KNM P ammmmF 04.1 9 93 0 522 5 13.1 落、 冲槽 、 冲孔力的计算： LtF 3.11 冲L1 工件内轮廓周长 L1=120+12=132mm LtF 3.11 冲=1.3 132 2 305=104.68KN 、 LtF 3.12 冲nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 7 页 L2 工件内轮廓周长 L2= mmD 6.1132)6(4014.3 ； LtF 3.12 冲 =1.3 113.6 2 305=90.08KN 即冲裁力为 : 冲裁力F=落F+1冲F+2冲F=199.04+104.68+90.08=393.8 KN 、 卸料力的计算：落卸卸 FKF 卸K 卸料力因数，由表 2-15（见冲模具设计应用实例一书）查得卸K=0.06 KNF 6 2 8.238.3 9 306.0 卸、推件力的计算： 冲推推 FnKF 推K 推件力因数 由表 2 15（见冲模具设计应用实例一书） 查得推K=0.05 n=h/t， n=8/2=4 推F=4 0.05 393.8=78.76KN 、总冲压力的计算： 故总的冲压力为 推卸冲落总 FFFFF =199.04+104.68+90.08+23.63+78.76=510.79KN( 弹性卸料 ,下出件 ) 故拟选定 J-23-65 开式双柱可倾压力机 (3)压力中心的确定及相关计算 ： nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 8 页 计算压力中心时，先画出凹模型口图，如下图所示。在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1 L3共 3组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心 C点的坐标（ 122.8， 0）。 由己上计算结果可以看出 ,该件的冲裁力比较大 ,压力中心偏移坐标原点的距离也比较大 ,为了便于模具有加工和装配模 具中心仍选在坐标原点 O. 选用适当的冲床 , C 点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。 压力中心数据表 基本要素长度 L/mm 各基本要素压力中心的坐标值 X Y L1=251.2 0 0 L2=132 81.2 0 L3=125.6 81.2 0 合计 257.6 122.8 0 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 9 页 凹模型口图（ 4）工作零件刃口尺寸计算 : 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的 形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算如下 对工件未注公差可按 IT14 计算，也可由书附录 1D 查得各尺寸的未注公差。 根据表 2 10（见冲模具设计应用实例一书）查得冲裁模刃口双间隙 24.0min Z mm， 36.0max Zmm。 1）、落料刃口尺寸计算 ： 0 74.080 的凸 凹 模的制造公差由表 2 12（见冲模具设计应用实例一书）查得 mm030.0凹， mm020.0凸。 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 10 页 由于m inm a x05.0 ZZ 凸凹 ， 故采用凸模与凹模 分开加工方法，因数由表 2 13（见冲模具设计应用实例一书）查得 X=0.5，则： mmXDD 03.0003.000 63.7974.05.080 ）（）（ 凹凹 mmZDD 0 02.00 02.00m i n 51.79)24.05.063.79()( 凸凹凸 其工作部分结构尺寸如图所示： 2）、冲槽刃口尺寸计算 : a= 74.0060,b= 30.006的槽凸凹模的制造公差由表 2 12（见冲模具设计应用实例一书）查得 mm185.0凹 mm185.0凸和mm075.0凹 ， mm075.0凸 ,由 于 m inm a x37.0 ZZ 凸凹 和m inm a x14.0 ZZ 凸凹 ,故采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表 2 13（见冲模具设计应用实例一书）查得 X=0.5 和 X=0.75，则： mmXaa 0185.00 02.00 37.6074.05.060 ）（）（ 凸凸 mmXbb 0075.00 075.00 225.630.075.06 ）（）（ 凸凸 凹a,凹b按凸模尺寸配制，其双面间隙为 0.12mm。 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 11 页 3）、冲孔刃口尺寸计算： 62.0040 的凸凹模的制造公差由表 2 12（见冲模具设计应用实例一书）查得 mm030.0凹， mm020.0凸. 由于m i nm a x0 5 0.0 ZZ 凸凹 ,故采用凸模与凹模 分别 加工方法，因数由表 2 13（见冲模具设计应用实例一书）查得X=0.5 ，则： mmXdd 0 02.00 02.00 31.4062.05.040 ）（）（ 凸凸 mmZdd 03.0003.000m i n 55.40)24.031.40()( 凹凸凹 ,其工作部分结构尺寸如图所示： 5） 、 卸料橡胶的设计 ： 卸料橡胶的设计计算见如下。选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作 。 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 12 页 卸料板工作行程 mmhthh 2.421 ,1h为凸模凹进卸料板的高度 1mm, 2h为凸模冲裁后进入凹模的深度 2mm。 橡胶的工作行程 mmhhH 2.9修行，修h为凸模修磨量取 5mm。 橡胶的自由高度 mmHH 8.364 行自由， H取 自由H的 25%。 橡 胶 的 预 压 缩 量 mmHH 52.5%15 自由压, 一般自由压 HH %15%10。 每个橡胶承受的载荷 NFF 59074/1 卸,选用四个圆筒形橡胶。 橡胶的外径 mmpFdD 725.0)/(27.1( 12 ,d 为圆筒形橡胶的内径，取 d=12mm， p为 0.5MP。 校核橡胶的自由高度 5.151.0/5.0 DH自由，满足要求。 橡胶的安装高度 mmHHH 31压自由安。 四 、 模具总体设计 : 1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进 模。 2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的 冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 3）卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为 2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 13 页 用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操 作与提高生产效率。 4）导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中 间导柱的导向方式。 五、 主要零部件设计 ： （ 1）工作零件的结构设计 落料凸模 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， 2个 M12 螺 钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按 H6/m5。其总长 L可按公式计算： L= hthh 21 40+18+2+29=89mm L-凸模长度 1h -凸模固定板厚度 2h -卸料板厚度 t-材料厚度 h-增加长度。它包括凸模的修磨量 ，凸模进入凹模的深度（ 0.5-1mm） ,凸模固定板与卸料板之间的安全距离等 ,一般 取 10-20mm。 具体结构如下： nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 14 页 圆周 冲孔凸模 因为所冲的孔为 方形与圆形 ，而且都不属于需要特别保 护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。冲 40mm 孔的凸模结构如 下 图 ： 凹模 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 15 页 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加 工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式 计算： 凹模厚度 H=kb=0.3 83mm=24.9mm（查表得 k=0.3） 凹模壁 厚 c=（ 1.5 2） H=37.35mm 49.8mm 取凹模厚度 H=50mm，凹模壁厚 c=45mm， 凹模宽度 B=b+2c=（ 83+2 45） mm=173mm 凹模长度 L取 360 mm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为 360mm 173mm 50mm，结构如下图 : nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 16 页 （ 2）定位零件的设计 落料凸模下部设置 一 个导正销， 冲槽凸模下设置一个导正销 。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm ，所以导正销直线部分 的长度为 1.8mm。导正销采用 H7/r6 安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用 H7/h6配合。 起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为 8 16。 （ 3）导料板的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取 1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度按表选择。导料板采用 45 钢制作，热处理硬度为 40 45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。 （ 4）卸料部件的设计 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹 模的周界尺寸相同，厚度为 18mm。 卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度为 40 45HRC。 卸料螺钉的选用 卸料板上设置 4个卸料螺钉，公称直径为 12mm，螺纹 部分为 M10 10mm。卸料 钉尾部应留有足够的行程空间。nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 17 页 卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面 lmm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 （ 5）模架及其它零部件设计 该模具采用 后 导柱模架，这种模架的导柱在模具 后侧 位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜 。 以凹模周界尺寸为依据 ,选择模架规格。 导柱 d/mm L/mm 为 40 230； 导套 d/mm L/mm D/mm为 40 140 53。分别上模座厚度 H 上模取 55mm，上模垫板厚度 H 垫取15mm，固定板厚度 H取 40mm，下模座厚度 H下模取 65mm，那么，该模具的闭合高度： H闭 =H上模 H垫 L H H下模 h2 =（ 55 1589 50 70 2） mm=277mm 式中 L 凸模长度， L=74mm； H 凹模 厚度， H=50mm； h2 凸模冲裁后进入凹模的深度， h2=2mm。 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-63的最大装模 高度（ 300mm），可以使用。 根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取 级精度的 后侧 导柱模架（ GB/T2851.5 1990） .即： 上模座： 400 173 55 HT200 下模座： 400 173 70 HT200 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 18 页 下模座轮廓尺寸： L=400mm； B=173mm； S=390mm； R=55mm； A1=160mm； A2=290mm； 六、 模具总装图 ： 通过以上设计，可得到如 下 图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（ 2 个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏 出。 条料送进时采用活动挡料销作为粗定距，在 落料 凸模上安装一 个导正销 ,另一个导正销 利用条料上 a=60,b=6 孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第 二 步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0.2mm而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达 0.02mm。 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 19 页 七、 冲压设备的选定 ： 通过校核，选择开式双柱可倾压力机 J23-63 能满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压力： 630KN 滑块行程： 100mm 最大闭合高度： 360mm 最大装模高度： 300mm 工作台尺寸（前后左右）： 570mm 860mm 垫板尺寸（厚度孔径）： 50mm 155mm 模柄孔尺寸： 50mm 70mm 最大倾斜角度： 25 八 、 模具零件加工工艺 : 本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线 切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。 图（ a）所示落料凸模的加工工艺过程如 下 表所示。凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范。图（ b）所示凹模的加工过程与 (冲模工艺与模具设计一书 )所示落料凹模的加工过程完全类似，见表 即可 ，在此不再重复。 落料凸模加工工艺过程 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 20 页 序号 工序名称 工序内容 工序简图 (示意图 ) 1 备料 将毛坯锻成 长 方 体90 9070 2 热处理 退火 3 刨 刨六 面 ,互 为 直角 ,留单边 余 量0.05mm 4 热处理 调质 5 磨平面 磨六面互直角 6 钳工划线 划出各孔位置线 7 加工螺钉孔、安按位置加工 螺 钉nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 21 页 装孔及穿丝孔 孔、销钉孔及穿丝孔 8 热处理 按热处理工艺 ,淬火回火达到58-62HRC 9 磨平面 精磨上下两平面 10 线切割 按图线切割 ,轮廓达到尺寸要求 11 钳工精修 全面达到设计要求 12 检验 nts湖南大学衡阳分校 共 25 页 第 22 页 九 、 模具的装配 : 根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。具体装配见 下 表所示。 隔板连续模的装配 序号 工序 工艺说明 1 凸模凹模预配 1. 装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔 ,是否符合图纸 要求 尺寸 精度、形状。 2. 将凸模分别与相应的凹模相配，检查其间隙是否加工均。不合适者应重新修磨或者更换。 2 凸模装配 以凹模孔定位，将凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固。 3 装配下模 1.在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导 料板。 2.在下模座、导料板上用已加工好的凹模分别确定其螺孔子的位置，并分别钻孔、 攻丝。 3.将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧、装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。 4 装配上模 1
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