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啤酒 扳手 冲压 模具设计 全套 cad 图纸

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任 务 书一、课题来源、目标及意义本设计名称是啤酒扳手的冲压模具设计，来源于实际生活中。本课题旨在锻炼自己的思维，熟练掌握和运用我们三年所学的知识，能够独立完成毕业设计任务。针对题目任务使我们获得冲压工艺规程，模具设计与制造加工基础知识，工艺参数及加工设备的选取，计算机辅助绘图及资料、手册的查阅。培养综合运用所学知识分析能力和解决实际问题的能力、探求真理的创新能力。二、毕业设计（论文）内容及要求设计过程中首先要分析零件的工艺性，再确定模具设计和加工方案，最后进行相关零件的尺寸计算并运用 CAD 进行各个主要零件图的设计完成。此次冲裁件的材料选用 45 号钢，厚度为 2mm。在凸、凹模配作法设计过程中，冲 8mm 的孔及近似梯形的零件形状时应以凸模尺寸为基准， ；零件最后进行整体落料时应以凹模尺寸为基准。导料板和卸料板采用一体式加工安装，模具通过刚性导料板进行导料，同样也用刚性导料板进行卸料。啤酒扳手设计采用的模具是复合模，满足零件的性能要求和大批量生产。三、毕业设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段名称 计划时间1 毕业设计辅导，学生进行相关准备工作2 发任务书，学生完成开题报告，教师审核3 学生上交开题报告，开始设计，教师指导4 完成毕业设计，上报周记 5 次，教师指导5 提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）6 毕业设计答辩四、参考书及参考文献1 丁友生. 冷冲模设计与制造. 杭州：浙江大学出版社，2011.2 陈炎嗣. 冲压模具设计手册. 上海：化学工业出版社，2013.3 孙树峰，王萍萍. 模具设计. 北京：北京大学出版社，2015.4 黄成. 中文版 UGNX 模具设计完全学习手册. 北京：清华大学出版社，2015.5 张兴友. 冲压工艺与模具设计. 上海：复旦大学出版社，2012.6 李名望. 冲压模具结构设计 200 例. 上海：化学工业出版社，2014.指导教师（签字）: 院（系）主任（签字）: 包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396摘要本次毕业设计的主要任务是，啤酒扳手的冲压模具设计。通过查阅相关资料文献，在设计过程中首先要分析零件的材料和结构工艺性，再确定模具设计和加工方案，最后进行相关零件的尺寸计算并运用 CAD 进行各个主要零件图的设计完成。从零件的排样、尺寸精度及质量要求综合考虑，采用冲孔-落料同时进行的复合模生产。关键词：工艺性；设计；复合模；模具设计包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396目 录前 言 .11 冲压件工艺分析 .21.1 设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模 .21.2 零件工艺性分析 .31.2.1 材料与结构分析 .31.2.2 冲裁件的精度分析 .31.2.3 断面粗糙度的分析 .41.2.4 加工工艺方案的确定 .42 冲压模具工艺设计计算 .52.1 排样的设计与计算 .52.1.1 冲裁件的排样设计 .52.1.2 冲裁件的搭边 .62.1.2 材料料宽的计算 .62.1.3 材料利用率的计算 .72.2 冲压力的模具计算 .82.2.1 冲压力的计算 .82.3 模具凸凹模刃口尺寸相关计算 .92.3.1 凸凹模加工方法的确定 .92.3.2 凸凹模刃口尺寸及公差计算 .103 模具零部件设计 .123.1 凸模的设计 .123.1.1 凸模结构的确定 .123.1.2 凸模的固定 .12包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163963.1.3 凸模材料的选择 .123.2 凹模的设计 .123.2.1 凹模刃口结构的确定 .123.3 凹模板的设计 .133.4 上、下模座的设计 .143.4.1 模座大小及材料的确定 .143.5 凸模固定板的设计 .143.6 导料板与卸料板的设计 .154 模架的总体结构设计 .164.1 冲裁件模架的选择 .164.2 模具总体装配图 .16结论 .17致 谢 .18参考文献 .19包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163961前 言随着我国工业化的飞速发展，模具设计与制造在发展空间上有了质的飞跃。改革开放以来，在与国际的接触与交流中，我们对产品的质量和成本都有了更高的要求。近年来 许多企业都普及了 UG，以及二维 CAD 等软件的应用，可见模具在整个工业生产中占得地位越来越重要。我此次设计的啤酒扳手冲裁模采用的是复合模具生产。不仅能体现我所学的专业知识，同时也是对我大学三年学的所有专业内容的检验。其中设计内容包括：材料的选用（45 号钢）、冲裁件的工艺分析（均是自由公差，适合一般精度的冲裁，普通冲裁即可得到）、冲裁工艺方案的确定（采用冲孔落料复合模生产）、模具压力机的选择（压力机类型为 J23-25)等等。在对工件进行工艺排样时，在保证材料利用率的情况下，还要保证工件的质量和尺寸精度，最终采用了材料利用率低的直排排样，这样模具结构不仅简单，工件质量也高。冲压模具生产，尤其是大批量生产在实际生活中应用非常的广泛。越来越多的工业生产部门选择用冲压模具生产方法加工零部件，例如家用电器、各类汽车、电子类产品等等。所以，作为新一代大学生，我们更应该努力学习专业知识，把自己所学的技能能为之所用，为模具行业添一点力，为社会做一份贡献。21 冲压件工艺分析1.1 设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模图 1-1 啤酒扳手图 1-2 啤酒扳手冲孔尺寸3材料：如图该冲裁件的材料是 45 钢；料厚：t=2mm；生产批量：适于批量生产；未注公差：按 IT14 级确定工件公差。1.2 零件工艺性分析1.2.1 材料与结构分析零件材料为 45 号钢（普通优质碳素结构钢）,这种材料的力学性能较好，具有较高的强度和较好的切削加工性，它的抗剪强度不小于 600Mpa,伸长率为 16%；零件的结构简单，没有复杂的结构，外形轮廓对称，并在转角处有圆角 R10.25t=0.5；冲裁件上有小孔 8mm，按照表 1-3 所示得出，一般冲压模可冲压的最小孔径 d1.3t,t=2mm,所以8mm 孔满足冲裁工艺要求；冲裁件的最大尺寸是 91mm,属于小型零件。按照零件的外形与结构特征，零件对模具设计要求不高，且对模具冲压加工有利，比较适合冲裁。 无 导 向 凸 模 冲 孔 的 最 小 尺 寸冲 件 材 料 圆 形 孔 （ 直 径 d） 方 形 孔 （ 孔 宽 b） 矩 形 孔 （ 孔 宽 b） 长 方 形 孔 （ 孔 宽 b）钢 b70MPa 1.5t 1.35t 1.2t 1.t钢 4 0 .3t .2t .0t 0.9t钢 b 7Pa 1.0t 0.9t .8t .7t黄 铜 、 铜 .9t .8t 0.7t 0.6t铝 、 锌 0.8t 0.7t .6t .5t注 ： b为 抗 剪 强 度 ； t为 料 厚 。表 1-3 最小冲孔尺寸1.2.2 冲裁件的精度分析该冲裁件的零件图上的内、外形尺寸均是自由公差，一般按照 IT14 级确定工件的尺寸。材料厚度为 2mm,通过查表，各个尺寸公差都可以达到普通冲裁要求，所以可用于一般的精度进行冲裁。4冲 裁 件 尺 寸料 厚 t/m一 般 精 度 的 冲 裁 件 较 高 精 度 的 冲 裁 件 1010 550 1150 3 1010 550 1150 30.2 .5.8. .40.2.25.3. 0.80.50.80.12 0. 0.40.80.5 1.12.16. 0.3.3. .60.10.50.80.12 0.20.40.81 2.18.2.30.5.4.6. 0.120.60.10.16 0.30. 0.12 4.24.28.40.7.6.8. 0.150.80.10.2 0.40. 0.124 6.3.35.51.0.1.12.50.20.10.10.2 0.60. 0.1注 ： 1.分 子 为 外 形 尺 寸 公 差 ， 分 母 为 内 孔 尺 寸 公 差 。表 1-4 冲裁件尺寸精度1.2.3 断面粗糙度的分析冲裁件没有具体的断面粗糙度，无特殊要求，所以可以不必考虑。1.2.4 加工工艺方案的确定通过对冲裁件的工艺性分析后，该零件主要加工工序为：先冲 8mm 的孔，再冲长19mm，宽 15mm，弧度 90 度，转角为 R1mm 的零件形状，最后进行零件整体落料，所以可以采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁和复合模冲裁。用单工序模加工，模具结构简单，但需要单独设计 8mm 的孔及其他具体尺寸的两套凸凹模模具，成本高，生产效率低，很难满足大批量生产要求；选用复合模冲裁时，只需要一套满足凸凹模尺寸要求的模具设计，这样不仅零件的尺寸精度较好，成本低，还能满足生产大批量的要求。综合上面的分析，即选择用复合模进行对啤酒扳手的冲裁加工方法。52 冲压模具工艺设计计算2.1 排样的设计与计算2.1.1 冲裁件的排样设计啤酒扳手采用的材料是 45 号钢，考虑到零件在实际生活中的应用，也为了保证零件的尺寸要求，因此采用有废料排样设计。图 2-1 是采用直排排样设计图，图 2-2 是直对排排样设计图。图 2-1 直排排样图图 2-2 直对排排样图62.1.2 冲裁件的搭边通过查冷冲模设计与制造，得零件瓶酒扳手孔间距 a1=2.0mm, 孔边距 a=2.0mm。 最 小 搭 边 值圆 形 或 圆 角 r 2t的 工 件 矩 形 件 边 长 l 50矩 形 件 边 长 l 50或 圆 角 r 2t材 料 厚 度 t/m工 件 间 a1侧 边 a工 件 间 a1侧 边 a工 件 间 a1侧 边 a 0.25.82.02. 2.52.83.0 . . 1.21.51.8.0. 2.5 0.5 .8.0.2.51.81.8.0 . 1.2.81.01.2.5.51.8 . .61.0.2.51.81.82.0 1. 2.0.21.51.82.52.0. . .51.5.82.0. . 2.5 2. 3.0.82. . 2.52.5.8 . .52. .52.5.8.83.2 3. 4.0.52.8. 3.23.2.5 . 5. 3.03.53.54.04.04. .0 12.6t 0.7t 0.7t .8t .8t 0.9t注 ： 表 中 数 值 适 用 于 低 碳 钢 ， 对 于 其 它 材 料 ， 应 将 表 中 数 值 乘 以 下 列 系 数 ： 中 等 硬 度 钢 0.9， 硬 钢 0.， 硬 黄 铜 1 .， 硬 铝 11.2， 软 黄 铜 、 紫 铜 1.2， 铝 1.3 .4， 非 金 属 材 料 1.5 2。表 2-3 最小搭边值2.1.2 材料料宽的计算根据查冷冲模设计与制造2-21 和 2-20 表，得出： 条料宽度偏差 =0.8mm, 条料与导料板之间的最小间隙 C=0.5mm。该复合模具采用无侧压装置的送料方式：直排时板料的宽度:B1-=（Dmax+2a+c）-=(91+2*2.0+0.5)-=95.5-=95.5-0.8,步距 S1=42mm；直对排时板料的宽度:B2-=（Dmax+2a+c）-=(91+2*2.0+0.5)-=95.5-=95.5-0.8,步距 S2=31mm。7条 料 宽 度 偏 差 m条 料 宽 度 B 材 料 厚 度 t 0.5 0.5 1 1 2 20 . .8 0. 3 0.8 0.1 .15 0 5 .1 .5 0.2表 2-4 条料宽度偏差条 料 与 导 料 板 之 间 的 最 小 间 隙 (m)材 料 厚 度 t/m无 侧 压 装 置 有 侧 压 装 置条 料 宽 度 B/ 条 料 宽 度 B/m1015.5.5158表 2-5 条料与导料板之间的最小间隙2.1.3 材料利用率的计算一个步距内材料的利用率=A/BSX100%，其中 A 是一个步距内冲裁件的实际面积；B 是条料的宽度；S 是一个步距的长度。直排排样：1=（D2/4）/BS）100%=(2x15x15+64-32）+63x16-28*10/0.5x42x100%=63.19%直对排排样：2=（D2/4）/BS）100%=(2x15x15+64-32）+63x16-28x10/0.5x31x100%=85.3%通过以上计算的材料利用率，得知直对排排样材料余料少，利用率比较高，但是采用这种排样进行冲裁时，零件最后一道工序是整体落料，两个凸模之间的间隙只有 2mm,这样很难保证工件的形状和尺寸精度，所以综合零件的形状，尺寸和精度要求下，采用直排排样更合适，这样不仅使模具的结构简单、合理，还能保证冲裁件的质量。82.2 冲压力的模具计算2.2.1 冲压力的计算冲裁力公式：F= KLtb式中 F-冲裁力（N）L-冲裁件周边长度（mm)t-材料厚度(mm)b-材料抗剪强度（MPa)系数 K 是修正系数，一般情况下 K 取 1.3；对于同一种材料，材料抗拉强度与抗剪强度的关系为 b1.3b，冲裁力也可用公式：F = Ltb啤酒扳手采用落料-冲孔复合冲裁模，材料按未经退火 45 号钢计算， b=600MPa。查表 2-6，K 卸=0.04-0.05，K 推=0.055；采用平刃口凸模和凹模冲裁时，冲裁力的计算公式为：F=1.3F0 Ltb(1)冲裁力:F 落料力= Ltb=3.14x35x2x600=131880(N)F 冲孔力=Ltb=3.14x12.5x2x600=47100(N)F 冲裁力=F 落料力+F 冲孔力=131880+47100=178980(N)(2)卸料力：F 卸料力=K 卸 F 落料力=0.05x131880=6594（N)(3)推件力：凹模刃口直壁高度（图 2-7）h=10mm,则 n=h/t=5 F 推件力=nK 推 F 冲孔力=5x0.055x47100=12952.5(N)(4)总冲压力：F 总=F 冲裁力+F 卸料力+F 推件力=178980+6594+12952.5199（KN)9卸 料 力 、 推 件 力 及 顶 件 力 的 系 数冲 件 材 料 KXKTKD纯 铜 、 黄 铜 0.2 .060.3 .090.3 .09铝 、 铝 合 金 .5 .8. .7. .7 0.10.6 .070.1 0.14 . .5.45 . .63 .8钢 （ 料 厚 t/m） 0. 2. 0. .00.5 0.6 .5 6. .3 .4.4 .5 . 0.2 .00.250.3表 2-6 冲件材料系数图 2-7 凹模直壁刃口高度根据以上的计算，得出模具的冲裁总压力为 199KN，查冷冲模设计与制造初选压力机类型为 J23-25。2.3 模具凸凹模刃口尺寸相关计算2.3.1 凸凹模加工方法的确定啤酒扳手的冲裁加工中，零件厚度 t=2mm,属于薄料，且由于模具间隙比较小，所以采用凸、凹模配作法进行加工比较合适。在凸、凹模配作法设计过程中，冲 8mm 的孔及长 19mm,宽 15mm，弧度 90 度近似梯形的零件形状时应以凸模尺寸为基准，；零件最后进行整体落料时应以凹模尺寸为基准。102.3.2 凸凹模刃口尺寸及公差计算计算配合加工的凸模和凹模尺寸时，根据零件形状，落料件凹模磨损后有三种尺寸变化，即增大、不变、增小，冲孔件也是遵守这三个规律。第一种：凹模受损后，零件尺寸增大的是40 0.3,91 0.3，由表 2-8 查得X1=0.75，X2=0.75根据冷冲模设计与制造公式 A 凹=（A-X ） 0 d得：A1 凹= （A-X ）=(40-0.75x0.3)=39.75A2 凹= （A-X ）=(91-0.75x0.3)=90.775第二种：凹模受损后，零件尺寸减小的是=19 0.2，=R4 0.5，由图表 2-8 得X1=1， X2=0.5根据冷冲模设计与制造公式 B 凹=（BX） 0 d得：B1 凹= （B+X ）=19+1x0.2=19.2B2 凹= （B+X ）=4+0.5x0.5=4.25第三种：凹模磨损后，尺寸没有受到影响的是：15 0.2根据冷冲模设计与制造公式 C 凹=（C+0.5） /2d得：C 凹= （C+0.5） /2=（15+0.5x0.2)=15.1d通过查找冷冲模设计与制造， 选设备制造公差。d11材 料厚 度t非 圆 形 圆 形10.750.50.75 0.5工 件 公 差 /m13163 3表 2-8 磨损系数123 模具零部件设计3.1 凸模的设计3.1.1 凸模结构的确定图 3-1 凸模设计该模具选用中型圆孔凸模，图 A 是冲 8mm 孔的凸模，图 B 是冲近似梯形零件的凸模，图 C 是对零件整体落料的凸模。3.1.2 凸模的固定安装在该凸模上的固定板厚度为 15mm,通过查冷冲模设计与制造确定凸模上的固定板为 Q235，凸模与其固定板的固定方式用 M8 螺钉和 10 销钉定位。3.1.3 凸模材料的选择根据查冷冲模设计与制造选出凸模的材料为 Cr12,热处理硬度是 5862HRC,因此模具的寿命和耐磨性高。3.2 凹模的设计3.2.1 凹模刃口结构的确定13图 3-2 凹模设计根据查冷冲压工艺及模具制造确定凹模刃口形式结构为圆孔凹模，根据材料厚度 t=2mm,选出直刃壁高度为 9mm。由图 3-2 可以看出，该模具凹模外形是圆形，8mm 孔的凹模大小为 12mm,近似梯形零件形状的凹模大小为 26mm,最后整体落料的凹模尺寸为总长 110mm,两边为 42mm 的半圆；采用镶嵌式结构。3.3 凹模板的设计图 3-3 凹模板设计该模具凹模板的长度设计为 200mm，宽 170mm，高度为 30mm。查冷冲压工艺及模具制造最后选用 8 螺钉和 10 定位销钉进行固定。143.4 上、下模座的设计3.4.1 模座大小及材料的确定图 3-4 上模座设计 图 3-5 下模座设计由图 3-3,3-4 看出，该上、下模座的设计长均为 340mm，宽 290mm，高度 35mm。上模座与凸模固定板的外形尺寸长度大于 70mm,宽度大于 60mm，下模座与上模座一样。通过查冷冲模设计与制造确定材料为 Q235。3.5 凸模固定板的设计图 3-6 凸模固定板设计 由图 3-6 看出，该凸模固定板的上为 200mm，宽是 170mm，高度为 20mm；用 M8 螺纹和 10mm 销钉进行定位；根据查冷冲模设计与制造确定凹模固定板选用 Q235 材料。153.6 导料板与卸料板的设计图 3-7 导料板与卸料板设计 由上图 3-7 得出卸料板的长度为 200mm，宽度 170mm，高度是 14mm，导料板的高度是4mm，其长度和宽度与卸料板相同。导料板和卸料板采用一体式，模具通过刚性导料板进行导料，同样也用刚性导料板进行卸料。通过查冷冲压工艺设计与模具设计选用卸料板及导料板用 Q235 材料。164 模架的总体结构设计4.1 冲裁件模架的选择啤酒扳手冲裁件模架有四大结构，分别是：上模座、下模座、导柱、导套；主要零部件有：上模座、凸模固定板、凸模、导料板、卸料板、凹模板、挡料销、下模座。4.2 模具总体装配图图 4-1 模具装配图 如图 4-1 所示是啤酒扳手复合模具的总体装配图。17结论这次毕业设计的题目是啤酒扳手的冲压模具设计，此次设计是对我们这三年来所学的知识和技能的综合运用。冲裁件的材料选用 45 号钢，厚度为 2mm，形状简单对称，没有复杂的结构，并在转角处有圆角。它的力学性能较好，适合冲裁。对零件进行排样时，此次设计之所以选择利用率低的排样，是因为在考虑利用率的时候，同时也得保证零件尺寸精度及在实际生活中应用的质量。在凸、凹模配作法设计过程中，冲 8mm 的孔及近似梯形的零件形状时应以凸模尺寸为基准，；零件最后进行整体落料时应以凹模尺寸为基准。导料板和卸料板采用一体式加工安装，模具通过刚性导料板进行导料，同样也用刚性导料板进行卸料。啤酒扳手设计采用的模具是复合模，满足零件的性能要求和大批量生产。18致 谢经过三个星期的奋斗，随着毕业设计的完成，三年校园生活也已进入尾声。在整个啤酒扳手的冲压模具设计过程中，由于所学知识和积累的经验有限，遇到了不少问题和困难，所以这篇论文的每个图片、表格以及每个细节都离不开老师和同学的教导。他们的教诲，让我的思路有了无限的启迪。再一次忠心感谢身边的同学和老师对我的悉心指导，感谢他们对我提出的宝贵意见。在他们的帮助和自己的努力下，完成了此次的毕业设计，也给我大学生活画上了圆满的句号。19参考文献1 丁友生. 冷冲模设计与制造. 杭州：浙江大学出版社，2011.2 陈炎嗣. 冲压模具设计手册. 上海：化学工业出版社，2013.3 孙树峰，王萍萍. 模具设计. 北京：北京大学出版社，2015.4 黄成. 中文版 UGNX 模具设计完全学习手册. 北京：清华大学出版社，2015.5 张兴友. 冲压工艺与模具设计. 上海：复旦大学出版社，2012.6 李名望. 冲压模具结构设计 200 例. 上海：化学工业出版社，2014.7 袁小江冲压模具设计项目教程. 上海：复旦大学出版社，20148 施于庆. 冲压工艺及模具设计. 浙江：浙江大学出版社，2012.9 宛强. 冲压模具设计及实例精选. 上海：化学工业出版社，2013.10 刘洪贤. 冷冲压工艺与模具设计. 北京：北京大学，2012.开题报告一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值本设计是啤酒扳手的冲压模具设计，来源于实际生活中。通过指导老师的介绍和查阅的相关文献，我了解到，冲压即在室温下，利用安装在压力机上的冲压模具对材料施加压力，使其产生分离或发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸，具有一定力学性能的零件的一种压力加工方法。由于冲压加工的冲压件的形状、尺寸和表面质量是由模具保证的，所以在大量生产中可以获得稳定的加工质量，可以满足一般的装配要求。此外，冲压加工模具有很高的生产率。本课题旨在锻炼自己的思维，熟练掌握和运用我们三年所学的知识，能够独立完成毕业设计任务的目标。针对题目任务使我们获得冲压工艺规程，模具设计与制造加工基础知识，工艺参数及加工设备的选取，计算机辅助绘图及资料、手册的查阅。培养综合运用所学知识分析能力和解决实际问题的能力、探求真理的创新能力。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段（途径）此次设计内容的基本思路是要分析零件的工艺性，再确定模具设计和加工方案，最后进行相关零件的尺寸计算并运用 CAD 进行各个主要零件图的设计完成。材料的选用（45 号钢） 、冲裁件的工艺分析（均是自由公差，适合一般精度的冲裁，普通冲裁即可得到） 、冲裁工艺方案的确定（采用冲孔落料复合模生产） 、模具压力机的选择（压力机类型为 J23-25)等等。在对工件进行工艺排样时，在保证材料利用率的情况下，还要保证工件的质量和尺寸精度，最终采用了材料利用率低的直排排样，这样模具结构不仅简单，工件质量也高。在凸、凹模配作法设计过程中，冲 8mm 的孔及近似梯形的零件形状时应以凸模尺寸为基准， ；零件最后进行整体落料时应以凹模尺寸为基准。导料板和卸料板采用一体式加工安装，模具通过刚性导料板进行导料，同样也用刚性导料板进行卸料。啤酒扳手设计采用的模具是复合模，满足零件的性能要求和大批量生产。研究关键在于完成工艺计算，装配草图， 对工件的形状、尺寸及精度的要求进行冲压成型工艺的可行性分析。通过指导老师的介绍和查阅的相关文献，完成我此次的毕业设计。我此次设计的啤酒扳手冲裁模采用的是复合模具生产。不仅能体现我所学的专业知识，同时也是对我大学三年学的所有专业内容的检验。三、论文的主体框架和主要内容概述设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模设计主要框架：1 冲压件工艺分析，2 冲压模具工艺设计计算，3 模具零部件设计，4 模架的总体结构设计。设计主要内容：1 零件工艺性分析，包括材料与结构分析、冲裁件的精度分析、断面粗糙度的分析和加工工艺方案的确定；2 排样的设计与计算、冲压力的模具计算和模具凸凹模刃口尺寸相关计算。排样的设计与计算分包括：冲裁件的排样设计，冲裁件的搭边，材料料宽的计算，材料利用率的计算；冲压力的模具计算包括：冲压力的计算、凸凹模加工方法的确定、凸凹模刃口尺寸及公差计算。3 零部件包括：凸模的设计，凹模的设计，上、下模座的设计，凸模固定板的设计，导料板与卸料板的设计。凸模的设计分为：凸模结构的确定，凸模的固定，凸模材料的选择；凹模的设计分为：凹模刃口结构的确定；上、下模座的设计分为：模座大小及材料的确定。4 冲裁件模架的选择和模具总体装配图。四、论文工作进度与安排起讫日期 工作内容 达到要求1 毕业设计辅导，学生进行相 关准备工作，选题并审批 选题审批完成2 教师下发任务书，学生完成 开题报告，教师审核 完成开题报告3 学生上交开题报告，开始设 计，教师指导 开题报告审核完成，并已开 始设计4 学生完成毕业设计，并上报 周记 5 次，教师指导 毕业设计最终稿完成5 学生提交毕业设计材料（电 子稿与纸质稿） 材料上交完成6 毕业设计答辩五、指导教师意见指导教师：年 月 日六、所在专业负责人审查意见 专业负责人：年 月 日七、参考文献阅读清单（要求 8 篇以上）序 号 题 目 （ 及 作 者 ） 出 处（ 书 籍 及 出 版 社 、 期 刊 名 及 期 刊 卷 期 号 等 ）1 丁 友 生 . 冷 冲 模 设 计 与 制造 杭 州 ： 浙 江 大 学 出 版 社 ， 20112 陈 炎 嗣 . 冲 压 模 具 设 计 手册 上 海 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 20133 孙 树 峰 ， 王 萍 萍 . 模 具设 计 北 京 ： 北 京 大 学 出 版 社 ， 20154 黄 成 . 中 文 版 UGNX 模 具设 计 完 全 学 习 手 册 北 京 ： 清 华 大 学 出 版 社 ， 20155 张 兴 友 . 冲 压 工 艺 与 模 具设 计 上 海 ： 复 旦 大 学 出 版 社 ， 20126 李 名 望 . 冲 压 模 具 结 构 设计 200 例 上 海 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 20147 袁 小 江 冲 压 模 具 设 计 项目 教 程 上 海 ： 复 旦 大 学 出 版 社 ， 20148 施 于 庆 . 冲 压 工 艺 及 模 具设 计 浙 江 ： 浙 江 大 学 出 版 社 ， 20129 宛 强 . 冲 压 模 具 设 计 及 实例 精 选 上 海 ： 化 学 工 业 出 版 社 ,2013摘要本次毕业设计的主要任务是，啤酒扳手的冲压模具设计。通过查阅相关资料文献，在设计过程中首先要分析零件的材料和结构工艺性，再确定模具设计和加工方案，最后进行相关零件的尺寸计算并运用 CAD 进行各个主要零件图的设计完成。从零件的排样、尺寸精度及质量要求综合考虑，采用冲孔-落料同时进行的复合模生产。关键词：工艺性；设计；复合模；模具设计目 录前 言 .11 冲压件工艺分析 .21.1 设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模 .21.2 零件工艺性分析 .31.2.1 材料与结构分析 .31.2.2 冲裁件的精度分析 .31.2.3 断面粗糙度的分析 .41.2.4 加工工艺方案的确定 .42 冲压模具工艺设计计算 .52.1 排样的设计与计算 .52.1.1 冲裁件的排样设计 .52.1.2 冲裁件的搭边 .62.1.2 材料料宽的计算 .62.1.3 材料利用率的计算 .72.2 冲压力的模具计算 .82.2.1 冲压力的计算 .82.3 模具凸凹模刃口尺寸相关计算 .92.3.1 凸凹模加工方法的确定 .92.3.2 凸凹模刃口尺寸及公差计算 .103 模具零部件设计 .123.1 凸模的设计 .123.1.1 凸模结构的确定 .123.1.2 凸模的固定 .123.1.3 凸模材料的选择 .123.2 凹模的设计 .123.2.1 凹模刃口结构的确定 .123.3 凹模板的设计 .133.4 上、下模座的设计 .143.4.1 模座大小及材料的确定 .143.5 凸模固定板的设计 .143.6 导料板与卸料板的设计 .154 模架的总体结构设计 .164.1 冲裁件模架的选择 .164.2 模具总体装配图 .16结论 .17致 谢 .18参考文献 .190前 言随着我国工业化的飞速发展，模具设计与制造在发展空间上有了质的飞跃。改革开放以来，在与国际的接触与交流中，我们对产品的质量和成本都有了更高的要求。近年来 许多企业都普及了 UG，以及二维 CAD 等软件的应用，可见模具在整个工业生产中占得地位越来越重要。我此次设计的啤酒扳手冲裁模采用的是复合模具生产。不仅能体现我所学的专业知识，同时也是对我大学三年学的所有专业内容的检验。其中设计内容包括：材料的选用（45 号钢）、冲裁件的工艺分析（均是自由公差，适合一般精度的冲裁，普通冲裁即可得到）、冲裁工艺方案的确定（采用冲孔落料复合模生产）、模具压力机的选择（压力机类型为 J23-25)等等。在对工件进行工艺排样时，在保证材料利用率的情况下，还要保证工件的质量和尺寸精度，最终采用了材料利用率低的直排排样，这样模具结构不仅简单，工件质量也高。冲压模具生产，尤其是大批量生产在实际生活中应用非常的广泛。越来越多的工业生产部门选择用冲压模具生产方法加工零部件，例如家用电器、各类汽车、电子类产品等等。所以，作为新一代大学生，我们更应该努力学习专业知识，把自己所学的技能能为之所用，为模具行业添一点力，为社会做一份贡献。11 冲压件工艺分析1.1 设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模图 1-1 啤酒扳手图 1-2 啤酒扳手冲孔尺寸2材料：如图该冲裁件的材料是 45 钢；料厚：t=2mm；生产批量：适于批量生产；未注公差：按 IT14 级确定工件公差。1.2 零件工艺性分析1.2.1 材料与结构分析零件材料为 45 号钢（普通优质碳素结构钢）,这种材料的力学性能较好，具有较高的强度和较好的切削加工性，它的抗剪强度不小于 600Mpa,伸长率为 16%；零件的结构简单，没有复杂的结构，外形轮廓对称，并在转角处有圆角 R10.25t=0.5；冲裁件上有小孔 8mm，按照表 1-3 所示得出，一般冲压模可冲压的最小孔径 d1.3t,t=2mm,所以8mm 孔满足冲裁工艺要求；冲裁件的最大尺寸是 91mm,属于小型零件。按照零件的外形与结构特征，零件对模具设计要求不高，且对模具冲压加工有利，比较适合冲裁。 无 导 向 凸 模 冲 孔 的 最 小 尺 寸冲 件 材 料 圆 形 孔 （ 直 径 d） 方 形 孔 （ 孔 宽 b） 矩 形 孔 （ 孔 宽 b） 长 方 形 孔 （ 孔 宽 b）钢 b70MPa 1.5t 1.35t 1.2t 1.t钢 4 0 .3t .2t .0t 0.9t钢 b 7Pa 1.0t 0.9t .8t .7t黄 铜 、 铜 .9t .8t 0.7t 0.6t铝 、 锌 0.8t 0.7t .6t .5t注 ： b为 抗 剪 强 度 ； t为 料 厚 。表 1-3 最小冲孔尺寸1.2.2 冲裁件的精度分析该冲裁件的零件图上的内、外形尺寸均是自由公差，一般按照 IT14 级确定工件的尺寸。材料厚度为 2mm,通过查表，各个尺寸公差都可以达到普通冲裁要求，所以可用于一般的精度进行冲裁。3冲 裁 件 尺 寸料 厚 t/m一 般 精 度 的 冲 裁 件 较 高 精 度 的 冲 裁 件 1010 550 1150 3 1010 550 1150 30.2 .5.8. .40.2.25.3. 0.80.50.80.12 0. 0.40.80.5 1.12.16. 0.3.3. .60.10.50.80.12 0.20.40.81 2.18.2.30.5.4.6. 0.120.60.10.16 0.30. 0.12 4.24.28.40.7.6.8. 0.150.80.10.2 0.40. 0.124 6.3.35.51.0.1.12.50.20.10.10.2 0.60. 0.1注 ： 1.分 子 为 外 形 尺 寸 公 差 ， 分 母 为 内 孔 尺 寸 公 差 。表 1-4 冲裁件尺寸精度1.2.3 断面粗糙度的分析冲裁件没有具体的断面粗糙度，无特殊要求，所以可以不必考虑。1.2.4 加工工艺方案的确定通过对冲裁件的工艺性分析后，该零件主要加工工序为：先冲 8mm 的孔，再冲长19mm，宽 15mm，弧度 90 度，转角为 R1mm 的零件形状，最后进行零件整体落料，所以可以采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁和复合模冲裁。用单工序模加工，模具结构简单，但需要单独设计 8mm 的孔及其他具体尺寸的两套凸凹模模具，成本高，生产效率低，很难满足大批量生产要求；选用复合模冲裁时，只需要一套满足凸凹模尺寸要求的模具设计，这样不仅零件的尺寸精度较好，成本低，还能满足生产大批量的要求。综合上面的分析，即选择用复合模进行对啤酒扳手的冲裁加工方法。42 冲压模具工艺设计计算2.1 排样的设计与计算2.1.1 冲裁件的排样设计啤酒扳手采用的材料是 45 号钢，考虑到零件在实际生活中的应用，也为了保证零件的尺寸要求，因此采用有废料排样设计。图 2-1 是采用直排排样设计图，图 2-2 是直对排排样设计图。图 2-1 直排排样图图 2-2 直对排排样图52.1.2 冲裁件的搭边通过查冷冲模设计与制造，得零件瓶酒扳手孔间距 a1=2.0mm, 孔边距 a=2.0mm。 最 小 搭 边 值圆 形 或 圆 角 r 2t的 工 件 矩 形 件 边 长 l 50矩 形 件 边 长 l 50或 圆 角 r 2t材 料 厚 度 t/m工 件 间 a1侧 边 a工 件 间 a1侧 边 a工 件 间 a1侧 边 a 0.25.82.02. 2.52.83.0 . . 1.21.51.8.0. 2.5 0.5 .8.0.2.51.81.8.0 . 1.2.81.01.2.5.51.8 . .61.0.2.51.81.82.0 1. 2.0.21.51.82.52.0. . .51.5.82.0. . 2.5 2. 3.0.82. . 2.52.5.8 . .52. .52.5.8.83.2 3. 4.0.52.8. 3.23.2.5 . 5. 3.03.53.54.04.04. .0 12.6t 0.7t 0.7t .8t .8t 0.9t注 ： 表 中 数 值 适 用 于 低 碳 钢 ， 对 于 其 它 材 料 ， 应 将 表 中 数 值 乘 以 下 列 系 数 ： 中 等 硬 度 钢 0.9， 硬 钢 0.， 硬 黄 铜 1 .， 硬 铝 11.2， 软 黄 铜 、 紫 铜 1.2， 铝 1.3 .4， 非 金 属 材 料 1.5 2。表 2-3 最小搭边值2.1.2 材料料宽的计算根据查冷冲模设计与制造2-21 和 2-20 表，得出： 条料宽度偏差 =0.8mm, 条料与导料板之间的最小间隙 C=0.5mm。该复合模具采用无侧压装置的送料方式：直排时板料的宽度:B1-=（Dmax+2a+c）-=(91+2*2.0+0.5)-=95.5-=95.5-0.8,步距 S1=42mm；直对排时板料的宽度:B2-=（Dmax+2a+c）-=(91+2*2.0+0.5)-=95.5-=95.5-0.8,步距 S2=31mm。6条 料 宽 度 偏 差 m条 料 宽 度 B 材 料 厚 度 t 0.5 0.5 1 1 2 20 . .8 0. 3 0.8 0.1 .15 0 5 .1 .5 0.2表 2-4 条料宽度偏差条 料 与 导 料 板 之 间 的 最 小 间 隙 (m)材 料 厚 度 t/m无 侧 压 装 置 有 侧 压 装 置条 料 宽 度 B/ 条 料 宽 度 B/m1015.5.5158表 2-5 条料与导料板之间的最小间隙2.1.3 材料利用率的计算一个步距内材料的利用率=A/BSX100%，其中 A 是一个步距内冲裁件的实际面积；B 是条料的宽度；S 是一个步距的长度。直排排样：1=（D2/4）/BS）100%=(2x15x15+64-32）+63x16-28*10/0.5x42x100%=63.19%直对排排样：2=（D2/4）/BS）100%=(2x15x15+64-32）+63x16-28x10/0.5x31x100%=85.3%通过以上计算的材料利用率，得知直对排排样材料余料少，利用率比较高，但是采用这种排样进行冲裁时，零件最后一道工序是整体落料，两个凸模之间的间隙只有 2mm,这样很难保证工件的形状和尺寸精度，所以综合零件的形状，尺寸和精度要求下，采用直排排样更合适，这样不仅使模具的结构简单、合理，还能保证冲裁件的质量。72.2 冲压力的模具计算2.2.1 冲压力的计算冲裁力公式：F= KLtb式中 F-冲裁力（N）L-冲裁件周边长度（mm)t-材料厚度(mm)b-材料抗剪强度（MPa)系数 K 是修正系数，一般情况下 K 取 1.3；对于同一种材料，材料抗拉强度与抗剪强度的关系为 b1.3b，冲裁力也可用公式：F = Ltb啤酒扳手采用落料-冲孔复合冲裁模，材料按未经退火 45 号钢计算， b=600MPa。查表 2-6，K 卸=0.04-0.05，K 推=0.055；采用平刃口凸模和凹模冲裁时，冲裁力的计算公式为：F=1.3F0 Ltb(1)冲裁力:F 落料力= Ltb=3.14x35x2x600=131880(N)F 冲孔力=Ltb=3.14x12.5x2x600=47100(N)F 冲裁力=F 落料力+F 冲孔力=131880+47100=178980(N)(2)卸料力：F 卸料力=K 卸 F 落料力=0.05x131880=6594（N)(3)推件力：凹模刃口直壁高度（图 2-7）h=10mm,则 n=h/t=5 F 推件力=nK 推 F 冲孔力=5x0.055x47100=12952.5(N)(4)总冲压力：F 总=F 冲裁力+F 卸料力+F 推件力=178980+6594+12952.5199（KN)8卸 料 力 、 推 件 力 及 顶 件 力 的 系 数冲 件 材 料 KXKTKD纯 铜 、 黄 铜 0.2 .060.3 .090.3 .09铝 、 铝 合 金 .5 .8. .7. .7 0.10.6 .070.1 0.14 . .5.45 . .63 .8钢 （ 料 厚 t/m） 0. 2. 0. .00.5 0.6 .5 6. .3 .4.4 .5 . 0.2 .00.250.3表 2-6 冲件材料系数图 2-7 凹模直壁刃口高度根据以上的计算，得出模具的冲裁总压力为 199KN，查冷冲模设计与制造初选压力机类型为 J23-25。2.3 模具凸凹模刃口尺寸相关计算2.3.1 凸凹模加工方法的确定啤酒扳手的冲裁加工中，零件厚度 t=2mm,属于薄料，且由于模具间隙比较小，所以采用凸、凹模配作法进行加工比较合适。在凸、凹模配作法设计过程中，冲 8mm 的孔及长 19mm,宽 15mm，弧度 90 度近似梯形的零件形状时应以凸模尺寸为基准，；零件最后进行整体落料时应以凹模尺寸为基准。92.3.2 凸凹模刃口尺寸及公差计算计算配合加工的凸模和凹模尺寸时，根据零件形状，落料件凹模磨损后有三种尺寸变化，即增大、不变、增小，冲孔件也是遵守这三个规律。第一种：凹模受损后，零件尺寸增大的是40 0.3,91 0.3，由表 2-8 查得X1=0.75，X2=0.75根据冷冲模设计与制造公式 A 凹=（A-X ） 0 d得：A1 凹= （A-X ）=(40-0.75x0.3)=39.75A2 凹= （A-X ）=(91-0.75x0.3)=90.775第二种：凹模受损后，零件尺寸减小的是=19 0.2， =R4 0.5，由图表 2-8 得X1=1， X2=0.5根据冷冲模设计与制造公式 B 凹=（BX） 0 d得：B1 凹= （B+X ）=19+1x0.2=19.2B2 凹= （B+X ）=4+0.5x0.5=4.25第三种：凹模磨损后，尺寸没有受到影响的是：15 0.2根据冷冲模设计与制造公式 C 凹=（C+0.5） /2d得：C 凹= （C+0.5） /2=（15+0.5x0.2)=15.1d通过查找冷冲模设计与制造， 选设备制造公差。d10材 料厚 度t非 圆 形 圆 形10.750.50.75 0.5工 件 公 差 /m13163 3表 2-8 磨损系数113 模具零部件设计3.1 凸模的设计3.1.1 凸模结构的确定图 3-1 凸模设计该模具选用中型圆孔凸模，图 A 是冲 8mm 孔的凸模，图 B 是冲近似梯形零件的凸模，图 C 是对零件整体落料的凸模。3.1.2 凸模的固定安装在该凸模上的固定板厚度为 15mm,通过查冷冲模设计与制