毕业设计说明书(冲压模).doc

柳州职业技术学院毕业设计说明书题目:短连杆冲压工艺及模具设计 系 部: 机电工程系 班 级: 06模具设计与制造3班 姓 名: 指导教师: 完成日期: 目 录毕业设计（论文）任务书3设计说明书内页5一、零件的工艺性分析5二、确定工艺方案6三、冲压模具总体结构设计6四、冲压模具工艺与设计计算7五、模具的总张图与零件图11六、冲压模具零件加工工艺的编制23七、总结28八、主要参考文献29柳州职业技术学院毕业设计（论文）任 务 书 机电工程 系（部） 模具设计与制造 专业 3 班学生张承瑜 学号 20060101126 一、毕业设计（论文）题目： 短连杆冲压工艺及模具设计 二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2008年 9月9日起至2008年10月12日 止 三、毕业设计（论文）进行地点： D-1-202及机房 四、任务书的内容：目的：通过毕业设计这个最终阶段重要的实践教学环节，培养自己综合运用所学基本理论、基本知识和基本技能，分析和解决有关模具的实际问题能力；通过毕业设计使自己原有知识进一步深化、综合、扩展，专业技能进一步提高。从而成为社会需要的合格人才。任务：设计冲裁模具一套： 零件名称：短连杆 材料：H62材料厚度:1.5mm 月产量：8000件工作日程安排：1）准备阶段：（9月9日）学生在指导教师指导下确定设计题目2）毕业设计阶段：（9月10日9月25日）学生在指导教师的指导下，进行模具的设计。初步完成后，指导教师审阅，并修改。3）编写设计说明书阶段（9月26日9月29日）4）修改说明书阶段（9月29日10月2日）学生根据指导教师提出的意见和建议，对说明书作必要的补充修改，并于10月3日前交全部设计终稿。5）答辩准备阶段（10月6日10月9日）指导教师审定设计推荐合格的学生参加答辩，学生准备答辩资料。6）论文答辩阶段（10月10日10月12日） 毕业设计分组、答辩。 设计（论文）要求： 1） 模具总装配图1张（1号或2号图纸，包括制件图、条料排样图）。2） 模具典型零件图45张。3） 典型零件加工工艺过程4） 设计计算说明书1份（若5000字） 主要参考文献： 冷冲压模具设计指导，王芳主编冷冲模设计，丁松聚主编冷冲模具设计及制造，高鸿庭、刘建超主编冷冲模国家标准GB2873-81模具设计与制造简明手册冷冲压模具结构图册 学生开始执行任务书日期 200 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日学生送交毕业设计（论文）日期： 2008 年10 月6 日 教研室主任签名： 年 月 日学生签名： 年 月 日设计要求:设计该零件的冲裁模 连接板零件图如下图所示:冲压技术要求:1. 材料:H622. 材料厚度:1.5mm3. 生产批量:中批量4. 未注公差:按IT14级确定.一 .零件的工艺性分析.1 零件的工艺性分析 该零件材料为H62(黄铜)，强度较高，适合冲裁。该零件形状结构简单,冲裁凸出的部分B=121.5 t=2.25(t为材料厚度)。冲孔时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。根据2表1-16可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9X1.5=1.35mm4.811.5=1.5,4.8和9的孔间距：C2=-9/2-4.8/2=6.511.5=1.5, 长孔的孔与边缘间距：C3=6-4.8/2=3.611.5=1.5,由以上可知孔与孔之间距离C1、C2满足工艺性要求,而孔到边缘的距离C3也能满足工艺性要求,故该冲件的形状和尺寸能满足工艺性要求。2 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,查得落料公差,冲孔公差分别为0.20,0.08.而该冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.3,0.25由2中表1-5可查得孔中心距公差 0.15而该冲件孔中心距最高精度公差为0.43,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.3. 冲裁件的材料由表1-3可得,H62(黄铜),抗剪强度=260Mpa,断后伸长率35%,此材料具有良好的塑性及较高的弹性和强度,冲裁性较好,可以冲裁加工.二、 确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因零件的孔边距太小,模具强度不能保证;用用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题,根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案.三、冲压模具总体结构设计1、模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.2、操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，为了保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。3、卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4、 模架类型及精度由于该冲裁零件的尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。四、冲压模具工艺与设计计算1、排样设计与计算该冲裁件尺寸大，且有12mm凸缘，首先可考虑斜排或交错排，但是因为是手工送料，所以带料不可能做得很长，斜排时材料的利用率大打折扣。若采用交错排，经计算材料的利用率和下面的单个排相差不远，且凹模两型孔间的壁厚强度不易保证。综上所述可采用直排和横排比较合理,如图4-1，4-2所示。对图4-2有： 查3中的表2-34，可取a=2X1.2=2.4mm,a1=1.5X1.2=1.8mm, (其中1.2为材料相对应的系数)。查3中的表2-36及表2-38分别得=0.7mm Z=0.5mm.因此根据3中表2-35的式子确定条料的宽度为:B=（Dmax+2a+z）= mm进距为:s=(18+12+6)+a1=36+1.8 =37.8mm导板间距为：A=B+Z= Dmax+2a+2z=110.8mm由零件图在CAD中可算得一个零件的面积为2513.41mm一个进距内的坯料面积:BXS=110.3X37.8=4169.34mm,因此材料利用率为:=(A/BS)X100%=(2513.41/4169.34)X100%=60.3%同理可算得图4-1的材料利用率为57.3%由利用率可知,图4-2的排样合理.2、设计冲压力与压力中心,初选压力机.(1).冲裁力 根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内周长为71.63mm,外周长为263.97(首次冲裁除外),由2中的表7-2查得 =260Mpa,t=1.5mm,取K=1.3冲裁力的计算:由4书中的公式3-10有 F冲孔=1.3Lt=1.371.631.5260=36316 NF落料1.3Lt=1.3263.971.5260=133833 NF冲裁= F冲孔+F落料=166.9 KN卸料力的计算:查4中的表3-12,取K卸料=0.06,则F卸料= K卸料F落料=0.06133833=8030 N推件力的计算:查4中的表3-12,取K推=0.09,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h2t=3,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=3+6=9mm,故n=h/t=9/1.5=6则有K推=n F推件F冲孔=60.0936316=19611 N总冲裁力的计算: 由于是采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模,所以由4中的式3-19得F总=F冲裁+F推件=(36316+133833)+19611=181.7N冲裁力的计算: 查4中的表3-19得F总=F冲裁+F卸料+F推件=(36316+133833)+19611=190 kN所以应选取的压力机公称压力为:P0(1.11.3)F总=(1.11.3)X190=228KN因此可选压力机型号为JH23-25.(2)压力中心根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心,如图4-3所示先取原点在O处,则查询得它的压力中心为 (48.17,54.78),具体如下图4-3所示:图4-3压力中心(3).计算凸凹模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,凹模尺寸会变大,所以以凹模为基准,配作凸模. 由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以以凸模为基准,配作凹模. 根据4中表3-3,由材料厚度可得Zmin=0.09mm, Zmax=0.12mm.由落料,凹模磨损后变大:A1=105,A2=36,A3=24,A4=12,A5=6,A6=3, A7=18全为自由尺寸,其公差按IT14查取，查GB/T1800.3-1998得1=0.87,2=0.62,3=0.52,4=0.43,5=0.3,6=0.25, 7=0.43。查4中表3-6可得磨损系数X1=X2=X3=X4=X5=X6=0.5, 由4中表3-10的公式有：A1凹=(A1max-X11)=(105-0.5X0.87) =104.57A2凹=(A2max-X22)=(36-0.5X0.62) =35.69A4凹=(A4max-X44)=(12-0.5X0.43) =11.79A5凹=(A5max-X55)=(6-0.5X0.3) =5.85A6凹=(A6max-X66)=(3-0.5X0.25) =2.88A7凹=(A7max-X77)=(18-0.5X0.43) =17.79A3凹=2A4凹=23.57(因圆弧R12与尺寸A3=24相切,故A3不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取A3=2A4凹)凹模磨损后变小的有:B1凹=3按IT14查GB/T1800.3-1998得1=0.25,由4中的表3-6可查得磨损系数为X1=0.5，则有B1凹=(B1min+X1)=(3+0.5X0.25)=3.13因为A1凹A6凹及B1凹为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.090.12mm.(2).由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:B2凹=9, B3凹=4.8, 且都是自由尺寸可按IT14查GB/T1800.3-1998得2=0.36,3=0.3 ,由4中的表3-6可查得磨损系数为X1= X2=0.5，则有B2凹=(B2min+X22)=(9+0.5X0.36)=9.18B3凹=(B3min+X33)=(4.8+0.5X0.3)=4.95(3).凸,凹模磨损后不变的尺寸有:C1=12, C2=75,未注公差按IT14GB/T1800.3-1998查得,1=0.43,2=0.74,由由4中的表3-10得:C1=(Cmin+0.5)=(12+0.5X0.43)0.054=12.220.054C2=(Cmin+0.5)=(75+0.5X0.74)0.093=75.370.093五、模具的总张图与零件图1、 根据前面的设计与分析,我们可以得出如级进模具的总张图如图5-1所示:图5-1 级进模总装图1、18导柱；2凹模；3、9、12、24销钉；4导料板凸模；5、16导套；6卸料板；7凸模固定板；8垫板；10、11冲孔凸模；13模柄；14、17、26螺钉；15上模座；19下模座；20固定挡料销；21始用挡料销；22弹簧；23芯柱；25承料板。2、 冲压模具的零件图(1).凹模设计a) 凹模刃口形状凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据4中的表3-32,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面步骤“四、2”计算冲裁力时所取h=9mm,漏料部分刃口轮廓可以适当扩大0.51mm,取1mm,(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状),凹模轮廓尺寸计算如下:b) 凹模轮廓尺寸的确定 凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H。从凹模外边缘到凹模刃口的最短距离称为凹模壁厚C。该凹模刃口形状简单基本对称可认为压力中心与对称中心同属一点,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,由4中的式3-45有:L=l+2C=105+2X40=185 B=b+2C=2X36+2X40=152其中C值可根据4中的表3-33查得。整体式凹模板的厚度可由5中的式2-19如下经验公式估算:H=Kb=0.2105=21其中K可由5中的表2-24查取为0.2。由以上算得凹模轮廓尺寸LBH=18515221,查有关国家标准,并无厚度合适,因此，选LB为标准尺寸,得LXBXH=25020022.c) 凹模材料的选用:根据2中的表7-22、7-13,材料选用6W6mo5Cr4V。孔与孔的校核:由表3-27校核最小A值为16,最小B值为19,最小C值为5,最小D值为12,以上都能达到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具体见零件图5-2或后面所附的零件图。设计中,因为压力中心与凹模板的几何中心相差不远,由压力机根据模柄孔尺寸为50,压力中心仍在模柄投影面积,可认不它们在同一轴线上。图5-2 凹模(2).凸模设计落料凸模刃口部分近似方形,又在它里面开孔,装配导正销,为便于凸模和固定板的加工,可设计成铆接方式与固定板固定。冲孔凸模由于相隔很近,不宜采用阶梯结构,设计成铆接方式。凸模的长度尺寸根据2中的5.2.4取固定板尺寸H=20、卸料板尺寸H=18、导料板尺寸H=6、附加长度H=26 所以凸模的尺寸为：L= H+H+H+H=20+18+6+26=70mm.凸模材料：参照2中的表7-22、7-13,材料选用CrWMn.考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模4.8进行强度和钢度校核：根据2中的5.2.5可得：L90d/=(90X4.95X4.95)/=24.84 mm.L为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为1024.84,所以钢度得以校核。强度校核:根据2中的5.2.5凸模的最小直径d应满足: d4t/c=4X1.5X260/1200=1.3mm, 4.951.3, 所以凸模强度得以校核。所以圆形冲孔凸模及落料凸模见设计如图5-3、5-4所示。具体零件图如后面所附零件图为准，在这只是初步设计。对图5-3,5-4说明:(1).反铆反磨平是为了装配的要求;(2).装配的尺寸为H7/m6,可得4.8, 9的上下偏差;(3). 10是工作尺寸要求;(4).圆形凸模要有同轴度的要求,参照ISO标准得出;(5).刃口尺寸由前面计算可得;(6).40是淬硬深度，淬硬5862HRC是为了提高模具的寿命;(7).工件表面粗糙度要求较高,取0.8,其余的可取6.3;(8).保持刃口锋利,为了减小毛刺(9)材料为CrWMn.(3).选择坚固件及定位零件螺钉规格的选用: 根据1中的表1-229,由凹模板的周界可选用M12,再根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M12X60, M12X80这里要各4个,承料板的螺钉选用GB 70-85 M4X10,这里要2个，选取材料为45钢。销钉规格的选用: 销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119-86 A10X70及A10X40,选取材料为45钢。根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件。挡料销: 固定挡料销 由2中的表5-18知,挡料销高度h=3，选取材料为45钢,数量为2,查标准GB2866.11-81,如图5-5固定挡料销所示。图5-5始用挡料销: 根据导料板间距A=110.8及凹模L=200,可得导料板宽度=(200-110.8)/2=44.6mm,再根据4中的表3-36,由t=1.5mm及条料的宽度可得导料板厚度为6mm。参照1中的表1-232查GB2866.1-81选取始用挡料销规格长L=65mm,厚度H=6如图5-6,所以有始用挡料销装置规格为:始用挡料销65X6 GB2866.1-81选取材料为45钢，热处理:硬度HRC4348.弹簧1.0X10X20 GB2089-81弹簧芯柱8X18 GB2866.2-81选取材料为Q235,如图5-7. 图5-6 图5-7导料板: 根据凹模LXB=200X160,查1中的表1-242,选规格为:长度L=180,宽度B=45,厚度H=6,材料为45钢的导料板,即导料板:180X45X6 热处理HRC2832.如图5-8所示: 图5-8导正销: 使用导正销的目的是消除送料时用挡料销和导料板等定位零件作粗定位时的误差,保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形之间的相对位置公差要求.导正销主要用于级进模,也可用于单工序模。导正销通常设在落料凸模上,与挡料销配合使用,因此我们采用导正销,其中A型用于导正d=212mm的孔,安装处按H7/n6配合查1中的表1-233参照GB 2864.1-81A 型导正销可得出导正销,如图5-9,5-10所示: 图5-9 图5-10(4).设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料,出件是以凸模往下冲即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.81倍,经计算得H=18，所以卸料板的LXBXH=200X160X18,卸料板在此仅起卸料作用,凸模与卸料板间的双边间隙一般取0.20.5mm,这里取0.5mm,根据2中的表7-20,选用材料为Q235.由以上根据凸模和凹模可设计出卸料板如图图5-11所示: 图5-11(5).选择模架及其它模具零件选择模架:由凹模周界200X160,及安装要求,选取上模座:310X230X45 （GB/T2855.11-1900）下模座:310X230X50 （GB/T2855.12-1900）由以上可得模架及其零件如图5-12所示.图5-12只是草图,具体零件参阅模具标准汇编(一)导柱:A28h5X 160,A32h5X160 (GB/T2861.1)导套:A28H6X80X42,A32H6X80X45 (GB/T2861.6) 图5-12模柄: 由压力机的型号JH23-25.可查得模柄孔的直径为50,深度为70,由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄夹持长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，查1中的表1-265参照GB2862.1-81得图5-13所示: 图5-13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,厚度可取310mm,这里设计时,由于压力较大,查1中的1-299根据GB2871.3-81选取规格为LXBXH=200X160X8.承料板: 查1中的1-299根据GB2865.6-81,选取规格为LXBXH=200X20X3凸模固定板: 凸模固定板的厚度由材料厚t1.52.5 取H=2050,这里由前面已取H=20,所以凸模固定板的规格为LXBXH=200X160X20;凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角,由以上可得凸模固定板的零件图如图5-14所示: 图5-143、压力机的校核(1).公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为JH23-25,它的压力为250228,所以压力得以校核。(2).滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出。这里只是材料的厚度t=1.5,导料板的厚度H=6及凸模冲入凹模的最大深度9,即S1=1.5+6+14=21.5S=80,所以得以校核。(3).行和次数 行程次数为80r/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核。(4)工作台面的尺寸 根据下模座LXB=310X230,且每边留出60100,即L1XB1=410X330,而压力机的工作台面L2XB2=560X360,冲压件和废料从下模漏出, 漏料尺寸为107 X 38,而压力机的孔尺寸为260X130,故符合要求,得以校核。(5) 滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为50,模柄孔深度为70,而所选的模柄夹持部分直径为50,长度为60故符合要求,得以校核。(6).闭合高度 由压力机型号知Hmax=260 M=55 H1=50Hmin=HmaxM=260-55=205(其中M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由式式子:( HmaxH1)-5H( HminH1)+10得(26050)-5194(205500)+10 205194165 所以所选压力机合适,即压力机得以校核。六、冲压模具零件加工工艺的编制1、凹模加工工艺过程 如表6-1所示表6-1 凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成205mmX165mmX27mm2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6X10及4X13钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606410平磨磨厚度及基面见光平面磨床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2、凸模加工工艺过程 如表6-2-1,6-2-2所示表6-2-1 落料凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成110mmX40mmX75mm2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钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模,配作落料凸模达要求7钳工钻11, 6.8钻铰9,钻铰4.8钻床8热处理淬火,回火,保证HRC60649钳工磨各配合面达要求10检验表6-2-2 冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料11mmX75mm(数量:2)2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验说明:凸模4.95同样按表6-2-2工艺过程加工。3、卸料板加工工艺过程 如表6-3所示表6-3 卸料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成205mmX165mmX23mm2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,螺纹孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证双面间隙0.5mm线切割机床7钳工钻铰4X10,钻沉孔, 钻攻4XM12钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验4、凸模固定板加工工艺过程 如表6-4所示表6-4 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成205mmX165mmX25mm2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线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工