机械类专业模具课程设计说明书及图纸.doc

佳 木 斯 大 学 模具课程设计说明书 汽车垫片的模具设计 学院 机械工程学院 学生姓名 徐 江指导教师 黄丙申有需要cad图纸的，请发电子邮件到需要注明要什么图纸 如：汽车垫片的模具设计日 期 2011 年 01月05日任务书设计课题：模具设计 汽车垫片零件的模具设计一、 设计任务：选择金属模具或塑料模具进行设计，并在两周时间内完成。二、 设计要求 完成模具总装配图、凹模零件图、凸模零件图、排样图、部分零件图和设计说明书。三、 汽车垫片的简图如下图所示为汽车垫片零件，材料为30号钢板，厚度为0.3mm，大批量生产，试设计此落料模具。 目 录1. 工艺分析32. 冲压工艺方案确定32.1 工艺方案分析33.工艺尺寸计算43.1排样设计43.2材料利用率计算43.3冲裁压力与压力中心53.4冲裁压力中心的确定53.5刃口尺寸的计算63.6凸模刃口尺寸计算73.7卸料弹簧的计算84.模具总体结构设计84.1模具类型的选择84.2导料及定距零件的设计84.3卸料装置的选择95.工作零部件的结构设计95.1凹模设计95.2凸模设计115.3模架及其他零部件的设计116. 模具总装图147. 冲压设备的选取158.装配过程158.1上模装配158.2下模装配159总结1610.参考书目. 161. 工艺分析图1-1 零件的尺寸精度分析：该零件的尺寸精度要求最高的是两孔中心距的尺寸及公差820.2mm。按参考书【2】表2.5查得，用一般精度冲裁模具就能达到0.15mm，不需要采用精冲或修整等特殊冲裁方式。 工件结构工艺性分析：零件上孔之间距离和孔到边的距离，以及尺寸标注都符合冲裁工艺要求。 冲裁件材料分析:30号钢与低碳钢相比，强度、硬度均较高，用来制造汽车垫片具有良好性能。2. 冲压工艺方案确定2.1 工艺方案分析由于此工件为大批量生产，应该选择效率较高的级进模，但考虑到级进模制造成本价高且复杂，而且此工件所需加工不复杂，只是简单的落料模具、尺寸精度不高、尺寸较小，所以采取单工序模即可。根据以上基本工序性质可以确定采用单工序落料模，为了防止冲裁过程变形而影响质量，并采用弹性式卸和上出料方式。3.工艺尺寸计算3.1排样设计搭边查参考书【2】表2.9得： a=2mm a1=1.5mm图3-1图3-13.2 材料利用率计算 1冲裁件的面积A为 2. 条料宽度为b=116+2a=120mm 3. 进距为 h=34+a1=35.5mm4.一个步距内材料利用率。按公式（2.1）计算，这里n=1.3.3冲裁压力与压力中心 根据模具采用弹性卸料和上出料方式，总冲压力应包括冲裁力、卸料力和顶件力。根据（2.4）计算，其中，料厚t=0.3mm；查30号钢材料抗拉强度为 =500Mpa;零件周长L为L=冲裁力： :抗拉压强度 L：冲裁周边总长。 t：料厚。落料力：根据（2.7）计算，查参考书【2】表2.11得=0.05。 顶件力：根据（2.8）计算，查查参考书【2】表2.11得=0.08。 ：顶件力系数，其值0.04-0.08。 本模具采用弹性卸料装置和下出件的方式，所以 F= F+ F+ F=55401+2770+4432=62603N （3-14）3.4冲裁压力中心的确定按比例画出工件形状，选定坐标xoy，将工件轮廓分成的基本段，如图3-3所示。应为工件左右对称，其压力中心一定在对称轴y上，所以x0=0。按公式（2.15）计算Y0。先计算各基本段长度及其压力中心坐标。=116-214=88mm =0 ；=6(34-17)=102mm =(34-17)=8.5mm；=27=44mm =17+21.4mm；=2=53mm =17+27.69mm；=82mm =34mm。所以=16.44mm图3-33.5刃口尺寸的计算3.5.1加工方法的确定由于零件材料较薄、形状较复杂，为了保证凸凹模之间的间隙值，所以采用凸、凹模配合加工的方法，对落料件以凹模为基准。3.5.2 基本工序落料3.5.3 确定冲裁间隙。根据材料牌号和厚度，查参考书【2】表2.12得凹、凸模的刃口间隙=0.018mm，=0.0024mm 凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，保证双面间隙0.0180.024mm。3.5.4凹模的刃口尺寸的计算。对零件图中未标注的公差尺寸，按等级IT14确定公差值。内形尺寸按基轴制确定其极限偏差，及上偏差为零，下偏差为公差值。如表2.21所示。根据凹模磨损尺寸的增大、减少、没有增减三种情况，将相应的尺寸分为A类、B类、C类。根据零件公差由白哦2.18查得因数x=0.5。分别按公式A类：A=（A-X） （2.23）；B类：B=（B+X） （2.24）；C类：C=（C+0.5X）（2.25）；计算凹模刃口A类、B类、C类尺寸，如下表表2.21凹模刃口尺寸零件图标注尺寸零件极限偏差尺寸凹模刃口尺寸分类 零件公差凹模刃口尺寸116116A0.87115.573434A0.6233.691717A0.4316.791414B0.4314.22820.2820.2C0.40820.05 3.6凸模刃口尺寸计算 按凹模刃口尺寸制造后的实际尺寸配制，保证双面间隙0.0180.024mm。3.7卸料弹簧的计算3.71弹簧预压力确定。 初步确定弹簧根数为6，按式F=F/n（1.1）计算每根弹簧预压力，即F=F/n=2770/6=460N3.72选择弹簧。使弹簧最大工作极限负荷F1F,弹簧的参数如下表3.8表3.8 弹簧参数弹簧外径D/mm钢丝直径d/mm节距t/mm自由高度H0/mmF1时的高度H1/mm最大工作负荷F1/N每100件的质量/kg365.09.08052.872013.533.73校核所选弹簧总压缩量。 弹簧允许最大压缩量h1=H0-H1=27.2mm； 弹簧受预压力时的预压缩量h=h1F/F1=27.2*460/720=17mm； 卸料板工作行程：h=t+1=0.3+1=1.3mm模具修模量：h=5mm；弹簧总压缩量：h= h+ h+ h=23.3mm；3.74确定弹簧的装配高度。H2=H0- h=80-17=63mm。4模具总体结构设计4.1模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用正装单工序落料模。4.2导料及定距零件的设计 因为该模具加工的是条料，控制条料的送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用挡料销。 4.2.1挡料销 采用固定挡料销，这种挡料销形状简单，容易制造。 高度尺寸h=7mm 位置尺寸查参考书4得： （4-3） D挡料销直径 M凹模落料型孔的宽度4.3卸料装置的选择4.3.1卸料类型的选择 选用弹压卸料的方式，这种方式操作方便且料厚不大，兼有卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。4.3.2卸料板台阶高度的计算：H=挡料销厚度7mm-料厚0.3mm+卸料板与导料板之间的间隙0.3mm=5.3mm4.3.3卸料凸台宽度 卸料板凸台宽度应比导料板之间出料部分变化+0.2 4.3.4卸料销参考国家标准确定。5.工作零部件的结构设计5.1凹模设计5.1.1凹模型孔的形状及孔位设计型孔的形状与工件形状一致，型孔的尺寸按凹模刃口尺寸公式进行计算。冲孔模型孔的位置与工件上所冲孔的位置一致。5.1.2凹模孔口侧壁形状选择基本形式有两种：一种是孔壁垂直顶面的直壁式 见图5-1 图5-1另一种是刃口与轴线成角的斜壁式 见图5-2 图5-2两种刃口形状的比较：直壁式：强度好，刃磨以后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁时磨损大，工件容易在型孔内聚集，严重时会使凹模胀裂。斜壁式：特点与直壁式相反，斜壁式刃口比直壁式刃口锋利，每次刃磨的磨损不大。通过比较，因为工件厚度比较薄，考虑工件精度，凹模孔口侧壁形状选直壁式。5.1.3凹模的结构及轮廓尺寸采用整体式 , 冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工。凹模厚度：H=kb=0.22X128mm=28.16mm，查3第103页表4-13取H=32mm 5.1.4凹模的固定。凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。如图5-3图5-35.2凸模设计5.2.1凸模的结构形式 通过分析比较：落料凸模截面较大，且凸模强度和刚度较好可采用直通式。5.2.2凸模长度计算 L=固定板+卸料销+卸料弹簧+t=63mm5.2.3凸模的固定凸模固定到固定板中，落料凸模采用铆接固定法。 5.2.4凸模强度校核由于凸模不是细长型，冲裁厚度不大，所以可不进行凸模的强度和刚度分析。见图5-4 图5-45.3模架及其他零部件的设计5.3.1模架 该模具采用后侧导柱模架附件图0-1，这种模架受力均匀，纵向横向都可以送料，操作方便。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格 。导柱：查参考书【5】第67页表3-2得选择A型d=32，长度190mm。见图5-5图5-5导套：查参考书【5】表3-3得选择A型D=45，长度110mm。见图5-6图5-65.3.2模柄 该模具为无特殊要求的落料模，故选用压入式模柄。见图5-7图5-75.3.3固定板 固定板的型孔位置与凹模型孔位置一致，型孔尺寸与凸模成0.01mm的双边过盈量。固定板的螺纹孔卸料螺钉孔及销孔的孔径孔距按国家标准确定固定板的材料用Q235,不淬火。见图5-35.3.4垫板 孔径一般比穿过的螺钉销钉的直径大1mm左右，孔距与固定板上的相同。垫板材料常用45钢，淬火4348HRC。见图5-8图5-86. 模具总装图通过以上设计，可得到如图所示模具的总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、落料凸模、冲孔凸模固定板卸料板等组成。下模由导料销凹模下模座等组成。卸料是在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的工件由凹模孔直接落下。条料送进时利用固定挡料销定步距，操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里，重复以上动作来完成所需工件的冲裁。见图6-1。 模具的闭合高度。由总装配图1-1及1-2可知，所选模架闭合高度H=170mm，H=210mm。根据总体设计确定如下尺寸。凸模固定板厚度H=16mm；卸料板厚度：H=14mm；卸料板上弹簧支承面深度：h=4mm；模具闭合高度：H=h1+H2+ H-h+ H+h2 = 45+63+14-4+20+50=188mm由上面计算结果可知，模具闭合高度在模架闭合高度170210mm范围内，中体设计合理。图6-17. 冲压设备的选取通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-16能满足使用要求。其主要技术参数如下。 公称压力：160kN 滑块行程：55mm 最大封闭高度：220mm 垫板尺寸(厚度)：40mm 封闭高度调节量：45mm 滑块中心线至床身距离：160mm 工作台尺寸(前后左右)：300mm450mm 模柄尺寸(直径深度)：40mm60mm8.装配过程 根据落料模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下。8.1上模装配（1）仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。（2）先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模板装配，并调整间隙。（3）把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及拧入螺丝。8.2下模装配（1）仔细检查将要装配的各零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。(2) 先将凹模放在下模座上，接着依次按顺序装入销钉、固定挡料销，检查间隙合理后拧入紧固螺钉，并再次检查调整。(3) 将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲。并根据试冲结果作出相应调整，直到生产出合格制件。9总结通过对汽车垫片模具的设计，更深一层地了解冲裁模的设计流程，包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计过程中，要考虑周全，否则一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大增加。条料送进时利用固定挡料销定步距。 另外在这次课程设计的过程中，我得到了很多人的帮助。首先我要感谢黄丙申老师在课程设