【冲压模具设计】垫圈级进模设计+公差和技术要求【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】
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【冲压模具设计】垫圈级进模设计+公差和技术要求【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】,冲压,模具设计,垫圈,级进模,设计,公差,以及,技术,要求,请求,全套,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单,开题,报告,讲演,呈文,优秀,优良,毕业设计,论文
- 内容简介：
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学 院 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 冲压模具设计 学 生 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 材料成型及控制工程 学 号 指 导 教 师 冲压模具毕业设计 点及应用 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料 压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便， 易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （ 2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 ,具有 “ 一模一样 ” 的特征。 （ 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （ 4）冲压一般没有 切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工 序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成， 称为组合的方法不同，又可将其分为复合 级进三种组合方式。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸 、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 冲压件图如下图所示 : 冲压技术要求 : 1. 材料 :. 材料厚度 :. 生产批量 :中批量 4. 未注公差 :按 2 零件的工艺性分析 该零件材料为 碳素结构钢， 结构简单 ,形状复杂 ,产品 宽度 B=38+12=50t 为材料厚度 ) ,冲孔时有尺寸 为6， 16， 根据 冲压模具设计手册 知冲孔时 ,因受凸模强度的限制 ,孔的尺寸不应太小 凸模的强度和模具结构等 查 得圆形孔最小值得 d=2)t 所以由冲件图可知 7 由以上可知孔与孔之间距离 由以上分析可得 ,冲件的 尺寸很小 ,如图 2 1 所示 。在模具结构上需要多考虑，确定 方案 后 ,我们才能继续做下一步的设计 。 冲裁件的精度与粗糙度 冲裁件的经济公差等级不高于 ,一 般落料公差等级最好低于 ,冲孔件公差等级最好低于 ,工件图尺寸 有 公差 ,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 . 裁件的材料 由 材料方面的资料 得 , 普通碳素钢 的一种。 材料名称： 普通碳素钢 牌号： 准： 4423 大量的使用在焊接钢结构产品当中。它的强度远远低于 45#钢 。 碳 C ： 锰 硅 磷 P： 5 注： 杂质 ) 抗拉强度 b (： 37 5 抗剪强度， =260 伸长率 ( )： 5 本设计中采用 材料具有良好的塑性级较高的弹性 ,冲裁性较好 ,可以冲裁加工 . 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 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 . 3. 冲压模具总体结构设计 根据零件的冲裁工艺方案 ,采用级进冲裁模 . 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 ，厚度较 小 ，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向， 定位 销导正 。 3 3 卸料与出件方式 考虑零件 尺寸较 小 ，厚度较 薄 ，采用 弹压 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。 3 4 模架类型及精度 由于零件材料较 薄 ，尺寸较 小 ，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用内导柱，模具小可以选用标准模架。 4 冲压模具工艺与设计计算 4 1 排样设计与计算 该冲裁件材料厚度较 薄 ，尺寸 小 ，因此可采用 以下排样 比较合理 ,如图 4示。 切侧刃冲孔定位落料排样图图 4边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具 间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。 搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度 =定搭边工作间 因此根据式 3料的宽度为 =（ a+z） 0 =50+2 =55 距为 :s=24+4+据 3板间距为： +Z= a=50零件图在 一个进距内的坯料面积 : 因此材料利用率为 : =(A/100% =(100% =设计冲压力与压力中心 ,初选压力机 . (1)根据零件 图 ,用 计算出冲一次零件内外周边之和L=次冲裁除外 ),又因为 =380t= K=根据式 3=孔力的大小： F=切侧刃力的大小： F= = 料力 :,取 5=件力 :根据材料厚度取凹模刃口直壁高度 h 3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由式 3选取的压力机公称压力为 : ( =(（ =此可选压力机型号为 型号为 40压力机的基本参数如：（表一） 公称压力 /00 垫板尺寸 /滑块行程 /00 厚度 80 滑块行程次数 /（次 / 80 模柄孔尺寸 /径 40 深度 70 最小封闭高度 /20 滑块底面积尺寸 /封闭高度调节量 80 滑块中心线至床身距离 /身最大可倾角 30 立柱距离 / 工作台尺寸 /后 420 左右 630 工作台孔尺寸 (2)压力中心 根据排样 ,我们可以在 使用查询便能得出冲孔的压力中心 , 冲 侧刃 力 b ，得 2 冲孔力 b ，得 3 冲孔力 b , 得 4 落料力 b , 得 1 轴的力臂 1 轴的力臂 2 轴的力臂 5 轴的力臂 3 轴的力臂 13 轴的力臂 4 轴的力臂 轴的力臂 据合力距定理： = （ （ = （ （ 轴的力臂； G 轴的力臂； 以由以上可以算得压力中心为 G(3)由于材料较 薄 ,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 ,凹模会变 小 ,所以得以凹模为基准 ,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 . 由材料厚度可得 由落料 ,凹模磨损后变大 ,磨损系数 X=以 : ) 4/0=() 4/0=() 4/0=() 4/0=() 4/0=() 4/0=(于 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 落料 凸模尺寸： = = )+ = = = =38 (2) 磨损系数 需采用刃口尺寸公式计算 ,而直接取 1 1)04/=(6+2 2)04/=(16+3)凹模磨损后不变的尺寸 8， 8， 得 :) 8/ ,所以 : ) 8/ =28 ) 8/ =38 . 模具的总张图与零件图 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 图 5进模总装图 2. 内六角螺钉 ; 10. 内六角螺钉； 13. 钢丝 ;15 防转销 ; ;冲压模具的零件图 (1)凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉 ,圆柱 销与下模座固定的固定方式 模刃口采用直筒形刃口壁结构 ,刃口高度根据前面 “ 计算冲裁力时所取h=3料部分刃口轮廓适当扩大 ， 可以扩大 1 1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 ,如图所示 ),凹模轮廓尺寸计算如下 : 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 及厚度尺寸 由于压力中心即对称中心 ,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 ,所以 : L=l+2C=50+60 B=200 C 值可根据 资料查 得 . 整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算 : H= =35,料 取 由以上算得凹模轮廓尺寸 60有关国家标准 ,并无厚度合适 ,因此我选 标准尺寸 ,得 60凹 模 材料的选用 :材料选用 孔与孔的校核 :校核最小值为4， 都能达到要求 ,因此得以校核 后面所附的零件图 因为压力中心与凹模板的几何中心相差不太 ,由压力机根据模柄孔尺寸为 40,压力中心仍在模柄投影面积 ,可设他们在同轴线上 . 直销定位与下模板配作图 5凹模 (2)落料凸模刃口部分为 异 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 ,可通这设计成铆接方式与固定板固定 设计成铆接方式 据导料板尺寸、卸料板尺寸和安装固定要求尺寸 h，取 0，因为这里的凹模刃口尺寸为 3 范围之内取 18以凸模的尺寸为 L=18+15+20+2=55凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用 考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模 6 进行强度和钢度校核：根据表 3 L 90 F =(90 3 6 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 55 以钢度 不需要 校核 。 具体零件图如后面所附零件图为准， (3)螺钉规格的选用 : 由凹模板的厚度可选用 根据实际要求 ,查标准选用 010里要 6个 ,卸料 板的螺钉选用 08里要 4 个 。 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 19 10选取材料为 45 钢 选用合适的标 准定位零件 . 导料板 : 根据凹模 00标准 规格为 :长度L=200,宽度 B=160,厚度 H=8,材料为 45#的导料板 ,即导料板 :200 如图 5示 : 与凹模配作(4)卸料以 卸料 板卸料 ,出件是以凸模往下冲即可 ,因此不用设计出件零件 其厚度可取凹模厚度的 倍 ,所以卸料板的 00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 里取 料为 45# (5)选择模架 : 根据 凹模周界 200安装要求 ,选取凹模周界 :00合高度 :H=159189,选用 21#后侧标准导柱 模 架，上模 座 大小 :290下模座 大小 :290柱 :28套 :42板材料为铸铁。 由以上可得模架及其零件如图 5示 . 17 深3 0沉孔 ? 由压力机的型号 0,深度为 70,由装配要求 ,模柄与模柄孔配合为 H7/模柄长度比模柄孔深度小 510于采用 弹压卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理。 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 厚度可取 310里设计时 ,由于压力较大 ,取规格为 00与下模板配作凸模固定板 : 凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致 ,h 为凹模的厚度 ,这里取 据核准选取板的规格为 00模与凸模固定板的配合为 H7/配可通过 2个销钉定位 ,6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示 : 力机的校核 (1) 根据公称压力的选取压力机型号为 的压力为400以压力 不需要 校核 ; (2)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 t=料板的厚度 H=8 及凸模冲入凹模的最大深度 2,即 +8+2=11S=130,所以 不需要 校核 . (3) 次数 行程次数为 80/又是手工送料 ,不能太快 . (4)工作台面的尺寸 根据下模座 90每边留出 60100,即90压力机的工作台面 30压件和 废料从下模漏出 , 而压力机的孔尺寸为 120,故符合要求 ; (5) 滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为 40,模柄孔深度为 70,而所选的模柄夹持部分直径为 40,长度为 60 故符合要求 ,得以校核 ; (6) 由压力机型号知 80 M=90 20 M=38090 (1为垫板厚度 /由式 (1( 5 H ( 10,得 (380 120)(290 120) 255 160 ,所以所选压力机合适 . 模加工工艺过程 如表 6示 表 6 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 210170382 热处理 退火 3 铣 铣六面 ,厚度留单边磨量 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 2 10 ,钻攻 4床 9 热处理 淬火 ,回火 ,保证 2 10 平磨 磨厚度及基面达到要求 平面磨床 11 线切割 按图切割各型孔 ,留 边研量 线切割机 床 12 钳工 研光各型孔达要求 13 检验 模加工工艺过程 如表 6示 表 6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 602 热处理 退火 3 铣 铣六面 ,厚度留单边磨量 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 钢丝 孔 钻床 8 热处理 淬火 ,回火 ,保证 4 9 线切割 按图切割 外形 ,留 边研量 线切割机 床 10 钳工 磨各配合面达要求 11 检验 表 6冲孔凸模 6 加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 备料 122 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 2 8 钳工 磨平上下表面达要求 9 检验 表 6冲孔凸模 16 加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 备料 202 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 2 8 钳工 磨平上下表面达要求 9 检验 程 如表 6示 表 6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 2102 热处理 退火 3 铣 铣六面 ,厚度留单边磨量 台阶 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 ,保证双面间隙 切割机 床 7 钳工 钻 孔 ，攻丝， 4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 工工艺 过程 如表 6示 表 6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 2102 热处理 退火 3 铣 铣六面 ,厚度留单边磨量 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 钻铰 20 ,钻攻 4床 8 钳工 铆接处倒角 9 平磨 磨厚度及基面见光 平面磨床 10 钳工 研光各型孔达要求 11 检验 模座 加工工艺 过程 如表 6示 表 6上模座 加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 取标准上模座 2 热处理 退火 4 平磨 平磨上下平面达要求 平面磨床 5 钳工 划螺孔 ,销孔位置划模柄孔轮廓线 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 钻铰 20 ,钻 孔及沉孔 ,配钻模柄防转孔 钻床 8 钳工 研光各型孔达要求 9 检验 模座 加工工艺 过程 如表 6示 表 6模座 加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 1 备料 取标准上模座 2 热处理 退 火 4 平磨 平磨上下平面达要求 平面磨床 5 钳工 划螺孔 ,销孔位置划模柄孔轮廓线 6 线切割 按图切割各型孔 线切割机 床 7 钳工 钻铰 20 ,钻沉孔 钻床 8 钳工 研
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