【冲压模具设计】拉钩的冷冲模设计【7张图纸】
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【冲压模具设计】拉钩的冷冲模设计【7张图纸】,冲压,模具设计,拉钩,冲模,设计,图纸
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I 嘉兴学院南湖学院 （ 2010 届） 毕业论文（设计） 题 目： 拉 钩的冷冲模设计 姓 名： 潘晓慧 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械 学 号： 2006456790601 指导教师： 王殿梁 导师学科： 材料加工工程 导师职称： 副教授 嘉兴学院 南湖学院教学事务管理中心 年 月 日 要 首先分析了拉钩的冲压成形工艺，确定了拉钩的冲压成形工艺方案， 采用连续冲压的方式。 设计了模具的凸模，凹模及部分零部件， 对拉钩进行冲压后，选择采用下顶出件顶出落料的方式。 最终确定 了 模具的整体结构，再利用 制出装配图以及零件图 。 关键词 拉 钩 ， 连续模 ， 压力中心 he of of of by of a by of by of 录 摘 要 . . 一章 绪论 . 1 题意义 . 1 具工业的分类 . 1 具工业的地位 . 1 国模具工业的现状 . 2 代模具的发展前景 . 2 题研究方法与计划 . 3 要任务与目标 . 4 要内容与基本要求 . 4 第二章 冲裁件的工艺性分析 . 5 裁件形状和尺寸 . 5 裁件悬臂的最小尺寸 . 5 由凸模冲孔的最小尺寸 . 5 裁件的精度与 粗糙度 . 6 样 . 7 样方式 . 7 料的利用率 . 8 边 . 8 、凹模间隙 . 8 、凹模刃口尺寸及公差 . 9 裁模刃口尺寸计算的原则 . 9 裁模凸模、凹模刃口尺寸计算 . 9 裁力的计算公式 . 10 裁力的计算 . 10 件力合卸料力的计算 . 11 冲裁力计算 . 11 力中心的确定 . 11 模设计 . 12 形凸模的结构形式 . 12 模的固定方法 . 13 V 模设计 . 13 模刃口形式 . 13 模的外形尺寸 . 13 模的固定方式 . 14 料装置 . 15 接零件 . 15 柄 . 15 座 . 16 第三章 冲压模具的总体设计 . 17 装配图 . 17 压设备的选择 . 18 具的工作过程 . 19 总结 . 20 参 考 文 献 . 21 拉钩的冷冲模设计 1 第一章 绪论 题意义 具工业的分类 我国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。伴随着计算机技术的快速发展 , 数字化、信息化 术和数控加工机床已普遍采用 , 模具产业正处于高速发展阶段。 模具是制造业的重要基础工艺装备。模具总体上可分为两大类 : 金属材料制件成形模具，如冲压模具、锻造模具、压铸模具、挤压模具、拉丝模具、粉末冶金模具等 ; 非金属材料制件成形模具 , 如塑料注射模具、压铸模具、挤出模具 , 橡胶制件、玻璃制件和陶瓷制件成形模具等。模具的具体分类方法很多 , 如按模具结构形式分 , 冲压模具可分为简单模、连续模和复合模 , 注塑模具可分为单分型面和双分型面注塑模具等 ; 按工艺性质分 , 冲压模具可分 为冲孔模、落料模、拉深模、弯曲模，塑模具可分为压塑模、传递模、注射模等。其中冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具、橡胶模具、粉末冶金模具、拉丝模具、无机材料成形模具等是最主要的八大类 , 用于制造业中的几乎所有产品的生产。 7 具工业的地位 随着社会的发展和科技的进步， 模具行业越来越被重视，模具技术在国民经济各个部门都得到广泛的应用，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活密切相关。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展水平标志着一个国家的工业水平及产品开发的能力。模具是生产各 种工业产品的重要基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业 机械、电子、汽车、石化、建筑等都要求模具工业的发展与之相适应。 模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、操作简单、生产过程易于实现机械化与自动化、生产成本低而获得广泛应用，利用模具可以加工出薄壁、重量轻、刚性好、形状复杂的零件；产品质量有模具保证，具有一模一样的的特点；这是其它加工制造业所无法完成的；模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通信、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计，利用模具 制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占 80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机等电子产品中占 85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占 90%以上；在子弹、枪支等兵器产品中占 95%以上；在日用金属产品中占 95%以上。嘉兴学院南湖学院毕业论文 2 可见，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。目前，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 2 国模具工业的现状 近年来，我国模具工业的迅速发展是大家有目共睹的， 中国模具工业的现状大致可以从以下 3 个方面来讲： （ 1）模具的产值与出口量增长明显。从整体情况来看，我国已经步入模具工业大国之列，但是距模具强国还有相当差距。 （ 2）模具制造水平不断提高。近几年，以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的、技术含量较高的中高档模具的比重进一步提高，现在中高档模具所占比重已经达到 35% 以上。模具的设计和制造水平也有了很大的发展，很多先进的模具设计与制造技术在我国的模具企业中得到应用，如 计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得 到广泛应用， E R P、 P D M 等信息化管理技术正得到积极推广，这些先进技术的应用和信息化管理的实施极大地提高了模具企业的生产效率，缩短了生产周期。 （ 3）我国模具行业已经形成了自己的骨干队伍。目前，我国约有模具生产厂点 3 万余家，从业人员 100 余万人，在各个模具行业的骨干企业队伍中也涌现出了本行业的龙头企业。他们的生产装备先进，生产达到了一定规模，技术水平较高，而且产品具有自己的特点。 10 目前，中国约有模具生产厂 2 万余家，从业人员 50 多万人，全年模具产值达 450亿元人民币以上。近年来，模具行业结 构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的 2/3 以上。 5 代模具的发展前景 为了制造高精度、长寿命、高效的复杂腔结构的现代模具，需解决以下个方面的问题 ： （ 1） 模具材料及其表面处理技术。模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上。在模具材料方面常用的冷作模具钢有 型冷作模具钢有 65用新型热作模具钢有美国 H 1 3、瑞典 0M、 0钩的冷冲模设计 3 等；常用塑料模具用钢有预硬钢 (30)、时效硬化型钢 (本、热处理硬化型钢 (本 典胜百 )、粉末模具钢 (日本 );多工位精度冲模硬质合金 ( )以及钢结构硬质合金 ( T L M W 5 0 、 )。在模具表面处理方面，主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗 (如 )发展；由一般扩散向 P V D、 P C V D、离入渗入、离子注入等方向发展 ;可采用的镀膜有： ，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，激光强化 、辉光离子氮化技术也日益受到重视。 （ 2） 提高设计制造技术水平。当代模具的设计与制造已广泛采用计算机辅助设计与制造 ( C A D /设计过程程序化和自动化，使用程序模拟成形过程，采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。数据库和计算机网络技术使设计人员拥有大量资料和信息。设计与制造之间的直接信息传输便于设计的反复修改。 （ 3） 专业化生产及标准化。专业化生产是现代化工业生产的重要特征之一，工业先进国家模具专业化生产已达到 75% 以上。标准化是实现模具专业化生产的基本前提，也是系统提高整个模具行业 技术水平和经济效益的重要手段，这是机械制造业向深层次发展的必由之路。国外企业都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足 30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍了模具的合理流向和效能的发挥，需尽快制订标准化规范 户界面。 3 目前 , 国内模具市场不断扩大 , 国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具国际采购的趋向十分明显。因此 ,展望未来 , 国际、国内模具市场总体发展前景美好。我国模具工业将会有一个继续高速发展的机遇期。只要我们把握这个机遇期 , 中国模具工业不 但会在量和质的方面继续有一个很大的提高 , 而且一定会在行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制的方方面面取得较大进展。 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密检测和信息网络等诸多学科 , 是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速的方向发展 , 模具产品的技术含量不断提高 , 模具制造周期不断缩短 , 模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展 , 模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方 向发展。 7 题研究方法与计划 课题的主要内容是冲压模具的设计，所以我首先应该深入学习机械设计、机械冲压技术等相关知识。冲压模具是模具类别中应用最广泛的一种，通过模具对金属的直接加压使其产生塑性变形，从而金属材料分离，以此来获得一定尺寸和嘉兴学院南湖学院毕业论文 4 性能的金属零件。模具的设计过程是和实际生产分不开的。我们应该充分研究设计任务书，了解产品用途，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上，可按以下 步骤进行冲压总体方案的论证。 要任务与目标 图 1某电器元件 拉钩。该零件的制造方法为冷冲压成型，本课题要求分析封盖冲压件的成形工艺，设计模具，画出模具装配图及所有零部件的工程图，写出毕业论文。 图 1钩 要内容与基本要求 （ 1）分析垫片的冲压成形工艺。 （ 2）模具设计。此零件厚度小，形状简单，要求设计的模具具有高精度和高成型效率。 （ 3）打印图纸，写出毕业论文。 （ 4）要求学生熟悉冷冲模具设计工艺，具有较强的机械设计能力。设计图纸的正确与否是评定本次设计水平的关 键。 拉钩的冷冲模设计 5 第二章 冲裁件的工艺性 分析 裁件形状和尺寸 工件名称：挂钩 工件简图：如 图 1示 生产批量：大批量 材料： 材料厚度： 2裁件悬臂的最小尺寸 冲裁件的 突出悬臂的宽度不宜太小，以免凸模折断 如图 2 图 2裁件悬臂 材料为 ，所以悬臂的最小宽度 B=(.2)t 图中 B=10t=2悬臂的最小宽度符合要求。 由凸模冲孔的最小尺寸 冲孔时，孔的尺寸不宜过小，以免 凸模折断。 凸模如图 2示 嘉兴学院南湖学院毕业论文 6 图 2孔凸模 查表 2据所选材料， d 图中 d=8t=2自由凸模冲孔的最小尺寸符合要求。 裁件的精度与 粗糙度 冲裁件的精度选取为 。 确定冲裁件外形与内孔尺寸公差 图 2件的分段 材料厚度为 2零件分段如图 4 所示，模具为普通冲裁模。查表 2定冲裁件外形与内孔尺寸公差。 拉钩的冷冲模设计 7 表 2裁件的公差 冲裁件外形 零件尺寸 公差 a 90 b 10 c 25 d 90 e 5 f g 13 h 16 i 15 j 15 k 8 样 样方式 排样方式如图 2示 图 2件的排样 嘉兴学院南湖学院毕业论文 8 料的利用率 采用材料冲压多个零件的材料利用率的计算 100 （ 2 式中： 材料利用率， %； 0F 单个冲裁件的实际面积， 2 n 该条料上所能冲制出的冲裁件个数； L 条料的长度， B 条料的宽度， 20 8 01015F =n=37 , L=1200 ， B=107 1071 2 00 69 边 选取搭边值要综合考虑以下因素。 （ 1） 材料的力学性能 硬材料的搭边值可取小一些。软材料、脆性材料的搭边值要取大一些。 （ 2） 制作的形状与尺寸 冲裁件的尺寸小或有尖凸的复杂形状，搭边值要取大一些。 （ 3） 材料厚度 材料越厚，所取的搭边值相应越大。 （ 4） 送料方式与挡料方式 若为手工送料，在有侧压板导向的情况下，搭边值可以适当取小一些。 确定冲裁材料的搭边值 根据表 2料厚度 12于是手动送料，冲裁件为非圆形， 故 取 a=b=2图 2示。 、凹模间隙 根据经验确定法，硬材料： 取 2K =3K= =卸 = 总冲裁力计算 由于本模具采用的是弹性卸料和上出件方式， 故冲裁力为：总P=P+卸Q+顶Q（ 2 代入数值计算得总P=力中心的确定 冲模的压力中心确定的原则： （ 1） 对称形状的单件冲裁，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （ 2） 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （ 3） 形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模的压力中心。 解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出 合力作用点的坐标位置0O(00,即为所求模具的压力中心。 因为冲裁力 P 与冲裁线段的长度 L 成正比，所以式中的各冲裁力 1P ， 2P ，3P，以分别用各冲裁的周边长度 1L ， 2L ，3L，： L （ 2 L （ 2 代入数据，计算得0x=y=如图 2示，为压力中心。 嘉兴学院南湖学院毕业论文 12 图 2压力中心 模设计 形凸模的结构形式 冲小孔的圆形凸模，直径 d=8形凸模如图 2 非圆形凸模如图 2 图 2孔凸模 图 2件凸模 拉钩的冷冲模设计 13 模的固定方法 为保证凸模工作可靠和良好的稳定性，还要使凸模在更换或维修时拆装方便，所以采用机械固定法，如图 2示。 1 销； 2 螺钉； 3 垫板； 4 凸模； 5 凸模固定板 图 2上模座 模设计 模刃口形式 图 2凹模刃口形式 凹模设计如图 9 所示，直壁型刃口的特点是： （ 1）刃口强度较高，修磨后尺寸不变；（ 2）凹模内积累废料或制作少，如果间隙小直壁部分磨损较快，加工简单；（ 3）用 于冲裁形状复杂，精度要求高的中小型件。该结构便于装顶出装置。 模的外形尺寸 凹模外形如图 2示。 嘉兴学院南湖学院毕业论文 14 图 2凹模外形 根据凹模厚度公式： H= （ 2 凹模壁厚为： C=()H （ 2 式中， b=102表 2K=入式中，计算得 H=C= 对其进行圆整，取 H=22C=35 模的固定方式 凹模的固定方式如图 2示：直接用螺钉，销固定凹模，坚固可靠，应用广泛。 1 螺钉； 2 销 图 2模座 拉钩的冷冲模设计 15 料装置 模具采用弹性卸料装置，结构如图 2示： 图 2料装置 采用弹性卸料装置， 弹压卸料板兼有压料和卸料两大作用，它可在冲压开始时起压料作用，结束后起卸料作用， 其弹力由弹簧获得 。 接零件 柄 模柄是将上模安装在压力机滑块上的一个重要零件，因此设计模具时应根据需要去选择结构形式合适的模柄。 模具所选用的模柄如图 2示 嘉兴学院南湖学院毕业论文 16 图 2柄 模柄为压入式模柄，中小型冲裁模通常使用压入式结构，模柄采用过渡配合 H7/7/模柄压入上模座，加有骑缝销防止转动，这种模柄的优点是易于保证与上模座的垂直度要求。 座 模具的上下模座用来安装整个模具的全部零部件，构成模具的总体，并传递冲压力。因此模座要有足够的强度和刚度，上下模座配以导向装置就称为模架。 上模座如图 2示 图 2模座 下模座如图 2示 图 2模座 模座采用铸钢 料 。 拉钩的冷冲模设计 17 第三章 冲压模具的总体设计 装配图 经过以上设计，绘出如图 3装配图。 图 3装配图 嘉兴学院南湖学院毕业论文 18 图中， 1 上模板， 2 弹簧， 3 销， 4 导柱， 5 螺钉， 6 垫板， 7 固定板， 8 凸模， 9 螺栓， 10 卸料板， 11 凹模， 12 销， 13 下模板， 14顶件器， 15 顶杆， 16 螺母， 17 托板， 18 橡胶， 19 螺钉， 20 导柱， 21 导套，22 螺钉， 23 挡料板 。 根据计算所得确定模架的尺寸规格，具体规格如表 3示 表 3 模架 尺寸规格 上模座 L/ B/ H/260 207 30 下模座 L/ B/ H/260 207 35 导 柱 d/ L/28 37 导 套 d/ L/ D/28 55 35 垫板厚度取 值 模固定板厚度取 模的厚度已定为 22卸料板厚度取 15 压设备的选择 根据设计出的模具的总体结构，选取合适的冲压设备。由计算所得的冲裁力，查表，选取开式双柱可倾压力机 力机的具体规格见表 3 拉钩的冷冲模设计 19 表 3冲压设备的选择 及规格 压力机 的 选用 开式 双柱可倾压力机 称压力 350块行程 80大闭合高度 280杆调节量 60作台尺寸 ( 前后 左右 380 610 垫板尺寸 ( 厚度 孔径 60 150 模柄孔尺寸 ( 直径 深度 5
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