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自行车 垫片 冲压 模具设计 全套 CAD 图纸

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自行车垫片的冲压模具设计（全套含CAD图纸）,自行车,垫片,冲压,模具设计,全套,CAD,图纸

内容简介：

任务书一、课题来源、目标及意义本课题来源于生活中，是自行车上的一个零件。机械工程及其自动化专业的方向之一是模具，因此选择模具设计作为毕业设计题目是完全符合本专业的要求。冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程，与其他加工方法相比，冷冲压是少、无切屑加工方法之一，所获得的冲压件一般无需再加工。普通压力机每分钟可生产几十件，高速压力机每分钟可生产千件以上，是一种高效率的加工方法。冲压件的尺寸精度由模具保证，所以质量稳定，互换性好。模具生产效率高，同时能有效保证产品一致性和可换性，具有很好的发展前途和应用价值。级进模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究级进模的冲压工艺、模具结构，并进行模具设计有着重要的意义。二、毕业设计（论文）内容及要求冷冲压加工。是在常温下，利用冲压设备和冲模，使各种不同规格的板料或配料在压力的作用下发生永久变形或分离，制成所需要各种形状零件的一种加工方法。级进模又称连续模，它将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上，在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形，至最后工位成为制件。综合应用各种所学的专业知识，在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析，制定了完整的冲压工艺方案，并完成其中的模具设计、数据计算和图纸。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，选题并审批。2教师下发任务书，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学生完成毕业设计，并上报周记5次，教师指导5学生提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）。6毕业设计答辩。四、参考书及参考文献1 丁松聚. 冷冲模设计北京：机械工业出版社，20112 丁友生等主编. 冷冲模具设计与项目实践. 杭州：浙江大学出版社，2014.3 孙传. 冷冲压工艺与模具设计. 杭州：浙江大学出版社，2015.4 姜奎华. 冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，2011.5 张霞. 模具制造工艺学. 大连：大连理工大学出版社，2011.6 翁其金. 冷冲压技术. 北京：机械工业出版社，2011.7 张大为冷冲压模具结构武汉：华中科技大学出版社，20098 肖景容. 冲压工艺学北京：机械工业出版社，20119 郭志强冲压工艺及模具设计北京：化工工业出版社，201510 伍先明等主编冲压模具设计指导北京：国防工业出版社，2011指导教师（签字）: 院（系）主任（签字）: 开题报告一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值1.课题来源：本篇毕业设计的来源于生活中，是自行车上的一个零件。机械工程及其自动化专业的方向之一是模具，因此选择模具设计作为毕业设计题目是完全符合本专业的要求。2.选题依据：在现在工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造，锻造，冲压，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生产行业中得到广泛应用。由于采用模具能提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可以保证一定的加工质量要求，所以许多产品的零部件很多都采用模具加工。而垫片的实用性也是比较大的，所以我会选择这个题目作为我的毕业论文。3. 研究目的：希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，圆满完成此次的毕业设计。在今后的学习、工作中，能灵活的运用。4.应用价值：模具生产效率高，同时能有效保证产品一致性和可换性，具有很好的发展前途和应用价值。连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究级进模的冲压工艺、模具结构，并进行模具设计有着重要的意义。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段（途径）1.研究的基本思路：第1部分：概述。简单的对模具制造在过去和现在的发展情况及在今后的发展前景进行简要的概述，以及对模具的原理进行叙述；第2部分：过程。对该模具的图纸进行分析，其中包括基本尺寸、公差、等级技术要求，以及制造的过程中所遵循的原则等进行了细致的分析；第3部分：结论。对模具的方案的确定，模架的基本结构，还有在尺寸要求方面的保证。设计出总的装配图及除去标准件之外的零件图。2.研究的关键问题: 分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。3.研究手段：1）到图书馆查阅有关冲压模具的工艺设计方面的书籍；2）总结在生产工作中的经验；3）找指导老师进行询问。三、论文的主体框架和主要内容概述1.主体框架：论文主要是对一般模具的工艺设计进行分析，本论文首先会对模具过去和现在的发展情况及在今后的发展前景进行简要的概述，以及对模具原理进行叙述。其次对模具的图纸进行分析，其中包括设计的模具的尺寸、制造工艺、技术要求，以及制造过程中所需要遵循的原则进行分析。最后对该模具进行工艺分析，其中包括模具的冲裁方式以及模具的工艺设计进行了解,具体要求和怎样将工艺中的要求与实际中的尺寸进行结合，从而达到与工艺要求相符。并且能够在实际生产中得到灵活的运用。2.主要内容：按照老师提供的图纸画出CAD，然后对该模具的图纸进行分析，其中包括基本尺寸、公差、等级技术要求，以及制造的过程中所遵循的原则等进行了细致的分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。最后加工出来。四、论文工作进度与安排起讫日期工作内容达到要求毕业设计辅导，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学生提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）。材料上交完成毕业设计答辩。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丁松聚。 冷冲模设计北京：机械工业出版社，20112丁友生等主编。冷冲模设计与项目实践杭州：浙江大学出版社，20143孙传。冷冲压工艺与模具设计杭州：浙江大学出版社，20154姜奎华。冲压工艺与模具设计北京：机械工业出版社，20115张霞。模具制造工艺学大连：大连理工大学出版社，20116翁其金。冷冲压技术北京：机械工业出版社，20117张大为。冷冲压模具结构武汉：华中科技大学出版社，20098肖景容。冲压工艺学北京：机械工业出版社，20119郭志强。冲压工艺及模具设计北京：化工工业出版社，201510伍先明等主编。冲压模具设计指导北京：国防工业出版社，2011包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396摘要这次毕业设计所选用的题目为自行车垫片的冲压模具设计，详细的论述了08钢垫片的整个设计过程。通过对这一零件的分析，巩固了我在大学这三年里来学到的所有知识，进一步加强了一些基础知识，为即将步入模具这一行业做充足的准备。这次毕业设计，它主要包含了各零件工艺性分析，方案的确定，结构形式和设计中所需要计算的尺寸都很清晰，另外，还涉及到了一些主要零件的工艺过程，如材料的选用，是否热处理，和一些加工方法等。还应用了三年来所学的CAD对各零件图和装配图进行详细的绘制。关键词：工艺分析；冲压；加工；复合模 目 录前 言11 结构的工艺性分析21.1 材料、工件结构、尺寸精度21.2 钢板的裁剪21.3 冲压工艺方案的确定32 冲裁工艺设计42.1 材料利用率42.2 冲裁力及冲压力计算52.3 压力中心计算63 主要零件部的结构设计83.1 凸模的结构设计83.1.1 凸模的结构形式与固定方式83.1.2 凸模的长度计算93.2 凹模的结构设计93.2.1 凹模的轮廓尺寸93.2.2 凹模的外形结构与固定103.3 螺钉、销钉的定位113.4 导正销的确定113.5 卸料方式124 凸凹模刃口尺寸计算135 压力机与模架的选择155.1 压力机的选择155.2 模架的选择156 总结16致 谢17参考文献18附录19前 言模具是现代工业生产过程中重要组成部分，国民经济在每一个生产部门都越来越依赖于模具生产和加工。在生产的所有阶段,大规模生产,或产品开发阶段,越来越依赖于模具。中华民国的经济基础在于模具行业。各种各样的现代工业产品开发和生产效率的提高,很大程度上取决于模具及技术经济的发展水平。当今社会,模具设计已经成为一个国家必不可少的行业。冷冲压实际上就是利用安装在冲压模具材料上施加压力,从而使它分离或塑性变形,获得所需要零件的加工方法。冷冲压模具，它不仅能加工金属材料,还能可以加工非金属材料和复合材料。冲压模具是必要的材料加工成冲件的一种工艺设备,在冷冲压中至关重要的就是冲压模具,一般而言,冷冲压模具是必须要符合要求才能进行冲压的,再先进的冲压工艺一定要依靠相应的冲模来实现才行。本次设计的主要目的就是把三年来所学的理论知识结合起来，各方面知识都涉及到，自己独立去完成，从而巩固已学的知识。1 结构的工艺性分析1.1 材料、工件结构、尺寸精度材料：08钢是一种非常软的碳素钢，强度和硬度都非常的低，但是它的韧性和塑性极高。具有时效敏感性，淬硬及淬透的性能非常低。大多数都轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用来制造一些比较容易成型的零件。工件结构：本次设计的垫片形状过于简单并且还对称，各边尺寸都差不多，然而08钢采用的是无导向凸模冲孔的最小尺寸为d1t，厚度为2mm,属于经济型冲孔。孔边距为1.5mm，远远大于凸模和凹模允许的最小壁厚， 所以选用复合模冲压工序。尺寸精度：零件图上的两个尺寸都是自由公差，一般按IT14级确定工件的公差，普通的冲裁加工都能满足其尺寸精度要求。生产纲领：冲压加工适合大批量生产。结论：可以冲裁加工。1.2 钢板的裁剪查表1-1选用6001200的钢板表1-1 冷轧钢板规格公称直径钢板宽度的最小和最大长度600650700（710）7508008509009500.200.250.350.400.45120025001300250014002500140025001500250015002500150025001500300015003000-1.41200300013003000140030001400300015003000150030001500300015003000150030001.51.61.71.82.0将600mm1200mm的钢板按图1-1裁剪，可以裁剪38张12.5mm1200mm的条料，每张条料可以冲裁（1200/44）27个垫片毛坯。图1-1 钢板剪裁样式1.3 冲压工艺方案的确定方案一：先冲两个小圆孔和一个方孔，再落料一个非圆形，采用单工序模生产加工。方案二：冲孔小圆、方孔和落料非圆形复合冲压，采用复合模生产加工。方案三：小圆、方孔一起冲孔和非圆形落料连续冲压，采用的是级进模生产加工。方案一需要两幅模具，模具结构简单，制造难度和成本都较低，生产效率较低，机床占用率高。方案二需要一副模具，尺寸精度和生产的效率比较高，但制造模具比较困难，而且冲压成品留在模具上给清理物料带来不便。方案三也只需要一副模具，但是它的生产效率很高，操作起来也很方便，在一套模具上完成冲裁，精度和成本都较高。通过对上述三种方案的分析比较，该垫片精度较高，比较适合采用精度相对较高、生产效率高的方案三。2 冲裁工艺设计2.1 材料利用率方案一：如图2-1所示图2-1 排样图料宽：B=54.4mm公差0.74步距：S=22mma,a1的塔边值：在排样时冲裁件的之间和冲裁件和条料两侧边之间留下的工艺废料。（查表最小搭边值）得a=2.2mm ,a1=2mm材料利用率： =（A/BS）100% =（876.88/（54.422）100% 73.3%此排样图一共冲压四次将得到一件产品，冲压第一次冲掉两个小孔，冲压第二、三次各得到半个方孔，第四次落料整个零件。方案二：如图2-2所示图2-2 排样图料宽：B=24.4mm公差0.52步距：S=51.5mma,a1的塔边值：在排样时冲裁件之间和冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。（查表最小搭边值）得a=2.2mm ,a1=1.5mm材料利用率： =(A/BS）100% =（876.88/（24.451.5）100% 69.7%此排样图一共冲压三次将得到一个零件，冲压第一次冲掉两个小孔，冲压第二次冲掉两个小方孔，第三次落料整个零件。所以综合上述比较选取方案一2.2 冲裁力及冲压力计算查书得08钢的抗剪强度为b=333MPa，根据图2-3所示可计算得冲裁线长度L=126.8mm，代入式：(冲裁力)F1=KLtb =1.312.5623002 19594（N）(冲裁力)F2= KLtb =1.3242300=9360（N） 图 2-3 冲裁线示意图（冲裁力）F3= KLtb =1.3122.82300 =169464（N）所以总冲裁力Fc=F1+F2+F3=198418（N）198(kN)取刃口高度为6mm，代入式：（推件力）Ft=(6/1.5)0.055198 43.5(kN)。由于采用刚性卸料，卸料力无需计算。至此可得，总冲压力为Fz=Fc+Ft=198+43.5=241.5(kN)。2.3 压力中心计算 由图2-4坐标系可知，由于冲裁线左右对称，压力中心C点的坐标为C（0，Cy），计算各段冲裁线长度及其冲裁力中心的Y轴坐标，可求得Cy=3.8mm，如表2-2所示。由于压力中心偏离坐标系原点（几何中心）仅3.8mm，为使零件加工、装配时找基准方便，可将几何中心作为压力中心。 图2-4 压力中心求解表2-2 压力中心求解冲裁线代号冲裁线长度冲裁力中心纵坐标坐标L162.81025/（3.1410）=7.96L22410L32-3L469L56-9L62-3L724-10L0126.8Cy=（62.87.96+2410-23+69-69-23-2410）/126.8=3.83 主要零件部的结构设计3.1 凸模的结构设计3.1.1 凸模的结构形式与固定方式圆形凸模：圆形凸模的结构、尺寸都以标准化，如图3-1所示是本次设计所选用的圆形凸模及凸模的固定方式。因为台阶式的凸模容易修模，它的刚性和强度都比较好，可以计算就能得到它工作部分的尺寸。非圆形凸模：在现实生产当中，比较广泛使用的非圆形凸模一般有直通式和阶梯式两种。因加工方便所以本次选用阶梯式非圆形凸模。如图3-2所示是本次设计中两种非圆形凸模示意图。 图图3-1 凸模样式 图3-2 凸模样式3.1.2 凸模的长度计算凸模的最大自由长度，本次设计的圆形凸模最大的自由长度可以根据计算公式来确定。如图3-3中d代表凸模的最小直径，L代表的是凸模的最大自由长度,F代表凸模的冲裁力。所以根据公式可得圆形的凸模最大自由长度为： L270d/根号F 27016/根号9796.8 43（mm）依次计算可得本次设计的凸模最大自由长度为43mm。凸模的长度主要是依据模具的结构、之后的修模、操作的安全和装配等来确定的。本次设计采用卸料方式为弹压式，凸模长度B可按以下公式来计算：(B1:凸模固定板的厚度；B2:卸料板的厚度；b：预压后弹性元件的高度。 B=B+B+b =35+13+15 =63mm 图3-3 凸模自由长度示意图3.2 凹模的结构设计3.2.1 凹模的轮廓尺寸矩形凹模板轮廓尺寸:长度（L）、宽度（B）、厚度（H）。如图3-4为此次设计凹模板尺寸的平面图，根据经验公式确定，不能小于15mm。(系数K值) H=KS（15） =0.4286 =21mm取25mm，又因为两边到外圆的边缘尺寸为凹模板的1.52倍，所以图中W、W、W、W4、都为50mm，L= W+S + W=50+86+50=186mmB= W+ S+ W4 =50+50+50 = 150mm 图 3-4 凹模外形 3.2.2 凹模的外形结构与固定凹模的结构形式有很多种，可以从外形、结构、刃口形式将其分成圆形镶套式和板式、整体式和镶拼式、平刃和斜刃等好几种。在现实生产中，板式的凹模应用也十分广泛，它的外形一般分为矩形和圆形，通常在它的上面设计多个凹模孔，通过螺钉和销钉将其整体固定在下模座上，如图3-5所示是本次设计中凹模的固定方式。根据计算可以得到轮廓的尺寸，再结合固定板、垫板以及模座等一些零件部配套选用。图中还描述了凹模刃口的结构方式，选用的是直壁形刃口形式，因为该刃口形式直壁下面扩大的部分可以使凹模加工起来简单。 图3-5 凹模形式3.3 螺钉、销钉的定位各种零件部上都有好多销孔、螺孔，最多的是凹模上，本次选用的凹模板它既要和下模座固定也要和导料板及卸料板固定，因此将会有很多销孔、螺孔以及几个凹模孔，它们之间的尺寸不能太近，是为了延长模具的使用寿命。见图3-6和图3-7。图3-6 螺孔布置示图 图3-7 销孔布置示图表3-1 螺孔、销孔布置尺寸 螺钉孔M6M8M10M12M16M20A不淬火101214162025B不淬火789101213C不淬火3销钉孔468101216D不淬火46781013本次设计中所选用的是M12螺钉和10的销钉，因为各零件部比较厚，所以从安全等各方面考虑选用此型号，见表3-1。3.4 导正销的确定导正是指条料的导向和工序定位时产生的定位误差，保证冲出的制件精度高。本次设计中选用的弹簧式装置，如图3-8所示。图3-8 导正销样式固定方式，如图3-9所示。 图3-9 固定方式3.5 卸料方式本次设计选用的卸料方式为弹性卸料，因为该卸料方式既可以卸料也可以压料，所以冲裁出来零件的质量比较高一点。弹性卸料主要是由卸料螺钉、弹性元件和卸料板组成，如图3-10所示。（1）卸料螺钉 （2）弹性元件 （3）卸料板图3-10 弹性卸料方式4 凸凹模刃口尺寸计算本次设计中一共有两种凸模，圆形和非圆形凸模。两种方式，冲孔和落料。再按照IT14级标准公差查各尺寸，孔类和轴类的凸、凹模刃口尺寸公差为: 凸=0.02, 凹=0.03，孔间距的尺寸公差C=0.02，又查表（冲裁模初始双面间隙Z）得：Zmin=0.246,Zmin=0.360。（单位：mm）冲孔圆形：冲件尺寸4，查表得入体原则的标注方式为4+0.30,制件公差为0.3，刃口磨损后凸模变小，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=0.75。d凸=(dmin+x )0-凸 =(4+ x )0-凸 =（4+0.750.3）0-0.02 =4.2250-0.02 D凹=（dT+ Zmin）+AO =(4.225+0.246)0.030 =4.4710.030冲孔非圆形：冲件尺寸4，查表得入体原则的标注方式为4+0.30,制件公差=0.3，刃口磨损后凸模变小，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=1。 d凸=(dmin+x )0-凸 =(4+ x )0-凸 =（4+10.3）0-0.02 =4.30-0.02 D凹=（dT+ Zmin）+AO =(4.3+0.246)0.030 =4.5460.030冲孔非圆形：冲件尺寸6，查表得入体原则的标注方式为6+0.30,制件公差=0.3，刃口磨损后凸模变小，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=1。 d凸=(dmin+x )0-凸 =(6+ x )0-凸 =（6+10.3）0-0.02 =6.30-0.02 D凹=（dT+ Zmin）+AO =(6.3+0.246)0.030 =6.5460.030落料圆形：冲件尺寸20，查表得入体原则的标注方式为200-0.52,制件公差=0.52，刃口磨损后凹模变大，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=0.5。 R凹=(Rmin-x)+A 0 =（20-0.50.52）+ 0.030 =19.74+0.0150 R凸=（ R凹- Zmin）0-T =（19.74-0.246）0-0,02 =19.6170-0.01落料非圆形：冲件尺寸20，查表得入体原则的标注方式为200-0.52,制件公差=0.52，刃口磨损后凹模变大，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=0.5。R凹=(Rmin-x)+A 0 =（20-0.50.52）+ 0.030 =19.74+0.0150 R凸=（ R凹- Zmin）0-T =（19.74-0.246）0-0,02 =19.6170-0.01落料非圆形：冲件尺寸50，查表得入体原则的标注方式为500-0.64,制件公差=0.64，刃口磨损后凹模变大，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=0.5。R凹=(Rmin-x)+A 0 =（50-0.50.64）+ 0.030 =49.68+ 0.0150 R凸=（ R凹- Zmin）0-T =（49.68-0.246）0-0,02 =49.5570-0.015 压力机与模架的选择5.1 压力机的选择根据以上计算得到总冲压力F=208kN,再参照常用压力机型号及参数表格，选用J23-35型号压力机。它的主要参数是：公称压力为：350kN，装模高度为：165220mm，垫板孔径为：150mm，台面尺寸为：380mm610mm，工作台孔的尺寸为：260mm,模柄的安装孔为：50mm70mm。5.2 模架的选择本次设计所选用的是四根导柱导套的模架，凹模的最大边界可取为315200mm，上模座的厚度可取为45mm，下模座的厚度可取为55mm，闭合高度为190230mm,如图5-1所示。图5-1 模架6 总结时光如流水飞逝，三个星期的毕业设计终于要接近尾声了，以前觉得做毕业设计就是对大学三年来所学知识的总结，然而通过这次毕业设计的完成发现自己的看法有点太过片面了。毕业设计实际上不仅是对三年来所学知识的理解、巩固和加强，而且更是对自己一种能力的提高，增强了所学对解决实际问题的能力，更让我明白了不懂就问做人要谦虚的这一道理，也增强了与他人的沟通能力。在这次毕业设计中，通过上网查阅资料、图书馆查书等，发现自己以前学的知识比较欠缺，还好有老师和同学的帮助下，顺利地完成了。总而言之，在整个设计中使我懂得了很多东西，相信会对今后的学习和工作有重要的影响，虽然这个设计不是很完美，但是在本次设计中所学到的知识和触及到的事情将会是最大的收获和财富，使我终身受益。致 谢首先感谢苏州健雄职业技术学院给了我一次学习的机会，三年来对我的培育，让我在大学这三年里学到了很多知识，在人生的道路上留下了美好的回忆。特别感谢中德工程学院为我提供了这么优秀的学习环境，感谢学校的领导和老师们三年来对我无微不至的关怀与教导。在此还要感谢生活在一起三年的同学们，感谢你们在我遇到困难的时候，帮助了我，给予了我很多。谢谢你们 ！最后，特别感谢我的指导老师，在为期不多的三个星期里，老师对我论文的格式和图形的绘制进行了不厌其烦的帮助和指导，无私的帮我改进和修正。还要感谢在我们指导老师有事之间，代课老师对我也是悉心关照，对我的论文和图纸更是用心有加，才使我最终完成这篇毕业论文。在此，向指导和帮助过我的老师们表示最真诚的谢意和最崇高的敬意。谢谢！参考文献1 丁松聚. 冷冲模设计北京：机械工业出版社，20112 丁友生等主编. 冷冲模具设计与项目实践. 杭州：浙江大学出版社，2014.3 孙传. 冷冲压工艺与模具设计. 杭州：浙江大学出版社，2015.4 姜奎华. 冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，2011.5 张霞. 模具制造工艺学. 大连：大连理工大学出版社，2011.6 翁其金. 冷冲压技术. 北京：机械工业出版社，2011.7 张大为冷冲压模具结构武汉：华中科技大学出版社，20098 肖景容. 冲压工艺学北京：机械工业出版社，20119 郭志强冲压工艺及模具设计北京：化工工业出版社，201510 伍先明等主编冲压模具设计指导北京：国防工业出版社，2011 附录第1张装配图第2张下模座第3张凹模第4张导料板第5张卸料板第6张凸模固定板第7张上模座第8张模柄第9张凸模21摘要这次毕业设计所选用的题目为自行车垫片的冲压模具设计，详细的论述了08钢垫片的整个设计过程。通过对这一零件的分析，巩固了我在大学这三年里来学到的所有知识，进一步加强了一些基础知识，为即将步入模具这一行业做充足的准备。这次毕业设计，它主要包含了各零件工艺性分析，方案的确定，结构形式和设计中所需要计算的尺寸都很清晰，另外，还涉及到了一些主要零件的工艺过程，如材料的选用，是否热处理，和一些加工方法等。还应用了三年来所学的CAD对各零件图和装配图进行详细的绘制。关键词：工艺分析；冲压；加工；复合模 目 录前 言11 结构的工艺性分析21.1 材料、工件结构、尺寸精度21.2 钢板的裁剪21.3 冲压工艺方案的确定32 冲裁工艺设计42.1 材料利用率42.2 冲裁力及冲压力计算52.3 压力中心计算63 主要零件部的结构设计83.1 凸模的结构设计83.1.1 凸模的结构形式与固定方式83.1.2 凸模的长度计算93.2 凹模的结构设计93.2.1 凹模的轮廓尺寸93.2.2 凹模的外形结构与固定103.3 螺钉、销钉的定位113.4 导正销的确定113.5 卸料方式124 凸凹模刃口尺寸计算135 压力机与模架的选择155.1 压力机的选择155.2 模架的选择156 总结16致 谢17参考文献18附录19前 言模具是现代工业生产过程中重要组成部分，国民经济在每一个生产部门都越来越依赖于模具生产和加工。在生产的所有阶段,大规模生产,或产品开发阶段,越来越依赖于模具。中华民国的经济基础在于模具行业。各种各样的现代工业产品开发和生产效率的提高,很大程度上取决于模具及技术经济的发展水平。当今社会,模具设计已经成为一个国家必不可少的行业。冷冲压实际上就是利用安装在冲压模具材料上施加压力,从而使它分离或塑性变形,获得所需要零件的加工方法。冷冲压模具，它不仅能加工金属材料,还能可以加工非金属材料和复合材料。冲压模具是必要的材料加工成冲件的一种工艺设备,在冷冲压中至关重要的就是冲压模具,一般而言,冷冲压模具是必须要符合要求才能进行冲压的,再先进的冲压工艺一定要依靠相应的冲模来实现才行。本次设计的主要目的就是把三年来所学的理论知识结合起来，各方面知识都涉及到，自己独立去完成，从而巩固已学的知识。1 结构的工艺性分析1.1 材料、工件结构、尺寸精度材料：08钢是一种非常软的碳素钢，强度和硬度都非常的低，但是它的韧性和塑性极高。具有时效敏感性，淬硬及淬透的性能非常低。大多数都轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用来制造一些比较容易成型的零件。工件结构：本次设计的垫片形状过于简单并且还对称，各边尺寸都差不多，然而08钢采用的是无导向凸模冲孔的最小尺寸为d1t，厚度为2mm,属于经济型冲孔。孔边距为1.5mm，远远大于凸模和凹模允许的最小壁厚， 所以选用复合模冲压工序。尺寸精度：零件图上的两个尺寸都是自由公差，一般按IT14级确定工件的公差，普通的冲裁加工都能满足其尺寸精度要求。生产纲领：冲压加工适合大批量生产。结论：可以冲裁加工。1.2 钢板的裁剪查表1-1选用6001200的钢板表1-1 冷轧钢板规格公称直径钢板宽度的最小和最大长度600650700（710）7508008509009500.200.250.350.400.45120025001300250014002500140025001500250015002500150025001500300015003000-1.41200300013003000140030001400300015003000150030001500300015003000150030001.51.61.71.82.0将600mm1200mm的钢板按图1-1裁剪，可以裁剪38张12.5mm1200mm的条料，每张条料可以冲裁（1200/44）27个垫片毛坯。图1-1 钢板剪裁样式1.3 冲压工艺方案的确定方案一：先冲两个小圆孔和一个方孔，再落料一个非圆形，采用单工序模生产加工。方案二：冲孔小圆、方孔和落料非圆形复合冲压，采用复合模生产加工。方案三：小圆、方孔一起冲孔和非圆形落料连续冲压，采用的是级进模生产加工。方案一需要两幅模具，模具结构简单，制造难度和成本都较低，生产效率较低，机床占用率高。方案二需要一副模具，尺寸精度和生产的效率比较高，但制造模具比较困难，而且冲压成品留在模具上给清理物料带来不便。方案三也只需要一副模具，但是它的生产效率很高，操作起来也很方便，在一套模具上完成冲裁，精度和成本都较高。通过对上述三种方案的分析比较，该垫片精度较高，比较适合采用精度相对较高、生产效率高的方案三。2 冲裁工艺设计2.1 材料利用率方案一：如图2-1所示图2-1 排样图料宽：B=54.4mm公差0.74步距：S=22mma,a1的塔边值：在排样时冲裁件的之间和冲裁件和条料两侧边之间留下的工艺废料。（查表最小搭边值）得a=2.2mm ,a1=2mm材料利用率： =（A/BS）100% =（876.88/（54.422）100% 73.3%此排样图一共冲压四次将得到一件产品，冲压第一次冲掉两个小孔，冲压第二、三次各得到半个方孔，第四次落料整个零件。方案二：如图2-2所示图2-2 排样图料宽：B=24.4mm公差0.52步距：S=51.5mma,a1的塔边值：在排样时冲裁件之间和冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。（查表最小搭边值）得a=2.2mm ,a1=1.5mm材料利用率： =(A/BS）100% =（876.88/（24.451.5）100% 69.7%此排样图一共冲压三次将得到一个零件，冲压第一次冲掉两个小孔，冲压第二次冲掉两个小方孔，第三次落料整个零件。所以综合上述比较选取方案一2.2 冲裁力及冲压力计算查书得08钢的抗剪强度为b=333MPa，根据图2-3所示可计算得冲裁线长度L=126.8mm，代入式：(冲裁力)F1=KLtb =1.312.5623002 19594（N）(冲裁力)F2= KLtb =1.3242300=9360（N） 图 2-3 冲裁线示意图（冲裁力）F3= KLtb =1.3122.82300 =169464（N）所以总冲裁力Fc=F1+F2+F3=198418（N）198(kN)取刃口高度为6mm，代入式：（推件力）Ft=(6/1.5)0.055198 43.5(kN)。由于采用刚性卸料，卸料力无需计算。至此可得，总冲压力为Fz=Fc+Ft=198+43.5=241.5(kN)。2.3 压力中心计算 由图2-4坐标系可知，由于冲裁线左右对称，压力中心C点的坐标为C（0，Cy），计算各段冲裁线长度及其冲裁力中心的Y轴坐标，可求得Cy=3.8mm，如表2-2所示。由于压力中心偏离坐标系原点（几何中心）仅3.8mm，为使零件加工、装配时找基准方便，可将几何中心作为压力中心。 图2-4 压力中心求解表2-2 压力中心求解冲裁线代号冲裁线长度冲裁力中心纵坐标坐标L162.81025/（3.1410）=7.96L22410L32-3L469L56-9L62-3L724-10L0126.8Cy=（62.87.96+2410-23+69-69-23-2410）/126.8=3.83 主要零件部的结构设计3.1 凸模的结构设计3.1.1 凸模的结构形式与固定方式圆形凸模：圆形凸模的结构、尺寸都以标准化，如图3-1所示是本次设计所选用的圆形凸模及凸模的固定方式。因为台阶式的凸模容易修模，它的刚性和强度都比较好，可以计算就能得到它工作部分的尺寸。非圆形凸模：在现实生产当中，比较广泛使用的非圆形凸模一般有直通式和阶梯式两种。因加工方便所以本次选用阶梯式非圆形凸模。如图3-2所示是本次设计中两种非圆形凸模示意图。 图图3-1 凸模样式 图3-2 凸模样式3.1.2 凸模的长度计算凸模的最大自由长度，本次设计的圆形凸模最大的自由长度可以根据计算公式来确定。如图3-3中d代表凸模的最小直径，L代表的是凸模的最大自由长度,F代表凸模的冲裁力。所以根据公式可得圆形的凸模最大自由长度为： L270d/根号F 27016/根号9796.8 43（mm）依次计算可得本次设计的凸模最大自由长度为43mm。凸模的长度主要是依据模具的结构、之后的修模、操作的安全和装配等来确定的。本次设计采用卸料方式为弹压式，凸模长度B可按以下公式来计算：(B1:凸模固定板的厚度；B2:卸料板的厚度；b：预压后弹性元件的高度。 B=B+B+b =35+13+15 =63mm 图3-3 凸模自由长度示意图3.2 凹模的结构设计3.2.1 凹模的轮廓尺寸矩形凹模板轮廓尺寸:长度（L）、宽度（B）、厚度（H）。如图3-4为此次设计凹模板尺寸的平面图，根据经验公式确定，不能小于15mm。(系数K值) H=KS（15） =0.4286 =21mm取25mm，又因为两边到外圆的边缘尺寸为凹模板的1.52倍，所以图中W、W、W、W4、都为50mm，L= W+S + W=50+86+50=186mmB= W+ S+ W4 =50+50+50 = 150mm 图 3-4 凹模外形 3.2.2 凹模的外形结构与固定凹模的结构形式有很多种，可以从外形、结构、刃口形式将其分成圆形镶套式和板式、整体式和镶拼式、平刃和斜刃等好几种。在现实生产中，板式的凹模应用也十分广泛，它的外形一般分为矩形和圆形，通常在它的上面设计多个凹模孔，通过螺钉和销钉将其整体固定在下模座上，如图3-5所示是本次设计中凹模的固定方式。根据计算可以得到轮廓的尺寸，再结合固定板、垫板以及模座等一些零件部配套选用。图中还描述了凹模刃口的结构方式，选用的是直壁形刃口形式，因为该刃口形式直壁下面扩大的部分可以使凹模加工起来简单。 图3-5 凹模形式3.3 螺钉、销钉的定位各种零件部上都有好多销孔、螺孔，最多的是凹模上，本次选用的凹模板它既要和下模座固定也要和导料板及卸料板固定，因此将会有很多销孔、螺孔以及几个凹模孔，它们之间的尺寸不能太近，是为了延长模具的使用寿命。见图3-6和图3-7。图3-6 螺孔布置示图 图3-7 销孔布置示图表3-1 螺孔、销孔布置尺寸 螺钉孔M6M8M10M12M16M20A不淬火101214162025B不淬火789101213C不淬火3销钉孔468101216D不淬火46781013本次设计中所选用的是M12螺钉和10的销钉，因为各零件部比较厚，所以从安全等各方面考虑选用此型号，见表3-1。3.4 导正销的确定导正是指条料的导向和工序定位时产生的定位误差，保证冲出的制件精度高。本次设计中选用的弹簧式装置，如图3-8所示。图3-8 导正销样式固定方式，如图3-9所示。 图3-9 固定方式3.5 卸料方式本次设计选用的卸料方式为弹性卸料，因为该卸料方式既可以卸料也可以压料，所以冲裁出来零件的质量比较高一点。弹性卸料主要是由卸料螺钉、弹性元件和卸料板组成，如图3-10所示。（1）卸料螺钉 （2）弹性元件 （3）卸料板图3-10 弹性卸料方式4 凸凹模刃口尺寸计算本次设计中一共有两种凸模，圆形和非圆形凸模。两种方式，冲孔和落料。再按照IT14级标准公差查各尺寸，孔类和轴类的凸、凹模刃口尺寸公差为: 凸=0.02, 凹=0.03，孔间距的尺寸公差C=0.02，又查表（冲裁模初始双面间隙Z）得：Zmin=0.246,Zmin=0.360。（单位：mm）冲孔圆形：冲件尺寸4，查表得入体原则的标注方式为4+0.30,制件公差为0.3，刃口磨损后凸模变小，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=0.75。d凸=(dmin+x )0-凸 =(4+ x )0-凸 =（4+0.750.3）0-0.02 =4.2250-0.02 D凹=（dT+ Zmin）+AO =(4.225+0.246)0.030 =4.4710.030冲孔非圆形：冲件尺寸4，查表得入体原则的标注方式为4+0.30,制件公差=0.3，刃口磨损后凸模变小，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=1。 d凸=(dmin+x )0-凸 =(4+ x )0-凸 =（4+10.3）0-0.02 =4.30-0.02 D凹=（dT+ Zmin）+AO =(4.3+0.246)0.030 =4.5460.030冲孔非圆形：冲件尺寸6，查表得入体原则的标注方式为6+0.30,制件公差=0.3，刃口磨损后凸模变小，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=1。 d凸=(dmin+x )0-凸 =(6+ x )0-凸 =（6+10.3）0-0.02 =6.30-0.02 D凹=（dT+ Zmin）+AO =(6.3+0.246)0.030 =6.5460.030落料圆形：冲件尺寸20，查表得入体原则的标注方式为200-0.52,制件公差=0.52，刃口磨损后凹模变大，刃口公差T=0.02，再查表（刃口磨损系数x）得X=0.5。 R凹=(Rmin-x)+A 0 =（20-0.50.52）+ 0.030 =19.74+0.0150 R凸=（ R凹- Zmin）0-T =（19.74-0