支架连接板的冷冲模设计【哑铃型工件】【毕业论文+CAD图纸全套】

学号模具设计与制造课程设计设计题目支架连接板的冷冲模设计学院机电与车辆工程学院专业班级姓名指导教师日期1诚信声明本论文是本人在老师指导下，按任务书要求，自己撰写的论文。该论文凡引用他人的文章或成果之处都在论文中注明，并表示了谢意。除此之外都是自己的工作成果。若本论文及资料与以上声明不符，本人承担一切责任。本人签名日期年月日2课程设计任务书零件名称连接板生产批量大批量材料及厚度Q235；15MM零件图形设计内容及要求31、绘制模具总装图，必须是0号图。2、绘制全部自制零件的工程图3、编制典型零件的加工工艺规程4、编写设计说明书设计工作量应至少完成折合A0号图纸三张和一份10000字以上的设计计算说明书。摘要模具是制造业的重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是连接板冲孔、落料复合模设计，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以连接板冲孔、落料复合模设计主要介绍了冲压模具设计的全过程1经工艺分析工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺流程及冲模结构形式。42同时对所设计的模具分别进行了分析说明，3对压力机做出了合理的选择，4整个过程采用AUTOCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。关键字冲压模；复合模；连接片；冲裁间隙；冲压工艺。目录目录4一冲裁工艺分析611几何形状612最小孔距、孔边距613冲孔最小尺寸614冲裁件的精度和断面粗糙度6515材料7二确定冲压工艺方案721方案种类722方案的比较与分析723方案的确定8三冲裁工艺计算931排样及裁板方式确定9311排样9312裁板方式与利用率的计算1032冲压力计算12321力的计算12322计算工序冲压力1333初步预选压力机1434确定压力中心1435弹性元件选择计算1436工作零件刃口尺寸计算156四冲裁模主要零部件的结构设计1741模具总体设计1742模具零件设计17421工作零件设计17422定位零件的确定18423卸料零件设计19424推件零件设计19425固定板、垫板设计20426模架、模柄的选择21427螺钉及销钉的选择22五、选定设备23参考文献25致谢26789一冲裁工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。11几何形状该冲裁件外形简单，形状规则，且成几何中心对称。12最小孔距、孔边距经计算零件的孔边距为575MM大于最小孔15T15X115MM、孔距为40MM明显足够，所以零件适合冲裁。1013冲孔最小尺寸查表38（参考文献1）冲孔最小尺寸为13T13X113小于85，即得此孔能够冲出。14冲裁件的精度和断面粗糙度由于零件内外形尺寸均未注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸公差，经查公差表得各尺寸公差分别为零件外形尺寸0520431零件内形尺寸036815材料Q235钢属于碳素钢，查附表1（参考文献1）可知其屈强比较小，延伸率较高，具有良好的冲压性能。结论此零件适合冲裁。二确定冲压工艺方案确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。1121方案种类该零件包括冲孔，落料两个基本工序，可以采用以下三种方案1先落料再冲孔采用单工序模生产2落料冲孔复合冲压采用复合模生产3冲孔落料连续冲压采用级进模生产22方案的比较与分析方案1模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，且生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。由于零件结构简单对称，为提高生产效率，主要可以应用以下两种方案即采用复合冲压或级进冲压，又由于级进冲压模具结构相对复合冲压模具结构较大，且较为复杂些，为了便于工艺加工及节省昂贵的模具材料，本模具采用复合冲裁方式进行生产，且结构紧凑，零件精度高。23方案的确定由零件尺寸可知，查表328（参考文献1）得最小壁厚为27575MM即凸凹模壁厚大于允许的最小壁厚，所以为便于操作完全可以采用复合模结构。12复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。考虑到工件成形后，如何脱模方便。正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只须在上模装一推出装置，借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。考虑到工件成形后，如何脱模方便，故采用倒装式复合模，因该制件较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用，和定位钉定位方式。三冲裁工艺计算31排样及裁板方式确定在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。311排样排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。零件外形近似矩形，轮廓尺寸为60X20，根据工件的形状，确定采用13无废料排样的方法是不可能做到；但能采用有废料和少废料的排样方法。考虑到操作方便并为了保证零件精度，排样方式采用直排有废料排样。排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素件的尺寸和形状。材料的硬度和厚度。排样的形式（直排、斜排、对排等）。条料的送料方法（是否有侧压板）。挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表313（参考文献1）得搭边参考值为沿边A18工件间A115由式312（参考文献1）送料步距S20A1即得S2015215MM又因为本模具采用无侧压装置，查表314（参考文献1）得条料宽度公式B（DMAX2AZ）0即得B（602X1805）642060614式中Z导料与最宽条料之间的间隙，其值由表316查得（参考文献1）条料宽度偏差，其值由表315查得（参考文献1）条料排样图如下图所示312裁板方式与利用率的计算当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。查附表3（参考文献1）选用的板料规格为600X1200X1MM151横裁根据板料的规格及零件的尺寸，剪切条料尺寸为642X600,一板料可裁条料为18条，每条可冲零件的个数为26个，即一块板料可冲裁总的零件个数为18X26468个根据式310（参考文献1）一块板料的利用率为10ANOX2689453式中A0一个制件的有效面积A一块板料的面积N一块板料秘冲制件的总个数2纵裁剪切条料尺寸为642X1200,一块板料可裁条料共9条，每条可冲零件的个数为54个，即一块板料可冲裁总的零件个数为54X9486个。根据式310（参考文献1）一块板料的利用率为0ANOX1268941653式中A0一个制件的有效面积A一块板料的面积N一块板料秘冲制件的总个数经计算得到的横裁与纵裁的材料利用率，相比较确定裁板方式为纵裁。32冲压力计算321力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算FA式31（参考文献1）式中，A为剪切断面面积，为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为13，并取抗剪强度为抗拉强度B的08倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算FLTB式32（参考文献1）式中L冲裁轮廓的总长度MMT板料厚度MM17B板料的抗拉强度MPA。经查的取B300（参考文献1）322计算工序冲压力由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算查附表1（参考文献1）取材料的抗拉强度270MPA落料力FLKLT式310（参考文献1）FL13X14604X1X270513KN冲孔力FKKLT式310（参考文献1）FK13X2X85X1X270187KN卸料力FXKXFL式315（参考文献1）FX0045X51323KN推件力FTNKTFK式316（参考文献1）FT6X0055X18762KN式中L冲裁时材料发生剪切变形处的周长K安全系数，K13KX、KT分别为卸料力、推件力系数，查表318（参考文献1）18N同时卡在凹模内的废料个数，NTH（H为凹模洞口深度，T为料厚）N166查表327（参考文献1）在此取H6FZFLFKFXFT5131872362785KN33初步预选压力机根据以上所计算得到的总冲压力，查附表5参考文献1）初选型号为JB2325的压力机。34确定压力中心因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的对称中心。35弹性元件选择计算根据已知冲裁板厚T1MM，冲裁力卸料力F23KN（1）初选弹簧数目为6个，每个弹簧应提供预压力即为F0NFX式337（参考文献1）F062300384N（2）初选弹簧规格为25MMX45MMX50MM查表101（参考文献2）19其具体参数如下D225MM,D45MMT785MM,F2786N,H0165MM,H050MM,N55（3）计算弹簧预压缩量H0H0（F2H0）F0式338（参考文献1）（786516）X3848MM（4）校核HH0HH“式339（参考文献1）82515MM由于16515，即H2H式338（参考文献1）所以所选弹簧合适。式中F0弹簧的预压力FX卸料力N弹簧根数H2弹簧最大许可压缩量H弹簧实际总压缩量20H0弹簧预压缩量H卸料板的工作行程，一般取HT1,T为料厚，这里取H2H“凸模刃磨余量，可取510MM36工作零件刃口尺寸计算刃口工艺分析结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值查表333ZMIN0100MM参考文献1凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。（1）冲孔凸模冲孔36085由式39（参考文献1）0XDT095X368098相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证ZMIN0100MM式中X系数，在051之间，查表35得X05（参考文献1）冲裁零件制造公差T凸模的制造公差，在此取T/421ZMIN最小初始双面间隙，查表33，取ZMIN0100MM（2）落料凹模由式38（参考文献1）DA（DMAXX）AO落外形0521305X2DA130749落外形04311075X431DA相应凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证间隙ZMIN0100MM式中X系数，在051之间，查表35得X05（参考文献1）冲裁零件制造公差A凹模的制造公差，在此取/4AZMIN最小初始双面间隙，查表33，取ZMIN0100MM（3）孔心距（凹模、凸模磨损后不变的尺寸）由参考文献1公式CA（CMIN05）05ACA398505X0300375400037522四冲裁模主要零部件的结构设计41模具总体设计根据已确定的工艺方案，分析可知模具结构可采用前后送料，挡料销定距，导料销定位，弹性卸料装置卸料，下漏料方式的倒装式冲裁，模具结构形式可采用后置导柱标准模架。42模具零件设计421工作零件设计（1）冲孔凸模凸模长度LTH1H2H314121440MM式中H1凸模固定板厚度，一般取（0608）凹模板厚H2空心垫板厚H3落料凹模板厚（2）落料凹模由式331（参考文献1）HKSH823H030X6018MM由式332（参考文献1）BS2540HB602540X18105132由式333（参考文献1）LS12S2L202X3080MM式中H凹模厚度B垂直于送料方向的凹模宽度L送料方向的凹模长度K系数，查表324（参考文献1）取K030S垂直于送料料方向的凹模刃壁间的最大距离S1送料方向的凹模刃壁间的最大距离S2送料料方向的凹模刃壁到凹模边缘的最小距离查表241（参考文献3）根据上面所算得的尺寸，确定凹模板外形规格为125X125X18MM，因考虑到昂贵的模具材料的节省，将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为125X125X14MM（3）凸凹模L凸凹H1H2H32410341458MM式中H1卸料板厚度一般取（612）在此取H110MM。H2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之间距离，根据经验值一般取（2535）MM,在此取34MM。H3凸凹模固定板厚度，一般取（0608）倍凹模板厚度，在此取为14MM。422定位零件的确定（1）固定挡料销查表1060（参考文献2）挡料销具体参数如下材料45钢热处理HRC4348规格A6X4X3GB28661181（2）导料销查表1060（参考文献2）挡料销具体参数如下材料45钢热处理HRC4348规格A6X4X3GB28661181423卸料零件设计（1）卸料板25本模具采用弹性卸料装置，卸料板厚度根据经验值一般取（612）MM在此取10MM,其周界尺寸与落料凹模同等大小。（2）卸料螺钉查表1064参考文献2确定卸料螺钉相关参数如下材料45钢热处理2428HRC规格10X60GB2867581424推件零件设计（1）打杆由于零件结构的限制，其结构形式采用简单的圆柱式打杆，其直径按模柄孔大小确定，D12MM打杆长度LL1L2CL109515120MM式中L1推出状态时，打杆在垫板上平面以下的长度L2模柄长度C考虑各种误差而加的常数，通常取C1015在此取15MM（2）推件块推件块按落料凹模配作，保证间隙在（051）MM,推件块凸台与空心26垫板之间的间隙在此取05MM,推件块长度LL1L2L3L418224MM式中L1推件块凸台高，一般取（34）MM在此取为4MML2在推出状态时，推件块凸台下平面到落料凹模板下平面的距离L3推件块行程425固定板、垫板设计（1）凸模固定板凸模固定板厚度为（0608）倍落料凹模板厚，即0608X18108144MM在此取14MM，其周界尺寸与落料凹模同等大。（2）凸凹模固定板凸凹模固定板厚度为（0608）倍落料凹模板厚，即0608X18108144MM在此取14MM，其周界尺寸与落料凹模同等大。其零件图如图所示（3）上垫板根据下式算得结论，验证是否需要垫板27PFZ/A式342参考文献118700/2X41X5353MPA查表334模座材料的许用应力（参考文献1）得在90140MPA之间明显本模具不需要垫板,但由于结构的需要,所以加一块厚为6MM的垫板，其周界尺寸与落料凹模同等大。（4）空心垫板为了节省昂贵的模具材料而作成两部分的空心垫板，426模架、模柄的选择（1）模架随着冷冲压技术的发展和新型模具材料的出现，模具结构也发生了一定的变化，虽然模具的结构类型很多，但对其基本要求是一致的。即不仅能冲出合格的零件，适应生产批量的需要，而且要求操作方便，生产安全、寿命长、成本低，以及制造和维修方便。随着冷冲模国家标准实施以来，在设计模具时对冲模模架的选择一般都是按国家标准来选的。由前面所确定的为标准的后置导柱模架,又根据凹模周界尺寸L125MMB125MM初选模架125X125X160190MMGB/T2851390查表241（参考文献2）28又依模具结构草图及以上得到的各板厚度,可知模具闭合高度H3564058451183MM在模架最大最小闭合高度（160190）之间。所以所选模架合适。（2）模柄本模具采用压入式模柄,又根据所初选的压力机，从而得到的模柄孔尺寸参数，可以确定模柄相关参数如下材料Q235规格A40X95GB2862181查表1047参考文献2427螺钉及销钉的选择（1）上模紧固螺钉材料45钢规格GB/T652000M8X65查附表43参考文献4（2）下模紧固螺钉材料45钢规格GB/T652000M8X40查附表43参考文献4（3）凸凹模紧固螺钉材料45钢29规格GB/T652000M8X40查附表43参考文献4（4）上模长圆柱销材料45钢规格GB/T119110X60查附表414参考文献4（5）上模短圆柱销材料45钢规格GB/T119110X45查附表414参考文献4（6）上模短圆柱销材料45钢规格GB/T119110X40查附表414参考文献4（7）防转销材料45钢规格6X14五、选定设备压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于哟暖和精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂30家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据第三部分初选的压力机，以及第四部分所得到的模具闭合高度，校核压力机是否合适。HMAX5MMHTHMIN10MMHMAXT5MMHHMINT10MM270505MMH2155010MM215MMH155MM显然前面初选的压力机能够满足要求式中HMAX压力机的最大闭合高度HMIN压力机的最小闭合高度T垫板厚度压力机主要技术参数如下表所示公称压力/MM25床身两立柱间距离/