汽车发动机垫片的冲压复合模具设计【优秀机械毕业设计论文A4192】
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汽车发动机
垫片
冲压
复合
模具设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
a4192
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-
文档包括:
说明书一份。33页，14300字。
图纸共11张，如下所示
A0-模具装配图.dwg
A1-上模座.dwg
A1-下模座.dwg
A2-凸凹模固定板.dwg
A2-凸模固定板.dwg
A2-凹模.dwg
A2-卸料板.dwg
A2-垫板.dwg
A3-凸凹模.dwg
A4-冲孔凸模.dwg
A4-推件块.dwg
- 内容简介：
-
黑龙江东方学院 本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 论文题目： 汽车发动机垫片复合模设计 学 部 机电 工程 学部 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 王东英 学 号 074180731 班 级 07 级 模具 2 班 指导教师 刘红书 答辩日期 2010 年 5 月 21 日 黑 龙 江 东 方 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 评 语 （一） 姓名 王东英 学号 074180731 专业 班级 模具设计 2 班 总 成绩 毕业论文（设计）题目：汽车发动机垫片复合模设计 答 辩 委 员 会 评 语 答辩成绩 主任签字： 年 月 日 答辩委员会成员签字 学部毕业论文（设计）领导小组意见 组长签字： 年 月 日 学部公章 黑 龙 江 东 方 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 评 语 （ 二 ） 姓名 王东英 学号 074180731 专业班级 模具设计 2 班 毕业论文（设计）题目：汽车发动机垫片复合模设计 指 导 教 师 评 语 指导教师成绩 指导教师签字： 年 月 日 黑 龙 江 东 方 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 评 语 （ 三 ） 姓名 王东英 学号 074180731 专业班级 模具设计 2 班 毕业论文（设计）题目：汽车发动机垫片复合模设计 评 阅 教 师 评 语 评阅 教师成绩 评阅教师签字： 年 月 日 黑 龙 江 东 方 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书 姓名 王东英 学号 074180731 专业班级 模具设计 2 班 毕业论文（设计）题目： 汽车发动机垫片复合模设计 毕业论文（设计）的立题依据 通过 毕业论文（设计）这一实践教学环节 ，使学生掌握模具专业技术的基础知识和基本技能， 从任务分析，确定模具结构，运用模具设计专业所涉及的模具设计软件，机械制图等知识， 完成 设计任务，为在以后工作中应用模具技术解决生产中实际问题。 实现目标如下： 1有利于对模具专业知识的理解。 2有利于学生动手能力的锻炼。 3有利于与其他学科知识的综合运用。 4有利于培养严谨的工作态度。 5有效地训练学生的创新能力。 6掌握论文撰写的基本方法，培养良好的学术道德。 主要内容及要求 毕业论文（设计）的 内容为中等复杂程度制件的模具设计，学生应查阅有关资料，充分发挥自己的主观能动性和创造性，结合生产实际综合的考虑经济性、实用性、可靠性、安全性及先进性等方面 的要求，严肃认真的完成 毕业论文（设计） 。 要求按模具设计程序， 分析零件的成形工艺性，选用成型设备，确定模具类型及结构，进行模具设计的必要计算，应用相关软件绘制一副模具装配图和若干模具零件图。设计思路清楚，内容要完整，设计说明书一万字数以上， 要求 及时与指导老师沟通，随时完善设计内容。设计材料必须经初审合格方可参加答辩。 进度安排 1 3 月 2 日 3 月 7 日 确定题目，下达毕业论文（设计）任务书 2 3 月 14 日研究任务书、收集资料，方案分析、确定方案，有关计算，绘制模具草图。 3 3 月 18 日交指 导教师检查（分析、方案、草图、计算的 档） 4 3 月 21 日绘制模具装配图，绘制模具零件图。 5 3 月 28 日检查（图纸，说明书） 6 4 月 8 修改，定稿；整理设计说明书。 7 4 月 15 日交指导教师检查。 8 4 月 22 日完善设计图纸及说明书 9 4 月 29 日交指导教师检查。 10 5 月 5 日按学校要求格式编辑修改 11 5 月 9 日 交老师检查修改。 12 5 月 19 日预答辩； 学生签字： 指导教师签字： 年 月 日 本表一式三份，学生本人、指导教师、学部各一份 黑 龙 江 东 方 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书 本表一式三份，学生本人、指导教师、学部各一份。设计题目 汽车发动机垫片复合模设计 冲压工件图 材料 品名称： 封严垫 产品数量：大批量生产 分析冲压工件工艺性，确定冲压工艺方案，完成工艺计算并设计冲压模具 学生签字： 指导教师签字： 年 月 日 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 汽车发动机垫片复合模设计 摘 要 本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应工程设计规范和标准，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思 考能力有了提高。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。 冲裁间隙合理， 落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。本设计主要工序包括：冲孔和落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。 关键词： 模具设计； 冷冲压；冲裁；落料 ；冲裁间隙 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） of to of of to to of of a is is to of 龙江东方学院本科生毕业论文（设计） - 0 - 目 录 摘要 第 1章 绪论 1 题的背景和意义 1 题的背景 1 题的主要 目的和意义 1 压模 具在加工工业中的地位 1 国冲压模具工业现状及发展方向 2 压模具的现状 2 国冲压模具的发展方向 3 文内容 4 第 2 章 产品 工艺分析和工艺方案确定 5 品工艺性分析 5 艺方案的确定 5 第 3章 产品工艺计算和设计 8 裁间隙的影响与冲裁模间隙的确定 8 裁间隙得到影响 8 裁间隙 值 的确定 9 口尺寸计算 10 样计算 12 压力计算 13 力中心计算 15 压设备的选用 15 第 4章模具零部件结构的确定 16 准模架的选用 16 料装置中弹 性元件的计算 16 裁模凸凹模材料选取的原则 17 他零部件结构 17 位装置 17 件装置 17 料装置 18 向装置 18 第 5 章 模具的装配 19 配工艺 19 件装配 19 装配 19 试工艺 20 术要点 20 工 20 配 21 试 21 具零件图 22 第 6 章 模具典型零件加工路线 23 模加工工艺过程 23 凹模加工工艺过程 24 模加工工艺过程 26 结论 28 参考文献 29 附录 30 附录 A 条料裁剪公差和与导料板的间隙 30 附录 B 条料宽度偏差 30 附录 C 螺钉规格的选用 30 附录 D 冲裁件精度 31 附录 E 卸料力、推件力系数表 31 附录 F 冲裁模初始双面间隙 32 致谢 33 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 1 汽车发动机垫片复合模设计 第 1 章 绪 论 选题的背景和意义 选题的背景 随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是模具专业一个最重要的教学环节 ,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有了一个基本的了解和认识，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。 毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤 ,了 解模具的加工工艺过程。 本文是连接板落料、冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明 题的主要 目的和意义 该课题主要针对汽车发动机垫片零件，在对垫片冲孔、落料等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用 落料 用复合模 的冲压方案；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用“纵排方案”排 样，成形侧刃定位，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率和劳动生产率。 本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台。 压模具在加工工业中的地位 中国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以 15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也 带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 2 冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件 ,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替 现代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基 本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现 代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 国冲压模具工业现状及发展方向 压模具的现状 目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的 40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模 具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面， 与 国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。 展望国内外模具 世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过 与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。今后 10年新一代模具 统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。即：模具 专业化程度不断提高、基于网络 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 3 的 具 先进制造技术的结合日益紧密。 模具是 工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在 汽车覆盖件模精密冲模 、 大型及精密塑料模 、 主要模具标准件 、 其它高技术含量的模具。 国冲压模具的发展方向 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低 ”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广 术模具 术是模具设计制造的发展方向。 (2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能， 大大缩短了模具的在研制制造周期。 (4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 (像数控铣一样 )，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 (6)优质材料 及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 4 展工艺先进的等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机 床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。 我国冲压模具与发达国家企业之间的差距不小，因此 要发挥整体优势和综合竞争力，要加强统筹协调、完善合作机制，创造性地工作。也需要加大对模具相关专业人才的综合素质培训投入。 1 文内容 对 工艺方案的确定， 冲压件的结构和技术要求进行了分析，并简要介绍了冲压件材料的特性与工艺参数；介绍了模具材料的选取及热处理方法，和压力机的选取。 对 刃口尺寸计算、 排样计算、 冲裁间隙 计算、 冲压力计算、压力中心计算， 对模具工作压力机的校核；对凹、凸模中的部分尺寸、精度进行了计算与查表，并选取了模架各板尺寸； 模具零部件结构的确定，标准模架的选用， 卸料装置中弹性元件的计算。 简要介绍了 模具设计中的应用和发展。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 5 第 2 章产品 工艺分析和工艺方案确定 品工艺性分析 工件为图所示的落料冲孔件，材料为 料厚度为 2产批量为大批。工艺性分析内容如下： 图 2料分析 结构钢，具有较好的冲裁成型性能。 （ 1） 结构分析 零件结构简单对称，无尖角对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为 6足冲裁最小孔径 外，经计算，异形孔距零件外形的最小孔边距为 足冲裁件最小孔边距 以，该零件的结构满足冲裁要求。 （ 2） 精度分析 零件上有 4 个尺寸标注了公差，由 附录 E 查得其公差等级都属 以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按 由以上分析可知，该零件可以 用普通冲裁的加工方法制得。 艺方案的确定 加工方案的分析 零件包含冲孔和落料两个工序。形状较为规则，精度要求 料低硬度，强度极限为 40 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 6 根据镶片（如图 1）包括冲孔、落料两道冲压工序。模具形状较为规则即可以在一个工位完成所有工序。可采用以下两种方案可采用以下几个方案： 方案一（级进模） 夹头镶片包括冲孔、落料两道冲压工序在内。形状较为规则，精度要求 采用级进模。 方案二（倒装复合模） 将冲孔、落料两道冲压工序用一副模具直接完成冲孔、落料两道工 序。采用冲孔、落料倒装复合模（弹性卸料）。模具结构参看所附装配图。 方案三（正装复合模） 正装复合模方案完成工序和倒装复合模完成的工序一样。凸凹模在上模。弹性卸料板卸料。 方案比较： 方案一：采用级进模，安全性好，但是考虑到级进模结构复杂，工件精度加工精度不高 ,对称度和位移误差较大 ,以及加工难度较大，装配位置精度要求高，按照实际生产，级进模成本也高。 方案二：倒装复合模，冲孔废料由下模漏出，工件落在下模表面，需要及时清理。安全性相对较低。但工件精度较高 ,同轴度 ,对称度及位置度误差较小 ,生产效率较高 ,对材料 要求不严 ,可用边角料 . 方案三：正装复合模，冲孔废料和工件都落在下模表面，安全性更差。 比较三个方案欲采用 复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装式复合模的 冲 孔废料可以通过凸凹模从压力机工作台孔中漏出。工件由上面的凹模带上后，由推荐装置推出，再由压力机附上的接件装置接走。条料由下模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而正装式复合模，冲孔废料由上模带上，再由推料装置推出，工件则由下模的推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一 起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。 所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为 2，可查得凸凹模最小壁厚为 零件上的最小孔边距为 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 7 以可以采用 倒装复合模 生产，即采用方案二。 确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其尽量满足以下要求：能冲出符合技术要求的工件；能提高生产率；模具制造和维修方便；模具有足够的寿命；模具易于安装调整，且操作方便、安全。 5 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 8 第 3 章 产品工艺计算和设计 裁 间隙 的影响与冲裁模间隙的确定 裁间隙的影响 冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影响。在前述中已经分析了间隙对冲裁件质量起着决定性作用。除此以外，间隙对冲压力和模具寿命也有着较大的影响。 间隙对冲压力的影响 : 间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小。但试验表明，当单面间隙介于材料厚度的 6 15范围内时，冲裁力降低不多，不超过 5 10。 a b c 图 3间隙大小对冲裁件断面质量的影响 间隙对卸料力、顶件力、推件力的影响比较显著。由于间隙的增大，使冲裁件的光亮带变窄，材料弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的 15 25左右时 ， 卸料力几乎达到零，但间隙继续增大会使毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力的迅速 增大。 间隙对模具寿命的影响 : 模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹模的胀裂产生较大影响。在冲裁过程中，由于材料的弯曲变形，材料对模具的反作用力主要集中在凸、 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 9 凹模刃口部分。如果间隙小，垂直冲裁力和侧向挤压力将增大，摩擦力也增大，且间隙小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使凸、凹模刃口磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生动结现象，严重的还会产生崩刃。另外，小间隙因落料件堵塞在凹模洞口的胀力也大 ，容易产生凹模胀裂。小间隙还易产生小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等异常现象。 凸、凹模磨损后，其刃口处形成圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺，且因刃口尺寸发生变化，冲裁件的尺寸精度也降低，模具寿命减小。因此，为了减少模具的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下，应适当选用较大的间隙值。若采用小间隙，就必须提高模具硬度和精度，减小模具表面粗糙度值，提供良好润滑，以减小磨损。 裁间隙值的确定 由上述分析可以看出，冲裁间隙对冲裁件质量、冲压力、模具寿命等都有很大的影响，但影响的规律各有不同。 因此，并不存在一个绝对合理的间隙值，能同时满足冲裁件断面质量最佳、尺寸精度最高、冲裁模寿命最长、冲压力最小等各方面的要求。在冲压实际生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力和保证模具有一定的寿命，我们给间隙值规定一个范围，这个间隙值范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（ 最大值称为最大合理间隙（ 考虑到冲裁模在使用过程中会逐渐磨损，间隙会增大，故在设计和制造新模具时，应采用最小合理间隙。 确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种。但在实际工作中主要采用比较简单的经 验法来确定合理间隙的数值。 理论确定法 : 冲裁模间隙主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。 Z=2(t 1-(h0/t) 中： h0/ 经验确定法 : 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 10 经验确定法是根据经验数据来确定间隙值。有关间隙值的数值，可在一般冲压手册 中查到。选用时结合冲裁件的质量要求和实际生产条件考虑。常用材料的冲裁模初始双面间隙见 附录 F。 间隙值可按要求分类查表确定。 可详见 167431 口尺寸计算 确定冲模磨刃口尺寸须考虑的几个因素： 冲裁时，由于裂纹是斜的，冲出来的“孔”或“料”的尺寸沿板料厚度上并不一致。一冲孔来说，我们测量孔的尺寸只能是它的最小尺寸，也就是，量得的孔的尺寸与凹模的尺寸相同。这样我们得到确定冲模模刃尺寸的基本概念如下： 冲孔时： 凸模尺寸 =图纸上要求 的孔的尺寸 凹模尺寸 =凹模尺寸 +间隙 落料时： 凹模尺寸 =图纸上要求的料的尺寸 凸模尺寸 =凹模尺寸 间隙 在冲模使用过程中，冲模模刃受到磨损。凸模模刃由于磨损而逐渐减小，凹模模刃由于磨损而逐渐增大。这样，冲空件的孔就逐渐缩小，落料件的外形尺寸就逐渐增大。所以，为了保证工件符合公差的要求，冲孔时，凸模尺寸应按孔的最大极限尺寸确定；落料时，凹模尺寸应按落料件的最小极限尺寸确定。 板料在冲裁后，材料内部金属颗粒由于强大压力的突然消失而有弹性回跳现象，这样就使落料件尺寸比凹模尺寸大一些，冲孔件孔的尺寸比凸模尺寸小一 些。在冲模设计时，有时要考虑这个因素，即落料时，凹模尺寸要比落料件的最小极限尺寸再小一些。冲孔时，凸模尺寸要比孔的最大极限尺寸再大一些。 本设计中根据材料性质，模具结构，润滑情况等，选用弹性回跳数值 r： 冲孔时： D=111 r=料时：弹性回跳数值很小，一般不考虑。 冲模在制造时必须有制造公差。模具公差通常这样考虑：冲孔时，凸模尺寸按孔 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 11 的最大极限尺寸确定，其公差为孔的公差的 25 35，取负号：落料时，凹模尺寸按落料件的最小极限尺寸确定，其公差为孔公差的 25 35，取正号。上述考虑的根据 是：冲模的精度等级必须比工件的精度等级高，随着工件精度等级降低，冲模的精度等级也可以适当降低。 根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。 落料件尺寸的基本计算公式 )0+A 尺寸 以查得凸、凹模最小间隙 小间隙模制造公差 T=模制造公差 A= T+ A 校验，不等式成立，所以可按公式计算工作零件刃口尺寸。 +29孔基本公式为 )0 尺寸 附录 D 得其凸模制造公差 T=模制造公差 A=验算，满足不等式 T+ A 该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得 2mm )+寸 附录 D 得其凸模制造公差 T= 模制造公差A=足不等式 T+ A 该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得 3+2mm ) +心距 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 12 尺寸（ 57 =（ 57 ） 57 寸（ =()寸（ L=（ ） 样计算 分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图所示两种。 a b 图 3较两种方案，图 3b） 所示横排方案所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料变形和卷曲，所以应采用图 3a） 所示纵排方案。现选用 40001000需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。 裁成宽 81.4 1000条料，则一张板料能出的零件总个数为 4000/ 1000/22 =49 45=2205 裁成宽 81.4 4000条料，则一张板料能出的零件总个数为 1000/ 4000/22 =12 181=2172 比较以上两种方法，应采用第一种裁剪方式，即裁成为宽 81.4 1000条料。其具体排样图如图 3 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 13 图 3定排样方式和计算材料利用率 在冲压零件的成本中，材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题。冲裁件在板料上的布置叫排样。合理排样，充分利用材料具有重大的意义，排样的经济程度中材料的利用率 式中 K 材料利用率（ %）； n 条料 上生产的冲件数； a 每一冲件的面积（ ）； 条料面积（ ）。 根据以上数据，可以计算出落料面积为 1454 ，代入公式得： 2205 1454/4000000 100%= 2172 1454/4000000 100%=可以得出第一种排样材料利用率高。 4 压力计算 计算冲裁力的目的 是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 冲裁力 冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。 平刃口模具冲裁时，冲裁力 F（ N）可按下式进行计算 F= 式中 L 冲裁件周边长度（ 216 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 14 t 材料厚度（ 2 材料抗剪强度（ 350M K 系数。（考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取 K= 一般情况下，材料的 ，为计算方便，也可用下式计算冲裁力 F（ N） 式中 材料的抗拉强度（ 此例中零件的周长为 216料厚度为 250 M 冲裁该零件所需冲裁力为 F=216 2 350N=196560N 197料力 F 卸 、推件力 F 推 和顶件力 F 顶 的计算 当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而会紧箍在凸模上。为了使冲裁工作连续，操作方便，必须将套在凸模上的材料刮下，将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材 料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力。从凹模内向上顶出制件所需的力，称顶件力。 是由压力机和模具的卸料、推料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况 等。要准确计算这些力是困难的，实际生产中常用下列经验公式计算 F 卸 =K 卸 F 冲 F 推 = F 冲 F 顶 =K 顶 F 冲 式中 F 冲 F 卸 K 推 系数， 由 冷冲压模具设计指导书表 2查得 ， 卸料力、推件力和顶件力系数， F 卸 = K 推 = F 卸 =K 卸 F=197 推 =N K 推 F=3 197 32.5 零件所需的冲压力为 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 15 F 总 =F F 卸 F 推 =（ 197 选设备为开始压力机 型号为 35 压力机的基本参数如： 公称压力 /50 垫板尺寸 /度 60 滑块行程 /0 直径 150 滑块行程次数 /（次 / 50 模柄孔尺寸 /径 50 深度 70 最大封闭高 度 /80 滑块底面积尺寸 /后 190 封闭高度调节量 60 左右 210 滑块中心线至床身距离 /05 床身最大可倾角 20 立柱距离 /00 工作台尺寸 /后 380 左右 610 工作台孔尺寸 前后 200 左右 290 直径 260 力中心计算 零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点 。 6 压设备的选用 根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机 主要技术参数如下： 公称压力 350 k N 滑块行程 80 大闭合高度 280 合高度调节量 60 块中心线到床身距离 205 作台尺寸 380 610 工作台孔尺寸 200 290 柄孔尺寸 50 70 板厚度 60 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 16 第 4 章 模具零部件结构的确定 准模架的选用 标准模架选用的依据为凹模的外形尺寸。所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度 H=7722模壁厚 C=（ ） H=2240 所以，凹模的总长为 L (77+2 40)100 模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为 : 上模座 16012535 下模座 16012540 导柱 25150 导套 2585332 料装置中弹 性元件的计算 模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用聚氨酯橡胶，其尺寸计算如下： 确定橡胶垫的自由高度 (4)x=t+15 10)2+1+7)0以上两个公式，取 0定橡胶垫的横截面积 A A=FX/p 查得巨型橡胶在预压量为 10%时的单位压力为 以 确定橡胶垫的平面尺寸 根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫 中间的避让孔尺寸为 8225形暂定一边长为 160另一边长 b 16025 B=(16417+82 25)/160 115该橡胶垫的自由高度 满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 17 为 800/D=40/80=以 橡胶垫的高径比在 间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为 4049 裁模凸 凹模材料选取的原则 冲裁模的凹模承受较大的拉应力，凸模承受力较大的压应力。凸凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨损。因为这类模具，特别是工件批量大，加工板料强度高的模具，要求模具材料必须有较高的强度和耐磨性。其中凸模还必须拥有良好的韧性，以防止由于承受较强的弯曲和冲击载荷造成折断，崩刃而早期失效。大截面的凸凹模应重视模具材料的淬透性，形状复杂的模具应重视气热处理变形性，淬透性和加工性，磨削性。 8 他零部件结构 凸模由凸模固定版固定，两者采用过渡配合。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模 柄孔尺寸，选用规格 100的模柄 位装置 为了使条料送料时有准确的位置 ,保证冲出合格的制件 ,同时考虑到零件生产批量不多 ,且要求模具结构尽量简单 ,所以采用定位销定位。 因为板料厚度 t=2采用侧面两个固定挡料销定位导向 ,在送料方向由于受凸模和凹模的影响 ,为了不至于削弱模具的强度 ,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销 . 件装置 在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推 件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。 由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。为兼顾工件的平整度和尺寸精度，可在刚性推件装置和凸模固定板之间镶嵌橡胶。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 18 料装置 复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。 在下模的弹性卸料装置一般有两种形式：一种是将弹性零件（如橡胶），装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模板下。由于该零件的条料卸料力不大，故采用前一种结 构，并且使用橡胶作为弹性零件。 向装置 导向零件是为了保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。在中，小型模具中最广泛才用的导向零件是导柱和导套。导柱（导套）常用两个。对中型冲模或制件精度要求高的自动化冲模，则采用四个导柱。在安装圆形制件等一类无方向性的冲模时，为避免装错，对对角模架和中间模架的两导柱，可做成直径不等的各一个；对四导柱的模架，可做成前后导柱的间距不同的模座。对可能产生侧向推力时，要设置止推块，使导柱不承受弯曲力。 一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。 根据主要 工件部分尺寸、精度、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取两个相同后导柱模架。 3 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 19 第 5 章 模具的装配 配工艺 采用配作装配法，其装配工艺过程： 图 5 组件装配 组装模架：采用厂家生产的标准模架。 组装模柄：将模柄（过盈）压入上模座。 组装凸模：将冲孔小冲 头压入凸模固定板，并保证小冲头与其固定板垂直，装配后磨平小冲头底面。再装上凸模和凸模垫板，用螺钉将凸模固定，配钻四个推料杆通孔 10后放上凹模，磨平凸模、小冲头和凹模的刃口面。 组装凸凹模，将凸凹模压入凸凹模固定板，并保证凸凹模与其固定板垂直，然后凸凹模垫板上，用螺钉在凸凹模垫板下面固定好凸凹模。 装配 装上模，首先翻转上模座找出模柄孔中心，划出中心线和安装用的轮廓边线。然 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 20 后再按照外轮廓线，放下上下模垫板、凸模固定板及落料凹模。一起夹紧后，按照凸模固定板推料杆通孔配钻上模推料杆通孔，按凹 模螺钉孔钻螺钉通孔并扩孔 10上模座螺钉通孔 10装上凸模垫板和顶出器、推料杆等全部推件装置，用螺钉将上模部分联接起来，并检查推件装置的灵活性。 配下模，首先将凸凹模压入凸凹模固定板，并保证凸凹模与固定板垂直。合上下模，根据上模找凸凹模在下模座上的位置；夹紧下模部分后移去上模，按照凸凹模固定板螺钉孔配钻下模座螺钉孔。工出漏料孔。再用螺钉联接凸凹模固定板和其垫板及下模座，并钻铰销钉孔，打入销钉。 调整凸凹模间隙 ,以凸凹模为基准 ,用垫片法调整冲裁间隙 紧固上模 ,再钻铰销钉孔 ,打入圆柱销。 其他辅助零件的安装。安装和调整卸料板、导料、档料销及卸料橡皮等，将厚22橡胶垫在凸凹模固定板上，将卸料板和挡料销装上。然后，均匀上装螺钉。使卸料板四边等高，并高出凸凹模 上上模。 试工艺 试冲准备。全面检验模具和压力机操作机构。 试模材料。试冲材料的性质应符合技术协议的规定要求。试冲材料表面要求平整、干净。 安装冲模。严格遵守冲模在冲床上安装、调试的要求。 试冲样件。试模后的制 品零件，应不少于 20 件，并妥善保存，以便作为交付模具的依据。 质量检验。检查冲件的质量和尺寸是否符合图纸规定的要求，模具动作是否合理、可靠。 术要点 工 螺钉底孔要钻垂直，螺纹要攻垂直，不乱牙，尤其是凸凹模、凹模上的螺钉孔一定要垂直，否则，会影响模具的后期装配和调试。 先加工凹模和凸模配件，除凸模、凸凹模、凹模上的螺钉孔一定要垂直，否则， 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 21 会影响模具的后期装配和调试。 在上模中，凸模固定板按凸模配作，除凸模垫板（ 40，凸模固定板，上模垫板和上 模座的螺钉通孔和销钉孔均按凹模配作。 在下模中，凸凹模固定板按凸凹模配作，除凸凹模垫板（ 40，下模座的螺钉通孔、销钉孔和漏料孔均按凸凹模固定板和凸凹模配作。 为了方便后期的装配，最好在各个板上按装配顺序和结构关系打上标记。 配 装配前要认真清理场地并擦干净零件，装配过程中要小心勿碰伤工作刃口。 凸模小冲头压入凸模固定板中，并保证小冲头与其固定板垂直，装配后磨平小冲头底面。 在调整间隙前，要先检查上模板中的推料杆、推料板和顶出器是否能自如推料 。以免凸模垫板，上模板错位使推料杆不能自如上下移动。 用垫片法调整间隙时要用等高垫铁垫起上模，使凸凹模镶入有 4右，铜皮（入配合间隙并保证配合间隙均匀。 间隙调整好后，反复用薄纸切纸试模，检查纸样，如果纸样轮廓整齐，没有毛刺或毛刺小而均匀，说明间隙均匀一致。确定无误后，才可配钻铰销钉孔，打入圆柱销。 试 在试模前，首先对模具进行一次全面的检查，检查无误后，才能安装。 模具各活动部分，在试模前和试模中要加润滑油润滑。 在压力机上安装模具，应调节压力 机连杆使压力机滑块底面与模具上平面贴平、压紧，锁紧上模，用压板轻轻预紧下模。然后将滑块稍往上调一些，大于模具的闭合高度，以免模具顶死。 安装模具后，一定要紧固，不可松动。模具在开始使用前，要对模具进行一次全面检查，经过外观和空载试验合格、无误后再进行试模。 试冲过程中，应逐步调节滑块的高度，使模具刚好能冲断板料为止。调节打料杆螺钉到适当的高度，使打料杆能正常工作。 试冲材料的性质和牌号，厚度要符合图样的技术要求。另外，条料表面平直，干净。 10 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 22 具零件图 模具中上模座、下 模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如提供图纸所示。 即： 上模座： 20816940 模座： 20816940 板 ： 160 116 10 45# 凸模固定板 ： 160 116 15 45# 凸凹模固定板 : 60 116 25 45# 冲孔凸模 : 硬度 56凹模 : 硬度 56模 : 硬度 53 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 23 第 6 章模具典型零件加工路线 模具冲孔凸模、凸凹模、凹模加工工艺过程见下表： 表 6模加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 工序简图 1 备料 锯床下圆棒料 4054床 2 锻造 将毛坯锻成 45349锻床 3 热处理 退火 4 初铣 铣六面至尺寸 3530互为直角（用90角尺检验） 铣床 5 钳工划线并加工 钳工划线并加工 4钻床 6 热处理 硬度保证 60 7 磨平面 磨上、下平面至要求尺寸 磨床 8 线切割 按图样线割至要求尺寸 9 钳工精修 全面达到设计要求 10 检验 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 24 表 6凹模加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 工序简图 1 备料 锯床下圆棒料60120床 2 锻造 将毛坯锻成 1065075锻床 3 热处理 退火 4 初铣 铣六面至尺寸10245互为直角（用 90角尺检验） 铣床 5 磨平面 磨上、下 平面至要求尺寸 磨床 6 钳工划线并加工 划出孔位置线、型孔轮廓线 加工工艺孔 5 2 7 铣漏料孔 达到设计要求，预留线切割尺寸 铣床 8 热处理 硬度保证60黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 25 9 磨平面 磨上、下平面至要求尺寸 磨床 10 线切割 按图样切割至要求尺寸 线切割机床 11 钳工精修 全面达到设计要求 12 检验 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 26 表 6模加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 设备 工序简图 1 备料 锯床下圆棒 料 7565床 2 锻造 将毛坯锻成 1662232锻床 3 热处理 退火 4 初铣 铣六面至尺寸 互为直角 铣床 5 磨平面 磨上、下平面（单面留磨量 相邻两侧面，保证各面相互垂直（用 90角尺检验） 磨床 6 钳工划线并加工 划线、打螺纹孔、销钉孔和穿丝孔 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 2
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