机械设计专业毕业论文任务书

1、顺推炉排垫片冷冲压模具设计机械工程系 xxx 指导教师 xxx【摘 要】通过对设计中优化设计和经济性评价问题的阐述，讨论了设计的原则和要点，特别在设计上提出了数学模型作为依据的最优数法设计观点，以及经济性评价概念。对企业丰富工装设计、改进企业实施工艺装备的通用化、系列化和标准化，提高企业产品开发能力，降低生产成本，缩短生产周期，提高产品质量和指导生产实践都具有十分重要的现实意义和技术效果。【关键词】冲压模具、排样、凸凹模目 录1 序 言31.1课题背景31.2模具的特点41.3课题研究的目的和意义51.4模具的国内外现状和发展趋势62 零件的分析72.1零件的作用72.2零件的工艺分析93 零

2、件工艺规程设计与计算93.1排样的计算103.2冲压力计算103.3确定压力中心113.4冲压设备的选择133.5 凸凹模刃口尺寸的计算133.5.1冲孔部分143.5.2落料部分154 凸模、凹模及凸凹模结构设计165 模具总体设计及部分零件设计. 186 冲压生产的安全防护 196.1压力机的安全技术措施 207模具经济和技术上分析218 结束语22参考文献23谢 辞241 序 言1.1课题背景 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独

3、资和私营也得到了快速发展。 浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engine

4、er、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模

5、具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，我国模具制造水平有了很大的提高: 模具的CAD/ CAM已很普遍，CAE/CA

6、PP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。我国模具总量虽然已位居日、美、之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，也与英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等有差距。 1.2模具的特点模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展特点为： 一、充分运用IT技术发展模具设计、制造。用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外

7、形车身和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改型换代般约需 48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也将推动模具工业的发展。 二、缩短金属成形模具的试模时间。 当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机

8、上的模具试验时间可减少80%、具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。 三、车身制造中的级进冲模发展迅速。 在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术，近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件。加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使

9、用的阶梯模相比，节约30%。但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。1.3课题研究的目的和意义为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用冲压模具。随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计如产品的展示与陈

10、列，商品橱窗设计以及室内设计等。产品设计作为工业设计的核心，它涉及的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；既包括私有的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技

11、术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动

12、强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.4模具的国内外现状和发展趋势近几年来，绿色设计已延伸到机械制造业当中。而模具是工业生产的基础工艺装备，它的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因而在模具行业中提倡绿色设计应更为重要。“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小，还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。 绿色模具的生命周期与环境相关的有如下几个阶段：设计、制造、销售、使用、维护与服务和报废回收。绿色设计就是要在产品开发设计时就充分关注在这几个阶段中如何减轻其对环境的影响。 1、原材料的选择。模具材料选择是产品设计的第一步，因此，其绿色程度对产品的

13、绿色性能有着极为重要的影响。绿色模具设计的材料选择对最终产品的“绿色程度”具有重要意义。绿色设计的材料选择必须建立在绿色材料的基础上. 2、原材料的回收。绿色模具设计首先要考虑的是制造模具的原材料的回收问题，这是因为模具造价昂贵，它的回收利用可以大大节约资金和能源。 3、模具的可拆卸性设计。对于模具设计来说，可拆卸性就显得尤为重要，因为有实质要更换凸、凹模就可实现一种新产品的生产。不可拆卸不仅造成大量可重复零部件材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严重污染环境。可拆卸设计要求所设计的结构易于拆卸、维护方便，并在产品报废后可重复使用。 4、采用模具先进制造技术。在制造过程中选用生产浪费最小、能

14、量消耗最低的制造工艺也是非常重要的。 绿色设计优于传统的设计方法，虽然在短期内，它的投资略大于传统的设计，但从长远看来，如果我们采用绿色设计，那?在节能、降耗、增效益方面将会得到成倍的收获。可以这样说，绿色将是21世纪产品的主要特点之一，谁能向市场提供绿色产品，谁就能在市场竞争中占据有利位置。因此，企业无论从自身的长远发展角度，还是从人类的可持续发展战略角度，都应扬弃传统的设计方法，而大力加强对绿色设计的研究与应用。 2 零件的分析2.1零件的作用题目所给定的垫片零件是汽车在运行中要保证汽车加速及正、反向行驶中承受交变载荷及冲击性载荷，不被切断，保证行驶稳定。2.2零件的工艺分析该零件形状简单

15、，有直线和圆弧组成。查冲裁件内、外形所能达到的经济精度表，零件所能达到的精度等级为IT14，将查到的精度与零件图上所标注的尺寸公差相比较，可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁工艺的要求，故决定采用冲孔落料倒装复合模，进行加工，且一次冲压成形。本制件形状简单、尺寸、厚度适中，大批量生产，属于普通冲压件，但在设计冷冲压模具时要注意以下几点：1、 制件的外形轮廓、结构都算简单，但是要考虑孔的加工，孔的位置要求高。2、 此制件的加工难点主要在孔的中心距的定位。3、 由于几个孔的直径都较小，并且有一定的批量，在设计时要重视模具的材料和结构的选择，保证

16、一定的模具寿命。零件简图：如图1.1 所示生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：5mm图 1.1 零件简图 3 零件工艺规程设计与计算3.1排样的计算零件材料为45钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程则经常承受交变载荷及冲击性载荷，依次应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产4000件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。采用如图2.1所示的排样方案图2.1 排样图查表得：最小搭边值a=5 a1=4计算零件的毛坯面积 条料宽度：进距：一个进距的材料利用率3.2冲压

17、力计算（1）冲孔力 （2）冲孔推件力 （查表计算n=1,=0.045,=323.24）(3) 落料力（4）落料时的卸料力冲床总压力3.3.确定压力中心按比例画零件形状，选定坐标系xOy。这里我们把外形和内孔的压力中分开计算。如图2-2 外形压力中心，及图2-3零件压力中心图2-2 外形压力中心 查表计算圆弧处的中心坐标为（33.82，58.18）所以零件外形的中心坐标为 =34.1=67.68零件总体压力中心图2-3 总体压力中心 =42.27 =75.41所以模具的压力中心为（42.27，75.41）3.4 冲压设备的选择选用闭式单点压力机 J23-125工作台尺寸（前后左右）： 710mm

18、1080mm公称压力：1250KN 垫板尺寸：100mm250mm滑块行程：145mm 模板尺寸：60mm30mm最大闭和高度：480mm 最大倾斜角：连杆调节量：110mm3.5 凸凹模刃口尺寸的计算3.5.1 冲孔部分查表得间隙值 查表得尺寸公差 外形0.5 ，内孔0.25（1）对冲孔8采用凸凹模分开加工的方法查表得凸凹模的制造公差为： 校核 满足查表得因数：凸模尺寸：凹模尺寸：(2)对其他两冲孔部位也采用凸凹模分开加工的方法 故能满足 的要求 尺寸 20 尺寸 尺寸中心距尺寸 30尺寸 28尺寸 25尺寸 92落料部分（如图2-4）图2-4落料部分尺寸 L1=32 X=0.75同理：尺寸

19、 L5=60 尺寸 L6=84 尺寸 L7=120 尺寸L2 、L3 、L4 均为磨损后不边的尺寸属于同类尺寸尺寸 L2=55尺寸 L3= R5尺寸 L4=474.凸模、凹模及凸凹模结构设计3.1 凸模、凹模及凸凹模结构设计冲孔的圆形凸模及另一凸模，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直柱如图3-1、3-2所示。 图3-1大凸模 图3-2小凸模凹模的刃口形式，考虑到本例生产批量为大批量，所以采用刃口强度较高的凹模如图3-3所示凹模厚度： 取H=34凹模壁厚：垂直送料方向凹模宽度：送料方向凹模长度：图3-3 凹模本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然还有一个凸凹模。凸凹模的结

20、构简图如图3-4所示 5 模具总体设计及部分零件设计本设计使用复合冲模将凹模及凸模固定在上模上，是典型的倒装结构。两个导料销控制条料送进的导向，固定卸料板控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料板螺钉和弹簧组成。冲制的工件有推杆和推件块组成的刚性推件装置推出。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从压力机台面孔漏下。 模架选用中等精度，中、小尺寸的后侧导柱模架，从右向左送料，操作方便。上模座：下模座：导柱：导套：垫板厚度：10mm凸模固定板厚度取：18mm凹模厚度取：34mm卸料板厚度取：16mm模具闭高度：6冲压生产的安全防护我国是社会主义国家，对工人在生产过程的人身安全，应予

21、足够的重视。冲压生产是较容易发生工伤的一种作业，为防患未然，必须从各个方面采取有效的措施。除了制订和贯彻合理的安全操作规程、加强安全技术教育以外，在有条件的情况下，应尽可能组织机械化与生产自动化生产，这是防止工伤事故极其有效的措施，也是提高劳动生产率、减轻劳动强度的重要途径。从大量事故实况统计来看，送料、取件和清除废料的操作，由于操作者的手、臂、头等进入危险区，致使事故发生率高，应首先解决好这方面的安全问题，务必设法防止操作时将手伸进冲模危险区域内。这里着重介绍在压力机和模具上的安全技术措施。5.1压力机的安全技术措施根据压力机的种类和作业方法的不同，应采取与其相适应的安全装置。安全装置应安装

22、调整方便，维护管理简单，工作可靠，不受外界环境（光、噪声、震动等）干扰，不影响操作者视线，不防碍作业效率。本套模具采用：光电保护装置。在操作者与危险区（上下模具的空间）之间用光屏截住，一旦操作者的手或肢躯进入危险区遮住光屏时，则光信号转换为电信号，电信号放大或，使继电器动作，控制压力机的启动控制线路，压力机便立即停车或不能动。该装置适用范围较广，具有摩擦离合器的大、中、小型压力机均可应用。除了在压力机上合理采用上述安全装置，从模具上解决好安全问题亦是很必要的。因此，在模具设计时，应周密地从各个不同角度考虑必要的安全措施。模具外部不能有突出部分或尖角部分，凡与机能无关的一切锐角都要倒棱，以免割伤

23、皮肤；将模具上模座的正面做成斜面，以增加安全操作空间；在复合模中，减少可能的危险面积在卸料板与凹模之，做成凹槽或斜面，并减少卸料板前后的宽度；为了避免压手，导板或刚性卸料板与凸模固定板之间应保持足够的间隙，一般不小于1520毫米；在需要用镊子将工件放入定位板时，应在凹模和弹性卸料板上各切去一凹槽，以便装卸工作。采用弹性刮料板和自动接件装置，以代替用手去卸工件。弹性刮料板一般适用于工件料厚1.5毫米的情况；为防止冲压时，操作者的手指误入冲模危险区，可以在模具周围安装防护罩或安全栅栏。设置防护罩或安全栅栏时，应保证操作者有足够的可见度；单面冲裁时，尽量将凸模的突起部分和平衡挡块安排在模具的后面；在

24、拉伸模与弯曲模中，压料板与下模座的空间必需用导板或角钢封闭起来；使用各种专用的送料装置外，为了送进单个毛坯也可以采用溜槽，滑板等多种形式代替手工操作；在带刚性卸料板的连续模中，临时挡料销的操作端应加长，并引到模座的外廓尺寸之处，以免手接近危险区；一般在压力机上使用的模具，从下模座上平面至上模座下平面或压力机滑块平面的最小间距不得小于50毫米；在可动部分等危险处所，操作者容易因不慎而触手、或夹住某部分、或因弹簧一类飞散出来的危险部分，都应保护起来，加上防护罩；容易产生夹手的危险的可能部分应留出空刀槽，或加上防护罩；笨重的模具必须重装起重螺钉，以利搬运和安装；为了防止顶件器因损坏而下落，应制成阶梯

25、式结构，当由螺钉、铆接等方法制成时，应采用防松螺母等防落措施。7、模具经济和技术上的分析模具的经济性涉及到成本的高低供应是否充分，加工过程是否复杂、成品率的高低以及同一产品中使用金属或钢材型号的多少等。在我国当前情况下，考虑以铁代钢和以铸代锻还是符合经济性要求的，故选择一般弹钢和铸铁能满足要求的，就不要选用合金钢。对一些只要求表面性能高的零件，可选用廉价钢种，然后进行表面强化处理来达到。另外，在考虑材料经济性时，切记不宜单纯以单价来比较材料的好坏，而应以综合效益来评价材料的经济性高低。模具的技术分析，包括模具的结构、形状以及尺寸等方面的分析。模具的结构、形状和尺寸设计计算完毕之后，要对模具的加

26、工质量、使用条件提出基本要求，这些要求主要是：（1）有适中而均匀的硬度，模具经淬火、回火处理后，其硬度值为HRC40-52（根据模具的尺寸而定，尺寸越大，要求的硬度越低）。 （2）有足够高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差应符合图纸的要求（一般按负公差制造），配合尺寸具有良好的互换性。 （3）有足够高的表面粗糙度，配合表面应达Ra3.2-1.6m，工作带表面达Ra1.6-0.4m，表面应进行氮化处理、磷化处理或其它表面强化处理，如多元素共渗处理及化学热处理等。 （4）有良好的对中性、平行度、直线度和垂直度，配合面的接触率应大于80。 （5）模具无内部缺陷和表面缺陷，一般应进行超声波探伤和表面

27、质量检查后才能使用。8结束语本次毕业设计虽然仅仅经历了短暂的三个月，但是它浓缩了大学3年学习的全过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体性地设计，不可避免地碰到了许多困难，有时甚至会感到无法下手。无论碰到什么样的困难，我都没有退缩，凭借着一股求知的热情，再加上指导老师的帮助，然后再回到书本攻克一个又一个的难题，最终圆满地完成了本次设计。通过本次毕业设计，使我在各个方面都有了很大的提高，具体地表现在以下几个方面：1.对大学四年所学到的东西进行了归纳总结，找到了各种学科之间的交叉点，同时构成了一个知识网络，形成了一个整体的知识体系，进一步完善了自己的知识结构。2.对所学

28、习知识点进行查漏补缺，并了解学习了新的知识，开阔了视野，拓宽了自己的知识面。养成了勤学好问的习惯，同时具有了一定的创新思维。3.利用理论知识解决实际问题的能力得到了提高，为以后正确解决工作和学习中的问题打下了坚实的基础。4.学会了充分地利用网络资源查阅相关资料，以及借助前人的研究成果寻求解决问题的思维方法，对新信息和新知识及时做笔记。5.敢于面对困难，同时也懂得了互助合作的重要性。6.利用计算机（AutoCAD2002，Word2002,Excel2002）的能力得到很大的提高，学会了利用计算机设计软件进行相关的设计与计算。但是，设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如

29、下：1.缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。2.在设计过程中所选取的系数及计算式的掌握还有所欠缺。3.系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。4.使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。参考文献1冯炳尧主编.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，1985.62李天佑主编.冲模图册.北京：机械工业出版社，1988.73丁松聚主编.冷冲模设计.北京：机械工业出版社，2005.14王孝培主编.冲压设计资料.北京：机械工业出版社，1982.25张玉等主编.几何量公差与测量技术.辽宁：东北大学出版社,2003.106姜奎华主编