毕业设计（论文）-垫片设计复合模-外径29

PAGEPAGE21XXXX学院课程设计（论文）说明书系部：指导老师：专业：模具设计与制造班级：小组号：组长：同组人：日期：年月日目录摘要 3引言 4第一章、冲裁件的工艺性分析 51.1.冲裁件结构分析 51.1.1.冲裁件的形状 51.1.2.冲裁件的尺寸精度 51.2.冲压工艺分析 61.2.1.冲压工序的组合 61.2.2.冲压顺序的安排 6第二章、制件排样图的设计及材料利用率的计算 72.1.制件排样图的设计 72.1.1.搭边与料宽 72.2.排样图设计 82.3.材料利用率的计算 8第三章、计算冲压力及压力中心 103.1.冲压力 103.1.1.冲裁力的计算 103.1.2.卸料力、推件力的计算 103.2.压力中心的计算 11第四章、凸、凹模刃口尺寸计算 134.1.凸、凹模刃口尺寸计算原则 134.2.凸、凹模刃口尺寸计算 13第五章、模具结构与主要零件设计 155.1.模具结构设计 155.2.落料凹模的设计 165.3.凸凹模的设计 165.4.冲孔凸模的设计 175.5.卸料板设计 18第六章、压力机选择与校核 196.1.压力机的选用 196.2.压力机校核 19第七章、模具零件加工工艺 207.1.凹模零件加工工艺 207.2.凸凹模零件加工工艺 207.3.冲孔凸模零件加工工艺 207.4.卸料板零件加工工艺 21设计小结 22致谢 23参考文献 24摘要冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。关键词：工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。引言冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。第一章、冲裁件的工艺性分析冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。1.1.冲裁件结构分析1.1.1.冲裁件的形状图1.1零件及尺寸所使用的材料为Q235钢，工件材料厚度为，其抗拉强度为，抗剪强度为，屈服点。1.1.2.冲裁件的尺寸精度冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注，属于自由公差，可以判断属于尺寸精度为IT12—IT14的经济级普通冲裁。1.2.冲压工艺分析1.2.1.冲压工序的组合冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：根据生产批量来确定对于年产量需求100万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。根据冲裁件尺寸和精度等级来确定复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定产品的尺寸较小，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁或连续冲裁。连续冲裁又可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件。根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定,对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。根据操作是否方便与安全来确定复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择复合冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。1.2.2.冲压顺序的安排落料和冲孔合并工序，采用复合模，复合模分倒装和正装，本次设计采用常见的倒装复合模。第二章、制件排样图的设计及材料利用率的计算2.1.制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：1.提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）2.合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3.模具结构简单、寿命长。4.保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。2.1.1.搭边与料宽搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度，确定搭边工作间a1为1.0mm,a为1.2mm。送料步距和条料宽度的计算送料步距条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距S的计算公式为S=D+a1S=29+1=30mm式中D——平行于送料方向的冲裁宽度；a1——冲裁之间的搭边值。条料宽度条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度=(Dmax+2a)=(29+2×1.2)=31.4mm式中B——条料的宽度（mm）；Dmax——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a——侧搭边值；Δ——条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差Δ=0.3,因此B=31.4mm。2.2.排样图设计具体排样图如下：图2.1排样图2.3.材料利用率的计算一个步距内的材料利用率η为=1×633.4882/30×31.4×100%=67.249%式中F——一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n——一个步距内冲裁件数目；1B——条料宽度（mm）；31.4mmS——步距（mm）；30mm第三章、计算冲压力及压力中心3.1.冲压力冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。3.1.1.冲裁力的计算平刃口冲裁力可按下式计算落料力计算=1.3×96.69×0.5×380=23882.43N=23.882KN式中F——冲裁力（N）；L——冲裁件周边长度（mm）；—材料抗剪强度（MPa）；取380MPa——材料厚度(mm)；K——系数，通常K=1.3；冲圆孔力计算=1.3×3.14×4.5×0.5×380=3490.11N=3.49KN3.1.2.卸料力、推件力的计算生产中常用下列公式计算=0.045×23.882=1.075KN=0.05×3.49=0.1745KN式中F——冲裁力；、——分别为卸料系数和推件系数综上所述，总的冲裁力为=23.882+3.49+1.075+0.1745=28.6215KN3.2.压力中心的计算冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（１）对称形状的单个冲压件，冲模的压力中心就是冲压件的几何中心。（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诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的座标位置O(X0,Y0)，即为所求模具的压力中心。建立坐标系如下图：图3.1压力中心示意图F1——冲孔力,得F1=3.49KNF2——落料力,得F2=23.882KNY1——F1到X轴的力臂Y1=0X1——F1到Y轴的力臂X1=0Y2——F2到X轴的力臂Y2=0X2——F2到Y轴的力臂X2=0根据合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2…）/（F1+F2…）YG——F冲压力到X轴的力臂；YG=0XG=（X1F1+X2F2…）/（F1+F2…）XG——F冲压力到Y轴的力臂；XG=0所以该模具压力中心为（0,0）,与模具中心吻合。第四章、凸、凹模刃口尺寸计算4.1.凸、凹模刃口尺寸计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。4.2.凸、凹模刃口尺寸计算配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验δd+δp≤Zmax-Zmin。同时还能大大简化设计模具的绘图工作。目前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配合加工的方法来设计制造。本次设计模具只设计其中的冲孔和落料复合模具，冲孔凸模跟落料凹模的尺寸计算如下：冲孔时凸模：冲孔时凹模落料时凹模落料时凸模式中:——是落料跟冲孔凸模刃口尺寸；——落料件外形尺寸上差；——冲孔件尺寸下差；——工件公差；——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；——刃口中心距对称偏差，通常取=Δ/8；——最小冲裁间隙；本次设计查相关表格，取值=0.04mm。落料凹模尺寸计算：=29.1-0.5×0.2=29;=3.05-0.5×0.1=3;落料凸模尺寸计算：=29-0.04=28.96;=3+0.04/2=3.02;冲孔凸模尺寸计算：=4.45+0.5×0.1=4.5；冲孔凹模尺寸计算：=4.5+0.04=4.54；第五章、模具结构与主要零件设计5.1.模具结构设计落料冲孔倒装复合模结构形式图5.1模具装配图此模具采用倒装结构，凹模在上模，凸凹模在下模，根据凹模周界尺寸及模具闭合高度，选用10#中间导柱圆形模架。5.2.落料凹模的设计生产批量大，因此凹模设计刃口的话，要有较强的人口强度，凹模的外形尺寸，由文献查表计算：=24.36mm，结合产品形状，材料厚度，取H=35mm，。由工件形状可知，凹模设计成圆形，凹模外形直径计算：=99~134mm，并要分析卸料板以及固定板要有树脂部件，故还要加大尺寸，则本次凹模尺寸定为：。材料：Cr12MoV，硬度：58～62HRC，如图：图5.2凹模图5.3.凸凹模的设计材料选择模具钢Cr12MoV，热处理硬度达到55～58HRC,外形线割，与固定板过盈配合，形状结构如下图：图5.3凸凹模图5.4.冲孔凸模的设计材料选择模具钢Cr12MoV，热处理硬度达到55～58HRC,圆形可以采用数控车床加工，与固定板过盈配合，铆接，形状结构如下图：图5.4圆孔凸模图5.5.卸料板设计前面已算出凹模周界尺寸，厚度尺寸选定为0.5倍凹模厚度，则卸料板厚度是17.5mm，选择原材料厚度为20mm，通过精加工后之后，厚度达到18mm，因此本次选定卸料板外形尺寸。图5.5卸料板图第六章、压力机选择与校核6.1.压力机的选用初步确定压力机的型号：F公称≥F总，因此选择压力机的型号为：J23—16压力机型号为J23—16压力机的基本参数如：（表一）公称压力/KN160垫板尺寸/mm厚度40滑块行程/mm55滑块行程次数/（次/min）120模柄孔尺寸/mm直径40深度60最大封闭高度/mm220封闭高度调节量45滑块中心线至床身距离/mm160床身最大可倾角35°立柱距离/mm220工作台尺寸/mm前后300左右4506.2.压力机校核根据公称压力的选取压力机型号为J23-16，它的压力为160KN>28.6215KN，所以压力机符合要求。所设计的模具下模座外形尺寸L×B=340mm×230mm，按选择压力机的标准要求，模具装夹两侧需要每边留出50~100mm，也就是说根据模具外形尺寸计算，压力机的工作台尺寸至少要达到L1×B1=440mm×230mm，而所选的压力机的工作台面L2×B2=450mm×300mm，大于等于所需要的工作尺寸，所以该压力机满足该模具的需求。第七章、模具零件加工工艺7.1.凹模零件加工工艺表7-1凹模加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成φ130mm×40mm2热处理退火3车外形车外圆及端面，留0.3-0.5的磨量车床4钳工划线，钻螺纹孔M10，销钉孔φ9.8,和型腔部分的穿丝孔φ5mm钻床5车孔车中心台阶孔车床6热处理淬火,回火,保证HRC60～647磨加工磨刀口平面平面磨床8退磁钳工退磁9线切割线切割加工，保证内孔尺寸线切割10钳工磨各配合面达要求11检验7.2.凸凹模零件加工工艺表7-2凸凹模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成φ35mm×55mm2热处理退火3车外形车外圆及端面，留0.3-0.5的磨量车床4热处理淬火,回火,保证HRC58～625退磁钳工退磁6精车精车外圆及内孔，保证同心车床7磨加工磨上下端面8线切割线切割加工，线割加工外形线切割9钳工磨各配合面达要求10检验7.3.冲孔凸模零件加工工艺表7-3冲孔凸模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料备料φ10mm×55mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58~628钳工磨平上下表面达要求9检验7.4.卸料板零件加工工艺表7-4卸料板的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成φ130mm×20mm2热处理退火3车外形车外圆及端面，留0.3-0.5的磨量车床4磨加工磨平面平面磨床5退磁钳工退磁6钳工划线，钻孔攻丝M8,和中间孔的穿丝孔φ5mm，钻床7线切割线切割加工，保证内孔尺寸线切割8钳工磨各配合面达要求9检验设计小结课程设计是一种综合性较强的专业实践环节，它具知识面宽、学科广、综合性强，通过这次课程设计，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料的能力，使我更加认识到课程设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。为我今后走向工作岗位打下了一定的基础。在本次设计中，我学到了许多的东西。首先对于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的应用更加熟练；其次，通过模具设计我对于模具设计的流程基本上熟悉。这次设计是对以前所学的专业知识的一次综合性的实践。涉及到机械制图、机械设计、模具设计、互换