刘繁剑 毕业设计.docx
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刘繁剑毕业设计
毕业设计
姓名刘繁剑
学号201002250114
院系机电工程系
班级模具设计101
湖南铁道职业技术学院
毕业设计
题目电器元件四成型（形）方案拟定及模具设计与制造
系机电工程系
专业模具设计
学生姓名刘繁剑班级模具设计101
学号201002250114
指导教师刘建国职称任课教师
完成日期2012年11月26日
湖南铁道职业技术学院
毕业设计评阅书
学生姓名刘繁剑班级模具设计101
题目电器元件四成型（形）方案拟定及模具设计与制造
指导教师刘建国职称任课老师
1、指导教师评语：
签名：
年月日
2、答辩委员会综合评语：
经毕业设计答辩委员会综合评定成绩为：
答辩委员会主任（签字）：
年月日
《冲压件成形方案拟定及模具设计与制造》毕业设计任务书
一、课题名称：
电器元件四冲压件成形方案拟定及模具设计与制造
二、指导教师：
三、设计要求
独立完成零件的工艺分析和模具结构设计与计算，典型工作零件制造工艺规程制定和工序编制等工作。
完成模具总装图及全部零件图，完成设计说明书一份。
毕业设计完成后进行答辩。
四、设计依据
（1）零件图
（2）设备参数
（3）生产纲领
五、参考资料
（1）丁松聚主编《冲压工艺与模具设计》机械工业出版社
（2）王芳主编《冷冲压模具设计指导》机械工业出版社
（3）何忠保主编《典型零件模具图册》机械工业出版社
（4）冯炳荛等编《模具设计与制造简明手册》上海科学出版社
（5）李云程主编《模具制造工艺学》机械工业出版社
（6）中国机械工业教育协会组编《机械制造基础》机械工业出版社
（7）谭海林、陈勇主编《模具制造工艺学》中南大学出版社
（8）李益民主编《机械制造工艺简明手册》机械工业出版社
（9）艾兴、肖诗纲主编《切削用量手册》机械工业出版社
（10）张崇本主编《机械制图》机械工业出版社
六、设计内容及工作量
（一）设计内容
（1）分析产品零件成形工艺性，确定工艺方案，画出产品零件工序尺寸图。
（2）确定成形工艺，选定加工设备。
（3）设计整套模具、画出模具装配图及全部模具零件图。
装配图必须手工绘制，模具零件图可用电脑绘制。
（4）编制一个模具成型零件的机械加工工艺规程，合理选定加工工艺路线、选择设备、计算毛坯尺寸、工序尺寸及其公差，合理选择切削用量，填写好《机械加工工艺过程卡片》和全部工序的《机械加工工序卡片》（包括绘制工序图），工时定额内容不要求填写。
（5）撰写毕业设计计算说明书，应阐述整个设计过程、设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。
（二）工作量
（1）设计模具，手工绘制模具装配图1张（0号或1号标准图纸）。
（2）绘制全部模具零件的零件图。
（3）产品零件图1张。
（4）一个模具成型零件的机械加工工艺规程，模具工作零件的线切割加工程序（对线切割加工工序）。
（5）毕业设计计算说明书1份（说明书用A4纸打印或书写，正文字数不少于1.2万（含空格））。
（三）设计进度
序号
工作阶段
时间（周）
1
熟悉工件图纸，查阅相关资料
1
2
工艺计算
2
3
绘制模具装配图，零件图
3
4
模具制造工艺
2
5
撰写毕业设计计算说明书
1
6
准备答辩和答辩
1
总计
10
七、毕业设计资料装订顺序和装订要求
（一）装订顺序
（1）毕业设计封面（全系统一格式）
（2）毕业设计评阅书（全系统一格式）
（3）评分标准（全系统一格式）
（4）毕业设计任务书（指导教师下发）
（5）产品零件图
（6）毕业设计明细表（全系统一格式）
（7）毕业设计资料目录
（8）毕业设计计算说明书
（9）模具成型零件的机械加工工艺规程
（10）设计图纸（装配图、零件图）
（11）毕业设计总结
（12）参考资料
（二）装订要求
图纸全部折成标准A4纸大小，按上述顺序装订成册。
八、毕业设计课题审批表
审批具体意见
审查部门负责人意见
专业负责人
时间年月日
学术负责人
时间年月日
课程设计评分标准
考核项目级总分
具体内容
分值
评分标准
得分
差
及
中
良
优
设计过程
20
查阅参考资料及手册的能力
5
0～2
3
3.5
4.5
5
工作态度及纪律情况
5
0～2
3
3.5
4.5
5
独立工作能力
5
0～2
3
3.5
4.5
5
基本概况、基本理论及专业知识掌握情况
5
0～2
3
3.5
4.5
5
设计结果
60
规定任务的完成情况
10
0～5
7
8
9
10
说明书质量
10
0～5
7
8
9
10
图纸及技术文档质量
15
0～8
10
12
13
15
设计有无独到之处或创新之处
5
0～2
3
3.5
4.5
5
答辩情况40
对设计的阐述（自述）
15
0～8
10
12
13
15
回答基本理论和方法
15
0～8
10
12
13
15
回答有关设计问题
10
0～5
7
8
9
10
班级
模具设计
学号
201002250114
姓名+
刘繁剑
总得分
指导老师签名
考核小组专家签名
湖南铁道职业技术学院
课程设计明细表
计：
封面1张
说明书15页
表格1张
插图12幅
附设计图3张
完成日期2012年11月26日
前言
在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一,冷冲压是其中一种加工方法。
冲压加工是在常温下利用安装在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，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件的压力加工方法。
冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和变形工序两大类。
分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离而得到一定形、尺寸和切断面质量的冲压件或毛；变形工序的目的是使板料在不破坏的条件下使毛胚发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。
在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。
冲压工艺主要包括落料、冲孔、弯曲、切断、拉深、胀形、翻边、校形等几种。
在本设计中是针对复合冲裁模具的设计，先是对冲裁件的结构工艺性进行分析，然后依次确定模具的类型、总体结构，最后是冲裁力和主要的尺寸计算、标准件的选用、零件图和装配图的绘制。
按一般的的加工工序为落料、冲孔、修整。
本套模具的设计不是以复杂模具的设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握知识和设计方法的目的。
目录
一、任务10
二、零件工艺分析10
三、垫片复合模冲压工艺方案10
四、冲裁工艺计算11
1、排样11
2、确定搭边值12
3、材料利用率η13
4、冲压力计算13
5、压力中心14
6、冲裁模间隙的确定15
7、凸凹模刃口尺寸计算16
（1）凹模设计17
（2）冲孔凸模设计18
（3）凸凹模设计19
（4）弹簧的计算及选用19
（5）总装图20
五、模具总体设计20
1、模具结构型式21
2、定位装置21
3、卸料及推件装置21
5、导柱与导套的选用22
6、压力机的确定22
7、模具的闭合高度23
总结23
致谢22
参考文献23
一、任务
零件简图：
如图1所示；零件名称：
薄垫片；生产批量：
大批量
材料：
08F;材料厚度：
1.5mm
图1零件图t=1.5mm
二、零件工艺分析
1.零件材料：
08F，含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。
08F钢强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，下火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。
08F钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。
锰在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含量可以有偏差。
2.工件结构：
该零件形状简单，结构对称。
依图知零件为一般冲裁，冲孔，落料件。
直线与尖角的圆角大于1，即可保证了大于凸凹模正常合理制造生产，又可以提高凹模的寿命，同时孔边距远大于凸凹模允许的最小壁厚，这是达到了合理安全的冲裁要求。
3、零件尺寸均为未注公差的自由尺寸，一般按IT14级选取，查参考文献可得零件尺寸的公差为：
外形尺寸：
、
、
、
、
、
内形尺寸：
，料厚：
4、结论：
以上零件各组成尺寸的精度要求都满足冲裁工艺要求。
另外产品对于表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证，经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。
三、冲裁模具工艺分析确定工艺方案
该板件零件形状简单，共有两个孔，尺寸精度要求不高，只是其中孔的位置尺寸是该零件需要保证的重点。
由冲压设计资料中可查出，对于一般冲裁件可达IT10~IT11，而零件图中的尺寸未标注公差，即该零件的精度等级为IT14级，可知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，也均符合冲裁的工艺要求，冲裁工艺性良好。
根据镶片（如图1）分析可知此零件只要包括冲孔、落料两道冲压工序。
为了能够更加合理的利用材料及模具。
可先设定以下几种方案：
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，尺寸
较小，精度要求IT10。
可采用级进模。
方案二（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。
方案三（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）。
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：
正装复合模，冲孔废料和工件都落在下模表面，需要及时清理，而且结构比倒装复合模要复杂。
方案三：
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。
但查表得凸凹模的最小壁厚是3.8mm，而材料最小壁厚只有4.5mm，故能够采用此方案。
综合以上两个方案分析比较结果说明，本零件采用第三种方案最为合适。
四：
冲裁工艺计算
1、排样
根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。
采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。
同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。
由于设计的零件是矩形零件，且孔与形状尺寸的要求都不高，所以采用少废料直排法。
2、确定搭边值
排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边
搭边的作用：
1、补偿剪裁误差、送料步距误差以及补偿因条料与导料之间的间隙所造成的送料歪斜误差。
2、使凸凹模刃口双边受力，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。
（1）排样方式的确定
确定排样方案查冷冲压模具设计（第二版）p54，表2-20得amin=2.0mm，a1min=2.5mm。
板料剪裁时的下偏差Δ=-0.6mm
计算材料利用率
条料宽度：
B=115+2×2.5=120（mm）
送料步距：
A=50+2=52（mm）
由于工作零件的不规则性，利用Pro/E分析测量区域面积得S1=4762.29（mm
）
一个步距内所需的毛坯面积：
S0=A×B=120×52=6240（mm2）
一个步距的材料利用率为：
η=s1/s0×100%=4762.29/6240×100%=76.32%
以.排样方式（如图2）所示：
2排样图
2.计算冲裁力、卸料力：
查表得材料由资料查出08F的抗剪强度为τ=275~380MPa取τ=320MPa.
由于工作零件的不规则性，利用Pro/E分析测量零件周长得L=277.061mm
（1）落料力
F落=1.3Ltτ＝1.3×277.061×1.5×343=172.89KN
（2）冲孔力
F冲=1.3Ltτ=1.3×（
π）×1.5×320=15.67KN
由查《冷冲压模具设计》p40表2-12可得：
K卸=0.04~0.05，
F卸=K卸×F落=0.05×172.89=8.65KN
（3）冲孔推件力
由表2-12查出：
K推=0.055凹模型口直壁的高度h=6mm，故有
n=h/t=6/1.5=4mmF推=nK推×F冲=4×0.055×15.67=3.45KN
（4）总冲裁力的计算：
F总＝F落+F冲+F推++F卸=200.66KN
根据所计算冲裁力，初选压力机型号为J23-25A，其公称压力为250KN，
满足该冲裁件所需冲裁力的要求。
2.3、确定模具压力中心
按比例画出零件形状，选定坐标系xoy，如图4所示。
该零件上下对称，左右对称，故，压力中心即为坐标系xoy原点
.凸凹模刃口尺寸计算
采用单配加工法加工模具的工作零件。
落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。
即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。
外形尺寸：
、
、
、
定位尺寸:
内形尺寸：
分析，由以下附表1、2及3可查得Zmin=0.15mmZmax=0.19mm
R10、50、70磨损后尺寸增大，
磨损后会减小,95磨损后尺寸不变。
当落料时：
第一类：
磨损后增大的尺寸：
、
、
查表得：
，其磨损系数为X=0.5
所以：
R10凹=（10-0.5x0.36）+0.36/40=9.82
mm
，其磨损系数X=0.5
所以：
R5凹=
=
mm
，其磨损系数为X=0.5
所以：
70凹=（70-0.5x0.74）+0.74/40=69.63
mm
，其磨损系数X=0.5
所以：
50凹=（50-0.5x0.74）+0..74/40=49.63
mm
当冲孔时：
第二类：
磨损后变小的尺寸：
查表得
其磨损系数X=0.5
所以：
凸=
=8.18
mm
第三娄：
磨损后不变的尺寸：
查表得
其磨损系数X=0.5
所以：
95=
=95
0.11
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是R9.82mm，69.63mm，49.64mm，R4.82，冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，为
8.18。
不必标注公差，但要在技术条件中注明：
凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值
落料凹模、凸凹模尺寸图：
凹模尺寸
凸凹模尺寸
冲孔凸、凹模尺寸
模具总体设计
模具结构型式的选择
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：
（1）能冲出符合技术要求的工件；
（2）能提高生产率；
（3）模具制造和维修方便；
（4）模具有足够的寿命；
（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。
1、模具结构型式
工件由上面的凹模带上后，由推件装置推出，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进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。
故本零件采用倒装式复合模结构。
2、定位装置
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大,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=1.5mm,属于较小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料做销定位导向,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固定挡料销.
3、推件装置
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。
4、卸料装置
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。
选用橡胶时的计算步骤有以下几点：
1.要排工作行程S工作计算橡胶的自由高度，即：
H自由=（0.35~4.0）S工作=（0.35~4.0）x10=40mm（取4.0）
其中S工作为卸料板或推件块、压边圈等的工作行程与模具修磨量或调整量
（4~6）mm之和再加1mm。
2.要排H自由计算橡胶的装配高度H2，
H2=（0.85~0.9）H自由=0.9x40=36mm实取自由高度H=40mm
3.在模具装配时，根据模具空间大小确定橡胶的断面面积。
注意：
橡胶的高度H与直径D之比必须在（式1-1）所示范围内：
式1-1
5、导向装置
采用二导柱式模架。
6、压力机的确定
模具的闭合高度
应介于压力机的最大装模高度
与最小装模高度
之间，否则就不能保证正常的安装与工作。
其关系为
根据冲裁该零件的总冲裁力：
F总=106.57KN，模具闭合高度，冲床工件台方面尺寸等等，并结合现有设备，选用J23-25开式双柱可倾压力机；其主要参数如下：
公称压力250KN
滑块行程65mm
最大闭合高度270mm
闭合高度调节量45mm
滑块中心线至床身距离160mm
工作台尺寸300mm×450mm
垫板的厚度10mm
模柄孔尺寸Φ40mm×60mm
漏料孔Φ210mm
（1）凹模设计
落料凹模的尺寸：
凹模厚度：
H=Kb（≥15mm）
查冷冲压模具设计指导p29，表2-23得K=0.18则H=Kb=0.18×115=20.7（mm）
凹模壁厚：
C=（1.5~2）H=（1.5~2）×20.7=31.05~41.4（mm）
实取H=25mm，C=35mm
凹模边长：
L=b+2c=115+2×35=185（mm），实取L=200mm
凹模宽度：
B=50+2×35=120（mm），实取B=125mm
零件简图如图5所示：
图5落料凹模
（2）冲孔凸模的设计
φ8mm的冲头：
冲头长度：
L=h1+h2+h3+h4+h5=20+25+1.5+1=47.5（mm）
其中：
h1——凸模固定板厚
h2——凹模板厚
h3—零件厚度
h4—进入凸凹模厚度
冲头的固定形式：
采用台阶式固定
零件简图如图六所示：
图6φ8mm冲头
（3）凸凹模的设计
凸凹模内外刃口间壁厚校核：
该零件板厚1.5mm，查表得凸凹模允许最小壁厚3.8mm,根据该冲裁件结构实际内外刃口间最小壁厚为4.5mm，故该凸凹模侧壁强度足够。
零件简图如图8所示
图8凸凹模
（4）总装图
模具总装图如图9所示
图9总装图
闭合高度
H0=40+10+20+25+1.5+20+36+20++50=221.5mm，
冲压设备的选择
该模具闭合高度为221.5mm，选用型号为J23-25开式双柱可倾压力机，
总结
在这次设计过程中，使我成长很多，不仅仅是专业技能上，同时在处理难题上，困难上的一些态度、方法都有很大收获，以前遇到困难只会求助别人，而通这次毕业设计我学会了怎样分析问题、查询资料、解决问题。
通过这次冷冲压毕业设计，我有如下几方面的收获：
第一.学到了课程设计的方法。
课程设计过程是创造性劳动的过程，设计应按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案、方案计算、总体设计、零部件设计、总结等过程，一个课程设计须经过多次改进，才能完善和成熟。
第二．提高了综合应用各门知识的能力。
以前课程设计接触课程知识比较窄。
这次毕业设计是设计一台完整的机器。
要把机器和每个零件设计出来,需要制造工艺和电气方面的知识。
第三．巩固了计算机绘图能力。
以前用CAD绘图，仅仅是知道主要指令的操作，通过这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出完整正确的零件图样。
第四．提高了查阅手册的能力。
查阅手册是设计过程中随时要做的事情。
只有严格按手册查阅才能设计出比较好的设计。
第五．明确了课程设计必须多次完善改进，要虚心听取老师和同学的意见，不断改进设计，完善设计。
第六．培养了严谨的科学作风。
科学工作来不得半点虚假，在设计过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。
通过这次的毕业设计，我综合了两年多来所学的所有专业知识进行一次冷冲压模具设计工作，使我受益匪浅。
不仅掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，也使自己的专业技能有所发挥并且掌握的更为熟练，也加强了在大学阶段所学专业理论知识的巩固。
这不仅是对自己三年大学的一个总结、归纳，更是对自己的一个考核，通过这个考核来反应自己在大学期间到底学到多少，还有哪些地方不足，需要完善！
从而加以弥补。
这次的毕业设计也是在工作之前对自身的一次全面、综合型的测试。
这为今后的工作做好了铺垫和奠定了一定的基础。
参考文献：
1、《金属塑性成型原理》；
2、《冲压工艺及模具设计》；
3、《模具数控加工技术》；
4、《模具成型工艺及模具设计》；
5、《模具制造工艺》；
6、《模具CAD/CAM》；
7、《MasterCAM数控加工》；
8、《机械设计/基础课程设计》；
9、《冲压手册》；
致谢
这次毕业设计说明书及其模具装配图的完成，首先要感谢我的指导老师在毕业设计装配图及其说明书编制过程中，给予了精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出了宝贵的专业意见，在此感谢我的指导老师张雪梅老师.她在此次设计中的每个实验细节和每个数据，都离不开她的细心指导。
模具设计过程中，
升级会员 