钥匙冷冲压模具研究设计与制造.docx
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钥匙冷冲压模具研究设计与制造
综合训练报告书
题目钥匙冷冲压模具设计与制造
机械工程学院机械设计制造及其自动化专业班
学生姓名学号.
指导教师.
完成日期2011年11月20日.
机械工程学院
二○一一年十一月
综合训练任务书
设计题目：
钥匙冷冲压模具设计与制造
姓名专业机械设计制造及其自动化班级0803班学号200802010329
指导老师 教研室主任
一、训练目的
机械产品设计制造综合训练是专业教学计划中规定的重要实践教学环节，通过完成钥匙冷冲压模具的设计制造过程，巩固和深化学生综合运用所学机械设计、制造工艺及CAD/CAM技术等方面的基础理论、基本知识和基本技能，较全面地获得机械产品的生产实际知识和综合应用能力，以培养具备现代机械设计制造技术基础知识与应用能力，具有较强的工程实践能力和创新能力的应用型工程师。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
二、训练任务
在四周时间内完成指定产品（机械装置）的设计、零件加工及装配。
2.1指定产品（机械装置）的设计
1）产品功能分析及结构设计
2）零件设计
2.2零件制造工艺设计
1）机械加工工艺过程卡
2）机械加工工序卡
3）复杂零件数控编程（备选）
2.3加工制造
2.4检验分析
2.5产品装配
2.6综合训练说明书
三、训练要求
1）进行产品的结构设计，运用CAD技术完成零件三维建模和产品装配建模。
2）绘制指定零件的工程图，按国标正确标注尺寸、形位公差及技术要求。
3）对零件进行正确的工艺分析，按指定的格式填写加工工艺文件。
分析产品零件图样，确定毛坯，拟订工艺路线，选择设备及工艺装备。
根据机械加工工艺卡片，确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差，详细地说明整个零件各个工序的要求。
4）进行复杂零件的刀具路径与指定数控系统的数控程序生成。
编制零件的加工工序卡，填写加工程序单，填写刀具调整单。
5）完成零件加工制造。
按照制定工艺文件，在老师指导下，遵守机床设备操作规程，独立调整、操作相应机床，进行零件加工。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
6）零件加工质量检测。
正确地选用检验方法及计量器具，对零件进行质量检测和分析。
7）产品装配。
根据结构设计要求，正确装配。
8）撰写综合训练说明书（上交电子稿和打印稿）。
说明书应涵盖整个训练内容，字数不少于3.5千字。
9）加工制造过程必须做好安全防范工作。
四、成绩评定
成绩评定是对学生在实训过程的能力、态度表现情况综合给出成绩，具体考核包括以下内容：
1）机械设计能力。
包括结构设计正确、合理性，工程图质量，工艺参数选定等。
（20分）
2）CAD技术应用能力。
利用CAD/CAM软件系统完成设计、编程情况，包括零部件的设计和造型、自动编程的刀位文件和NC程序。
（15分）残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
3）实际加工操作水平，所完成的零件质量以及装配质量。
（40分）
4）综合训练报告。
（15分）
5）平时成绩。
（10分）
目录
课程设计任务书……………………………………………………………………I
前言…………………………………………………………………………………1
模具设计……………………………………………………………………………
1.1设计要求…………………………………………………………………………
1.2工件工艺分析……………………………………………………………………
1.3冲压方案的确定………………………………………………………………
1.4模具结构形式的确定……………………………………………………………
1.5模具的设计计算…………………………………………………………………
1.5.1冲裁力设计计算……………………………………………………………
1.5.2卸料力、推件力的计算……………………………………………………
1.5.3压力机所需总的冲压力计算………………………………………………
1.5.4排样设计…………………………………………………………………
1.5.5送料步距与条料宽度计算…………………………………………………
1.6.工作零件设计计算……………………………………………………………
1.6.1凸模组件及其结构设计……………………………………………………
1.6.2凹模组件……………………………………………………………………
1.6.3定位零件…………………………………………………………………
1.6.4卸料与推件零件…………………………………………………………
1.6.5模架………………………………………………………………………
1.6.6.模具的闭合高度，冲模与压力机的关系……………………………
2.零件制造工艺设计…………………………………………………………
2.1零件工艺设计……………………………………………………………
2.1.1.1钥匙凸模毛坯的选择…………………………………………………
2.1.1.2钥匙凸模工艺分析………………………………………………………
2.1.2机床的选择………………………………………………………
2.1.3确定钥匙凸模加工工艺路线…………………………………………………2.1.4零件数控加工工艺分析……………………………………………………酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
2.1.5零件加工工艺卡……………………………………………………………
2.1.6零件加工工序卡…………………………………………………………
2.1.7加工程序单………………………………………………………….
2.1.8加工零件检测与分析………………………………………………………
3.心得体会……………………………………………………………………
4.参考文献……………………………………………………………………
冷冲压模具设计与制造说明书
0．引言
机械设计制造综合训练是在我们完成的专业基础课和专业课之后，所进行的一种综合性的实践环节，目的是为了加强我们创新能力、工程能力和综合应用能力的培养。
通过强化实践锻炼，让我们成为能够满足企业要求的应用型人才。
由于磨具是在机械行业中非常具有代表性，所以我们选择了冷冲模具作为实验对象。
彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
1．钥匙的模具设计
1.1设计要求
设计一冷冲压模具加工钥匙毛坯，钥匙毛坯结构形状及尺寸见样品。
1.2冲压件钥匙毛坯的工艺分析
依据设计要求与资料数据，零件生产为大批量生产，材料为2mm厚的铝合金板。
该工件包括冲孔、落料、两个工序，零件精度一般，工件尺寸全部取自由公差，普通模具能满足。
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
1.3冲压方案的确定
该工件包括落料冲孔、裁边等工序，可有以下几个方案：
方案一：
先冲孔后落料，采用级进模具生产。
方案二：
落料---压弯---冲孔复合冲压，采用复合模具生产。
方案二模具工序集中，一次成型。
但磨具各个零件复杂，加工难度大，需要的零件多而且复杂；方案一需要一副模具生产效率高尽管模具结构复杂但由于零件几何形状简单模具制造并不难，通过上述方法比较，该方案采用方案一为佳。
厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
1.4选择模具结构形式
磨具结构如下图：
本次设计采用典型级进模模具。
模具结构件附录模具装配图。
冲裁件如图1.1所示，其外形为钥匙毛坯，中间有个14×7的长方形孔。
装在上模部分的有钥匙凸模6和冲孔凸模，通过凸模固定板5、垫板13用螺柱与定位销与上模座2固定在一起。
装在下模部分的凹模8是和垫板9用螺柱与下模座固定在一起，上下模采用导柱7导套11导向。
茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
1.5模具的设计计算
已知冲裁件尺寸尺寸如下图
1-1
凸模的基本尺寸与凹模相同。
1.5.1冲裁力设计计算
对于普通平刃口的冲裁
F=KLtτ
k为系数，常取1.3，L为冲件周长，
τ为抗剪强度MPa，t为板厚
查表【冷冲模设计】表2-3有τ=130MPa
F=KLtτ=1.3*130*2*105=3.5KN
1.5.2卸料力、推件力的计算
F卸=K卸F，F推=K推F，F顶=K顶F
查表【冷冲模设计】表3-8有K卸=0.05，K推=0.05，K顶=0.06
故F卸=F推=0.05×3.5=0.175KNF顶=0.06×9.9=0.21KN
1.5.3压力机所需总的冲压力计算
有前面章节模具结构设计可知采用的是弹压卸料装置和上出件模具F总=F+F卸+F顶=3.5+0.175+0.21=3.885KN鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
1.5.4工件的排样有工件零件图可知工件形状结构简单，可采用直排方法排样，搭边值为a和a1查表【冷冲模设计】表3-10有a=2.0mm，a1=2.0mm籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
1.5.5送料步距与条料宽度计算
1》.送料步距AA=D+a=22+2=24mm
2》.条料宽度B=62
1.6.工作零件设计计算
1.6.1、凸模组件及其结构设计
凸模组件
由工件形状结构和磨具结构可知凸模应采用普通凸模，凸模有两个，分别为冲孔凸模，落料凸模。
长度L=18mm有模具结构设计对于凸模材料，模具刃口要有高的耐磨性，并能承受承受冲击是的冲击力，因此应有高的硬度和适当的韧性。
具体由同组的同学集体对零件进行了工艺分析绘制好零件图后结果在在下面会详细介绍。
預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
1.6.2凹模组件
凹模洞口形状采用台阶式，凹模外形尺寸如下图纸：
凹模的固定采用螺钉固定在下模板上，定位采用销钉，凹模的技术要求是型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行。
渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
1.6.3定位零件
冲模的定位零件用以控制条料的正确送进以及单个毛胚的正确位置。
挡料装置
用于保证毛坯能顺利地插入长方形孔中，应保证导正装置的孔与定位块长方形孔之间的有一定的间隙。
尺寸为14.4×7.4。
铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
1.6.4卸料与推件零件
卸料装置中间有一比钥匙形状大的孔，便于落料。
推件零件主要起到传导动力的作用，给模具一定的外力。
从而带动模具有规律的运动。
1.6.5模架
模架由上、下模座、模柄及导向装置（导柱、导套）组成。
模架已标准化，查机械设计手册选取后侧导柱模架，当冲裁件厚度为0.8～4mm时，导柱与导套选用H7/h6配合Ⅱ级精度模架。
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
模柄查机械设计手册选用螺纹固定式上模柄。
1.6.6模具的闭合高度，冲模与压力机的关系
模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能正常安装和工作。
其关系为：
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm。
2.零件制造工艺设计
2.1.1.1钥匙凸模毛坯的选择
考虑到钥匙凸模的作用要求及配合关系，且钥匙凸模为耗损件，选用718S模具钢。
2.1.1.2钥匙凸模工艺分析
（1）：
由于要与凸模定位板采用过盈配合，且为6级精度要求，表面粗糙度为0.8，采用精铣。
（2）其余部分
其余部分为自由公差粗糙度要求为3.2，粗铣即可达到要求。
（3）热处理
为了提高导套的综合性能需进行淬火加高温回火处理。
2.1.2机床的选择
参考各机床参数以及结合实验楼设备的实际情况，机床型号选择如下:
铣床XK714
2.1.2确定钥匙凸模加工工艺路线
参照前述加工工艺分析，现将导套的加工工艺路线列述如下:
下料-铣上表面-铣轮廓-热处理-铣下表面
2.1.3零件数控加工工艺分析
零件1零件图1所示，零件外形规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值等要求较高。
工件复杂程度一般。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
选用通用通用夹具装夹工件，采用试切法对刀，找正工件X、Y、Z轴零点，零点位于毛坯上表面的中心位置，
（1）根据零件图样要求给出加工过程为：
1.铣上表面，保证表面粗糙度。
2.粗铣上台阶外轮廓，保证表面粗糙度。
3.铣下台阶外轮廓，保证表面粗糙度。
4.精铣上台阶外轮廓，保证表面粗糙度。
5.铣下表面，保证表面粗糙度。
（2）刀具及切削用量的选择
工步1：
铣上表面，使用Φ45面铣刀，切削用量：
F=500mm/min，n=600r/min。
工步2：
铣上台阶外轮廓，使用Φ10立铣刀，切削用量：
F=600
mm/min，n=1200r/min，
=0.8mm。
工步3：
铣下台阶外轮廓，使用Φ10立铣刀，切削用量：
F=600
mm/min，n=1200r/min，
=0.8mm。
工步4：
精铣上台阶外轮廓，使用Φ4立铣刀，切削用量：
F=600
mm/min，n=1200r/min，
=0.5mm。
工步4：
铣下表面，使用Φ30面铣刀，切削用量：
F=500mm/min，n=600r/min。
2.1.5零件加工工艺卡
冲压模具钥匙凸模加工工艺过程卡
湖南工程学院
机械加工工艺过程卡
产品名称
冲压模具
零件名称
钥匙凸模
共
（1）页
第
（1）页
材料牌号
45
毛坯种类
45
毛坯外型尺寸
65×33×33
每毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
设备
夹具
刀具
量具
工时
准备
单件
01
下料
下料，65×33×33
02
调制
将毛坯进行调质处理，保证硬度道道26~30HRC
03
铣顶面
铣削顶面，铣削厚度2.5，一次加工完毕，保证表面粗糙度达到要求
XK714
压板
￠16面铣刀
游标卡尺
铣底面
铣削底面，铣削厚度2.5，一次加工完毕，保证表面粗糙度达到要求
XK714
压板
￠16面铣刀
游标卡尺
04
铣外轮廓1
粗糙度和精度应达到要求
XK714
压板
￠12平底铣刀
游标卡尺
05
铣外轮廓2
铣外轮廓，粗糙度和精度应达到要求
XK714
压板
￠12平底铣刀
游标卡尺
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
设计
审核
标准化
会签日期
2.1.6零件加工工序卡
选用通用夹具装夹工件，采用试切法对刀，找正工件X、Y、Z轴零点，工件坐标系及零件装夹示意如表1.2、1.3所示。
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
表1.2钥匙凸模（零件名称）加工工序卡
湖南工程学院
机械加工工序卡片
产品名称
零件名称
零件图号
冲压模具
钥匙凸模
Jx-00-04
材料
材料名称
毛坯种类
毛坯尺寸
零件重
每台件数
卡片编号
第X页
718S模具钢
板料
65×33×33
1
共X页
加工工序图
工序号
工序名
设备
夹具
工量具
刃具
工步
工步内容及要求
铣床
转速（r/min）
工件
转度（m/min）
轴向进给量
（mm/r）
径向进给量（mm/r）
走刀
次数
1
铣平面
600
600
2
0.5
1
2
粗铣上台阶轮廓
1200
1200
0.8
0.05
23
3
粗铣下台阶轮廓
1200
1200
0.8
4
精铣上台阶轮廓
1200
1200
0.8
5
铣底平面
600
600
2
工艺编制
学号
34
审定
会签
工时定额
校核
执行时间
批准
2.1.7上定位板加工程序单
%
N100G0G17G40G49G80G90
N102G91G28Z0.
N104S1400M3
N106G0G90G54X-13.945Y-30.202
N108Z50.
N110Z10.
N112G1Z-1.F400.
N114X-12.959Y-24.283F800.
N116G3X-17.891Y-17.379R6.
N118G1X-23.473Y-16.448
N120G2X-33.5Y-4.611R12.
N122G1Y4.611
N124G2X-23.473Y16.448R12.
（刀具名称=6.FLATENDMILL刀具号码=215刀径补正=0刀长补正=0刀具直径=6.刀角半径=0.）買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
（加工余量:
XY方向=0.Z方向=0.）
（工件坐标=G54）
N1754G1X24.5
N1756G2X30.5Y8.611R6.
N1758G1Y4.611
N1760Y-4.611
N1762Y-8.611
N1764G2X24.5Y-14.611R6.
N1766G1X0.
N1768G3X-6.Y-20.611R6.
N1770G1Y-26.611
N1772G0Z50.
N1774G91G28Z0.
N1776M05
N1778M30
%
2.1.8加工零件检测与分析
零件加工后，用游标卡尺检测个加工表面尺寸，结果如表2.5所示。
所加工零件尺寸全部合格。
表2.5零件检测记录表
测量对象
d1
d2
L1
L2
要求尺寸
21mm
26mm
5mm
23.2mm
检测计量器具
游标卡尺
游标卡尺
游标卡尺
游标卡尺
测量值
21
26
5
23.2
结果
合格
合格
合格
合格
3.心得体会：
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识通过此次课程设计，使我更加深刻的掌握了机械相关产品的设计，从开始的计算，到建模，再到加工组装。
让我充分认识到机械相关产品的设计，生产的工艺及过程。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
印象最为深刻的莫过于加工环节，面对学校给予的材料及其加工设备，结合两位指导老师知道，面对自己的设计不足，对图纸进行了三番五次的更改。
面对不熟悉的机床，硬着头皮学着操作。
经过为期一个多礼拜的加工，自己设计的磨具终于做了出来，看着自己的劳动付出终有收获，虽然我的设计还是有着各种不完善，我的加工还是有着各方面的不足，但是内心还是无比的高兴。
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
4.参考文献
[1]《冷冲模设计》/丁松聚编/普通高校“九五”重点教材.上海;机械工业出版社版社，2001.10
[2]陈宏钧主编/车工速查速算实用手册.北京:
中国标准出版社，2002（P474表7-4:
粗车及半精车外圆加工余量及极限偏差;P485表7-22:
硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面的进给量）猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
[3]《模具制造工艺课程设计指导与范例》/甄瑞麟，蔡佳伟．北京：
化学工业出版社，2008.7
[4]《数控加工工艺与编程》/赵先仲．北京：
电子工业出版社，2011.5
[5]《机械制造工艺基础》/倪小丹．北京：
清华大学出版社，2007.3
[6]《机械工程材料基础》/高为国．长沙：
中南打学出版社，2003.5
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