毕业设计说明书门锁撞板定位器冷冲模模具设计.docx

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毕业设计说明书门锁撞板定位器冷冲模模具设计

机电职业技术学院

毕业设计（论文）

作者：

学号：

系部：

机械工程系

专业：

精密机械技术

题目：

门锁撞板定位器冷冲模设计

指导者：

于华燕

评阅者：

年月

摘要…………………………………………………………………………Ⅱ

Abstract……………………………………………………………………Ⅲ

第一章绪论

1.1模具在工业中的地位……………………………………………1

1.2模具的发展趋势…………………………………………………2

1.3模具设计学习在模具制造中的作用……………………………3

第二章端盖冲孔模设计

2.1零件的工艺分析……………………………………………………5

2.2确定工艺方案……………………………………………………6

2.3工艺设计与计算…………………………………………………7

2.4计算各主要零件尺寸……………………………………………14

2.5绘制模具总图……………………………………………………25

第三章冲孔模凸模座的数控加工………………………………………26

3.1零件的分析…………………………………………………………27

3.2基面的选择…………………………………………………………28

3.3制定工艺路线……………………………………………………30

3.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………31

3.5确定切削用量及基本工时…………………………………………32

结论……………………………………………………………………………35

致……………………………………………………………………………36

参考文献………………………………………………………………………37

摘要

本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。

它能加强对冷冲模具成型原理的理解，同时锻炼对冷冲成型模具的设计和制造能力。

本次设计以门锁撞板定位器为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。

能很好的学习致用的效果。

在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。

把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。

在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、UG等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。

本次设计中得到了于老师的指点。

同时也非常感机电学院各位老师的精心教诲。

由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。

关键词：

模具结构成型工艺分析公式数据零部件

Abstractt

Thegraduationprojectcomesfromlife,widelyused,buttheshapeisdifficult,morecomplicatedmoldstructure,thestaffofthemoldisagoodtest.Diemoldingcanenhancetheunderstandingoftheprincipleswhileexercisingoncoldstampingmolddesignandmanufacturingcapabilities.

Thisdesigntolockthemainlinelocatorplatecollisionandcomprehensiveanalysisofthemoldingprocess,molddesign,thelastpartoftheprocessingmethodstomold,moldassemblyandaseriesofdietotalproductionofallprocesses.Practicalcanbegoodlearningresults.Inthedesignofthemolddiedesignweresummarizedinthepastthegeneralmethodsandprocedurescommonlyusedinmolddesignformula,data,diestructureandcomponents.Previouslylearnedtointegrateintothecomprehensiveapplicationofbasiccoursedesignstothisso-calledlearningprocess.Inadditiontotraditionaldesignmethods,alsocitedCAD,UGandothertechnologies,theuseofOfficesoftware,andstrivetoreducelaborintensityandimproveworkingefficiency.

Thisdesignwastheteacher'sinstructions.Alsoverygratefultoyou,ChangzhouInstituteofElectricalandcarefullyteachingtheteachers.

Becausethelimitedpracticalexperienceandtheoreticaltechniques,designerrorsanddeficienciesareinevitable,Ihopetheteachercriticizedthecorrection.

Keywords:

DiestructureAnalysisofFormingProcessFormulaDataParts

第一章绪论

1.1模具在工业中的地位

模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。

在各种材料加工工业的广泛的使用着各种模具。

例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。

对模具的全面要：

能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。

以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

模具影响着制品的质量。

首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分形面、近浇口和排气槽位置以及脱模方式等制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、印痕等都有十分重要的影响。

其次，在加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。

在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落；另外模具对制品的成本也有影响。

当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。

现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对现实材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。

由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。

因此促进模具的不断向前发展。

1.2模具的发展趋势

近年来，模具的增长十分迅速，高效率，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。

从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：

（1）加深理论研究

在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。

（2）高效率，自动化

大量采用各种高效率、自动化的模具结构。

高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。

（3）大型，超小型及高精度

由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度，高硬度，高耐磨性能且易加工，热处理变形小、导热性能优异的制模材料。

（4）在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上做了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。

（5）标准化

开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。

1.3模具设计学习在模具制造中的作用

模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。

在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。

模具设计的学习可以使更多的人具备模具相关理论知识和实践技能，从而培养更多的模具人才，从而为模具行业增添新鲜血液，是模具行业更具活力，为人类文明发展做出更多贡献！

第二章端盖冲孔模设计

如图2-1所示，工件为端盖，材料为LF5，厚度为1.5mm。

LF5为镁铝系防锈铝（其中含Cu约0.1%，Mg约4.8—5.5%，Zn约0.2%，Mn约0.3—0.6%）强度与LF3相当，热处理不能强化，退火状态塑性高，抗蚀性、焊接性、塑性及低温力学性能良好。

强度较低，切削加工性能较差。

不可热处理强化材料。

主要用于焊接零件、构件、容器、管道、飞机蒙皮，以及深冲和弯曲件。

在航空工业中应用广泛。

图2-1端盖零件图

2.1零件的工艺分析

本零件属于冲裁件，而冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。

在一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。

冲裁件的工艺性合理与否，影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率等，设计中应尽可能提高其工艺性。

冲裁件的工艺性应考虑以下几点。

1）冲裁件的形状应尽可能简单、对称，避免形状复杂的曲线。

而本零件为简单的圆盘形零件，对称且没有复杂的曲线。

2）冲裁件上直线或曲线的连接处应尽量避免锐角，严禁尖角，一般应有R>0.5t（t为料厚）以上的圆角。

本零件的直线连接处全部以圆角连接。

3）冲裁件凸出悬臂和凹槽宽度b不宜过小，一般硬钢为（1.5～2.0t），黄铜、软钢为（1.0～1.2t）,纯钢、铝为（0.8～0.9t）。

4）冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够。

本模具的凸模强度将在以后进行校核。

5）冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离a不能过小，一般当孔边缘与制件外形边缘不平行时，a≧t;平行时，a≥1.5t.

6）在弯曲件或拉伸件上冲孔时，孔边与制件之间的距离L不能小于制件圆角半径r与一半料厚t之和，即L≥r+0.5t。

而本零件也足以满足此条件。

7）用条料少废料冲裁两端带圆弧的制件时，其圆弧半径R应大于条料宽度B的一半，即R≥0.5B。

8）冲裁件的经济精度不高于IT11，一般要求落料件精度最好低于IT10，冲孔件精度最好低于IT9。

2.2确定工艺方案

本零件属于大批量生产，工艺性较好，而且本零件只需要冲孔一道工序，比较简单，考虑到生产率等问题，则采用单工序冲模。

由于此零件精度要求不高，从工艺上讲，模具制造相对简单。

最后确定采用冲孔模。

其冷冲压加工工艺如附表1-1所示。

2.3工艺设计与计算

2.3.1毛坯计算

本零件的具体尺寸由图2-1给出。

分析并计算毛坯尺寸：

计算弯角弯曲的展开长度：

r=3>0.5t=1.5

L角=4×0.5×1.5=3mm

Rw=93.5+17+3+10=123.5

计算零件面积：

S=πR2

=3.14×15252.25

=47892.065mm2

计算零件体积：

V=S×t

=47892.065×1.5

=67183488.0975mm2

2.3.2冲压力的计算

1．冲裁力的计算

冲裁力是指冲压材料时对凸模的最大抵抗力。

冲压力的大小，主要与材料的性质、厚度和冲件分离的轮廓长度有关。

由于本冲孔模具采用平刃冲裁，故冲裁力按下面的公式计算：

P=1.3Ltτ或P=Ltσb

故模具的冲裁力为：

P=Ltσb=πRtσb=3.14×59×1.5×255=70861.95N

式中：

P为冲裁力（N）

L为冲裁周边长度（mm）

T为材料厚度（mm）

τ为材料的抗剪强度（N/mm2）

σb为材料的抗拉强度（N/mm2）

1.3为考虑到板料厚度公差、模具刃口锋利程度、冲裁间隙以及材料机械性能等变化因素的系数。

2.卸料力的计算

无论采用何种刃口冲模，在冲裁完成之后，由于材料的弹性变形，材料和凸、凹模表面接触，产生摩擦的作用，会使冲件或废料套在凸模上或卡在凹模孔。

为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔的冲件或废料推出。

卸料力是将套在凸模上的材料脱下的力；推料力是把卡在凹模的冲件或废料向下推出的作用力；而顶件力是把卡在凹模孔的冲件向上顶出的作用力。

由于本模具只有卸料力，故只需要计算卸料力即可，卸料力可根据下面的公式计算：

PX=KX=0.04×70861.95=2834.478N

式中：

PX为卸料力（N）

KX为卸料系数，取KX=0.2～0.06

3.计算压力总和

本模具采用的是弹性卸料、下出件方式，因此冲压力的总和为：

P总=P+PX=73696.428

2.3.2初选压力机

压力机的选择主要包括两个方面：

类型和规格。

1.压力机类型的选择

压力机类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。

1）根据冲压件的大小进行选择

由于本冲压件属于中小型零件，故可选择开式机械压力机。

2）根据冲压件的生产批量选择

由于本冲压件生产属于大批量生产，故可选择高速压力机。

3）考虑精度与刚度

在选择压力机类型时，还应考虑到设备的精度与刚度。

压力机的刚度是由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成，如果刚度较差，负载终了和卸载时模具间隙发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命。

设备的精度也有类似的问题。

尤其是在进行校正弯曲、矫形及整修这类工艺时更应选择刚度和精度较高的压力机。

在这种情况下，板料的规格（如料厚波动）应该控制更严，否则，因设备过大的刚度和过高的精度反而容易造成模具或设备的超负荷损坏。

4）考虑生产现场的实际可能

在进行压力机选择时，还应考虑生产现状的实际可能。

如果目前没有较理想设备供选择，则应该设法利用现有设备来完成工艺过程。

比如，没有高速压力机而又希望实现自动化冲裁，可以再普通压力机上设计一套自动送料装置来实现。

再如，一般不采用摩擦压力机来完成冲压加工工序，但是，在一定的条件下，有的工厂也用它来完成小批量的切断及某些成型工作。

5）考虑技术上的先进性

需要采用先进技术进行冲压生产时，可以采用带有数字显示的、利用计算机操作的及具有数控加工的各类新设备。

例如，对于断面要求特别光洁的冲压件（尤其是厚板料冲压），需要工艺先进的先进设备，则可选用精冲压机甚至激光冲压机。

2.压力机规格的选择

压力机规格的选择主要依据冲压件尺寸、变形力大小及模具尺寸等，初选压力机规格时主要选择压力机的公称压力、行程次数等参数，闭合高度要在模具零件设计完成后，进行必要的校核在确定具体尺寸。

1）公称压力的选择

冲裁时，压力机的施力行程较小（小于公称压力P0行程），因此所选压力机的公称压力只要大于冲压力的总和即可。

P0>P总

因为P总=P+PX=73696.428

所以，本冲模压力机的公称压力可初选为P0=100KN,取型号为J23-10的开式双柱可倾压力机。

2）行程次数

行程次数是指滑块每分钟冲击的次数，即滑块每分钟往复运动的次数。

主要考虑以下因素。

a）为了提高生产率，就要增加行程次数。

b）考虑操作方式（进、出料时间的快慢）。

c）不能忽略金属变形速度这一因素（金属流动速度）。

d）行程次数太高，将缩短设备寿命。

J23-10型压力机的行程次数为135次/min，远远满足大批量冲裁件的生产率要求。

3）滑块行程（S）

滑块行程是指滑块最大运动距离，即曲柄旋转一周，上死点至下死点的距离。

其值为曲柄半径的两倍：

S=2R，主要考虑以下因素。

a）要保证毛坯放进和工件取出，应使行程大于工件高度（H工）的两倍以上，即S>2H工。

b）与行程次数有紧密关系，行程长，则次数少，所以限制行程，可提高生产率。

J23-10型压力机的滑块行程为60mm，远远满足冲裁件的冲压行程。

4）闭合高度

压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。

a）压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小，将连杆调至最短时，闭合高度最大，称最大闭合高度。

将连杆调至最长时，闭合高度最小，称最小闭合高度。

J23-10压力机的最大闭合高度为300mm，最小闭合高度为169mm。

b）当压力机工作台面上有垫板时，用压力机的闭合高度减去垫板厚度，就是压力机的装模高度，没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等。

c）模具的闭合高度：

是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。

它与压力机的配合应该遵守下列关系

（Hmax-Hd）-5>H>（Hmin-Hd）+10

300-5>H>160+10

295>H>170

式中

Hmax为压力机的最大闭合高度（mm）。

Hmin为压力机的最小闭合高度（mm）。

H为模具的闭合高度（mm）。

Hd为压力机垫板厚度（mm）。

d）工作台面尺寸

压力机工作台面尺寸应大于下模周界50—70mm。

J23-10压力机的工作台面尺寸（前后×左右）为240×360mm，那么，设计时模具的下模座（宽×长）不要超过190×310mm。

e）模柄孔尺寸

模柄孔尺寸（直径×深度）为30mm×50mm，那么，设计时模具的模柄尺寸要求与模柄孔尺寸匹配。

2.3.3压力中心的计算

冲模的压力中心，就是冲裁力合力的作用点。

确定冲模压力中心的目的，在于确定模柄的位置。

压力中心必须与模柄轴线重合，否则冲模在工作中就会产生偏心负荷弯矩，模具发生歪斜，导向机构不均匀磨损，致使冲模间隙不均匀，刃口迅速变钝，直接影响模具寿命和冲裁件质量。

确定压力中心，主要对复杂制件的落料模、多凸模、冲孔模及级进模有意义。

由于本冲裁件属于规则的圆盘形零件，所以，压力中心就是工件的圆心。

2.4计算各主要零件尺寸

模具的工零件、定位零件、压料和卸料零件、导向零件、连接和紧固零件、弹簧、橡胶等要首先按冷冲模具国家标准选用，若无标准，可先选用再进行设计。

对于小而长的冲头，壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。

2.4.1凸，凹模尺寸的计算

冲孔时，先确定凸模人口尺寸，其大小应取接近于或等于制件孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损至一定尺寸围，也能冲出合格的孔。

凹模刃口的基本尺寸应比凸模刃口基本尺寸大一个最小合理间隙。

凹、凸模的制造公差与制件精度和形状有关，一般比制件精度高2～3。

1.凸模的设计计算

凸模的结构见图2-2

图2-2凸模

1）凸模的结构设计

a）凸模的刃口形式：

本冲模凸模的刃口形式为圆形凸模，加工成台阶式结构。

由于冲裁直径较小，为了改善凸模强度和刚度，在中部增加一个过渡段。

b）凸模的固定形式：

凸模根据冲制零件的形状、尺寸、加工方法的不同有多种固定形式。

该凸模以台肩与固定板固定，凸模与凸模座的配合部分，采用过渡配合（H7/m6或H7n6）。

2）凸模长度的计算

凸模的长度可根据下面的公式计算得出

Lt=Ht+Hd+Htl-Y=30+20+12-0.5=61.5mm

式中：

Ht为凸模的长度（mm）

Hd为橡胶退料器的厚度（mm）

Htl为退料板的厚度（mm）

Y为为了可靠卸料，在橡胶高度上所加的量（mm），取0.5mm。

2.凹模的设计计算

图2-3凹模

1）凹模孔口的设计

凹模的结构见图2-3

a）凹模孔口形式。

本冲模选择常用的直刃壁孔口凹模，见下

b）凹模孔口高度

本冲模选择常用的直刃壁孔口凹模，其空口高度不宜过大，一般可按照材料的厚度选取。

t<0.5mmh=3～5mm

t=0.5～5mmh=5～10mm

t>5～10mmh=10～15mm

由于材料厚度为105mm，故选取8mm。

2）凹模外形结构的设计

一般圆形刃口凹模外形结构也为圆形。

3）凹模外形尺寸的计算

a）凹模厚度的计算

Ha=

=

≈19.46mm

式中

Ha为凹模厚度

P为冲裁力，一般取总压力P总。

在这里，我们根据前面的计算得

P总=73696.428。

故取Ha为19.5mm。

b）凹模周边尺寸的计算

由《冲压模具设计与制造技术》查得计算公式计算得

Wt=1.2Ha=1.2×19.5=23.4,考虑到其他因素，取Wt为24.5mm。

C）凹模的固定方法

本冲模是带台肩圆形凹模，直接装入凹模固定板中，采用过渡配合（H7/m6）即可。

2.4.2固定板的设计计算

1.凹模固定板的设计

凹模固定板的厚度，可取30mm.

2.凸模固定板的设计

a）凸模座的外形尺寸设计

一般情况，凸模座的外形尺寸与凹模（或凹模固定板）或卸料板的尺寸相同，但本冲孔模采用的是橡胶直接卸料，故凸模固定板的外形尺寸可小一些。

长取130mm

宽取130mm

b）凸模座的厚度

在选择典型组合后，凸模座的厚度也就基本上确定了。

凸模座的厚度可取30mm。

2.4.3卸料板的设计计算

卸料板的作用是将报在凸模上的工件或废料卸下。

1）卸料板类型选择

常见的卸料零件有固定卸料板和弹性卸料板。

固定卸料板装于下模，具有卸料力大、工作可靠、模具安装方便等优点；但是冲裁时卸料时卸料板压不住材料，冲出的工件平整度差。

固定卸料板与凸模的间隙一半为0.2～0.6mm之间，冲裁材料厚度大于1.5mm。

弹性卸料板除了冲裁后卸料外，还可在冲裁前压住材料，使冲制的工件平整度好，一般冲制材料厚度小于1.5mm或材料较软的工件。

本冲孔模的工件的材料虽然大于1.5mm，但由于用于单个毛坯，如果采用固定卸料板会给定位增加难度（视线不好），所以采用弹性卸料办。

弹性卸料板与凸模的双边间隙一般为0.1～0.2mm，会采用H9/f8等间隙配合。

为了可靠卸