毕业设计论文S1自行车刹车卡片复合模模具设计.docx

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毕业设计论文S1自行车刹车卡片复合模模具设计

宜宾职业技术学院

毕业设计

自行车刹车卡片复合模模具设计

系部现代制造工程系

专业名称模具设计与制造

班级模具11201

姓名

学号201211625

指导教师

2014年9月20日

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

自行车刹车卡片复合模模具设计

摘要

本设计主要介绍了自行车刹车卡片复合模模具设计的过程，自行车刹车卡片进行了详细的工艺分析、确定冲压工艺方案及模具结构形式分析，后进行排样设计、压力中心计算、冲裁力计算、工作零件刃口尺寸的计算等，最后通过AutoCAD绘制自行车刹车卡片复合模模具装配总图和零件图。

关键词：

自行车刹车卡片；复合模；设计

致谢45

1绪论

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

采用模具生产制造零件，具有生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，产品质量稳定，具有良好的互换性。

操作简单，对操作人员没有很高的技术要求。

利用模具批量生产的零件加工费用低，所加工出的零件与制造一次成形。

不需进行再加工，能制造出其他加工工艺方法难以加工的、形状比较复杂的零件。

模具工业是国民经济的基础产业，模具工业被称为先进制造技术的重要组成部分，也标志着一个国家的工业水平以及产品开发能力。

随着我国模具制造业的不断发展，对冲压技术也提出了更高的要求，如：

提高生产效益、保证产品质量、节约成本，从而取得更高的经济效益。

在中国人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，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着产品质量、效益和新产品的开发能力。

许多模具企业十分重视技术发展，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。

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。

目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等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。

巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。

虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。

汽车发动机活塞垫片用于自行车的刹车装置，在自行车刹车中起到至关重要的作用，随着自行车的需求量增加，大批量生产已成为一种必然趋势，其模具设计有较强的实用价值。

本设计采用了CAD技术,加快了冲压模具设计时制图与造型的速度，缩短了不必要的时间，也合理的解释了该模具的工作过程及一些加工时应注意的难点。

设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济效益。

在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。

充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。

2零件工艺分析

2.1零件说明

自行车刹车卡片年产量为30万件，采用大批生产，材料采用Q235，零件厚度为1.2mm，公差等级为IT12，零件如图2-1所示：

图2-1垫片零件图

2.2材料分析

冲裁件材质为：

Q235，零件厚度为1.2mm，属于碳素结构钢，具有良好的冲压性能，适用于要求较高的零件。

2.3零件分析

该零件的结构相对有些简单，无尖角，属于薄板件，对称结构，比较规则，零件中有3个孔，最小尺寸为6mm,满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t=1.2mm,经计算最小孔边距为7mm。

所以，该零件结构满足冲裁的要求。

2.4尺寸精度

由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求IT12查表2-1得：

落料尺寸：

；

冲孔尺寸：

；

中心距：

。

通过查公差等级表，发现普通冲裁能够满足零件精度要求。

表2-1常见零件公差等级表

公差等级

IT4

IT5

IT6

IT7

IT8

IT9

IT10

IT11

IT12

IT13

IT14

基本尺寸/mm

/μm

/mm

≤3

＞3～6

＞6～10

＞10～18

＞18～30

＞30～50

＞50～80

＞80～120

＞120～180

＞180～250

＞250～315

＞315～400

＞400～500

100

115

130

140

155

100

120

140

160

185

210

230

250

110

130

160

190

220

250

290

320

360

400

0.10

0.12

0.15

0.18

0.21

0.25

0.30

0.35

0.40

0.46

0.52

0.57

0.63

0.14

0.18

0.22

0.27

0.33

0.39

0.46

0.54

0.63

0.72

0.81

0.89

0.97

0.25

0.30

0.36

0.43

0.52

0.62

0.74

0.87

1.00

1.15

1.30

1.40

1.55

2.5工艺计算

查表可知：

抗拉强度：

σb=375～460MPa，屈服极限：

σs=235MPa，伸长率：

δ=26～31﹪，抗剪强度：

τ=303～372MPa，如表2-2所示。

表2-2部分碳素钢抗剪性能

材料名称

牌号

材料状态

抗剪强度τ/MPa

抗拉强度σb/MPa

屈服点σs/MPa

伸长率

δ/﹪

普通碳素钢

Q195

未退火

255～314

315～390

195

28～33

Q235

303～372

375～460

235

26～31

3冲裁方案的确定

3.1冲裁工艺方案的确定

在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。

工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。

3.2冲裁工艺方法的选择

冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。

方案一：

先落料，后冲孔。

单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。

方案二：

落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。

复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。

方案三：

级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。

其三种工序的性能见表3-1。

表3-1单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能

比较项目

单工序模

复合模

级进模

生产批量

小批量

中批量和大批量

冲压精度

较低

较高

冲压生产率

低，压力机一次行程内只能完成一个工序

较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序

高，压力机在一次行程内能完成多个工序

实现操作机械化自动化的可能性

较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化

制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作

容易，尤其适应于单机上实现自动化

生产通用性

通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产

通用性较差，仅适合于大批量生产

通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产

冲模制造的复杂性和价格

结构简单，制造周期短，价格低

冲裁较复杂零件时，比级进模低

冲裁较简单零件时低于复合模

根据分析结合表3-1得出结论：

方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求。

方案二只需一副模具，冲压的形状精度和尺寸容易保证且生产效率也高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造难度较小。

方案三只需一副模具，生产效率很高，但零件的冲裁精度稍差。

欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模具复杂。

通过对上述三种方案的分析比较，该零件的的几何形状简单，模具制造难度较小，故冲压生产采用方案二为佳。

4模具总体结构的确定

4.1模具类型的选择

按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表4-1。

表4-1正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围

比较项目

正装（顺装）式复合模

倒装式复合模

结构

凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模

凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模

优点

冲出的冲件平直度较高

结构较简单

缺点

结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作

不宜冲制孔边距离较小的冲裁件

适用范围

冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件

不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛

综上所述，正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。

倒装式冷冲模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。

由上可得，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。

综上，采用复合模冲压，模具类型为倒装式复合模。

4.2定位方式的选择

由于本零件给定的尺寸精度都较低，所以未标注公差的尺寸都按生产所需经济精度要求的IT12级进行设计计算。

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。

控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。

而第一件的冲压位置可由活动挡料销定距。

4.3卸料、出件方式的选择

刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。

当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加，单边间隙取（0.2～0.5）t。

当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。

主要用于卸料力较大，材料厚度大于2mm的材料。

弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm及以下厚度的板料，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。

由于有压料作用，冲裁件比较平整。

弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。

该工件平直度较高，料厚为1.2mm相对较薄，卸料力一般，且由于弹性卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。

4.4导向方式的选择

方案一：

采用对角导柱模架。

由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。

常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

方案二：

采用后侧式导柱模架。

由于前面和左右不受限制，送料和操作比较

方便。

因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损对模具使用寿命有一定影响。

方案三：

采用四导柱模架。

具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。

常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。

方案四：

采用中间导柱模架。

导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。

只能一个方向送料。

（a）中间导柱（b）后侧导柱（c）对角导柱（d）四角导柱

（1）下模座

（2）导柱（3）导套（4）上模座

图4-1导柱模架

根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。

由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。

即方案二最佳。

5工艺参数计算

5.1排样方式的选择

冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。

排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。

排样的方法有：

直排、斜排、对直排、混合排，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。

因此有下列三种方案：

方案一：

有废料排样。

沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料

之间都存在搭边废料冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命高，但材料利用率低。

方案二：

少废料排样。

因受剪裁条料质量和定位误差的影响。

其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命。

但材料利用率稍高。

冲模结构简单。

方案三：

无废料排样。

冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件，但对材料利用率最高。

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，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。

分析零件形状，排样方式有两种，如图5-1、5-2所示。

图5-1横排示意图

图5-2纵排示意图

5.1.1搭边值的确定

排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。

搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。

但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。

一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表取得。

如表5-1所示：

根据此表和工件外形可知L﹥50mm，可确定搭边值a和a1，a取1.0mm，a1取0.8mm，较为合理。

表5-1搭边a和a1数值（低碳钢）

材料厚度t

圆形或圆角r＞2t的工件

工件间a1

侧面a

0.25以下

1.8

2.0

0.25～0.5

1.2

1.5

0.5～0.8

1.0

1.2

0.8～1.2

0.8

1.0

1.2～1.6

1.0

1.2

1.6～2.0

1.2

1.5

宽度的确定：

搭边的作用是补偿定位误差，保证条料有一定的刚度，同时保证零件质量和送料方便。

根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧），使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。

本套模具无导料板为无侧压装置。

故按下式计算：

（5-1）

式中：

B-条料宽度（mm）；

Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm）；

a-冲裁件之间的搭边值（mm）；可参考表5-1；

-△-条料宽度的单向（负向）偏差（mm），见表5-2；

C-导料板与最宽条料之间的间隙（mm），其最小值见表5-3。

表5-2剪料公差及条料与导料板之间隙mm

条料宽度

B/mm

材料厚度t/mm

0～1

1～2

2～3

3～5

～50

50～100

100～150

150～220

220～300

0.4

0.5

0.7

0.8

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

表5-3有侧压装置和无侧压装置对照表mm

材料厚度t/mm

无侧压装置

有侧压装置

条料宽度B/mm

<100

≥100～200

≥200～300

<100

≥100

0～0.5

0.5～1

1～2

2～3

3～4

4～5

0.5

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