04x40矩形圆孔垫片零件的复合模具设计大学论文.docx

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04x40矩形圆孔垫片零件的复合模具设计大学论文

XX职业技术学院

XXInstituteofTechnology

毕业设计

题目40x40矩形垫片零件的复合模具设计

姓名学号

学院年制

专业班级

2016年X月X日

XX职业技术学院

毕业设计任务书

2015—2016学年

机械工程学院专业

编号批准日期

学生院长

1.设计题目：

40x40矩形垫片零件的复合模具设计

2.原始资料：

毕业设计任务书

指导教师评语

签名：

年月日

教研室主任签名：

毕业设计任务完成清单

说明书：

1份共25页；

图纸：

共10张，

其中装配图1张，零件图9张；

电子文档：

文件夹1个；

文档2个；

内容：

毕业设计说明书

全套CAD图纸

⦸⦸职业技术学院

XXInstituteofTechnology

毕业设计说明书

论文题目40x40矩形垫片零件的复合模具设计

学院机械工程学院

专业机械设计与制造

毕业生学号XXXXX

及姓名XXXXXX

指导教师姓名XXXXXX

2016年X月

摘要

对于这次的毕业设计，我设计的是40×40矩形垫片零件的复合模具设计，本次设计运用的我所学习的冲压工艺与模具设计、机械制图、互换性、工程材料、机械设计等的专业知识，是对它们的一次复习和总结。

经过查阅我们的教材和图书馆的资料书及网上搜索很用心的来完成这份设计。

本次设计先对零件进行工艺分析及计算，确定压力计的型号，然后再将主要的部件表达出来，选择标准件并校核，然后再完成整个模具的整体设计及装配图。

模具对于批量生产效率很高，人工需求很低，而且安全系数高，降低安全隐患对一个企业来说是非常重要的，而且模具根据设计经验和加工技术的提高，可以加工出更精密的产品，而且能很好的实现产品的互换性。

本次设计还要考虑它的工作环境和加工需求以及存放和运输是否方便，以及后续维修等方面的问题本次设计采用倒装复合模，计算并设计模具的主要零件，凸模的结构及尺寸的确定，凹模尺寸，凸凹模的外形尺寸及内型孔大小，垫板，模柄等。

关键字：

冲压模，凸凹模，复合模，凸模，互换性

目 录

摘要7

第1章工艺分析9

1.1零件分析9

1.1.1材料 10

1.1.2零件结构 10

1.1.3尺寸精度 10

1.2冲压方案10

1.2.1方案的种类10

1.2.2方案的比较11

1.2.3方案的确定11

第2章压力机的选取11

2.1模具结构形式的确定11

2.2压力机的选择12

2.2.1冲压力的计算12

2.2.2压力机的选取13

第3章压力中心的选取和排样设计13

3.1压力中心的选取13

3.2排样设计14

3.2.1排样14

3.2.2材料利用率14

第4章冲裁间隙及刃口尺寸计算15

4.1冲裁间隙15

4.2刃口尺寸的计算16

4.2.1冲孔16

4.2.2落料17

第5章凸凹模的设计17

5.1凸模设计17

5.1.1凸模的结构形式18

5.1.2凸模的材料18

5.1.3凸模长度的确定18

5.1.4凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核18

5.2.1凹模洞口类型19

5.2.2凹模的外形尺寸19

5.2.3凹模的固定方法和主要技术要求20

5.3凸凹模的设计20

5.4固定板的设计20

5.4.1凸模固定板20

5.4.2凸凹模固定板20

5.5推件块、垫板、卸料板设计20

5.5.1推件块设计20

5.5.2垫板的设计20

5.5.3卸料板的设计21

第6章标准件的选择21

6.1模架选择21

6.1.1模架的形式确定21

6.1.2材料选择22

6.2模柄的选择22

6.3绘制40x40零件复合模具装配图22

总结与展望22

参考文献24

致谢25

第1章工艺分析

1.1零件分析

材料：

20

材料厚度：

1mm 

1.1.1材料 图1-1

该冲裁件的材料是20钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

1.1.2零件结构 

该零件结构简单，在对称中心线上有一个直径为20mm的圆孔。

孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为10mm≥2t，孔在中心。

由此可以看出该零件具有良好的冲压性能。

1.1.3尺寸精度 

零件上所有未标公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。

零件外形尺寸：

长度：

40-0.62/0mm；宽度：

40-0.62/0mm；       

零件内形尺寸：

  ∅20+0.52mm ； 

 结论：

适合冲裁 

1.2冲压方案

1.2.1方案的种类

40X40矩形垫片需要冲孔和落料两个基本工序，以下三个方案：

方案一：

采用冲孔落料，级进冲压，采用级进模来完成40×40矩形垫片的加工任务。

方案二：

采用先落料，然后再采用另一套冲孔模具来完成加工，采用单工序模具完成40×40矩形垫片加工任务。

方案三：

采用落料冲孔同时进行的复合模加工40×40的矩形垫片。

1.2.2方案的比较

方案一：

虽然级进模加工效率也很高，但是级进模具外形较大，制造麻烦且成本高，而且级进模不适合加工这种结构简单且尺寸小的零件。

方案二：

虽然这种模具比较简单且易加工，但是要用两个模具加工，加大了成本而且效率很低，也不适合加工40X40矩形垫片。

方案三：

复合模适合加工此零件，复合加工要求的同时，效率高，成本也不是太高。

1.2.3方案的确定

最终选择方案三，采用冲孔落料复合模具加工40X40矩形垫片。

第2章压力机的选取

2.1模具结构形式的确定

复合模有顺装复合模和倒装复合模两种，但考虑到成型后拿料问题，最终确定使用倒装复合模具。

2.2压力机的选择

2.2.1冲压力的计算

冲裁力：

式中：

—系数，=1.3；

L—冲裁周边长度（mm）；

t—冲裁件的厚度（mm）；

τ—材料的抗剪强度（MPa）

=1.3×1×222.8×350

=101.37（KN）

卸料力：

式中：

K—卸料力系数，0.02-0.06

—冲裁力，N；

=0.05×101.37

=5.07（KN）

顶件力：

·

式中：

—冲裁力，N；—顶件力系数0.04-0.08

·

=0.06×101.37

=6.08（KN）

总压力：

＋＋

=101.37＋5.07＋6.08

=112.52（KN）

2.2.2压力机的选取

根据总压力的大小选取压力机，112.52160，查资料可知选取：

开式双柱可倾式压力机

型号：

JH23-16

公称压力：

160KN

滑块行程：

50mm

最大闭合高度：

220mm

闭合高度调节量：

45mm

工作台尺寸：

300mm×450mm

模柄孔尺寸：

φ40mm×60mm垫板厚度：

80mm

第3章压力中心的选取和排样设计

3.1压力中心的选取

压力中心是指冲裁力合力的作用点，対称几何图形的压力中心就是几何中心。

如右图，压力中心在几何中心O点。

3.2排样设计

3.2.1排样

排样设计分为：

有废料排样、少废料排样、无废料排样

本零件采用有废料排样，由于t=1mm，查表2.5.2的搭边a=1.5,=1.2

条料宽度方向零件轮廓最大尺寸为D=40mm

查表2.5.3得条料下料剪切公差为：

B=

=43.4

3.2.2材料利用率

材料的利用率直接影响产品的成本，而在冲压零件的成本中，材料费用占到约60%以上，所以设计生产必须考虑到。

利用率:

=

=71.9%

式中：

η—材料利用率

S—工件的实际面积

—所用材料面积，包括工件面积及废料面积

第4章冲裁间隙及刃口尺寸计算

4.1冲裁间隙

冲裁间隙对冲裁件断面有极其重要的影响而且还影响着模具的寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。

查表2.2.3得，，

4.2刃口尺寸的计算

冲孔部分按冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制；落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙配制，即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸、凹按间隙配制。

由于零件为注公差尺寸，按IT14级取值，料厚1mm，故x均取0.5。

Φ20由冲孔获得，40×40由落料获得，查表2.2.3知，间隙值mm，mm

4.2.1冲孔（Φ）

；

凸模下偏差：

=0.016mm

凹模上偏差：

=0.024mm

=（20+0.5×0.52）=

=（20.26+0.1）=20.36

式中：

——冲孔凸模基本尺寸，mm；

——冲孔凹模基本尺寸，mm；

△——制件公差，mm；

——冲孔件空的最小极限尺寸，mm；

——冲孔凹模上偏差，mm；

——冲孔凸模下偏差，mm；

X——系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。

详见上表2.3.1；

4.2.2落料（40）

=（-）；=（-）

凸模下偏差：

=0.016mm

凹模上偏差：

=0.024mm

=（40-0.5×0.62）=39.69

=（39.69-0.1）=39.31

式中：

——落料件的最大极限尺寸，mm；

——落料凸模基本尺寸，mm；

——落料凹模基本尺寸，mm；

——凹模上偏差，mm；

——凸模下偏差，mm；

△——制件公差，mm；

X——系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。

详见上表2.3.1；

第5章凸凹模的设计

5.1凸模设计

5.1.1凸模的结构形式

由于考虑到凸模用于冲孔，条料较薄，孔径适中，故选择整体台阶式凸模最合适。

5.1.2凸模的材料

毛坯材料为20钢，由于考虑到凸模的精度和使用寿命，凸模材料选择Cr12MoV满足需要。

5.1.3凸模长度的确定

由于复合模具使用弹压卸料，故模具长度为：

——凸模固定板厚度，16mm；

——卸料板厚度，10mm；

t——板料厚度，1mm；

mm——附加长度，包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。

5.1.4凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核

（1）凸模承载能力校核

凸模最小断面承受的压应力，必须小于凸模材料强度允许的压力，即：

——凸模最小断面的压应力，MPa；

——凸模纵向总压力，N；

——凸模最小截面积，；

——凸模材料的许用压应力，MPa；

故满足要求。

（2）凸模失稳弯曲极限长度

该凸模长度一般，毛坯料较薄，材料抗剪强度不大，故凸模强度满足需求。

5.2凹模设计

5.2.1凹模洞口类型

为了凹模制造方便，刃口强度高，且刃磨后工作部分尺寸不变，冲裁公差要求较小，选用直筒式刃口凹模。

5.2.2凹模的外形尺寸

凹模外形选用矩形，外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修模量；

凹模厚度：

H=Kb

凹模壁厚：

C=

b——冲裁件的最大外形尺寸，40mm；

K——考虑到板料厚度的影响系数，查表2.8.2得K=0.35

故：

H=14mmC=30mm

根据冷冲模