完整版何全杰毕业设计.docx
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完整版何全杰毕业设计
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！
！
曾欣
前言
模具作为一种加工方法，它是工业的“百业之母”，是工业产品的“效益放大器”。
被国际公认为是“金属加工的帝王”，在现代生产发展中，它更有举足轻重的地位，据统计，在机电产品生产中它占据了生产率60%～70%，在电子产品生产中它占据了80%以上，在轻工业产品生产中它占据了85%以上。
由此可见，谁掌握了模具的加工，谁就掌握了工业发展的主动权。
近年来，我国模具工业的发展比较大，但和工业发达的国家相比，仍存在较大差距，主要表现在模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长等方面。
本篇设计是模具的一个典型实例，它是模具设计的一个思路，是从简单模具设计到复杂模具设计的一个学习练习桥梁。
由于本人所学知识有限，在设计中存在的问题敬请老师指正。
摘要
该设计是钥匙毛坯冲压模具设计，通过零件分析、冲裁模具设计、然后进行凸、凹模加工工艺设计、编写工艺文件，该零件图符合要求。
（太简单了）
这些内容所运用到的知识，包含了大学三年内所学的专业知识和专业技能，这也是对自己大学阶段所学知识的一次考核。
关键词：
钥匙型零件；冲裁模具；设计
无英语翻译
第一章概述
1.1概述
冲裁是利用模具使板料产生相互分离的冲压工艺。
冲裁工序的种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等。
但一般来说，冲裁主要是指落料和冲孔。
从板料上沿封闭轮廓冲下所需的形状的冲件或工序叫落料；从工序上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）叫冲孔。
例如冲制一个钥匙毛坯，冲外形的工序是落料，冲内孔的工序是冲孔。
冲裁是冲压工艺中最基本的工序之一，它即可直接冲出成品零件，又可为弯曲、拉深和成形等其他工序制备坯料，因此在冲压加工应用非常广泛。
根据变形机理不同，冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。
普通冲裁是以凸、凹模之间产生剪切裂纹的形式实现板料的分离；精密冲裁是以塑性变形的形式实现板料的分离。
精密冲裁冲出的零件不但断面垂直、光洁，而且精度也比较高，但一般需要专门的精冲设备及精冲模具。
1.2毕业设计的目的：
（建议放在前言中去，放在这里不合适）
由于该零件是模具设计的一个典型，具有广泛的实用性。
在完成本题目的过程中,能综合运用和巩固所学专业知识及有关课程的基础理论，来培养模具设计的初步能力，分析问题和解决问题的能力，认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度；强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯，为以后实际工作打下良好的基础。
第二章工艺分析及模具结构形式
2.1零件的工艺分析
材料：
该冲裁件材料为10刚，（为什么要选择10号钢？
）
零件结构：
该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。
由表2—1、表2—2查出冲裁件内外型所能达到的精度等级为IT12～IT13，孔中心与边缘距离尺寸公差为0.6mm。
将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能在冲裁加工中得到保证。
其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工业要求，故采用冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次冲压成形。
（没有零件图和排样图）
表2—1冲裁件内外形所能达到的经济精度
基本尺寸mm
材料厚度tmm
3~6
6~10
10~18
18~500
IT12~IT13
IT11
1~2
IT14
IT12~IT13
IT11
2~3
IT14
IT12~IT13
3~5
—
IT14
IT12~IT13
表2—2孔中心与边缘距离尺寸公差
材料
厚度t
孔中心与边缘距离尺寸
材料厚度t
孔中心与边缘距离尺寸
50~120
120~220
220~360
50~120
120~220
220~360
2~4
>4
2.1.1零件的厚度后度为2mm
2.1.2零件材料的选择
该零件主要用与生活用途，所承受的力和弯曲强度不是很高。
所以材料选用10钢。
10刚为优质碳素结构钢，碳的质量百分数是0.07%～0.14％，屈服点205MPa，抗拉强度335MPa，延伸率31％，断面收缩率55％，塑性好，焊接性好。
另见表四（表四在哪里）
2.1.3零件精度的选择
本文所设计的冲裁零件是板件如图2—1，该冲裁件的材料为10钢，具有较好的可冲压性能。
该冲裁件的结构较简单，比较适合冲裁，零件图上所有尺寸均未注公差，属于自由尺寸，可参考《极限配合与技术测量》P33表2—6确定冲裁件公差等级，根据查表，该零件的公差等级取IT14级确定零件的尺寸公差。
2.2冲裁工艺方案的确定
该零件的形状是由圆弧、直线和孔组成的。
该零件在冲裁时它包括冲孔和落料两个基本工序。
所以我们采用倒装复合模形式，复合模生产冲裁效率高，冲裁件的内孔与外边的相对位置精度高，板料的定位精度要求比连续模、单工序模低，适合于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
（建议确定单工序模、连续模和复合模三种方案，然后比较阐述选择原因，最后确定，不要直接确定使用复合模）
图2—1制件简图
（以下部分应该放在冲裁工艺参数计算之后，请考虑）
2.3选择模具的结构形式
根据模具类型确定模具的各个部分的具体形式。
（字体）
2.3.1模架及导向方式的确定
2.3.1.1模架的确定
模架已经是国家标准化，根据国家标准模架主要有：
一类是上模坐、下模坐、导柱、导套组成的导柱模模架。
另一类是由弹压导板、下模坐、导柱、导套组成的导柱模其中导柱模模架的导向结构形式又分滚动导向和滑动导向两种。
考虑零件精度不做很严格的要求，我们采用滑动导向模架，但滑动导向的模架又有六种，分别是对角导柱模架、后侧导柱模架、后侧导柱窄形模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架、四导柱模架。
在此选用后侧导柱模架如图2—2所示，后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料比较方便，再由冲压工艺分析可知，该零件结构简单，精度要求不很严格，可一次冲压成型。
所以选用此模架。
图2—2模架简图
2.3.1.2导向方式的确定
导向装置有很对种，但常采用的是导柱导套导向和导板导向两种。
前面我们选择的是后侧模架所以在此我们选择导柱导套导向。
（这个理由讲不通，应该从导柱导套导向定位精度高方面进行分析）
导柱导套的结构是国家标准化，根据标准在此选择A型导柱如图2—3所示，A型结构简单，制造方便。
根据国标确定导套的型号，在此选择与A型导柱配套使用的A型导套如图2—3所示。
2—3导柱、导套简图
2.3.2定位方式的选择
2.3.2.1送进导料方式的选择
送进导向方式有两种，在此我们选择复合模设计中最常用的一种，导料销导向，在模具中设计两个导料销，并位于条料的同一侧，该模具是从前向后送料，所以导料销装在左侧。
形式为固定导料销。
2.3.2.2送料定距方式的选用
限位销用来限制条料送进的距离，在此我们根据国家标准选用固定的挡料销如图2—4所示，其结构简单、制造容易，用途广泛。
图2—4销钉简图
2.3.3卸料装置的选用
卸料装置是模具必不可少的装置之一，卸料装置包括卸料、推件、和顶件等装置。
其作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来以便冲压工作继续进行。
通常卸料是把冲件或废料从凸模上卸下来：
推件和顶件一般只把冲件或废料从凹模中卸下来。
2.3.3.1选用卸料装置
卸料装置是卸下废料和卸下冲件。
其结构有固定和弹压等。
在此模具中我们采用固定的卸料装置，因为我们零件厚度为2mm卸料力比较大。
2.3.3.2推件装置的选用
推件是指推件装置装在上模内的称为推件，推件装置一般是刚性的，其基本零件有打杆、推板、连接推杆和推件块。
该模具是采用倒装复合模，所以采用刚性推件装置，其特点推件力大，工作可靠，应用十分广泛。
在该模具中的推件装置的零件只需要打杆和推件块，在冲压结束后通过打杆直接推动推件块，将凹模中的冲件卸下。
第三章冲压工艺设计和计算
3.1排样
采用直对排的排样方案如图3—1所示
图3—1排样
3.1.1搭边值的确定
由表3—1查得最小边的搭边值=2mm。
根据零件规格所以我们取搭边值以最小搭边值，详见《冲模设计应用实列》P42。
表3—1冲裁金属材料的搭边值（mm）
料厚
手送料
自动送料
圆形
非圆形
往复送料
～1
1.5
1.5
2
1.5
3
2
>1～2
2
1.5
2.5
2
3.5
2.5
3
2
>2～3
2.5
2
3
2.5
4
3.5
>3～4
3
2.5
3.5
3
5
4
4
3
>4～4
4
3
5
4
6
5
5
4
>5～4
5
4
6
5
7
6
6
5
>6～8
6
5
7
6
8
7
7
6
8以上
7
6
8
7
9
8
8
7
3.1.2计算冲压件毛坯面积：
毛坯面积
A=
=780mm
3.1.3计算条料宽度
b=60mm+2mm2+18mm=82mm
3.1.4计算进距：
——扣在凹模内的制件或废料数量（n==4
由公式得卸料力FQ=KFP公式（3—6）
=0.
=8100N
由公式得推料力FQ=nk1FP公式（3—7）
=40.
35640N
表3—3卸料力、推件力、顶件力系数
材料厚度
K
K1
K2
钢
0.1
0.065—0.075
0.1
0.14
>0.1—0.5
0.045—0.055
0.063
0.08
>0.5—2.5
0.04—0.05
0.055
0.06
>2.5—6.5
0.03—0.04
0.045
0.05
>6.5
0.02—0.02
0.025
0.03
铝、铝合金、黄铜
0.025—0.08
0.02—0.06
0.03—0.07
0.03—0.09
0.03—0.07
0.03—0.09
3.2.4总压力的计算
总压力等于该模具中所有压力之和。
即F总=F落+F冲+FQ+FQ1公式（3—8）
=162000+216000+8100+35640
=421740N
故模具的总压力为421740N。
注意：
总冲压力不是简单的将冲裁力、卸料力、推件力、顶件力相加就可以了，需要根据不同的出料方式和卸料方式来判断，请查资料！
！
！
3.3确定模具压力中心
冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。
冲压时，冲压时模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。
否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间歇不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。
所以在设计模具时，必须要正确定位模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。
安比列画出零件图，选定坐标系x0y。
如图3—2所示。
因零件上下对称，即y=0。
其只须计算x。
将工件冲裁周边分成基本线段，求出各线段长度及各段的重心位置：
=61mmy1=0mm
=45.13mmy2=0mm
=74mmy3=7mm
=7mmy4=0mm
=0.9mm
图3—2压力中心简图
3.3.1计算冲裁间隙
3.3.1.1冲裁间隙
冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用Z表示，单面间隙为Z2，如图3—3所示。
冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙是冲裁模具设计中一个很重要的工艺参数。
图3—3冲裁间隙简图
设计模具一定要选择合理的间隙，使冲裁件的断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命高。
但分别按质量、精度、冲裁力等方面的要求，各自确定的合理间隙值并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的零件。
这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。
考虑到模具在使用中磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙值。
表3—4所提供的经验数据为落料、冲孔模的初始间隙，可用于一般条件下的冲裁。
表中的初始间隙的最小值Z相当于最小合理间隙数值，而初始间隙的最大值Z是考虑到凸模和凹模的制造公差，在Z的基础上所增加的数值。
在使用过程中，由于模具工作部分的受损，间隙将有所增大，因而间隙的使用最大值要超过表列数值。
（你的间隙值取多少？
？
）
表3—4机电行业冲裁模初始双面间隙
材料
厚度
T8、45
Q235
08F、10、15、
1060、1050A、1200
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
0.35
0.03
0.05
0.02
0.05
0.01
0.03
0.50
0.04
0.08
0.03
0.07
0.02
0.04
0.02
0.03
0.80
0.09
0.12
0.06
0.10
0.04
0.07
0.025
0.045
1.0
0.11
0.15
0.08
0.12
0.05
0.08
0.04
0.06
1.2
0.14
0.18
0.10
0.14
0.07
0.10
0.05
0.07
1.5
0.19
0.23
0.13
0.17
0.08
0.12
0.06
0.10
2.0
0.28
0.32
0.20
0.24
0.13
0.18
0.08
0.12
2.5
0.37
0.43
0.25
0.31
0.16
0.22
0.11
0.17
3.0
0.48
0.54
0.33
0.39
0.21
0.27
0.14
0.20
3.4凸凹模刃口尺寸的计算
冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。
冲裁的合理间隙也要靠凸凹模刃口部分尺寸来实现和保证。
所以正确的确定刃口部分尺寸是相当重要的。
凸模与凹模分开制造（为什么要采用分开制造，为什么不配做，要讲清楚原因），采用这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值，必须满足下列公式条件。
公式（3—9）
式中——凸模的制造公差；
——凹模的制造公差。
、的值见表3—5
表3—5规则形状（圆形、放形件）冲裁时凸模，凹模的制造公差
基本尺寸
凸模公差
凹模公差
基本尺寸
凸模公差
凹模公差
18
0.020
0.020
>180~260
0.030
0.045
>18~30
0.020
0.025
>260~360
0.035
0.050
>30~80
0.020
0.030
>360~500
0.040
0.060
>80~120
0.025
0.035
>500
0.050
0.070
>120~180
0.030
0.040
冲孔公式（3—10）
公式（3—11）
式中——冲孔凸、凹模基本尺寸（mm）；
——工件制造公差（mm）；
——因数，其值可差表3—7
表3—7因数x
材料厚度
tmm
非圆形x值
圆形x值
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差
1
<0.16
0.17~0.35
0.36
<0.16
0.16
1~2
<0.20
0.21~0.41
0.42
<0.42
0.20
2~4
<0.24
0.25~0.49
0.50
<0.24
0.24
>4
<0.30
0.21~0.59
0.60
<0.30
0.30
查表3—5得间隙值0.13，=0.18
对冲孔8mm采用凸、凹模分开加工法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下；
查表3—6得凸、凹模制造公差：
=0.02mm=0.02mm
校核：
—=0.05+=0.04
满足—+条件
查表3—7得因数x=0.20按公式式3—10：
d=（d+）=（14+0.20.1）mm=14.02mm
d小=（d+Zmin）=（14.02+0.13）mm=14.15mm
d大=（d+））=（25+0.20.1）mm=25.02mm
d大=（d+Zmin）=（25.02+0.2）mm=25.22mm
表3—8公差等级表
基本尺寸
mm
公差等级
1T01
1T0
1T1
1T2
1T3
1T4
1T5
1T6
1T7
1T8
1T9
1T10
1T11
1T12
1T13
1T14
1T15
1T16
1T17
1T18
≤3
0.3
0.5
0.8
1.2
2
3
4
6
10
14
25
40
60
100
140
250
400
600
1000
1400
3～6
0.4
0.6
1
1.5
2.5
4
5
8
12
18
30
48
75
120
180
300
480
750
1200
1800
6～10
0.4
0.6
1
1.5
2.5
4
6
9
15
22
36
58
90
150
220
360
580
900
1500
2200
10～18
0.5
0.8
1.2
2
3
5
8
11
18
27
43
70
110
180
270
430
700
1100
1800
2700
18～30
0.6
1
1.5
2.5
4
6
9
13
21
33
52
84
130
210
330
520
840
1300
2100
3300
30～50
0.6
1
1.5
2.5
4
7
11
16
25
39
62
100
160
250
390
620
1000
1600
2500
3900
50～80
0.8
1.2
2
3
5
8
13
19
30
46
74
120
190
300
460
740
1200
1900
3000
4600
80～120
1
1.5
2.5
4
6
10
15
22
35
54
87
140
220
350
540
870
1400
2200
3500
5400
120～180
1.2
2
3.5
5
8
12
18
25
40
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2500
4000
6300
180～250
2
3
4.5
7
10
14
20
29
46
72
115
185
290
460
720
1150
1850
2900
4600
7200
250～315
2.5
4
6
8
12
16
23
32
52
81
130
210
320
520
810
1300
2100
3200
5200
8100
315～400
3
5
7
9
13
18
25
36
57
89
140
230
360
570
890
1400
2300
3600
5700
8900
400～500
4
6
8
10
15
20
27
40
63
97
155
250
400
630
970
1550
2500
4000
6300
9700
500～630
4.5
6
9
11
16
22
30
44
70
110
175
280
440
700
1100
1750
2800
4400
7000
11000
630～800
5
7
10
13
18
25
35
50
80
125
200
320
500
800
1250
2000
3200
5000
8000
12500
对外轮廓的落料，由于形状较为复杂，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口尺寸计算如下；
当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大。
零件图中未注公差尺寸，见参考文献《冲模设计应用实列》附录D查出极限偏差：
60R2
查表3—7得因数X为：
当0.50时，x=0.5
当0.50时，x=0.75
按公式Aj=（Amax-x）
求25=（25-0.20.31）mm=24.94mm
24=（24-0.20.30）mm=23.94mm
60=（60-0.20.74）mm=59.85mm
R2=（2-0.250.25）mm=0.06mm
（建议你把参数计算和模具主要零件设计分开）
凸模、凹模、凸凹模的结构设计冲8mm孔的椭圆形模，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直柱形状。
尺寸标注如下图；
图3—4
图3—5
凹模的刃口形式，因为本列须大批量生产，所以采用刃口强度较高的凹模，即图下所示刃口形式。
凹模的外形尺寸按公式；
凹模厚度确定H=Kb
凹模壁厚（指凹模刃口与外边缘的距离）
小凹模c=（1.5~2）H
大凹模c=（2~3）H
H=Kb=0.4260mm=25.2mm，
c=1.5H=37.8mm
其尺寸标注如图3—7、图3—8：
c——凹模周边厚度
b——为冲裁件的最大外形尺寸
K——系数，考虑到板厚的影响，查表3—9；
表3—9因数K的数值
料厚tmm
bmm
0.5
1
2
3
>3
<50
0.3
0.35
0.42
0.50
0.60
>50~100
0.2
0.22
.028
0.35
0.42
>100~200
0.15
0.18
0.20
0.24
0.30
>200
0.10
0.12
0.15
0.18
0.22
根据凹模的厚可确定其长、宽、高：
长L=60+240=140mm
宽B=25+240=105mm
即LB=160mmHmax=190mm。
选择导柱长度H范围为：
160-（10~15）mm190+（10~20）mm
148mmH175mm
导套长度H范围：
+（10~20）+（10~15）mmH
H57mm
由以上计算可选择标准导套导柱其参数如下：
导柱：
导套：
图4—3导柱和导套的结构简图1
图4—4导柱和导套结构简图2
表4—3导柱、导套配合间隙
配合形式
导柱直径
模架精度等级
配合后的
过盈量
I级
Ⅱ级
配合间隙值
滑动配合
18
0.010
0.015
>18~30
0.011
0.017
>30~50
0.014
0.021
>50~80
0.016
0.025
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