垫圈冲孔落料进模设计.docx

1、垫圈冲孔落料进模设计前言-2第一章：绪论1.1冲压模具地发展-31.2模具产品地介绍-4第二章：冲压工艺分析2.1冲裁件地形状和尺寸-52.2冲裁件地工艺方案-52.3冲裁件地排样-62.4冲裁地压力中心-82.5冲裁力地确定-92.6冲压设备地选择-10第三章：冲压模具地设计3.1凸、凹模地尺寸与公差-113.2固定与支承零件-143.3导向零件-153.4确定模具地闭合高度-163.5落料模具零件材料地选择-17毕业设计小结-18附表-19致谢-23参考文献-24前言毕业设计是大学三年地综合性实践环节,目地是通过课题地设计研究,培养综合运用各门课程知识地能力,培养独立分析问题和解决问题地能

2、力.在指导老师地安排和精心指导下,这次毕业设计这次毕业设计从确定设计课题,拟定设计方案,设计过程到毕业答辩都是按照毕业设计工作计划进行.该课题是真题真做,虽然难度不是很大,但是要使设计图纸能直接用于生产,去造出零件,装配成机器,并能满足使用要求,也不是容易地.要做好设计工作,减少失误,就需要在设计中主动向老师请教,查阅技术资料和其他专业文献,充分发挥主观能动性,积极思考,大胆创新,这样,我们地毕业设计才有亮点,而且对自己以后地工作有莫大地帮助.并且要认真修改图纸错误,修改设计说明说,让毕业设计地错误之处达到最少值.应该说,我基本完成了这套冲裁模地设计工作,通过这次设计,我学到了很多知识和技术.

3、这次设计中,分析了垫圈地3种工艺方案：单工序模生产,复合模生产以及级进模生产.采用级进模,减少模具和设备地数量,工件精度高,便于操作和实现生产自动化.介绍了毛坯地排样图,计算数据以及设计了垫圈冲孔落料级进模地模具结构.由于本人地设计水平有限,必然在设计中仍然有很多缺点和错误,敬请老师们批评和指正.江西蓝天学院机械工程与自动化07统本（1）班：张昪2011年4月1日第一章 绪论一、冲压模具地发展随着工业发展,工业产品地品种、数量越来越多；对产品质量和外观地要求,更是日趋精美,华气.因此,结合中国具体情况,学习国外模具工业建设和模具生产地经验,宣传、推行科学合理化地模具生产,才能推进模具技术地进步

4、. 全面推行模具标准化：模具标准化是现代模具设计与制造地基础.推行模具标准化上实现模具合理化生产必备条件.美国、德国进行模具标准化工作已有100年地历史.而中国由于模具标准化程度不高,造成生产供应地标准件品种、规格不齐,质量不高,不能满足互换性要求.为此,应当采取相应措施,针对模具生产特点,组织行业力量,进行快捷、适时地对模具生产企业进行标准化生产,以便全面推行模具标准化工作. 推行模具设计与制造一体化：由于模具和制造之间地关系密切,可以说,制造是设计地延续.而采用人工设计方法比较迟缓,不可能实现模具设计与制造一体化,也不可达到优化设计地要求.实践证明,模具cad/cam技术是当代最合理地模具

5、生产方式.推行模上具专业化生产：模具生产将可以实现高度标准化、通用化和系统化,有利于采用先进设计与制造技术,使模具越做越精,同进,有利于缩短生产周期,降低生产费用.制造工艺规范化和生产过程控制与管理：模具制造是模具设计地延续,是验证设计正确性地过程.重视模具制造地规范化有利于使模具生产过程趋于科学化、合理化.在模具企业中,对模具生产过程进行计算机控制与管理,是实现合理化生产地保证和条件.从模具设计、生产准备、加工与装配、试模地全过程始终处于控制与管理之中,因此,推进模具生产过程控制与管理有利于提高模具制造精度与质量,减小生产周期与生产费用.二、产品地介绍垫圈：形状呈扁圆环形地一类紧固件.置于螺

6、栓、螺钉或螺母地支撑面与连接零件表面之间,起着增大被连接零件接触表面面积,降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏地作用；另一类弹性垫圈,还能起着阻止螺母回松地作用.垫圈是机械装置中关键零件之一,随着机械工业地迅速发展,其中垫圈零件地数量日益增加,过去,采用复合模进行生产,虽然生产率高,但是制造周期长,生产成本高,现把导柱模架地设计进行简易化,这样可以降低制造模具生产成本,缩短制造周期,同时又能保证零件地质量和尺寸,现采用一种行之有效地工艺方法,即冲孔-落料连续模冲压工艺.第二章 冲压工艺分析一、冲裁件地形状和尺寸：由图可见,该零件形状简单、对称,是由圆组成地,料厚为1mm.有一个直径9m

7、m和一个直径61mm地圆组成；孔与孔,孔与边缘之间地距离也满足要求,最小壁厚为52mm.因为对于冲压件地外形尺寸为自由公差,因此,冲裁件内外所能达到地经济精度为IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差为0.2mm,可认为该零件地精度要求能够在冲裁加工中得到保证.其它尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁地工艺要求,故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式地冲孔落料模进行加工.图2-1二、冲裁件地工艺方案在分析了冲压件地工艺性之后,通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式地分析基础上,制定几种不同地冲压工艺方案.从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造地难易程度和模具寿命高低

8、、工艺成本、操作方便和安全程度等方面,进行综合分析、比较,确定适合于工厂具体生产条件地最经济合理该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可用以下3种工艺方案方案一：先落料、后冲孔,采用单工序模生产.方案二：落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产.方案三：冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产.方案一：模具结构简单,但需要两道工序两套模具,生产效率较低,难以满足该零件地年产量要求.方案二：用复合模加工.复合模地特点是生产率高,冲裁件地内孔与外缘地相对位置精度高,冲模地轮廓尺寸较小.但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高.复合模主要用于生产批量大、精度要求高地冲裁件.方案三：采用级进模加工.级进模比单工序模生

9、产率高,减少了模具和设备地数量,工件精度较高,便于操作和实现生产自动化.对于特别复杂或孔边距较小地冲压件,用简单模或复合模冲制有困难时,可用级进模逐步冲出.但级进模轮廓尺寸较大,制造较复杂,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件.通过以上3种方案地分析比较,对该零件冲压生产以采用方案3为佳.三、冲裁件地排样3.1、排样地确定1）有废料排样 有废料排样地材料地利用率较低,但制件地质量和冲模寿命较高,常用于制件形状复杂、尺寸精度要求较高地排样.2）少废料排样 这种排样方法,材料利用率较高,常用于某些尺寸要求不高地制件排样.3）无废料排样 这种排样方法,材料利用率最高,但对于制件地形状结构要求严格

10、,所以,其应用范围有一定地局限性,制件设计时要考虑这方面地工艺性能.3.2、搭边排样时制件与制件之间、制件与条料边缘之间留下地余料叫搭边.合理地搭边值选择应在保证制件质量地前提下,越小越省料.据搭边地经验数表,得零件地排样图为下图所示: 图 2-2 根据零件形状两式件间按矩形取搭边值a1=1.5mm,侧边取搭边值a=1.5mm.则 进距： h=61+1.562.5mm63mm 条料宽度： 由附表一 查得=0.6mm B=D+2a+ 所以 B=61+2*1.5+0.6=64.6mm65mm其中：B条料宽度地公称尺寸(mm) D制件在宽度方向地尺寸(mm) a侧搭边地最小值（mm） 条料宽度地单向

11、（负向）公差（mm）3.3材料利用率衡量排样经济性、合理性地指标是材料地利用率.材料地利用率是指零件地实际面积A0与所用材料面积A地百分比,即:= A0/A100% =84.7%1） 对称形状地单个冲裁件,冲模地压力中心就是冲裁件地几何中心2） 工件形状相同且分布位置对称时,冲模地压力中心与零件地对称中心相重合.3） 形状复杂地零件、多孔冲模、级进模地压力中心可用解读计算法求出冲模压力中心. 图2-3根据图形分析：因为工件图形对称,故落料时F落地压力中心在上O1；冲孔时F孔1、F孔2地压力中心在O2上四、冲裁力地确定计算冲裁力地目地是为了选用合适地压力机,设计模具以及检验模具地强度.压力机地吨

12、位必须大于所计算地冲裁力,以适应冲裁工艺地需求.1） 落料力 F落=KLt 式中 F冲裁力（N） L冲裁周长（mm） t 板材厚度（mm） 材料地抗剪强度（MPa） K系数 F落=1.3X234.18X3X350=319655.7N=320 KN2) 冲孔力 1、中心孔 F1= KLt=1.3X（X33）X 3 X 350=141441.3N=141 KN2、两个小孔 F2=2 KLt=2X1.3X（X12.3）X 3 X 350=35146.02N=35 KN3) 冲裁时候地推件力由附表二 得 Kt=0.045凹模为直筒形刃口 其h取510mm 则卡在凹模内地数量为 n=h/t=6/3=2

13、F推落 =nKtF落=2 X 0.045 X 3X320=86KNF推孔1 =nKtF1=2 X 0.045 X 3 X 141=38 KNF推孔2=nKtF2=2 X 0.045 X 3 X 35=10KN则总地冲压力为 F总=F落+F1+F2+F推落+F推孔1+F推孔2 =320+141+35+86+38+9 =630 KN五、冲压设备地选择（1） 压力机地选择,必须满足以下要求：Hmax5HmHmin10 式中 Hmax, Hmin分别为压力机地最大、最小装模高度, Hm模具闭合高度,当多副模具联合安装到一台压力机上时,多副模具应有同一个闭合高度.（2） 压力机地公称压力Fg必须大于冲压

14、计算地总压力F总.即FgF总（3） 压力机地滑块行程必须满足冲压件地成形要求.对于拉深工艺,为了便于放料和取件,其行程必须大于拉深件高度地2-2.5倍（4） 为了便于安装模具,压力机地工作台面尺寸应大于模具尺寸,一般每边大50-70.工作台垫板孔应保证冲压件或废料能漏下.从满足冲压工艺力地要求来看,可选用JG23-80开式双柱可倾式压力机其压力机规格见附表三第三部分 冲压模具地设计3.1、凸、凹模工作部分尺寸确定凸、凹模间隙及制造公差.对于冲孔部分,采用凸、凹模分开加工地方法由附表四 查得：凸凹模间隙Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.Zmax Zmin = 0.6400.46

15、0=0.18mm由附表五查得：对冲33孔时 T= - 0.020mm A = + 0.030mm对冲12.3孔时 T= - 0.020mm A= + 0.025mm所以满足分开加工时 T+A Zmax Zmin 地要求.dT=(dmin+x)0-T =(33+0.5*0.05)0-0.020=33.0250-0.020mmdA=( dT +Zmin)+A0=(33.025+0.460)+0.030=33.4850+0.03mm对于冲12.3地孔dT=(dmin+x)0-T =（12.3+0.5*0.2）0-0.020=12.40-0.020mmdA=( dT +Zmin)+A0=(12.4+0

16、.460) 0+0.250=12.860+0.25mm对于落料部分因制件地外形较复杂,为了保证凸、凹模具之间地间隙,采用凸模与凹模配合加工地方法.由于落料时以凹模为基准件,因此先做好基准件,然后配加工凸模.根据凸模或凹模上尺寸性质地不同分别计算如下：A类：凸模或凹模在磨损后会增大地尺寸；B类：凸模或凹模在磨损后会减小地尺寸；C类：凸模或凹模在磨损后基本不变地尺寸.由图可知：尺寸R12,R30,930-0.5,59.40-0.2 为A类尺寸对于未注公差取IT14级.由标准公差数值表查得：即120-0.36 29.70-0.52 由上附表六 查得磨损系数 X=0.5AA1=(12-0.5X0.36

17、)+0.36/40=11.82+0.090 mmAA2=(29.7-0.5X0.52)+0.52/40=29.44+0.130 mmAA3=(93-0.5X0.5)+0.5/40=92.75+0.1250 mmAA4=(59.4-0.5X0.2)+0.2/40=59.3+0.050 mm 落料凸模按凹模实际尺寸配作,保证最小间隙为0.460mm.凹模外形尺寸地确定凹模厚度：H=Kb(15mm) 据下表K取0.18=93.74X0.35=33mm所以故凹模最终尺寸为230mm160mm33mm 如下图所示：图3-1冲孔凸模地设计： 凸模地型式有两种：圆形凸模和非圆形凸模.圆形凸模地结构又分冲小圆

18、孔凸模、冲中型圆孔凸模、冲大圆孔或落料用地凸模等等,由于本产品所冲地孔很小,所以选择冲小圆孔凸模和冲中型圆孔凸. 凸模地长度一般是根据结构上地需要而确定地.该零件地凸模它是凸模固定板和凹模板厚度之和凸模长度：L=H1+H2+H3+H式中 H1 -固定板厚度（mm） H2 -垫板厚度（mm） H3 -导料板厚度（mm） H-附加长度（mm） 所以：L=70mm如图所示图3-23.2 固定与支撑零件(1)模架地选择上、下模座要承受和传递冲压力,所以应有足够强度和刚度.刚度不足,将影响冲模寿命.因此模座应有足够厚度,铸造模座需经时效处理,下模座外形尺寸没边应至少超过压力机台面孔约50mm.本套模座选

19、应矩形模座,模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大40100mm.模座厚度一般取凹模厚度地11.5倍.因此上下模座地尺寸基本可以确定： 上模板：35030040下模板：35030040(2)固定板固定板外形有圆形和矩形两种,主要用于固定小型凸模和凹模,由于本套模具地外形基本为矩形,综合节约材料等方面因素地影响,选用矩形固定板.如图所示： 图3-3（3）模柄模柄地形式较多,主要有：（1） 旋入式（2） 压入式（3） 凸缘式（4） 浮动式本套模具采用地是旋入式模柄. 3.3 导向零件导向零件是为了保证模具冲压时,上下模有一精确地位置关系.在中小型模具中最广泛采用地导向零件是导柱和导套.本套模具采用两个导柱

20、（导套）,导柱安装在下模座,导套安装在上模座.导套选择A型导套 A259538 GB2861.6-81 如图所示图3-4导柱选择A型导柱 A25x180 GB2861.1-81 如图所示图3-53.4导正销 冲裁中,先进入已冲孔中,导正条料位置,保证孔与外形地位置,消除送料误差地销件称为导正销.导正销主要用于连续模,一般安装在第二工位以后地落料凸模工作端面上或凸模固定板上.导正销由导入和定位两部分组成,导入部分一般用圆弧或圆锥过渡,定位部分为圆柱面.设计有导正销地连续模时,挡料销地位置应保证导正销导正条料过程中条料活动地可能. 次套模具地挡料销地位置为e=40.19mm如图所示：3.5 模具地

21、闭合高度模具闭合高度一般通过下式确定H模=上模座厚度+冲头长度+凸凹模厚度+下模座=40+65+75+40 =220 查开式可倾压力机规格知,800KN压力机最大闭合高度为300mm(封闭高度调节量80mm),故所设计地模具闭合高度H模=220mm满足要求,闭合高度设计合理.五、落料模具零件材料地选择冲模经常在频繁冲击状态下工作,因此冲模零件应具有足够地强度和韧性；而冲模工作部分零件,不但要求有足够地强度和韧性,还要有高度地硬度、耐模性、耐冲击性和淬火后变形小等特性.正确地选用冲模材料,对于产品质量,冲模寿命和成本都有直接影响.在选用冲模材料时,应考虑下列因素：（1）冲压制件生产批量地大小（2

22、）冲压材料地性能、工序种类及冲模零件地工作条件.（3）我国冲模生产和供应情况以及本厂现有地条件,力求减少材料牌号和规格. 零件名称 常用材料 一般热处理要求 凸模 CrWMn。Cr12。Cr12Mov HRC60-62 凹模 CrWMn。Cr12。Cr12Mov HRC60-62 侧刃 CrWMn。Cr12。Cr12Mov HRC60-62 固定板 Q235 垫板 45 HRC43-48 卸料板 Q235 、 (45) HRC43-48 上、下模座 HT20-40 导柱、导套 20 渗碳淬火 HRC60-64 挡料销（钉） 45 HRC43-48 导料板 Q235 , 45 始用挡块 45 H

23、RC43-48 承料板 Q235 推板 45 HRC43-48 顶杆 45 HRC43-48 打杆 45 HRC43-48 模柄 Q235 Q235 总 结 到今天为止,两个多月地毕业设计终于可以画上一个句号.在自己努力和指导老师地指导下,我比较好地完成了这次毕业设计地任务,通过这次毕业设计,我对机械设计过程有了一定了解,学到了很好有用地本领.毕业设计不仅是对前面扬学知识检验,而且也是对自己能力提高.主要收获和体会如下：第一 .学到了产品设计地方法.产品设计过程是创造性劳动地过程,产品地设计应按科学程序进行,一般包括课题调研、拟定设计方案,总体设计,零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计

24、等过程,一个产品须经过多次改进,才能完善和成熟.第二提高了综合应用各门知识地能力.以前课程设计接触课程知识比较窄.这次毕业设计是设计一台完整地机器.要把机器和每个零件设计出来,需要制造工艺和电气方面地知识. 第三巩固了计算机绘图能力.以前用CAD绘图,仅仅是知道主要指令地操作,通过这次绘图大量地图样,更加熟悉了机械制图中常用指令地操作方法,用简便快速方法画出完整正确地零件图样. 第四提高了收集资料和查阅手册地能力.收集资料是做毕业设计地前期准备工作,资料是否全面、可靠,关系到整个毕业设计地进程.查阅手册是设计过程中随时要做地事情.只有广泛收集有用地资料才能设计出比较好地产品. 第五明确了设计必

25、须与生产实际相结合,产品才有生命力.因此在设计过程中,一定下企业调查,要虚心听取老师和工程技术售货员地意见,不断发行设计,完善设计. 第六培养了严谨地科学作风.科学工作来不得半点虚假,在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上,每一个错误都会造成经济损失,因此,在设计过程中必须要有高度地责任心,要有严肃认真地工作态度. 总之,对我们本科毕业生来说,经历了这次毕业设计,为今后从事生产第一线地技术发行工作、技术管理工作将有非常大地帮助.附表一：条料宽度公差见表条料宽度B/mm材料厚度 t/mm18303080-0.020+0.020+0.025+0.03080120-0.025+0.035附表六：摩擦系数x料厚t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差 /mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.2