油泵调节垫片冲压模设计.doc

摘要 阐述了冲压复合模具的结构设计及其工作过程,通过工艺分析,采用冲孔、落料工序;通过冲裁力、卸料力、顶件力等计算,确定模具类型。该模具性能可靠,运行平稳,提高了产品质量和生产效率,降低劳动强度和生产成本。关键字 冲压工艺；落料；冲孔；复合模；模具结构；Abstact Compound stamping die structure design and working process was introduced.Punching and blanking procedure were adopted through process analysis.Die type was deter-mined through the calculation of blanking force,stripping force and ejecting force.The die works stable so that the product quality and efficiency has been improved and working inten-sity and production cost has been reduced.Keywords punching technology；blanking; piercing； compound die； die structure;目录摘要1第1章 绪论31.1 模具工业发展趋势41.2 本课题研究内容、拟解决的主要问题6第2章 模具的设计72.1冲压件的工艺分析72.2冲压方案的制定82.3 模具材料的选择与热处理82.4 排样计算条料宽度及确定步距92.5计算冲裁力和压力中心的确定102.6 压力机的选择132.7 确定凸凹模间隙，计算凸凹模刃口尺寸142.8 工作零件的设计及计算162.9 定位零件192.10 卸料装置202.11 推件装置212.12 顶件装置212.13固定板、垫板的设计与选用222.14 模架的设计与选用242.15 模柄的设计和选用262.16 紧固件的选用272.17 绘制模具总装配图，计算模具闭合高度28结束语29致 谢30主要参考文献30第1章 绪论模具是现代化工业生产的重要工艺装备,是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。 zQzEi/Q 模具作为一种生产工具已经广泛的地应用于各行各业，其发展之快，模具需求量之多，是前所未有的，今天，在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工，模具已成为国民经济的基础工业，已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。 #c,!&j=fZp 为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业设计也是我们在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。 %Yz2+e9 本次设计的目的： |c#VCJ+ 一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冷冲压模设计的实际训练，从而提高我们的独立工作能力。 E_ +?%?D 二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融会贯通，进一步了解从模具设计到模具制造的整个工艺流程。 (l3tUd 三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 $bXlHbOE7 #=,yv由于本人设计水平有限，经验不足，设计过程中错误难免，敬请老师批评、指正，不胜感激。 gHHj( 5q 1.1 模具工业发展趋势1.1.1 冲压设备和冲压生产自动化性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度高寿命高效率的冲模需要高精度高自动化的冲压设备相匹配为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位单功能低速压力机朝着多工位多功能高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN冲压中心采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔分段冲裁弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺设备和模具其中，无需设计专用模具性能先进的转塔数控多工位压力机激光切割和成形机CNC万能折弯机等新设备已投入使用特别是近几年来在国外已经发展起来国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料模具冲压件分类存放系统自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。1.1.2 冲压标准化及专业化生产模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂顶杆厂热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题另外，标准件生产的销售供货服务等都还有待于进一步提高。1.2 本课题研究内容、拟解决的主要问题(1) 运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决冲压模具设计中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、模具结构设计和零件设计等问题。(2) 提高结构设计的能力。通过所给产品进行该产品模具设计，获得根据所生产制品来设计出经济高效、省力合理且能保证加工质量的模具的能力。(3) 进行技术方面和经济方面的工艺分析。(4) 确定工序过程安排、排料方案的确定和最佳模具结构的工艺方案。(5) 进行毛坯尺寸、冲裁压力、卸料力、材料利用率、模具压力中心、弹性装置的选用与计算、凸凹模刃口工作尺寸及公差的确定。（6）对所选用的压力机冲压力校核和封闭高度校核等有关工艺参数校核。（7） 熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与本冲压设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。第2章 模具的设计2.1冲压件的工艺分析 该零件图由简单直线和圆弧构成，形状对称，复杂程度一般，外形总体尺寸95x60x0.2 mm。由于零件尺寸精度和表面质量没有特别要求，所以认为一般冲压加工方法能够符合要求，本设计按公差等级IT14计算，工件具体各尺寸分别为：冲裁件内形及外形的转角处应尽量避免尖角，本设计一律采用R1作为过渡尖角圆弧半径，以便于模具加工，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。本设计采用的材料为普通黄铜，质地较软，具有良好的冲压性能，且目前市场价格低廉，经济性好，便于大批量生产。2.2冲压方案的制定方案一：单工序冲裁模无导向单工序冲裁模结构简单、制造周期短、成本低、但模具寿命低、冲裁精度差、操作也不安全。一般用于精度要求不高、形状简单、批量小或试制件；导柱式冲裁模比无导向式冲模裁的精度高、寿命长、使用安全方便，但轮廓尺寸较大、模具较重、制造工艺复杂、成本较高、它广泛用于生产批量大、精度要求较高的冲裁件。方案二：级进模 级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。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。方案三：复合模 复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小，适宜冲薄件，也适宜冲脆性或软质材料。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的冲裁件。综上比较，本设计采用级进模和复合模均可，但考虑到零件形状有一定复杂性，采用复合模更为经济，由于工件材料较软且厚度较薄，这里采用正装式复合模。2.3 模具材料的选择与热处理 模具钢选择的不同直接影响生产率，一般主要根据冲压件的材料和生产的规模来选取，经分析，这里我们选取的模具钢为，属空淬模具钢，具有深的空淬硬化性能，这对于要求淬火和回火之后必须保持其形状的复杂模具是极为有益的。该钢由于空淬引起的变形大约只有含锰系的油淬工具钢的1/4，耐磨性介于锰型和高碳高铬型工具钢之间，但其韧性比任何一种都好，特别适合用于要求具备好的耐磨性同时又具有特殊好的韧性的工具。 使用前要经过等温退火、淬火和回火三道热工艺处理。等温退火加热至，保温2h，炉冷至，等温保温4h，出炉空冷。淬火要先经过两次预热，最终加热至940960，空冷，硬度可达6265HRC。回火是为了消除残余应力和稳定组织，回火温度为180220，最终组织硬度达到6064HRC。2.4 排样计算条料宽度及确定步距 排样方案对材料利用率、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等有重要影响，本设计采用有废料排样。 条料宽度 （采用无侧压装置模具）式中 条料宽度方向冲裁件的最大距离；a侧搭边值；条料宽度的单向偏差；Z导料销与最宽条料间的间隙；根据零件形状查表可得：两冲件间按矩形取搭边值a1=3.4mm，侧边取搭边值a=3.6mm，宽度偏差=0.5mm，Z=0.5mm。所以条料宽度步距S=95+3.4=98.4mm；根据工件形状采用单排样方式，如下图 由此可计算一个步距内的材料利用率：=44.81%2.5计算冲裁力和压力中心的确定2.5.1）冲裁力通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算： F=KLtL冲裁周边长度；t材料厚度；材料抗剪强度；K修正系数；为计算简便，也可按下式估算冲裁力： F式中材料抗拉强度（Mpa）查阅相关资料知=450 Mpa落料力 =26423760 N冲孔力 =20520 N则冲裁力 F=+=44280 N卸料力 F=0.03 N推件力 N顶件力 N 其中、卸料力、推件力、顶件力系数由于本设计采用的是弹性卸料装置的复合模，则总冲压力可由下式计算： =F+=50036N2.5.2）压力中心的确定模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊，从模具结构考虑，不宜于使压力中心与模柄中心相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。考虑工件形状圆弧段比较多，用计算的方法计算非常繁琐，这里我采用悬挂法来确定工件的压力中心，具体做法是用匀质细金属丝沿冲裁轮廓弯制成模拟件，然后用缝纫线将模拟件悬吊起来，并从吊点作铅直线，再取模拟件的另一点，以同样的方法作另一铅直线，两直线的交点即为压力中心，考虑工件为对称图形，则压力中心一定在对称线上，则只需另作一条铅直线即可确定压力中心，根据以上分析，取坐标系如下图：在模拟件上任取一点A，用细线系住并悬挂起来，待其模拟件稳定不动后，作铅直线AG与OX相交于G，点G（39.8，0）即为冲件压力中心点。2.6 压力机的选择 压力机的公称压力应大于或等于50.036KN，由此查询国家标准（GB/T 14347-1993）选择公称压力为63kN的类开式固定标准工作台。如下图： 技术参数如下：公称压力： 63KN 滑块行程： 50mm 行程次数： 160次分最大封闭高度：170mm 装模高度调节量：40mm 工作台尺寸（前后左右）： 200mm 315mm工作台孔尺寸（前后左右直径）130mm60mm100mm2.7 确定凸凹模间隙，计算凸凹模刃口尺寸确定凸、凹模合理间隙的方法有理论法和查表法两种。由于理论计算法在生产中使用不方便，常用查表法来确定间隙值。查相关资料有： 根据凸凹模的加工方法的不同，刃口的计算方法也不同，基本上可分为两类：凸模与凹模分别加工法，凸模与凹模配合加工法。 凸凹模分别加工法目前多用于圆形或简单规则形状的工件，且模具制造困难，成本较高。凸凹模配合加工法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸按间隙配制另一件。因为这种加工方法的特点是模具的间隙由配置保证，工艺比较简单，并且还可以适当放大基准件的制造公差，使得制造也容易。本设计中的冲件形状不是圆形或者简单规则形式（方形或矩形），且精度要求不高，故采用此方法。目前，一般工厂也常常采用此方法。冲孔 图a为冲孔凸模刃口轮廓，图中虚线表示冲孔凸模刃口磨损后尺寸的变化情况。冲孔时应以凸模为基准件来配作凹模，凸模刃口尺寸计算如下：凸模磨损后变小的尺寸有d1，d2，d3，d4，b1，b2。按以下公式计算： （工件公差，x有关系数，可查表） 则 d1=（46+0.5d2=d3=d4凸模磨损后不变的尺寸有c1，c2，c3。按以下公式计算： （凸模制造偏差）则c1=40mm