轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计_毕业论文设计

( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)目录摘要.1关键词 .11前言 .21.1背景 .21.2冷冲模成形特点 .21.3发展趋势 .31.4本文主要研究内容 .32工艺方案的选择 .42.1零件的工艺性分析 .42.2模具的结构形式 .52.2.1冲裁力和弯曲力的计算 .52.2.2卸料力、推件力和顶件力的计算.63冲压模具设计 .73.1排样 .73.2模具压力中心的确定 . .83.3压力机的选择 .93.4模具主要零部件的设计 .103.4.1冲孔凸模的结构设计 .103.4.2凸凹模的结构设计 .113.5冲压模具标准件的选择 .123.5.1模架的选择 .123.5.2挡料销 .153.5.3卸料装置 .153.5.4推件装置 .153.5.5导向零件设计与标准 .163.5.6模柄的选用 .163.5.7凸模固定板与垫板 .173.5.8冲压模具结构图 .184自动送料机构设计 .185自动送料机构的设计 .205.1辊轴送料机构的原理、机构及工作过程.205.2结构特性 .215.2.1辊子 .215.2.2压紧装置 .235.2.3抬辊装置 .246驱动机构 .246.1送料进距调节装置分析 .256.2送料精度的分析 .266.3间歇运动机构 .266.4齿轮的设计及校核 .266.5轴的设计及校核 .326.6轴承的设计和校核 . .366.7键的设计和校核 . .367润滑与密封 . .387.1润滑 .397.2密封 .398 结论 .39参考文献 .39致谢 .40附录 .40轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计摘要：这份毕业设计是轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计，主要涉及到冲孔落料复合模的设计。模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计的轴瓦中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，以及很多关于设计模具的知识，包括它的使用场合、选择合适的模具及送料方式等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以设计要不断的改进直到符合要求。关键词： 轴瓦；模具；复合模The Design of the Bush Punching Automatic Feeding Machine with theMoldAbstract： This graduation design is the Bush punching Automatic feeding machine with theMold. The main concern is the design of the composite modulus that contains the punching die andthe blanking die. Because of large quantities production of the mold, either the mold can guarantee the and manufacture must consider weather the mold can meet the requirements of the work piece craft, it also consider weather the mold can process the qualified part. Of cause, it also mustconsider weather the molds service and store is reasonable. In the design of the bush, The designer not only should consider the parts can meet the job requirements, but also must ensure that itsservice life. Second in this design its actual work environment and must complete design task should be consider. And a lot about the knowledge of the mold design. Including the use of occasion, chooseright mould and its feed way. Here you can know that mold design is a very complicated work. So it should continue to improve until meets the requirement.Keywords: Bush; Mould; Composite die1 前言随着现代化大工业的飞速发展，加上用模具加工成型产品具有生产效率高、产品质量稳定、互换性好、材料利用率高、操作简单、安全性好、工人劳动强度低、适用范围大、产品成本低等诸多优点，在电子、仪器、航空、汽车、摩托车、船舶制造、文化用品、医疗器械、日常生活用品及各种产品包装等生产行业中，均得到了非常广泛的应用 1 。很多产品中，有很多组成零件是用模具或经过模具制作出来的，其比例有的竟达到百分之八十以上。所以，模具已成为制造业不可缺少的重要组成部分。1.1背景目前，我国在冲压工艺上与许多国家存在很大的差距。冲压的机械化和自动化程度较低。美国 680 条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250 条生产线有 32% 为多工位压力机 1 ，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多。要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。自动送料装置的驱动或者这些装置与压力机的联系，必须依靠一些常用机构。由于这些机构的有机配合和协调动作，使各部分按预期的规律运动，从而完成加工工艺、送料与卸料。辊式送料装置是各种送料装置中使用最广泛的一种，既可以用于卷料，又可以用于条料。按辊轴安装的型式，辊式送料有立辊和卧辊之分。卧辊又有单边和双边两种。单边辊轴一般是立式的，少数也用拉式。双边卧辊是一推一拉的。双边辊式送料比立辊和单边卧辊送料通用性强，能应用于很薄的条料，保证材料全部被利用2 。适当大出料辊的直径，使出料辊的线速度比进料辊大2 3%，就能使两对辊轴之间的条料具有一定的张力，避免条料挠曲，保证送料顺利进行，提高冲压精度。1.2冷冲模成形特点冲压模具在冷冲工中，是将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压是在室温下，把金属或非金属板料放在模具内，通过压力机和模具对板料施加压力，使板料发生分离或者变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法 3 。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。1.3发展趋势制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被各种复合材料或高分子材料替代。在模具设计与制造中，开发并应用CADCAM系统，发展高、新制造技术和模具、装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。某些传统的冲压加工方法将被液压成形、旋压成形、爆炸成形等新颖的技术所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济冲模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形状和尺寸是由冲压工序的性质决定的。冲裁冲孔落料模的凸、凹模之间间隙很校，并做成锋利的刃口，以便形成强大的剪切力进行剪切，使坯件与板料分离 4 。在现代化的机加工过程中，消耗于送料的时间损失是组成零件单件加工时间的一部分，它属于辅助时间。要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一个环节。而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。1.4本文主要研究内容通过对轴瓦的结构进行工艺分析，结合已修“冲压工艺及模具设计”课程的知识，为其制订出一套冲压工艺方案，并设计其中一道工序的冲压模具及送料机构。主要技术要求：1）冲压工艺应基本合理，能完成零件加工并保证其技术要求；2）模具及送料机构结构应合理，能完成本工序的冲压过程并保证本工序的技术要求。2 工艺方案的选择2.1零件的工艺性分析本设计是关于轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计，材料是Q215 号钢，板厚是 1.3如图 1所示冲压工艺设计的基本要求为：1）材料利用率要高，即原始材料消耗要尽可能少；2 ）考虑工厂的具体生产条件，制定出的工艺方案要技术上方便可行，经济上合理；3 ）工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工件；4 ）工序数量尽可能少，生产效率尽可能高；5 ）制定的工艺规程，要方便工厂、车间的生产组织与管理。良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具结构简单、操作方便、产品质量稳定等。从某种意义上讲，冲压工艺的质量就决定了模具的质量，因此，制定出合理的冲压工艺方案是至关重要的。由零件图可以知到，零件的形状简单，便于实现少废料排样；在各直线或曲线的连接处，都采用了圆角过渡；零件的精度和断面粗糙度等都符合冲裁工艺的要求。零件尺寸公差没有特殊要求，按IT10 取，利用普通的冲裁形式可以达到图样要求。由于该零件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。图 1零件简图Fig 1Parts diagram2.2模具的结构形式冷冲模的结构形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、级进模、复合模等 5 。各种冲模的构成大体相同，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零件、导向零件、联接与固定零件等组成。由于本制件结构简单，精度要求不高，经分析由落料、冲孔、弯曲三道工序组成。如果使用单工序模则会使制造周期增长，不利于提高生产率；经分析可知：该制件也不适合级进模。故采用在压力机一次行程内，完成落料、冲孔等数道工序的复合模。复合模具由以下特点：1）冲件精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好；2）冲件表面较为平整；3）适宜冲薄料；4）条料定位精度高，模具轮廓尺寸小；5）冲模面积较小。由件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以模具结构采用弹性卸料和定位钉定位方式。冲裁力的计算（1） 冲裁力（ N）可按下式计算：F=1.3F0=1.3LtLtb(1)式中 F 最大可能冲裁力（称冲裁力） ；b材料抗拉强度（Mpa）。L 冲裁件周长（ mm）；材料抗剪强度（ Mpa ）。查表材料抗拉强度取值范围为333 到 412(MPa)厚度本制件中， FLtb= 126 1.3 400 65200 (N)t=1.3周长L=1262）弯曲力（ F）可按下式计算：由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲半径、凹模支点间距离、弯曲方式及模具结构等多种因素的影响，用理论公式来计算不但计算复杂，而且也不一定正确。因此在生产中经常采用经验公式计算，作为工艺和模具设计以及选择设备的依据。弯曲力计算的经验公式：对于 U 型弯曲件：0.7K B2t b（2）F Ztr式中FZ 自由弯曲力（ N）；B 弯曲件的宽度（ mm）；b 材料抗拉强度（ Mpa ）；t 弯曲件的厚度（ mm）；r 弯曲件的圆角半径（mm）；K安全系数，一般取K=1.3。2本制件中 FZ0.7KBtb =24600（ N）rt卸料力、推件力和顶件力的计算（此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等. 请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩4）计算材料的利用率。查冲压模具设计与制造表2.8 确定搭边值：两工件间的搭边a1 =2 mm工件边缘的搭边a=3 mm送进步距H=68mm条料宽度B=（ D+2a1）=112.92mm一个步距内的材料利用率是：nA100%（7）BS= 3859.5653112.92=63.2%板料规格拟选用 1.3mm 900mm1800mm(Q215号钢 )若用横裁：裁板条数 n 1= Ab =1800113=15 余6mm每条个数 n 2= (B-a 1 ) Zmax 范围内。(3) 承压应力校核 : 冲裁时，凸模承受的压应力p ，必须小于凸模材料强度允许的压应力 p:p = F p （10）A对于圆形凸模，由上式可得d4t p 即d min4 tp 式中p 凸模承受的压应力（ Mp ）；F 冲裁力；A 凸模最小截面积；p 凸模材料的许用压应力（ Mp ）；d 凸模最小直径（ mm）；t 毛坯厚度（ mm）；毛坯材料的抗剪强度（ Mp ）。对于本凸模带入数值得：dmin4 t 4.5mm（11）p d 7.8 ， 7.5 ，6 4.5本制件满足应力校核的条件。凸凹模的结构设计凸模厚度。从强度考虑 , 壁厚受最小值限制， 凸凹模的最小壁厚受模具结构的影响。由于本模具结构采用倒装式, 内孔会积存废料 , 所以最小壁厚要大些，倒装式复合模的凸凹模最小壁厚 : 对于黑金属和硬材料约为壁厚的1.5 倍 , 但不小于 0.7mm，如图。由以上数据可知 : 本凸凹模符合要求。图3凸凹模Fig 3Die and punch表 2刃口尺寸计算Table 2 Blade size calculation落料凹模冲裁间隙磨损系数计算公式制造公基本尺寸差0Zmin =0.132制件精度D max=107.92 0Zmax=0.180为：IT14 级，0. 87故 x=0.5 4ZZmax min=0.180-0.132Dd=（ D max=0.0484 x） 00D max 4=1600. 43计算结果0.00875D d=107.900相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.13 2 0.180.0.005D d=15.99 0相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.13 2 0.180.00.00625D max D d=20.987 00相应凸模尺寸按凹=21 0. 52 4模尺寸配作，保证双面 间 隙在0.132 0.180.D max0D d=5.99 00.005=R600.25相应凸模尺寸按凹 4模尺寸配作，保证双面间隙在0.13 2 0.180.3.5冲压模具标准件的选择模架的选择模架是由上、下模座、模柄及导向装置（导柱和导套）组成。一般模架均已例如标准，设计模具时，应加一正确选用，对模架的基本求要有足够的强度与刚度；要有足够的精度；上、下模之间的导向要精确。根据本模具的特点以及压力机的最大闭合高和闭合高的调节量，根据落料凹模的外形尺寸及橡胶尺寸，参照有关标准，可选择I 级精度后侧导柱模架。如图 4, 如图 5.表 3 冲孔凸模刃口尺寸计算Table 3Punching the punch of blade size calculation冲孔凸模冲裁间隙磨损系数计算公式制造公计算结果基本尺寸差0Zmin =0.132制件精度d minAZ =0.180为：IT14 级，0max=7.80.09故 x=0.5maxminZZ0=0.180-0.132d minA=7.5 0=0.0480.090d minA0=6孔边距孔心距基本尺寸00Z =0.132制件精度为LA =13min0.43Zmax=0.180IT14 级，故x=0.5L2 =20Zmax Zmin=0.180-0.132=0.048Dd=（ D max x） 0 4Bj =（ Bmin+x） 04Ld=（ Lmin+0.5）相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证 4双面间隙在0.13 2 0.180.相应凸模尺寸按凹 4模尺寸配作，保证双面间隙在0.13 2 0.180.相应凸模尺寸按凹 4模尺寸配作，保证双面间隙在0.13 2 0.180.Lp=12.99 00.028 4Ld=300.03图4上模架Fig 4On formwork图5下模架Fig 5Formwork under所选后侧导柱模架为 :160mm 125mm(160mm 190mm)IGB / T 2851.3 90上模座： 160mm125mm35 mmHT300下模座： 160mm125mm40mmHT300导柱： 25150mm导套： 2585mm33mm模具闭合高度：冲模的闭合高度H 应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其大小关系为：模具闭合高度满足H max5mmHH min10mm加工该零件的模具闭合高度为：180mm5mmH110mm10mmH闭上模座厚下模座厚落料凹模厚凸凹模高首次拉深工件高 料厚 落料凹模与凸模的刃面 高度差 35 40 44 62 13.8 1.5 1 164.72所以 H 取 164.7mm模具闭合高度满足选用J23-16B 型压力机，该压力机的最大装模高度为220 mm,故认为合适。挡料销挡料销用于限定条料送进距离、挡住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销两类。固定挡料销分圆形与钩形两种，一般装在凹模上。圆形挡料销结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口较近，会削弱凹模的强度。钩形挡料销远离凹模刃口，不会削弱凹模强度。为防止形状不对称的钩头转动，需要加定向销，因此增加了制造的工作量2 。综合以上两种挡料销，考虑到本制件精度要求不高，为了简化制造工艺，降低模具成本，选用容易制造的活动挡料销。卸料装置（1）卸料装置的选择 。卸料装置的型式较多，它包括固定卸料板、活动卸料板、弹压卸料板和废料切刀等几种。卸料板除把材料从凸模上卸下外，有时也起压料或为凸模导向的作用 8 。因此，在大批量生产用的模具上，要用淬硬得的卸料板。固定卸料板适用于冲制材料厚度大于和等于0.8mm的带料或条料。弹压卸料板主要用于冲制薄件和要求平整的冲件。此卸料板常用于复合冲裁模，其弹力来源于弹簧或橡皮，本课题选用固定卸料板 , 弹力来源于橡皮，用卸料螺钉与下模架连接。（2）卸料橡胶的计算。下卸料装置采用橡胶作为弹性元件。由式计算橡胶的自由高度为：H自由（3.5 4） s工作（12）式中s工作 工作行程与模具修磨量或调整量(4 6mm) 之和。35mms工作 =30+1+4=则H3.5435mm 122.5 140mm取H130mm橡胶的装配高度 H 2 （0.85 0.9） H自由 110.5 117mm取 H 2115mm。橡胶的断面面积，在模具装配时，根据模具空间大小确定。推件装置推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于模座下面，与下模板相连。这种装置除有推出工件的作用外，还能压平工件，还可以用于卸料和缓冲。刚性推件器一般置于上模，推件力大且可靠，其推件力通过打杆推板推杆推块传至工件9 。推杆常选用 34 个且分布均匀、长短一致。推杆装载上模板的孔内，为保证凸模支承刚度和强度， 放推杆的孔不能全挖空， 推板的形状要按被拆下的工件形状来设计。冲压模选择推杆和推板。导向零件设计与标准导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。在中、小型模具中广泛采用的导向零件是导柱和导套。在选用时应注意导柱的长度，应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于1015mm。 而下模座底面与导柱底面的距离应为0.51mm。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚在0.8mm以下的模具时，选用H6 ，送料速度小于30mmin。本设计选用的压力机滑块行程数为45 次min,送料速度 v=45 164=6.39mmin，满足要求。查手册，选用 D100mm的超越离合器，滚柱数 z3，许用转矩 T70N m允许总接合次数为 5 106，允许最高接合次数为 80次/min，极限转速为 1000r/min，接合式的最大空转角度 为1 。6.4齿轮的设计及校核本设计中的自动送料机构中有一对齿轮传动，起上、下辊之间传动的作用。由于上、下辊之间仅仅只有一对齿轮直接传动，材料的厚度变化会引起齿隙的增大。这就会影响送进步距精度。但本设计所用的材料厚度较薄，其所引起的误差较小，故仍采用一对齿轮直接传动。因传动尺寸无严格限制，批量较小，故查常用齿轮材料及其力学特性表。小齿轮用 40Cr，调质处理，硬度 241HB286HB，平均取为 260HB，大齿轮用 45 刚，调质处理，硬度229HB286HB，平均取为 240HB。具体计算步骤如下：齿面接触疲劳强度计算1）初步设计转矩 T1由前面计算结果可知T133200N mm模数 m取 m=4m= 4 mm齿数初取齿数z139; zz 41z139; zz 41分度圆直径 dd1mz439156mmd1156mmd2mz441164mmd 2164mm中心距 aam(z1z2 )4(39 41)a=160mm（）2218齿宽 b取 b=50mm取 b 1 =60mmb250mm转数 n1n145r / m i n接触疲劳极限H lim 由机械设计中图 10-21得H lim 1710MpaH lim 2580MPa2）校核计算圆周速度 vvd1 n115645v 0.368m / s100060100060精度等级由机械设计中表 10-8选 8级精度使用数 KA由机械设计中表 10-2K A1.75动载系数 K v由机械设计中图 10-8K v1.1齿间载荷分配系数 K H由机械设计中表10-3，先求2T1233200425NFt156d1K A Ft1.7542514.75N / mm100N / mmb501.883.2 (11 ) cosz1z21.88111.723.24139441.720.87Z33由此得111.32K H20.872Z齿向载荷分布系数 K H由机械设计中表 10-4K HA B( b ) 2C 10 3 bd11.17 0.16(50)20.61 10 3156156K H1.28载荷系数 KK=KAKV KHK H=1.751.1 1.321.28（）19K3.25弹性系数 Z E由机械设计中表10-6Z E189.8 MPa节圆区域系数 Z H由机械设计中图12.16Z H2.5接触最小安全系数 SH min由机械设计中表12.14SH min1.5工作时间 t H一年取 300 个工作日，设计工作寿命为十年，每天工作八小时。 th 10300 8=24000h应力循环次数L由机械设计中表 12.15，估计 10 7L 109，则指数 m=8.78nTimL1N v160ni thi（20）i 1Tmax=601452400018 .78N L16.48 107原估计应力循环次数正确N L 2N L1 / i6.48 107 / 4139N L 26.16107接触寿命系数 Z由机械设计中图 12.18Z N11.17Z N 21.18许用接触应力lim 1 Z 1710 1.17（21）S min1.51 554MPalim 2 Z 2580 1.18S min1.52456MPa验算ZEZHZ2KT1u1bd12u4123.25332001189.82.5390.875015624139243MPa2计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还应再进行验算。3）齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数 YY0.250.750.750.251.72Y0.68齿间载荷分配系数 K F由机械设计中表12.10，K F1/ Y1/ 0.68K F1.47齿向载荷分布系数 K Fb and H.J.S.Ill, Fourierbased separation technique for shapegrading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 1995 ， 949957.23 X. Jin, W. Zhang, Analysis of creep ages and their sensitivities for a single wheel set moving on a tangent track, J. Southwest Jiao tong Univ. 20(2)(1996) 128-136.致谢衷心感谢老师的精心教导, 他教导令我受益终生。在本次毕业设计中 , 我从指导老师身上学到了很多东西。老师认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。无论在理论上还是在实践中, 都给予我很大的帮助, 使我得到不少的提高. 这对我以后的工作和学习都是一种巨大的帮助。同时也感谢有关老师和本组以及本寝室同学的热心帮助。在此向各位老师和同学致谢。附录附录 1：A0 图纸 3 张附录 2：A2 图纸 5 张附录 3：A3 图纸 2 张附录 4：A4 图纸 1 张