垫片冷冲模设计毕业设计

毕业设计(论文)垫片冷冲模毕业设计 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械制造及其自动化 学生姓名 指导教师 2012年 5 月 1 日毕业设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计与制造 专业 2009 级 机械2 班学号 090605131 学生 指导教师 课程设计题目 垫片冷冲模设计 课程设计工作内容与基本要求（纸张不够可加页）1.已知技术参数：零件：垫片(形状与尺寸如图所示)，材料Q235，板厚1mm，工件精度IT14，大批量生产。2.设计任务与要求(完成后需提交的文件和图表等)：1)绘制该工件制作所需要的模具总装配图1张（A2）2)绘制该模具的凸模、凹模零件图一套（A3或A4）3)编写设计说明书1份课程设计（论文）时间： 2012年4 月 1 日至 2012 年 5月 1 日专业（教研室）审批意见：审批人（签字）：备注：学生一人一题，指导教师对每一名学生下达一份课程设计（论文）任务书。垫片冷冲模毕业设计摘 要当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。我们利用模具加工各种的工件，以便来满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。在这次设计中根据所给题目的要求，我首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择了冲孔落料的方案。根据对零件的综合分析，在本人这次设计中我设计的模具是正装冲孔落料模，主要介绍的是模具的冲孔落料，冲压生产中应用最广泛的工序之一。由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法为：采用复合工序冲孔落料模进行加工。关键词： 冲孔 落料 搭边目录1.工件的工艺性分析31.1冲压时的工艺性分析31.2冲压材料选用41.3冲裁工艺方案的确定42 模具设计计算62.1 排样方案的确定及计算62.2冲压力的计算82.3模具压力中心的确定102.4 冲模刃口尺寸及公差的计算112.5零件结构尺寸的确定142.6模具总装图173.模具材料的选用184 冲压设备的选择195.模具的装卸215.1模具的装配215.2卸料装置的确定216.模具检测23结 论24致 谢25参 考 文 献26 1.工件的工艺性分析零件简图 ：如图1.1所示工件名称 ：垫片生产批量 ：大批量材 料 ：Q235钢厚度 ：1mm 图1.1零件图1.1冲压时的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。1.2冲压材料选用冲压工艺对材料的基本要求主要是：1. 对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系数小。2. 对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好3. 常用冲压材料冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 总上所述，冲压材料我选择10号钢作为冲压件的材料。1.3冲裁工艺方案的确定一般对于这样的工件，通常采用冲孔，落料加工方法。由于该工件的生产批量较大，如果把这道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。将这道工序复合在一起，可以有以下的两种不同工艺方案：先冲孔，后落料的工步；落料冲孔为同一工步完成。采用方案2加工工件，不易保证长度尺寸的精度，而且易使孔冲头磨损，降低模具寿命。经分析，使用方案一较好。该冲压工件的形状为简单且对称，有精度要求外其余尺寸精度要求不高，材料为Q-235A钢其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大，根据表1.1知复合摸的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。表1.1 强度系数料厚t0.40.50.60.70.80.91.01.21.51.75最小壁厚m1.41.61.82.02.32.52.73.23.84.0最小直径D151821料厚t2.02.12.52.753.03.54.04.55.05.5最小壁厚m4.95.05.86.36.77.88.59.310.012.0最小直径D212528323540452 模具设计计算2.1 排样方案的确定及计算在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刀”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关： 材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。 工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。 送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。常用的排样方法有三种： 有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。总上所述排样如图2.1所示。表2-2 搭边值表料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料11.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.535443由表2-2 确定搭边值表根据零件形状两式件间按矩形取搭边值b=5mm，侧边取搭边值a=2.5mm。则进距： h=10+5=15mm条料宽度待添加的隐藏文字内容3图2.1 排样图2.2冲压力的计算1） 落料力 2）冲孔力中心孔： 2个小孔： 3）冲裁时的推件力表2.3卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料K卸K推K顶纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度mm0.10.060.0750.10.140.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表2.3 序号1的凹模刃口形式，则 个故： 为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图2.2。图2.2阶梯凸模则最大冲压力：2.3模具压力中心的确定如图2.3根据图形分析，因为工件图形对称，故落料时F落的压力中心在上O1；冲孔F孔1、F孔2的压力中心在O2上。图2.3压力中心设冲模压力中心离O1点的距离为x，根据力矩平衡原理得：由此算得 2.4 冲模刃口尺寸及公差的计算1）冲孔部分对冲孔，采用凸、凹模分开的加工方法表2.4 初始双面间隙Zmax、Zmin材料厚度t/mm08、10、3509M2、Q235Q34540、5065MnZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表2.4 确定初始双面间隙Zmax、Zmin的值： 表2.5规则形状冲裁时凸模、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1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040180602603603605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070对冲孔时：， 对冲4.3孔时：， 故满足条件冲孔部分：对冲4.3孔部分：尺寸极限偏差转化为对冲4.3+0.2孔时2）落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中末注公差的尺寸其极限偏差：、 、尺寸极限偏差转化为、 表2.6 因数X材料厚度t/mm非圆形x的值圆形x值10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30查表2.6得则： 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值。2.5零件结构尺寸的确定1）凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定：取总压力工件长 凹模宽度的确定：取步距 =15mm工件宽 =10mm2）凸模长度的确定凸模长度计算为其中初定：导尺厚 卸料板厚 凸模固定板厚 凸模修磨量 则： 图2.4落料凸模 图2.5冲孔凸模图2.6凹模2.6模具总装图图2.7总装图3.模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2. 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。总上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火材料也用淬火变形小的模具钢。4 冲压设备的选择按公称压力选取压力机查表2.72.7开式双柱可倾压力机技术规格型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-16BJ23-25JC23-25公称压力31.563100160160250350滑块行程25354555706580滑块行程次数2001701451201205550最大封闭高度120150180220220270280封闭高度调节量25353545605560滑块中心线至床身距离90110130160160200205立柱距离120150180220220270300工作台尺寸前后160200240300300370380左右250310370450450560610工作台孔尺寸前后90110130160110200200左右120160200240210290290直径110140170210160260260垫板尺寸厚度30303540605060直径150模柄孔尺寸直径25303040404050深度40555560606070滑块底面尺寸前后90180190左右100200210床身最大可倾角35选取公称压力630KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关系参数为：公称压力：630滑块行程：130封闭高度调节量：80工作台尺寸：模柄孔尺寸：5.模具的装卸5.1模具的装配复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料拉深复合模其装配一般按下面的步骤进行：装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。将拉深凸模装在下模座上，并相对下模座底面垂直。同磨端面平齐后，作止动螺钉孔，并安装止动螺钉。以顶件块定心，将凹模装在下模座上，经调整与拉深凸模同轴后，用平行夹板夹紧，做螺钉孔和销钉，并拧紧螺钉，配入适当过盈的定位销。将凸凹模装在固定板上，并保持垂直，同磨大的；端面齐平。用平行夹板将上凸凹模的固定板与上模座加紧后合模，使导柱缓慢进入导套。在凸凹模的外圆对正凹模后，配作螺钉和螺钉过孔，并拧入螺钉但不要太紧。用轻轻敲打固定板的方法进行细致的调整，待凸凹模和凹模的间隙均匀后，配作凸凹模固定板和上模座的销孔，并配入相应过盈量的销钉。加工顶件块时，外圆按凹模的孔实配，内孔按拉深凸模的外圆实配，保持要求的间隙。装配后，顶件块的顶面须高于凹模而拉伸凸模的顶面不得高于凹模。安装固定挡料销和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圆上应于凹模中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按凹模上的螺孔引作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固紧，其他零件的装配均符合要求后打标记。5.2卸料装置的确定卸料与出件装置的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，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为2.0 mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料，又因为是复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。6.模具检测表2.11 冲裁模具试冲检测表序号质量管理及检测内容说明1组织质量监控系统，对模具生产过程全面检查与监控1模具原材料的质量检验模具零件加工后质量检验，主要包括零件的形状、尺寸精度及表面质量、硬度及形位精度。2具装配后前后的检验。3模具试模后的验收。4具内在质量的无损探伤检测。5具包装、运输质量检验。2组织对加工设备及工装夹具检查1检查加工设备运行情况及加工精度2检验共装卡具工作及精度状况。3组织产品质量分析1进行产品质量分析。2提出提高产品质量措施3提出改进方案、意见4组织质量教育与技术教育1对操作者进行质量全面管理教育，以提高操作者责任心。2对操作者进行技术培训，以提高操作者技术水平5组织维护、保养量器具 对在检测过程中、所使用的量具、量仪等进行保管、维护，并提出定期鉴定的申请。6组织对模具的整体验收结 论这次的毕业设计是大学三年中的最后一个环节，是对三年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识。在校期间，开设有机械制图及AUTOCAD、机械设计、机械制造、液压传动、数控机床及编程、PLC等课程，这些课程有电子的，有专业课程设计的，对我们搞好这次毕业设计有很大的帮助，综合运用好这些课程，对我这次有巨大的帮助。即将毕业的我，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦，如机器损坏或零件老化等一系列问题时，这时就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决它。随着科学技术的高度发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格低廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养；增加设计方面的知识而努力。综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大的帮助和指导，为这次课程设计提供了非常有利的保障。因水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。致 谢三年的学习生活一眨眼就过了，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对三年以来帮助的人们我满怀感激，时刻没有忘记。所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。通过此次毕业设计，使我学到了许多知识，比如说模具整体的设计过程和你设计模具的实用性，你所设计的模具的最终目的是用模具来生产出合格的产品，其中还包括许多课本上学不到的知识。当然，在设计过程中出现的一些难题。比如说怎样提高产品的加工精度，以及小型工件的加紧这些问题，都通过我们去翻阅相关的书籍和经过蒋老师的悉心指教和帮助最终才得以解决，通过本次毕业设计，也使得我们这组成员更加齐心协力、努力创新，自始至终，都抱着一颗坚定的信念,即如何做能使其工件更加美观、精度更高、工作效率最高的心态即将毕业的我们，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦。随着科学技术的高度的发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养，树立知识经济意识；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力；培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业精神，加强环境保护意识，做到清洁生产和文明生产，以最大限度的获得企业效益和社会效益在此，感谢我们的指导老师蒋老师在百忙之中给予我们作品的悉心指点与帮助。感谢他为我们指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！所以，在以后的工作中，继续学习和加深。在此我非常感谢蒋老师在设计过程中对我的指导和帮助，在此向蒋老师致以诚挚的谢意！参 考 文 献1.成虹.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社.1987.2.冲模设计编.冲模设计手册之四.机械工业出版社1999.3.械设计编写组.实用机械设计手册.机械工业出版社1985.4.杨占尧.冲压模具图册.高等教育出版社1998.5.侯维芝、杨金风.模具制造工艺与工装.高等教育出版社1997.6.张鼎承.冷冲模的设计与制造.上海科技出版社1995.7.王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社1982.8.孙凤勤.模具制造工艺与设备.机械工业出版社1983.9.黄健求.模具制造.机械工业出版社2001.10.李德群.现代模具设计方法.机械工业出版社200411.陈万林.实用模具技术.机械工业出版社2000.12.模具实用技术从书编委会.冲模设计与应用实例.1986.