模具设计与制造毕业设计防盗锁垫片片落料冲孔复合摸.docx
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模具设计与制造毕业设计防盗锁垫片片落料冲孔复合摸
目录
前言………………………………………………………………………………4
摘要………………………………………………………………………………5
绪论………………………………………………………………………………5
产品零件图………………………………………………………………………7
1.冲裁工艺设计…………………………………………………………………7
1.1冲压工艺分析………………………………………………………………7
1.2冲压工艺方案的确定………………………………………………………8
2.主要的设计计算
2.1排样方式的确定及其计算方法……………………………………………9
2.2条料宽度，送进步距，导料板间距的计算………………………………10
2.3冲压力的计算………………………………………………………………11
2.4压力中心的计算……………………………………………………………11
2.5工作零件刃口尺寸的计算…………………………………………………11
3.凸、凹模人口尺寸计算的依据和原则
3.1尺寸计算原则………………………………………………………………12
3.2模具刃口尺寸的计算………………………………………………………12
4.模具的总体设计……………………………………………………………19
4.1模具类型的选择……………………………………………………………15
4.2定位方式的选择……………………………………………………………15
4.3卸料方式和出件方式的选择………………………………………………15
4.4推件与顶件装置……………………………………………………………16
4.5橡胶的选用与计算…………………………………………………………16
4.6模架及零部件的设计………………………………………………………19
4.6.1凹模形状及尺寸的计算…………………………………………………17
4.6.2凸模固定板和垫板………………………………………………………19
4.6.3凸凹模……………………………………………………………………19
4.6.4凸模的设计………………………………………………………………19
4.6.5卸料板的设计…………………………………………………………20
4.6.6卸料螺钉和的选用……………………………………………………20
4.6.7紧固件的选择…………………………………………………………20
4.6.8顶件块的设计…………………………………………………………20
4.6.9模架和模柄的选择………………………………………………………20
5．其它模具结构零件………………………………………………………21
6.选择模架规格……………………………………………………………22
7.压力机的选用……………………………………………………………23
8.模具总装图及工作原理………………………………………………24
9.设计总结……………………………………………………………………26
10.感谢信………………………………………………………………………27
参考文献…………………………………………………………………………28
前言
冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。
据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。
因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。
目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
本次设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。
本设计主要介绍喇叭罩的冲压复合模。
本设计共分五章，主要包括冲压工艺分析和工艺方案制定、冲压工艺计算及设计、模具结构设计、模具零件加工工艺设计、模具调试与安装等。
另外，还附有毕业设计任务书、知道老师评语及成绩评定表、答辩小组成员表、部分模具零件冲压工艺过程卡、装配图、零件图。
由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，恳请个各位老师的批评与指正。
摘要
现代生产中，模具已成为大批量生常各种工业产品和日用生活的重要工艺设备。
应用模具的目的在于保证产品的质量，提高生产效率和降低制造成本。
因此不但要有合理、正确的模具设计技术，还必须有高效、高质量的模具制造技术作为保证。
CAD/CAM/CAE技术在数控加工中的应用为模具制造提供了高效的基础和质量。
CAD/CAM/CAE技术为数控模具加工提供了捷径。
MasterCAM集CAD与CAM于一体，使用方便，容易掌握，被广泛用于机械制造业和模具行业中的零件二维绘图三维制订、数控自动编程与加工。
用户还可以将AutoCAD、MDT、Pro/E是参数化设计，能够用最短的时间实现产品的设计与制造，灵活性比较高、更新快。
采用Pro/E绘图，然后用Pro/E的数据接口将三维图形调入MasterCAM中，进行自动加工，生成程序，实现CAD/CAM一体化。
高速切削技术是下一阶段的发展方向，也是提高加工效率和加工精度的方法，高速切削技术的发展也将会带来刀具技术的创新，新型的刀具材料和刀具涂层技术是为高速切削提供了条件。
同时也将为机床的各方面技术创造了挑战性。
毕业设计是毕业生步入社会生产实践之前的知识考验，通过毕业设计，可以使毕业生在学校所学的知识、技能的一个书面表面形式的表达。
这将是对所学的知识给一个系统的总结和复习。
作好毕业设计不仅能够检验自己的不足，找出弱点，巩固要点的机会，更是一次锻炼个人独立思考，独立创作的机会，认真作好毕业设计，对于每一个毕业生来说，是学习，也是总结和检验，所以做好毕业设计对我的意义很大，为以后的工作打下了坚实的基础，希望能通过本次的设计能够更进一步的提高我的知识面。
本人希望通过此次的毕业设计，巩固自己对工业设计、制造软件的学习，提高自己的综合水平，为将来走向社会打下良好的基础。
在毕业设计中得到了黄力刚老师的精心指导和大力支持，在此对他表示衷心的感谢。
但由于水平，知识有限，毕业设计中错误和疏漏之处难免，恳请老师和同学指正，提出宝贵意见。
关键词：
铣削工艺程序工序模具
绪论
模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。
模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。
冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。
据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。
因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。
目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。
为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。
本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用，巩固和加深各种理论知识灵活运用。
目标是通过这次毕业设计，可以很好的培养独立思考，独立工作的能力，为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。
此次毕业设计课题为喇叭罩冲压复合模。
首先对零件的冲压工艺进行了分析，介绍了拉深、落料、冲孔、整形模结构设计的要点，同时编制了该模具中主要零件的的制造工艺和装配主要要求。
产品零件图
产品名称：
防盗锁垫片
材料：
Q235A
生产批量：
中小批量
料厚：
1mm
1.冲裁工艺设计
1.1冲压工艺分析
在编制冲压工艺规程和设计模具之前，应对冲裁件的形状、尺寸和精度方面进行分析。
主要是冲裁件的形状要求简单对称，有利于材料的合理利用，有合理的孔间距和孔边距，有好的圆角过度，以便于模具的加工。
此工件只有落料冲孔两道工序，材料为Q235碳素结构钢，一般碳素结构钢的价格低廉，具有良好的塑性和焊接性能，但是轻度较低，在机械生产制造中主要用于受力不大的普通机械零件，力学性能较好，能满足一般工程结构零件和普通结构零件，此工件结构简单，外形为方型结构，中间为直径为20mm的大圆孔，两边有两个对称的直径为6mm的小圆孔，形状简单、结构对称、材料利用率较高，冲件两边对称小孔与工件边缘的距离符合冲裁件的工艺要求，材料厚度为1mm，工件尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度要求低，为了满足高的材料利用率和低的生产成本，此冲裁满足要求。
1.2冲压工艺方案的确定
在冲压过程中在冲裁工艺分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲压工艺方案，该工件包括落料冲孔两道工序，再者就是根据冲裁工序组合的确定，包括单工序冲裁，复合冲裁，级进冲裁，工序组合的确定首先根据零件的生产批量，工件的尺寸公差等级，工件尺寸形状的适应性模具制造安装调试的成本，综合各方面考虑此零件的冲裁工艺方案有一下三种：
方案一：
先落料后冲孔，采用单工序生产。
方案二：
落料—冲孔复合冲裁，采用复合模生产。
方案三：
冲孔—落料连续冲裁，采用级进模。
方案一、模具结构简单，但是需要两幅模具，生产效率低，劳动强度大，安装不够安全，调试不够方便，只适用于形状简单，小批量生产的零件。
方案二、此方案只需一副模具，冲裁件的形状易于保证，一次冲压就能完成一个零件的冲裁，生产效率高操作方便，劳动强度低，尽管模具的结构较为复杂但是由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难，冲裁件的冲裁质量较高，内孔与工件边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度优于单工序冲裁，低于级进冲裁，模具的尺寸轮廓较小，但是模具的制造复杂，制造精度高，成本高，冲压后成品件留在模具上，在清理模具时会影响冲压速度，操作不方便。
方案三、此方案也只需要一副模具，生产效率相对较高，但是零件的冲压精度稍差，要想保证冲压件的形状位置精度，需要在模具上设置导正销，但是此方案的生产效率高，减少了模具的数量和设备数量，比较适用于形状特别复杂冲裁件生产，但是模具的制造轮廓大制造复杂且生产成本高，此工序一般只适用于大批量的生产。
综合对以上个方案的分析，本着生产条件，生产批量和降低生产成本和劳动强度等各方面的因素，该冲裁件的冲压方案选用第二个较好。
2.主要的设计计算
2.1排样方式的确定及其计算方法
在设计落料—冲孔复合模首先应考虑零件的排样方式，尽量采用少废料或无废料的排样方法，可以简化冲裁模的结构减小冲裁力，提高材料的利用率，但是在材料的实际冲压生产中由于零件的形状尺寸仅精度的要求，批量大小和原材料的供应等方面的不同，不只能有一种固定的排样方案。
但是应尽量保证最高的材料利用率、最高的劳动生产率、生产操作方便、模具的结构简单和寿命长等反面的特点，排样方法搭边值的选用根据冷冲压工艺与模具设计资料选取，侧搭边值a=1.2mm，工件间搭边值a1=2mm
排样图:
如2-1所示，
2-1排样图
2.2条料宽度，送进步距，导料板间距的计算
应为此冲裁件的冲裁为无侧压装置，应考虑条料的送进过程中由于条料的摆动而使侧搭边的减少，为了补偿条料侧搭边值的减小，条料宽度应增加一个条料的可能摆动量，故应按下式计算
条料宽度
=
=
=
D-----条料宽度方向冲裁件的最大尺寸
a--------侧搭边值，查表1.1
△------条料宽度的单位（负）偏差，查表1.2、1.3
C-------导料板于最宽条料之间的间隙。
其最小值查表1.4
2.3冲压力的计算
由于该模具为正装式复合模采用上出料装置，弹性卸料。
冲裁力的相关计算如下：
冲裁力F=tL
=1×
×400=108.2KN
卸料力Fx=KxF=0.05×108.2=5.4KN
顶件力FD=KDF=0.06×108.2=6.51KN
总压力F总=F+Fx+FD=108.2+5.4+6.5=120KN
根据计算结果和压力机的技术参数，选择J23-120KN。
2.4压力中心的计算
由于零件的形状是中心对称形状，压力中心在零件的几何中心上。
2.5工作零件刃口尺寸的计算
凸模和凹模的人口尺寸公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。
模具的合理间隙值也要靠凸凹模人口尺寸及公差来保证。
因此正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计的一项重要工作。
3.凸、凹模人口尺寸计算的依据和原则
3.1尺寸计算原则
在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面尺寸为基准。
落料件的光面是凸模刃口挤切材料产生的。
故计算刃口尺寸时应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：
（1）落料时，因落料件的光面尺寸与凹模的尺寸相等，应先决定凹模尺寸即以凹模尺寸为基准。
又因落料件的尺寸会随着凹模刃口尺寸的磨损而增大。
为使凹模尺寸磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料模的基本尺寸应取工件尺寸公差范围之内的较小尺寸。
而落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸减小初始间隙。
（2）冲孔时，因工件光面的孔径与凸模尺寸相等。
应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基准。
又因冲孔的尺寸会随着凹模磨损而减小，故冲孔凸模的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。
而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模的基本尺寸加最小初始间隙。
（3）确定冲模刃口尺寸公差时，应根据冲裁件的公差要求。
如果冲模制造公差过小，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；若冲模制造公差过大，则工件可能不合格，冲模寿命降低。
在确定模具的凸凹模刃口尺寸时必须根据模具落料-冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，因此落料应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。
冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，用增大凹模来保证合理间隙。
根据凸凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件的尺寸增大，其刃口的基本尺寸应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，凸模刃口磨损后，使冲孔件的孔径减小，故应使刃口尺寸接近于或等于工件的最大极限尺寸。
3.2模具刃口尺寸的计算
模具的制造常用以下两种方法来保证合理间隙：
一、配作法加工，二、分别加工法、根据零件的加工方法及模具的装配方法，结合模具的结构及生产批量，配做法加工比较适宜，可以降低模具个零件的制造成本，制造成本低、装配工作简单，因此工作零件刃口尺寸的计算就按配作法计算，零件未注明公差，可按IT14级查公差表的工件的尺寸及公差，零件的个尺寸：
、
、
、
、
、
。
查表1.5得：
Zmin=0.10、Zmax=0.14、由公差表查的工件个尺寸的公差等级然后确定x，除
的磨损系数为0.75外，其余所有尺寸的磨损系数均选择x=0.5。
落料凹模的基本尺寸
对应的凹模基本尺寸A1=
=
=
对应的凹模基本尺寸A2=
=
=
对应的凸模基本尺寸A2=
=R
=R
落料凸模的基本尺寸与与凹模相同，分别是49.69、34.69、R4.77。
不标注公差，但是在技术要求上要注明：
凸模实际刃口尺寸与落料凹模用配作法加工，但是要保证最小双面间隙Zmin=0.1
冲孔凸模的基本尺寸：
对应的凹模基本尺寸B1=
=
=
对应的凹模基本尺寸B1=
=
=
冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，同时也要在技术要求上注明：
凹模刃口尺寸与冲孔凸模刃口实际尺寸用配作法加工，保证间隙在0.10～0.14之间。
4.模具的总体设计
4.1模具类型的选择
由前面的冲压工艺分析，采用正装式，上出料，落料冲孔复合模
4.2定位方式的选择
为了保证模具正常的工作和冲出合格的冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。
条料在模具的送料平面中必须有两个方向的限位：
一是在与送料方向垂直的方向的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向。
二是在送料方向上限位，控制条料一次送进的距离，称为送料定距。
由于块料或工序件的定位，基本上也是在两个方向上限位，只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。
属于送进导向的定位零件有导料销，导料板，侧压板等；属于送料定距的定位零件有始用挡料销，挡料销，导正销，侧刃等；属于块料或工序件的定位零件有定位销，定位板等。
复合模即为导料销送进导向的模具。
导料销一般设置两个，并位于条料的同一侧，从右向左送料时，导料销装在后侧，从前先后送料时，导料销装在左侧。
导料销可装在凹模面上，也可以设置在弹压卸料板上。
因为该模具才用的是条料，为了是模具的制造和安装方便，又能满足模具的冲裁件的送料要求，故采用导料销，无侧压装置，控制条料的送进步距采用挡料销。
4.3卸料方式和出件方式的选择
在生产和制造中，冲出的工件不可能完全脱离模具，这就要在设计模具的时候考虑到模具的卸料方式和出件方式，从广义上说卸料装置包括卸料，推料和顶料等装置。
起作用是当模具完成一次冲压之后，把冲件或废料从凸模上卸下来；推件或定件一般指把冲件或废料从凹模中卸下来。
卸料装置可以卸下废料，也可以卸下冲件，其形式有固定的，弹压的和废料切刀等。
综合本模具的制造方式和冲压方式，又因为是正装式上出料，弹压卸料装置的基本零件是卸料板，弹性元件，卸料螺钉，弹压卸料既起到卸料作用又起到压料作用，所冲的零件质量较好，平直度较高，因此质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。
又因为工件厚度为1mm的Q235碳素结构钢，材料性能比较好，冲压性能比较适宜，故本模具采用弹性卸料装置。
4.4推件与顶件装置
推件装置推件和定件的目的都是从凹模中卸下冲件或废料。
把装在上模内称为推件；装在下模内称为定件。
推件装置是刚性的。
其基本零件有打杆，推板，连接推杆和推件块，有的刚性推件装置不需要推板和连接推杆组成中间传递结构，而由打杆直接推动推件块，甚至直接由打杆推件，
为使刚性推件装置能够正常工作，推力必须平衡。
因此连接推杆需要2～4根且分布均匀、长短一致。
推板安装在上模座内。
在复合模中为了保证冲孔凸模的支承刚度和强度，推板的平面形状尺寸只要能够覆盖到连接推杆，本身刚度又足够，不必设计太大，以使安装推板的孔不至太大。
设计是应根据实际需求选用。
由于刚性推件装置推力大，工作可靠，所以应用十分广泛，不但用于倒装模中的推件，而且也用于正装式的冲模中的卸料或推出废料，尤其冲裁板料较厚的冲裁模，宜用这种推件装置。
顶件装置顶件装置一般是弹性的，其基本零件是顶干，顶件块和装在下模底下的弹顶器。
这种结构顶件力容易调整，工作可靠，冲裁件的平整度较高，但是冲裁件容易嵌入边料中。
推件块或顶件块在冲裁过程中是凹模中运动的零件，对它有如下要求：
模具处于闭合状态时，其背后有一定空间，以备修模和调整的需要；模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作面高出凹模平面，以便继续冲裁；它与凸模和凹模的配合应保证顺利滑动，不发生无相干涉。
为此，推件块和顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国家标准制造，也可以根据板料厚度取适应间隙。
推件块和顶件块与凸模的配合一般呈较松的间隙配合，也可以根据板料厚度取适当间隙。
4.5橡胶的选用与计算
根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。
冲裁卸料用较硬橡胶。
聚氨酯橡胶具有高的强度、高弹性、高耐磨性和易于加工的特性，在冲模中应用悦来与多。
使用时应根据模具的空间尺寸和卸料力大小并按找聚氨酯橡胶块的压缩量与压力关系，适当选择聚氨酯弹性体的形状和尺寸。
如果需要聚氨酯橡胶时，则应进行必要的计算。
聚氨酯橡胶的压缩量一般在10%～35%范围内。
4.6模架及零部件的设计
4.6.1凹模形状及尺寸的计算
凹模形状凹模类型很多。
凹模的外形有圆形的和板型的；结构由整体式和镶拼式，刃口也有平刃和斜刃。
在实际的生产中。
由于冲裁件的形状和尺寸千变万化，因而大量使用外形为圆形或板行的凹模板，在其上面开设所需的凹模洞孔，用螺钉或销钉直接固定在支承件上。
凹模采用螺钉或销钉固定时，要保证螺钉间，螺孔与销钉间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。
凹模采用整体式结构，在冲裁时凹模承受和侧挤压力的作用。
由于凹模结构形式和固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前尚不能用理论的计算方法确定凹模轮廓尺寸。
在生产中，通常根据板料的冲裁厚度和冲件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距，经经验公式来计算
凹模厚度
H=kb（≥15）
=0.4×50
=20mm
垂直于送料方向上凹模宽度
B=b+2c（30～40）
=50+2×35
=120
送料方向上凹模长度
L=
=35+2×35
=105
式中：
S-----垂直于送料方向上的凹模刃壁间最大距离
S1-----送料方向的凹模刃壁间最大距离
S2----------送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离。
其值查表
k------系数。
考虑板料厚度的影响其值查表
凹模边长为120mm,L取标准值为125mm,查标准JB/T7643.1-1994得凹模宽度为125mm。
因此确定凹模外形尺寸为125×125×25mm；凹模外形如下图所示：
4.6.2凸凹模
在复合冲裁模中，凸凹模的内外缘均为刃口。
由于内外缘之间的壁厚是决定于冲裁件的孔边距，所以，当冲裁件的孔边距较小时，必须考虑凸凹模的强度。
为保证凸凹模强度，其厚度不应小于允许的最小值。
如果小于允许的最小值，则凸凹模的强度不够，就不宜采用复合模进行冲裁，复合模的凸凹模壁厚最小值与冲模的结构有关，正装式复合模的凸凹模壁厚可以小一点；凸凹模的最小壁厚值应按经验值取。
凸凹模外形按凸模设计，内孔按凹模设计，结合工件外形并考虑加工，将落料凹模设计成台阶式，最后采用电火花加工，
其总长L=20+16+9=45mm
4.6.3凸模的设计
凸模的形式和形状不同，冲裁结构与加工装配工艺等实际条件不同，所以实际生产中使用的凸模结构形式很多。
其端面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；结构有整体式、镶拼式、台阶式、直通式和带护套式等。
凸模的固定方法有台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定。
台肩式的凸模强度较好，装配修模方便。
其凸模部分的工作尺寸由计算而得；与凸模固定板的配合部分按过渡配合制造；最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出来，凸模长度的计算只要根据模具的结构，并考虑修磨，操作安全，装配等需要的确定。
当按凸模典型组合标准选用时，则可取标准长度，否则，应进行计算。
长度的计算方法按下式计算：
L=h1+h2+h3+h4
=20+15+25+5
=65mm
式中h1—凸模固定板厚度
h2-----空心垫板的厚度
h3---凹模厚
4.6.4凸模固定板和垫板
凸模固定板的作用是将凸模连接固定在正确的位置上。
标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种样式。
选用时，通过凸模固定和紧固件合理布置
的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的0.6～0.8倍。
固定板与凹模
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