蒸发器挂板毕业设计论文.docx
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蒸发器挂板毕业设计论文
安徽机电职业技术学院
毕业设计（论文）
题目：
蒸发器挂板
系别机械工程系
专业材料成型与控制
班级材料3102
姓名王明光
学号1205103055
2012～2013学年第一学期
目录
前言
摘要
1、零件的工艺分析1
1.零件结构与尺寸1
2.冲裁件的精度与粗糙度1
3.冲裁件的材料1
4.确定工艺方案1
2、工艺与设计计算2
1.排样设计与计算3
2.计算冲压力4
3.压力中心计算4
4.初选压力机5
3、模具总体结构设计5
1.模具类型5
2.模架类型5
3.操作与定位方式6
4.卸料与出件方式6
5.凸、凹模间隙值确定6
6.计算凸、凹模刃口尺寸及公差6
7.模具零、部件的设计7
8.计算模具的闭合高度9
9.压力机的校核9
4、设计选用模具零部件，绘制总装草图9
1.模具总体结构确定9
5、模具部分工艺设计10
1.凹模工艺设计10
2.卸料板工艺设计11
六、致谢13
七、参考文献14
前言
冲压是金属压力加工方法之一，是建立在金属塑性变形的基础上，借助于压力机上的模具对板料施加压力，使板料产生分离或变形，从而获得所许形状和尺寸制件的工艺。
冲模在冲压中致关重要，如果没有先进合理的冲模、先进的冲压工艺，批量冲压生产就无法实现。
只有将冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料相互结合才能得到高效率、高质量的冲压制件。
一、冲压加工的特点
与传统的机械加工相比较，冲压加工具有许多优点：
1.冲压加工是少、无切削加工方法之一，是一种低耗高效的加工方法。
2.冲压件的尺寸精度由模具保证，所以制件互换性好，质量稳定。
3.可以加工尺寸范围大、薄壁、形状复杂、表面质量好、刚性好的制件。
4.生产效率高，以实现机械化和自动化。
当然，任何加工都不是十全十美的，冲压加工同时也具有加工时产生噪声和震动两种公害，并且操作者的安全事故时有发生。
而随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，机电一体化技术也在不断地进步，这些问题将得到完善和解决。
2、冲压加工的发展趋势
进入20世纪90年代以来，高新技术全面促进传统成形技术的改造及先进成形技术的发展。
21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出“精”“省”“净”的需求，具体如下：
1.冲压技术将更加科学化、数字化、可控化。
2.注重制件制造全过程，最大程度地实现多目标全局综合优化。
3.对制件的工艺性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展，以便从制件初步设计甚至够思时起，就能针对制件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。
4.冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小批量多品种混流生产模式，以及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速反应能力。
5.重视复合化成形技术的发展。
以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造制件方向发展，也正在从制造单个制件向直接制造结构整体的方向发展。
摘要
本设计是为了满足蒸发器挂件的大量生产设计的。
此模具采用倒装复合模，模架是根据蒸发器挂件的形状选择的，选用后侧导柱窄长式模架。
根据整体模具结构及所需的冲压力，选用J23-63开式双柱可倾式曲柄压力机。
本设计是为使所学的知识连贯起来，并利用运用所学知识进行模具实际设计。
使所学的知识不在停留在书本上，并对所学知识进行总结，为以后的工作学习打下坚实的基础，意义重大。
关键词：
零件工艺性分析、排样、压力中心、模具总体结构
1、零件工艺性分析
1.零件结构与尺寸
零件展开尺寸计算
图1零件厚度0.8mm内弯曲半径R0.5mm
零件展开尺寸LZ=l1+l1+0.4t
=28+18+0.4×0.8
=46.32mm
从零件图2可知，该零件结构简单，上下对称，在零件外形轮廓连接处使用了4×R2圆角光滑连接，因此较适合于冲裁。
2.冲裁件的精度
除了零件图上给的尺寸精度外，其余未标尺寸精度根据其要求按《冲压件尺寸公差》（6）要求。
图2
外形尺寸：
476±0.2,46.320-0.28,，R2-00.100，7±0.1,9±0.1；
内形尺寸：
Ф50+0.14；
孔中心距：
452±0.1，392±0.1
3.冲裁件的材料
该蒸发器挂板选用的冲裁材料为热镀锌板材料（ST），牌号为EN10130，基体为ST12，是一种低碳钢，其化学成分为：
C：
≤0.10
Mn:
：
≤0.50
P:
：
≤0.035
S:
：
≤0.035
ST12力学性能：
屈服强度aMPa≤280;抗拉强度MPa≤270～410;断后伸长率（L0=80mm，b=20mm）%≥28
其性能符合QMK-J56.016《连续热镀锌钢板及钢带》的要求。
4.确定工艺方案
完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有冲孔、落料两道工序。
从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能看，该零件的冲压可以有一下几种方案。
1.方案一
采用单工序模生产方式，先落料在冲孔。
该方案模具结构简单，需要两道工序、两副模具才能完成零件的加工，生产效率低，生产过程中由于零件较薄，操作也很不方便。
同时孔边距尺寸7±0.1精度不易保证。
2.方案二
冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。
级进模生产适用于产品批量大、模具设计、制造与维修水平相对较高的外形较小零件的生产。
3.方案三
采用复合模生产，落料与冲孔复合。
考虑到零件尺寸7±0.1精度高，结构简单，为了提高生产率和保证零件的尺寸精度，决定采用复合模进行生产。
从工件的尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，复合模采用倒装式结构以及弹性卸料、定位钉定位方式。
二、工艺与设计计算
1.排样设计与计算
（1）确定搭边值
查教材表4-18，两工件之间搭边
=1.8mm，工件边缘搭边a=2.0mm,步距为48.12mm.
（2）根据工件的形状，有两种排样方案：
方案一：
如下图
图3
条料宽度B=（D+2a）0-δ=（476+2×2）=480-00.66（查资料《冲压件尺寸公差》表一得δ=0.660）
材料利用率
一个步距内材料利用率：
η=A\BS
×100％
=95.12％
方案二：
如下图
图4
条料宽度B=（D+2a）0-δ=（46.32+4）=50.32-00.5（查资料《冲压件尺寸公差》表一得δ=0.5）
材料利用率
一个步距内材料利用率：
η=A\BS
×100％
=91.38％
经计算方案一的材料利用率最高，所以采用方案一的排样方式。
2.计算冲压力
（1）冲裁力
F冲=Ltσb
=1107.44×0.8×280N
≈248.1KN
卸料力
F卸=K卸F冲=0.03×248.1KN≈7.4KN
推件力
F推=K推F冲n=0.05×248.1×1KN≈12.4KN
总冲裁力
F总=F冲+F卸+F推=269.9KN
3.压力中心计算
压力中心如图6所示。
图5
根据以上公式得x0≈238mmy0≈23.1mm
其中：
L1=1044.64L2=15.7mmL3=15.7mmL6=15.7mmL7=15.7mmx1=238mmx2=12mmx3=44.1x6=436.1mmx7=464mmy1=23.16mmy2=37.32mmy3=7mmy6=7mmy7=37.32mm
计算时，边缘4×R2忽略不计。
因此压力中心坐标为（238,23.1）。
⒋初选压力机
根据总压力F总=269.9KN、初选压力机，并结合现有设备，选用JC23-40开式双柱可倾式曲柄压力机，并在工作台面上备制垫块。
其参数如下：
公称压力：
400KN；滑块行程：
90mm；行程次数：
65次/分；最大闭合高度：
210mm；连杆调节长度：
50mm；工作台尺寸（前后×左右）：
380mm×630mm。
三、模具总体结构设计
1.模具类型
根据原始数据，本设计采用复合模，并根据零件结构采用后侧导柱窄长式模座。
2.模架类型
根据已知材料得，由于零件是狭长的薄板件，因此采用后侧导柱窄长式模架尺寸为630×200×220~265。
1.上模座2.下模座3.导柱4.导套
图6
3.操作与定位方式
把模具安装在压力机上，合模时，滑块带动上模向下运动，凹模接触板料并压卸料板使橡胶压缩，进而凸凹进入凹模对板料进行落料同时凸模也进入凹模孔对板料冲孔，落料零件进入落料凹模孔并卡在冲孔凸模上，板料卡在凸凹模上，废料从冲孔凹模中漏出。
开模时，弹簧反弹将板料卸下，同时打杆带动推件块将零件从凹模中卸下。
模具的定位采用圆柱销定位。
4.卸料与出件方式
本设计采用弹性卸料装置，通过橡胶的作用来进行卸料。
此装置在冲压时既可卸料又可压料，特别适于在薄板或制件要求平整的复合模上使用。
而零件采用打料杆进行卸料。
打杆带动打板经过推杆，推动推件块将零件从落料凹模空中卸下。
废料从冲孔凹模中直接卸出。
5.凸、凹模间隙值确定
根据经验公式：
Z/2=Ct（t=0.8，查书P30表2-4得C=0.06~0.09）
所以得：
Zmin=0.096mm
Zmax=0.144mm
表2-4系数C
材料
料厚t<3mm
料厚t>3mm
软钢、纯铁
0.06~0.09
当断面质量无特殊要求时，将t<3mm的相应C值放大1.5倍
铜、铝合金
0.06~0.10
硬钢
0.08~0.12
6.计算凸、凹模刃口尺寸及公差
冲孔凸模：
=（
+
）
=（5+0.75×0.14）-00.020
=5.105-00.020mm
=（
+
）
=（5.105+0.096）+00.020
=5.201+00.020
落料凹模：
=（
-
）
=（476.2-0.5×0.4）+00.060
=476+00.060
=（
-
）
=（476-0.096）-00.040
=475.90-00.040
=（
-
）
=（46.32-0.75×0.28）+00.030
=46.11+00.030
=（
-
）
=（46.11-0.096）-00.020
=46.01-00.020
7.模具零、部件的设计
根据零件实际结构，按指导书P135表得：
凹模厚度H=20mm
凹模宽度B=125mm
凹模长度L=600mm
凹模边缘厚度C=62mm
因此确定凹模外形尺寸为600×125×20mm。
图7
（2）凸凹模尺寸
凸凹模长度L=h1+h2+h=20+20+20.8=60.8mm
其中，h1为凸凹模固定板厚度；h2为弹性卸料板厚度；h为增高厚度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）。
图8
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
按尺寸480mm×48mm×62mm备C1r2MnV方料
2
刨
刨端面达到基本要求
刨床
3
磨平面
磨上下平面留加工余量及基准面
磨床
4
钳工划线
划孔的定位线线
5
钳工
钻Ф5的孔
钻床
6
钳工
扩Ф7的孔深56.8
钻床
7
钳工
铰Ф5.20+00.020的孔
钻床
8
热处理
按热处理要求保证60~64HRC
9
磨平面
磨上下平面及基准面达要求
磨床
10
检验
检验各尺寸
（3）冲孔凸模尺寸
冲孔凸模长度L凸=h1+h2+c=（20+20+0.8）mm=40.8mm
式中，h1为凸模固定板厚度；h2为凹模板厚度；c料厚。
图9
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
按尺寸45mm×Ф13备C1r2MnV圆柱形料
2
车
车外圆和端面达基本尺寸要求
车床
3
车
按图所给尺寸要求车台阶并对凸模刃口留余量
车床
4
车
精车凸模刃口
车床
5
热处理
按热处理要求保证56~60HRC
6
检验
检验各尺寸
8.计算模具的闭合高度
根据所选模架及凸凹模尺寸的到模具闭合高度为
H总=H上下模座+H上垫板+H冲孔凸模+H凸凹模-H一个料厚
=（135+8+40.8+60.8-0.8）mm
=243.8mm
9.压力机的校核
根据模具的闭合高度（243.8mm）及模架的尺寸（630×200×220~265）知初选的压力机JC23-40并不符合，因此总体考虑选用J23-63开式双柱可倾式曲柄压力机，其主要参数如下：
公称压力：
630KN；滑块行程：
130mm；行程次数：
50次/分；最大闭合高度：
360mm；连杆调节长度：
80mm；工作台尺寸（前后×左右）：
480mm×710mm。
四、设计选用模具零、部件，绘制总装草图
⒈模具总体结构确定
图10
如图7此模具为倒装式复合模。
模具闭合高度为243.8mm。
其工作原理：
把模具放在压力机上上模座1固定在滑块上，下模座固定在工作台上，在压力机的作用下实现模具的开合，模具每开合一次进行一次冲裁。
模具闭合时，落料凹模5、冲孔凸模17进入凸凹模11进行冲裁，开模时，在打杆20作用下带动推件块15把零件从凹模5中推出，条料从卸料板6中被压缩橡胶7弹出，这就是整个冲裁过程，条料进行下一次冲裁准备。
5、模具部分工艺设计
1.凹模工艺设计
凹模结构如下图11：
图11
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
按尺寸610mm×135mm×22mm备CR12方形材料
2
刨
刨端面达到基本要求
刨床
3
磨平面
磨上下平面留加工余量及基准面
磨床
4
钳工划线
划螺纹孔和凹模尺寸线
5
钳工
加工螺纹孔
钻床
6
钳工
打穿丝孔
钻床
7
铣
铣阶梯（476+00.060×54×14）mm
铣床
8
热处理
按热处理要求保证60~64HRC
9
线切割型腔
线切割型腔至要求
（476+00.060×46.11+00.030×20）mm
线切割机床
10
磨平面
磨上下平面及基准面达要求
磨床
11
检验
检验各尺寸
⒉卸料板工艺设计
卸料板结构如图12
图12
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
按尺寸610mm×135mm×22mm备CR12方形材料
2
刨
刨端面达到基本要求
刨床
3
磨平面
磨上下平面留加工余量及基准面
磨床
4
钳工划线
划螺纹孔和划导料孔
5
钳工
加工螺纹孔和导料孔
钻床
6
钳工
打穿丝孔
钻床
7
热处理
按热处理要求保证调质28~32HRC
8
线切割
线切割型腔至要求
（476×47×20）mm
线切割机床
9
磨平面
磨上下平面及基准面达要求
磨床
10
检验
检验各尺寸
致谢
这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助，其中我的导师戚文老师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向戚老师寻求帮助，而戚老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。
另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
再一次对我的母校表示感谢。
参考文献
1、《冲压模具图册》主编.杨占尧北京：
高等教育出版社，2004.
2、《冲压模具及设备》主编.徐政坤北京：
机械工业出版社，2011.7
3、《冷冲模设计资料与指导书》主编.杨关全匡余华大连：
大连理工出版社，2011.12
4、《机械制图》主编.钱可强北京：
高等教育出版社，2010.6
5、《冷冲模设计》主编.赵孟栋北京：
机械工业出版社，2009.3
6、《中国模具设计大典》主编.李志刚北京：
机械工业出版社，1998.
7、《公差配合与几何精度检测》主编.王宇平北京：
人民邮电出版社，2007.12
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