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毕业设计说明书

题目:

垫圈冲压工艺及模具设计

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摘要

本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。

冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。

文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明，另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型，以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。

【关键词】工艺、工艺性、冲压工序、冲压模具、尺寸

Abstract

Thisprojectisapressdiedesignationbasedontheoriginalproduct.Theelectionofpressprocessisbasedonconsultingcorrelationdatumandanalyzingtheformofmanufacturedproductmeticulous;Theelectionofpressdieisbasedonsynthesisconsiderationsoneconomicalefficiency、theprocessingpropertyofpartandcomplexdegreeisomanyfactors;Calculatingtheworkblankofmanufacturedproductunfolddimensionislinedfeedonthepremiseofcalculationconveniencebutwithoutcontributiondieconfectioningsimplifiedfrequentapplicationcast.Inthetest,tointroducetheelectionprincipleandmeansofpressconfectioningartandmiscellaneousrapportpart,otherwisealsointroducingcalculationmeansontheworkblankfromofmanykindsofproductunfolddimensionandsimplifiedcast,andthemeansoflookinguponthereferencebooksofdesigningpressdie.

【keywords】Thecraft；thetechnologycapability；pressprocess;punchdie;thesize.

目录

前言…………………………………………………………………………………

第一章零件图及工艺方案的拟订

1.1零件图及零件工艺性分析…………………………………………………5

1.2工艺方案的确定……………………………………………………………6

第二章　工艺设计

2.1计算毛坯尺寸……………………………………………………………7

2.2确定排样方案……………………………………………………………8

2.3确定裁板方案……………………………………………………………9

2.4工序的合并与工序顺序……………………………………………………11

2.5计算各工序的压力…………………………………………………………11

2.6压力机的选取………………………………………………………………12

第三章　模具类型及结构形式的选择

3.1落料、冲孔复合模的设计…………………………………………………15

第四章模具工作零件刃口尺寸及公差的计算

4.1落料、冲孔模刃口的计算…………………………………………………17

第五章模具零件的选用，设计及必要的计算

5.1落料、冲孔复合模…………………………………………………………19

第六章压力机的校核

6.1落料、冲孔模压力机的校核………………………………………………26

第七章模具的动作原理及综合分析

7.1落料、冲孔复合模的动作原理…………………………………………27

第八章凸凹模加工工艺方案

8.1凹模、凸模加工工艺路线…………………………………………………29

8.2模具装配……………………………………………………………………33

第九章设计心得…………………………………………………………………35

第十章致谢辞…………………………………………………………………36

【参考文献】………………………………………………………………………37

前言

随着经济的发展，冲压技术应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。

冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。

高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。

新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。

由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。

随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。

可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。

目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。

我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。

毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。

希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。

第一章零件图及工艺方案的拟订

1.1零件图及零件工艺性分析

一、零件图

图1—1）

工件图：

如图1—1所示

名称：

垫圈

材料：

H62—M

板厚：

1.5mm

二、零件的工艺性分析

垫圈所用的材料H62—M为硬质黄铜,其力学性能如下：

τ=412Mpa,σb=412Mpa,σs=192Mpa。

（《冷冲压工艺与模具设计》P322）

零件图上未注公差等级，属自由尺寸，按IT12级确定工件尺寸的公差.该制件形状简单，尺寸较小，厚度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：

①该冲裁件的材料H62—M为硬质黄铜，具有较好的可冲压性能。

②由于板料厚度一般，且在各个转角出均有圆角过渡，比较适合冲裁。

③有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。

④制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。

1.2、工艺方案的确定

对工序的安排，拟有以下几种方案：

①落料—冲孔，单工序模生产。

②落料—冲孔复合冲压，复合模生产。

③冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

方案①模具结构简单，容易制造。

但成形制件需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬运半成品要浪费大量时间。

生产效率较低；工件的精度也难以保证。

方案②复合模结构一般，比较容易制造。

成形制件只需一道工序；节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易于保证孔的质量和制件精度。

方案③级进模结构复杂；难以制造。

有较高的生产效率且能保证制件的精度。

综上所述，根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案②

第二章工艺设计

2.1计算毛坯尺寸

由《互换性与技术测量》P33表2—1

IT12=0.21（18～30）、0.18（10～18）、0.30（50～80）。

按对称偏差:

长度方向上最大尺寸为Dmax=22.3+0.21=22.51

宽度方向上最大尺寸为dmax=14+0.18=14.18

由《冲压工艺与模具设计》P45表2.5.2确定搭边值：

工件间：

a1=2；沿边：

a=2.2

由《冲压工艺与模具设计》P45表2.5.3

条料下料剪切公差：

δ=0.5；

条料与导料板之间的间隙：

c=0.2

2.2、确定排样方案

一．计算工件实际面积

图2—1）

把工件分为如图2—1的A、B两部分，分别计算各部分面积，则工件的总面积F=A+2B

A部分的面积Sa=72×π-3.252×π=120.69375

B部分的面积Sb=6×4.83=25.908415

∴工件的总面积

F=Sa+2×Sb=120.69375+2×25.908415=172.51058

二．分析排样方案

方案①：

直排（如图2—2所示）

图2—2）

条料宽度B=[D+2（a+δ）+c]–δ

=[14.18+2×（2.2+0.5）+0.2]0-0.9

=19.780-0.5mm（圆整20mm）

进距：

A=d。

+a1

=22.51+2

=24.51mm

材料利用率：

η=F/AB×100%

=172.51058/24.51×20×100%

=37.9%

方案②：

直对排（如图2—3所示）

图2—3）

条料宽度B=[D+2（a+δ）+c]–δ

=[22.51+2×（2.2+0.5）+0.2]0-0.5

=28.110-0.5mm（圆整29mm）

进距：

A=d。

+a1

=14.18+2

=16.18mm

材料利用率：

η=F/AB×100%

=172.51058/28.11×16.18×100%

=35.1%

经过计算分析，比较方案①材料利用率较高，经济性较好。

所以选择方案①

2.3、确定裁板方案

查《冷冲压工艺与模具设计》P323附表3选用600×1200×1.5标准轧制铜板。

裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。

纵裁时：

每张板料裁成条料数：

n1=600/20=30余0mm

每块条料冲制的制件数n2=（1200-2）/24.51=48余21.52mm

∴每张板料冲制的制件数n=n1×n2=30×48

=1440个

材料利用率η=nF/F。

×100%

=1449×172.51058/600×1200×100%

=34.7%

横裁时：

每张板料裁成的条料数n1=1200/20=60余0mm

每块条料冲制的制件数n2=（600-2）/24.51=20余17.8mm

∴每张板料冲制的制件数n=n1×n2

=20×60

=1200个

材料利用率η=nF/F。

×100%

=1200×172.51058/600×1200×100%

=28.7%

由上述计算结果可知，纵裁时材料的利用率教好，经济效率较高。

考虑到本次设计的模具，采用纵裁。

综上所述，排样图如下图所示

排样图）

2.4工序的合并与工序顺序

根据上面的分析与计算，此件的全部基本工序只有落料、冲孔

根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：

方案⑴：

落料与冲孔，各为基本工序。

方案⑵：

模具复合程度较高，所需的模具较少，且模具设计容易，其制造费用也较低，其基本工序合并生产率高，也易于保证工件精度。

因此选定这一方案。

所以，本次需设计的模具为：

落料、冲孔复合模；

2.5计算各工序的压力

已知垫圈所用的材料H62—M为硬质黄铜,厚度为1.5mm,其力学性能如下：

τ=412Mpa,σb=412Mpa,σs=192Mpa。

一落料、冲孔工序的计算

落料力P1=ktLτ

=1.3×1.5×61.66×412

=163855.284（N）

落料的卸料力：

P2=k卸P1（查《冷冲压工艺与模具设计》得：

k卸=0.025～0.08）

=163855.284×0.04

=6554.21136（N）

冲孔力：

P3=1.3πd孔tτ

=1.3π×6.5×1.5×412

=16397.394（N）

冲孔的推件力：

P4=n﹒k2﹒p3（查表2-37凹模型口直壁的高度=6,n=h/t=4,k2=0.055）

∴P=4×0.055×16397.394

=3607.42668（N）

这一工序的最大总压力为：

P=p1+p2+p3+p4

=163855.284+6554.21136+16397.394+3607.42668

=190414.31604（N）

2.6压力机的选择

根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，选用公称压力为250KN的开式双柱可倾压力机（型号为J23—250）能满足使用要求。

压力机的具体参数如下

滑块行程：

65mm

滑块行程次数：

55次/min

最大封闭高度：

270mm

封闭高度调节量：

55mm

模柄孔尺寸：

直径40mm，深度60mm

工作台面尺寸：

370mm（前后）×560mm（左右）

垫板厚度：

50mm

压力中心的确定

模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。

为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。

否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

由于该制件的毛坯及各工序均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。

第三章模具类型及结构形式的选择

根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。

3.1落料、冲孔复合模的设计

因为本次模具设计结构简单工艺要求不高，所以采用落料、冲孔复合模，本设计没有拉深、翻边等，凸模能够保证强度，故采用复合模的结构是合理的。

落料、冲孔复合模常采用典型结构，即落料采用正装式。

工件厚度一般（t=1.5mm）,故采用弹性卸料装置，弹性卸料装置除了卸料的作用外，在冲孔时还起到压紧工件的作用。

顶件时采用弹性顶件装置,弹性力由橡皮产生,由托杆将力传到工件上,将工件顶出;推件是采用刚性推件装置,将工件从凸凹模中推出。

落料、冲孔复合模的结构形式如图3—1所示。

图3—1）

第四章模具工作零件刃口尺寸及公差的计算

4.1落料、冲孔复合模

①落料刃口

该冲裁件外形尺寸为落料件，选凹模为设计基准件，只需计算落料凹模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。

工件精度要求为IT12级查《冲压工艺与模具设计》P31附表2.2.1：

冲模制造精度为IT9级。

查《冲压工艺与模具设计》P33附表2—1取各外形尺寸制造对称公差。

查《冲压工艺与模具设计》P37表2.2.4

2Cmin=0.15

2Cmax=0.19

查《冲压工艺与模具设计》P37表2.2.1：

选取系数x=0.75

落料凹模的基本尺寸计算如下：

落料凹模工作部分尺寸图）

a凹=（5.12-0.75×0.12）+00.25×0.12mm=5.03+00.03mm

b凹=（0.6-0.75×0.1）+00.25×0.1mm=0.525+00.025mm

c凹=（4.14-0.75×0.12）+00.25×0.12mm=4.05+00.03mm

d凹=（14.18-0.75×0.18）+00.25×0.18mm=14.045+00.045mm

落料凸模的基本尺寸与凹模相同分别为：

a凸=5.03mm

b凸=0.525mm

c凸=4.05mm

d凸=14.045mm

保证双面间隙值为0.03～0.05mm

②冲孔刃口

设冲孔凸凹模均按IT9级加工，查《冲压工艺与模具设计》P33表2.2.3

冲裁模最小初始双面间隙：

2Cmin=0.15

冲裁模最大初始双面间隙：

2Cmax=0.19

查《冲压工艺与模具设计》P37表2.2.1，选取系数x=0.75

dp=（dmin+x△）-0δp

=（6.5-0.036+0.75×0.036）-00.009mm

=6.491-00.009mm

dd=（dp+2Cmin）+0δd

=（6.491+0.15）+00.015mm

=6.641+00.015mm

校核≤2Cmax-2Cmin

0.009+0.015≤0.19-0.15

0.024＜0.04（满足间隙公差条件）

第五章模具零件的选用，设计及必要的计算

5.1、落料，、冲孔复合模

①成形零件

一、凸模

凸模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。

采用阶梯式凸模（如图5-1所示）

图5-1）

二、凹模

落料凹模实际最大工件尺寸

长度方向上l=22.405mm

宽度方向上b=14.045mm

查《冲压工艺及模具设计》P68得K=0.35

凹模厚度：

H=kb=0.35×22.405=7.84175mm（取15mm）

凹模壁厚：

C=（1.5～2）×H=1.6×15=24mm

宽度方向上凹模最大外形尺寸为：

B=b+2C

=14.045+2×24

=62.045mm（圆整取72mm）

宽度方向上凹模最大外形尺寸为：

L=l+2C

=22.405+2×24

=70.045mm（圆整取70mm）

凹模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。

凸凹模采用台阶式结构（如图5—2所示），采用固定板固定，这样简化了模具的结构，节省了材料的成本。

②支撑固定零件

上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。

通常都是根据凹模最大外形尺寸D。

选用标准模架。

凹模最大外形尺寸L=70mm，宽度方向上最大外形尺寸B=62mm选用GB2851.3—81中的后侧导柱模架。

模具的闭合高度h=140～165mm，

上模座为80×63×30，下模座为80×63×40，导柱的基本尺寸为ø18mm。

上模座选用GB2855.5—81中的后侧导柱上模座，材料为HT200、Ⅱ型。

其主要参数：

L=80mmB=63mm、

t=30mm=90mmS=94mm

=50mm=85mmR=28mm

=60mmD=28+00.021mm　　

（上模座）

下模座选用GB2855.6—81中的后侧导柱下模座，材料为HT200。

其主要参数：

L=80mmB=63mmt=40mm

=90mmS=94mm=50mm

=58mmR=28mm=60mm

d=18

（下模座）

模柄选用材料为Q235的B型压入式模柄，参见GB2862.1—81。

其具体参数为：

d=40mmD=42mmD1=50mm

H=90mmh=30mmh1=6mm

b=3mma=1mmd1=6+00.012mm

（模柄）

③卸料零件

采用弹性卸料板卸料，根据卸料力的大小取卸料板的厚度为8mm。

由《冲压手册》表10-1选用圆柱螺旋压缩弹簧,其材料为60Si2Mn,热处理硬度为HRC=43--48

设使用弹簧的个数为6个，F