《冲压模具设计毕业论文异形垫片冲压模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压模具设计毕业论文异形垫片冲压模具设计.docx（25页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、题目：聂形翌在冲压模且设it一专业：机械自动化异形垫片冲压模具设计与分析摘要：模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而冲压模具又在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速，它在人们的日常生活及现代工业生产领域中占有很重要的地位。本毕业设计是关于异形垫片的冲压模具设计，通过分析异形垫片的结构，尺寸来确定其所选用的冲压方式、模具结构以及工位排版等设计内容。并最终完成该零件的冲压模具二维图纸、三维立体及加工运动仿真。当所有的参数计算完后，还要对模具整体的装配方案，主要部件的设计和装配的技术要求都进行分析。以便能够清晰的表达出该零件的冲压加工过程。关键词：异形垫片；冲压模；设计Abst
2、ract；Knownasthemotherofindustry,themouldisanimportantmodemtechnicalequipmentofmodernindustrialproduction.Withtherapidlydevelopment,thestampingdieisthrivinginthemouldindustry.Itplaysanimportantroleindailylifeandinthefieldofmodernindustrialproduction.Thegraduationdesignisaboutthestampingdiedesignofthe
3、profiledgasket.Itcandeterminethedesigncontents,includingstampingmethod,themouldstructureandtheworkinglayoutbyanalyzingthestructureandthesizeofprofiledgasket.Andfinallythegraduationdesignfinishesthe2Ddrawing,the3Ddrawingandthemotionstimulationofthatpartstampingdie.Withallparametersdone,analysisonthea
4、ssemblingofthemouldsandrequirementofmainpartsdesignandassemblingwasmade.Soitcanexpressthestampingprocessofthatpartclearly.Keywords:profiledgasket;thestampingdie;design引言背景：据统计，2003年我国生产汽车冲压件约240万吨/8亿件，机动车冲压件约28万吨/19亿件，农业用车冲压件约96万吨/7.1亿件，家电及建筑用材冲压件100万吨/12.8亿件。业内专家预计，随着冲压成形行业最大市场用户汽车行业今的迅猛发展，中国冲压业迎来了
5、一个迅速发展机遇时段，但能否抓住机遇获得新的更快的发展，前进的道路上尚有许多阻力和障碍需要克服与突破。意义：选择冲压模的设计作为课题是因为课题涉及知识面较广，其主要目的是使自己能更好的巩固和融合大学生活中所学习到的知识，并运用于实际模具设计过程中，提高自身软件操作熟练度，设计思路及模具结构清晰度。并且本设计的设计要求较高，对学生的设计能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程及自动化学科的材料力学，热力学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼学生设计规范性的能力。使学生能得到全方位的锻炼。课题要求学生具备较强的机械设计能力、逻辑思维能力和创新能力，对学生是一个挑战
6、。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。内容：本毕业设计是关于异形垫片的冲压模具设计，通过分析异形垫片的结构，尺寸来确定其所选用的冲压方式、模具结构以及工位排版等设计内容。并最终完成该零件的冲压模具二维图纸、三维立体及加工运动仿真。以便能够清楚的表达出该零件的冲压过程。匚艺设计(-)零件的工艺性分析零件三维如图IT所示，为许多机器上都需要用到的手柄，材料为厚度为O.15mm的H68,要求零件粗步应定为中批量生产，外精度要求不高，但表面必须要保证平整而圆孔是该零件需要保证精度的重点。综上所述：该零件适合冲压，零件的冲压性能良好。图IT异形垫片二维零件图(二)设
7、计冲裁方案与优劣确定该冲压件由冲孔、压扁、落料等多个基本工序组成。确定冲裁件工艺方案：该冲裁件的成型工序包括落料和冲孔，对其可能的加工方案有以下三种:方案一：用单工序模进行生产。先冲孔，后落料。方案二：用复合模进行生产。冲孔加落料复合冲压。方案三：用级进模进行生产。冲孔加落料级进冲压。表IT三个方案优劣程度的比较模具种类单工序模复合模级进模比较项目无导向有导向公差等级差低ITIoIT8级ITl3ITlO级零件特点尺寸、厚度不受限制中小型尺寸较厚形状与尺寸受模具结构与材料强度限制，尺寸可较大，厚度可达23n小零件厚度约0.1-6.0廊可加工外型较为复杂的零件零件平整度差低制件平直度好且具有良好的
8、剪切断面中小型件不平直，高质量制件需较平生产效率低较低f工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高安全性不安全，需要安全措施不安全，需要安全措旅比校安全模具制造工低比无导向机构的稍高冲裁较复杂零件时，冲裁简单的零件时，比复作量和成本比级进模低合模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产平直度要求较高的中小型制件的大批量生产大批量小型冲压件的生产三个方案的比较:方案一：模具结构简单，造价便宜，且每次冲裁所需的冲裁力较小，便于解决冲压设备冲压力吨位不足的问题。其缺点在于难以保证零件的尺寸精度，且零件较小，二次冲孔时，不能准确定位，容易使人受伤，生产效率低。易于加工和模具的维修，适用于小批量或试
9、制件。方案二：只需一副模具，制件精度与生产效率较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度能满足要求。模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，使得一些内孔的间距、内孔与边缘的间距都较小的工件不宜采用。方案三：只需一副模具，生产效率高，模具寿命长，操作方便，精度也能满足要求，生产成本较低。总结：通过对上述三种方案的分析与比较,采用级进模(方案三)较为合理，精度较高。二、排样设计冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的目的在于材料合理化的消耗、提高生产效率和延长模具使用寿命，根据材料利用率程度和成本降低方面，排样可以分为有废料排样、少废料排样和无
10、废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排样、斜排样、对排样、混合排样、多排样等多种排样形式。在进行多工位级进模的设计时，首先要确定条料排样图的设计，因为条料排样图的设计是进行级进模设计时的一个重要依据。多工位级进模条料排样图的设计是否合理，对模具设计及产品的最终成本的影响是很大的。尤其是在大批量生产中，若设计的排样图出现错误，会导致制造出来的模具无法冲制所需零件。除此以外，条料排样图一经确定，冲制零件的各部分在模具中的冲压顺序、模具的工位、工序数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载的设计形式等一系列问题也就被确定了。在这套模具中，排样设计的总原则是：先进行废料的冲裁
11、和条料压扁，然后进行冲孔、压弯，最后切断，而且要时刻考虑模具材料的强度和刚度，以及结构的合理性。(-)搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺的余料，称之为搭边。搭边的用处是补足定位误差，保持工件条料有一定的刚度，保证零件质量与送料方便。搭边值过大，材料浪费。搭边值过小，冲裁时条料容易翘曲或被拉断，不仅会增加冲压件的毛刺，而且还会拉入凸模、凹模间隙中损坏模具刃口，导致模具寿命降低。或影响送料工作。根据制件厚度与制件的排样方法查表2-1得：两制件之间搭边值al=l.8mm.侧搭边值a=2.Omm材料厚t圆件及r2t0角矩形边长l=50矩形边长150或圆角r=2工件al侧边a工件
12、间a侧边al工件间al侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25251.21.51.82.02.22.50.5b81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.92.0L6201.21.52.02.22.02.2202.51.51.82.02.22.22.52.5飞,01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.5、.02.52.82.53.23.23.5405.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.
13、9t表2-1搭边值和侧边值（二）排样图的展示D在进行这个级进模具的工序排样设计时，为提高模具寿命最好尽量分散各工位。考虑到简化模具结构，该级进模一共有2个工位，其中包含有冲孔1个工位，落料1个工位。（三）送料进距的计算条料在模具上每送进一次的距离称为送料进距，每个进距都可以冲出一个或多个零件。L=D+1.8=55+L8=56.8（如图）其中D、al、1如图2-2所示（四）确定条料宽度由上述可知，冲裁件所采用的是有废料排样，且侧搭边值a=2.Omm,所以条料宽度为49mm。同时可知板料规格：板料H68,板料的长度：500mm,宽度：49mm,采用横裁的方法（五）导料板设置导料板是条料的向定位机构
14、，对条料的宽度方向进行定位，从而使条料沿直线送进。具体的工位安排如下：冲孔一落料三、工艺计算（-）材料利用率计算单个零件的材料利用率n=SS0100%=SB100%冲裁面积SS=IOOOmm2n-1；B=49；L-518mmS指冲裁件面积So指所用材料面积，包含工件的面积和废料的面积B指调料宽度、A指送料步距、N指一个步距内冲件数n=SAB=-1000100%40.01%5149由此可知，n值越大，材料的利用率就越高，废料越少。工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，亦取决于排样形式和冲压方式。因此，需要提高材料利用率，就必须合理排样，减少工艺废料。(二)确定压力中心冲压模具的压力中心指的是冲压
15、时诸冲压力合力的作用点。为了保证压力机与模具正常工作，必须让冲压模的压力中心和压力机滑块的压力中心相合。不然会使得冲呀模和压力机滑块产生偏心载荷，从而会让滑块和导轨间的磨损变大，模具导向零件的磨损加模具和压力机的使用寿命减少。冲压模的压力中心，可以按照下面的方法来确定：单一的形状对称的冲裁件，其压力中心就是冲裁件的几何中心。分布位置对称的相同工件，其压力中心和工件的对称中心相合。不规则或则形状复杂的工件，其压力中心可用解析计算法。解析法的理论根据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。所以他的合力作用点的座标位置(x,y),就是模具的压力中心如图37、将工件周长分为L1/
16、L2/L3LlO基本线段，求得各段长度及中心位置。图3-1压力中心图nVFx1.X_4一+4_-片+片沙压力中心计算公式为VLv.、，_匕力+右力+=_占/o：Z；Ll+L3+Lnyi2-JJlLl(0,21)=31.4L2(12,31)=4L3(30,42)=50.24L4(48,24)=19L5(50,10)=4L6(55,5)=15.7L7(40,0)=20L8(26,4)=25.12L9(22,9.5)=3L10(16,11)=12所以压力中心为点(28.159,20.216)(三)冲裁力计算冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。平常所说的冲裁力是指冲裁力的MAX
17、值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算：平刃口模具冲裁力：Fp=KPLt查常用黄铜的力学性能表得：b=240-300Mpa取。b=300Mpa查表得：Kw=0.06,K推二0.07F落料=Ltob=I72X0.15X300=7740NF冲孔=Ltb=106.760.15300=4804.2NFQ=KFP=O.067740=437.4NFQl=nklFP=60.077740=3250.8NFQ2=K2FP=0.087740=619.2NF冲极力=Fp+FQ+FQl=4307.4N四、模具总体概要设计经分析，工件平整度要求低，尺寸精度要求低，形状简单，但是工件产量比较大，且材料厚度=0.15mm,为保证
18、冲压模的生产率偏高，经过筛选，该多工位级进模决定实施工序集中的工艺方案，刚性卸料装置+普通导正销定距。（-）卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料相互比较：刚性卸料是用固定卸料板。一般用作卸料精度要求偏低的冲压件。一：且当卸料板仅仅起到卸料作用的时候和凸模之间的间隙随着材料厚度的增大而增大，单边间隙为0.2t-0.5to二：当固定卸料板还具有对凸模导向作用的时候，卸料板和凸模的配合间隙要小于卸料板和凸模的冲压间隙。工件精度要求偏低，料厚取0.15mm较薄，所以可以用刚性卸料方式。（二）出件与送料方式的选择因为采用级进模生产，所以采用刚性下出件。（工件从模具下方脱落）因为选用的冲压设备是开式压力机，所
19、以采用横向送料方式，（由右向左送料）（三）导向方式的选择方案一：采用导柱在模架对角的方式。因为导柱装在模具压力中心对角线之上，所以上模座在导柱上滑动相对平稳。方案二：采用导柱在模架后方的方式。由于前左右三方位没有限制，进料和人为操作相对方便。并且导柱装在模架后方，工作时，模具的偏心距将导致导套及导柱的单边损耗,会严重影响到模具的使用寿命，并且这种导向方式不适用于浮动的模柄。方案三：采用四方都有导柱的模架方式。该方式导向平稳、准确、可靠、刚性好。常常用于冲裁件尺寸教大或者精度要求比较高的冲压件。方案四：采用导柱在模架中间的方式。导柱装在模架的对称轴上，导向趋于平稳、准确。但缺点是仅能一个方向送料
20、。根据以上四个方案的比较以及模具结构和送料方式的配合筛选，为了提高模具的寿命和工件的质量，采用方案一，即导柱在模架对角的导向方式，较为合理。（四）模具总装图图4-1模具总装图五、模具零件设计（-）刃口的计算冲压件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，然而模具合理的间隙也要靠模具的刃口尺寸及制造精度来保证。正确明确模具刃口尺寸和制造公差，是冲压模设计的主要任务之一。从生产及实践中可以知道：1由于凸模与凹模之间有间隙，使得落料和冲出孔都带有锥度（毛刺），且落料件大端尺寸等于凹模的尺寸，冲孔件小端尺寸等于凸模的尺寸。2、于测量和使用过程中，可发现落料件以大端尺寸为基准，冲孔孔径以小端尺寸为基准。3
21、、冲裁时，凸模与凹模要与冲压件或废料产生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，从而使得间隙就越来越大。综上所述决定模具刃口尺寸和制造公差时，要考虑以下原则：1、凹模尺寸决定落料件尺寸，凸模尺寸决定冲孔尺寸。所以设计落料模时，将凹模做为基准，在凸模上取间隙；设计冲孔模时，将凸模尺寸做为基准，在凹模上取间隙。2、考虑到冲压中凸模和凹模的损耗，在设计落料凹模时，凹模的基本尺寸取尺寸公差范围内的较小尺寸；在设计冲孔模时，凹模的基本尺寸取孔尺寸公差范围内的较大尺寸。如此在凸模与凹模损耗到一定程度时，依然可以冲出合格的冲压件。凸凹模的间隙仍旧取合理间隙的最小值。3、落实冲模刃口尺寸公差时，要考虑冲压件的公差要
22、求。若刃口精度要求太高（即制造公差过小），则会使得模具制造变得困难，成本变大，生产周期变茶长；若对刃口精度要求太低（即制造公差过大）则会使得生产出来的制件合格下降，模具的使用寿命降低。如果工件没有标注公差，那么对于不是圆形的工件可以按照国家“配合尺寸的公差数值”IT14等级进行处理，冲模则可按照ITII等级进行制造；对于圆形工件则可按照IT17IT9等级进行模具制造。冲压件的尺寸公差则按“入体”原则进行单项公差标注，落料冲压件上偏差为零，下偏差为负；冲孔冲压件上偏差为正，下偏差为零。表5-1磨损计算公式凸凹模刃口尺寸磨损情况基准件凹模的尺寸配置凸凹模的尺寸磨损后增大的尺寸+O.25A=(Ama
23、xx)0按凸凹模实际尺寸配置，保证双面合理间隙2cmin2cmax磨损后减小的尺寸OB=(Bmin+x)025磨损后不变的尺寸C=(Cmin+x)0.125表5-2冲裁零件各部分周长部位周长mm大圆孔50.24中圆孔37.68小圆孔18.84切断部分171.90总周长278.66大圆孔=2R=50.24中圆孔=2oR=37.68小圆孔=2HR=18.84切断部分=31.4+12.56+15.7+50.24+19+7+32+4=171.90冲孔模刃口尺寸计算公式：变小的尺寸A.=(A+m)变大的尺寸Bp=(B-xA)不变的尺寸Cp=Cp2式中AP,BP,CP为凸模刃口尺寸；X磨损系数，其值由参考
24、文献；一工件公差；*为一凸、凹模制造公差，模具公差内，按下面两式计算%=(1415)A=V4凹模刃口：计算公式：X=O.75A=O.2+025+0.05Al=(10.2-0.750.2)=10.05OOA2=(3.80.75X0.2)425a=3.950.015).025O.OO5).OO7约为0.00320.025).050.007).015约为0.00630.052100.0152025约为00140.12.150.0252.035约为0.02六、模架的选用按凹模边界尺寸为凭据，凹模边界L=250mm,B=160mm,模架闭合后高度为18Omm-23Omnb查表（JB/T7181.4）可以
25、知道模架为250InmX20OniInX180InIn-23OnIin（选取20Onm1）,技术要求按JB/T7183T995规定执行。（一）导柱、导套的选用据书本表JB/T7286.1查得：导柱尺寸可选择：28mm180mm据书本表JB/T286L3查得：导套尺寸可选择：28mm110mm43mm（二）上、下模座的选用据书本冲压模设计模架的规格选择，对应的上模座及下模座选择如下：上模座为：32OmmX28OmmX45mm（JB/T2855.4）下模座为：320mm280mm45mm（JBT2855.4）（三）材料的选取模架材料选择为钢板模架，上模及下模座均用45钢（GB/T699）制造。图6
26、-1模架七、压力机的选择进行零件冲压时，冲压压力机的公称压力一般要大于或等于冲压各个工艺力的总数。冲压设备属于锻造压力类机械。普遍的冷冲压设备可分为机械压力机（用JXX代表型号）和液压机（用YXX代表型号）。表7T常用冷冲压设备的工作原理及其特点类型设备名称工作原理特点机械式压力机摩擦压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘摩擦损坏大,生产率低。适用于中小件的冲压加工，曲柄式压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。生产率高,
27、适用于各类冲压加工。高速压力机工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装署等辅助装置。生产率很高,适用于大批量生产,模具一般采用多工为级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压等成形工序。表7-2压力机的主要技术参数（J23系列升式双柱可倾）技术参数代号单位型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40岩块公称压力PeKN31.563100160250350400滑块行程Smm253
28、5455565100100封闭高度H2mm120150180220270290330连杆调节SIMlmm25303545556065滑块中心线至机身距离Clmm90110130160200200250岩块地面尺寸左右amm100140170200250250300前后bmm90120150180220220260模柄孔尺寸1径dmm25303040404050深度1mm40555560606070垫块厚度Hlmm30303540506565最大10斜角aO45453535303030工作台尺寸左右amm250310370450560610700前后bmm16020024030037038046
29、0依据之前计算的冲压力，应选择开式双柱可倾压力机，其型号为：J23T6本毕业设计是在蔡乐安老师的悉心指导和严格要求下完成的，从课题选择、方案论证到具体设计和审定，我都会积极地和老师沟通交流，一心想把毕业设计出色的完成，所以本设计凝聚着我和蔡老师的心血和汗水，在四年的大学本科学习和生活期间，也始终感受着导师的细心指导和无私关怀，我受益匪浅。在此向蔡乐安老师表示深深的感谢和崇高的敬意。并希望毕业之后能遵循老师的教导，一步步走好我的人生。不积混步何以至千里，不积小流何以成江河。本设计能够如期顺利的完成，除了要感谢蔡老师的细心教导，也归功于各位任课老师以及辅导员的认真负责，使得我能够很好的掌握和运用专
30、业知识，并在设计中能有体现。也正是有了他们的悉心帮助和坚定支持，才使得我的毕业论文能够的顺利完成，在此向温州大学瓯江学院理工分院的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培。参考文献1成虹冲压工艺与模具设计（第二版）高等教育出版社20062姜伯军级进冲模设计与模具结构实例机械工业出版社20083刘占军多工位级进模设计及实例精解化学工业出版社20094贾俐俐冲压工艺与模具设计人民邮电出版社20085宛强冲压模具设计及实例精解化学工业出版社20086王树勋典型模具结构图册华南理工大学出版社20057冯炳尧模具设计与制造简明手册（第3版）上海科学技术出版社（2008年6月1日）8模具工业杂志9模具论坛附件：三维装配图:J50凹模零件图:仿真视频avi运动仿真:
