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1、 表8-3广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称垫圈零件机械制造工艺规程及工艺装备设计学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级材料成型及其控制工程一、课程设计（论文）的内容垫圈零件机械制造工艺规程及工艺装备设计（大批量生产）二、课程设计（论文）的要求与数据1、绘制产品零件图（须严格按国标要求）。2、确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。3、针对零件的特点，制订工艺规程文件（机械加工的工艺过程卡及工序卡片）。4、设计机床夹具（保证零件加工精度要求）。5、编写课程设计说明书（5000字，规范说明书书写格式）。三、课程设计（论文）应完成的工作1、零件图1张2、毛坯图1张3、机械加工工艺过
2、程卡片1份4、机械加工工序卡片1套5、夹具设计装配图1张6、课程设计说明书1份四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期1下达机械制造技术基础课程设计任务11052013.11.42熟悉零件图，准备各种资料11052013.11.83绘制零件图，制定工艺规程11052013.11.154工艺装备设计11052013.11.225撰写设计说明书11052013.11.296上交所有资料11052013.12.13五、应收集的资料及主要参考文献1 王宛山、邢敏主编，机械制造手册，辽宁科学技术出版社，2002。2 陈宏钧主编, 实用机械加工工艺手册，机械工业出版社，2003。
3、3 陈锡渠、彭晓南主编，金属切削原理与刀具，北京出版社，2006。4 吴宗泽、罗圣国主编，机械设计手册（第3版），高等教育出版社，2006。5 王光斗、王春福主编，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社2000。发出任务书日期：2013年 11 月 1 日 指导教师签名：计划完成日期： 2013年 12 月 13 日 教学单位责任人签章：广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文）课程名称 机械制造技术基础课程设计 2013 年 12 月 13 日摘要本设计为一垫圈的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计
4、算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。并在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析。关键词 冲压模 凸凹模 工艺分析AbstractThe design for thecoldstamping die design,a washer,according to thedesign of partssize,material,batch production. Other requirements,first of allparts of the pr
5、ocess analysis,to determine theplan of stamping processand diestructure,and then through theprocess design and calculation,determine the layoutandcutting plate,and calculate the stamping forceand center of pressure,the primary election press,computing convex,concavedie cutting edgesize and tolerance
6、,finallydesignthe selection of parts,checking thepress,drawing dieassemblydrawings,and processing technology on themainparts of the diefor thepreparation.And in the structuredesign at the same time,some partsoftheprocess analysis.Key word ： Stamping die Punch and die Process analysis目录第一章 绪论.71.1冲压的
7、优势71.2冲压的缺点7第二章 零件的分析.82.1 零件的作用.82.2 零件的工艺分析.92.3 确定冲裁方案9第三章 冲压力的计算.103.1 落料力103.2 冲孔力103.3 冲裁力103.4 推件力103.5 卸料力103.6 冲压力11第四章 冲压机的选取12第五章 模具工作尺寸的计算13第六章 整体式凹模轮廓尺寸的确定及凸模的设计与校核146.1 凹模的外形尺寸设计与形状的选择146.2 凸模外形尺寸的设计与形状的选择156.3凸模强度的校核16第七章 模具其它零件的设计与计算167.1凸模固定板的设计167.2卸料板外形尺寸的确定177.3导料板的确定177.4垫板的确定17
8、7.5上、下模座的设计177.6导柱、导套的设计17第八章 压力机相关参数的校核18第九章 工艺图表及装配图18结束语21参考文献22体会心得23第1章 绪 论 冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件
9、的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。1.1冲压的优势与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精
10、度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。1.2冲压的缺点当然，冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的得到解决。第二章 零件的分析 2.1.
11、12.1 零件的作用垫圈一般用在连接件中一个是软质地的，一个是硬质地较脆的，其主要作用不仅是增大接触面积，使压力分散，防止把质地软的压坏，还可以实现粗的装配精度。2.2 零件的工艺分析（1）由查表可知，该零件可以选用H62-M（黄铜）作为加工材料，黄铜材含铜量62%。与其他铜材相比导电性能比较差，材质相对较硬，氧化速度相对较慢，具有良好的冲压性能。（2）由零件图可知，该零件是以R3.25的圆孔为中心，形状简单，对称。再加上孔边距远大于凸凹模允许的最小壁厚，因此可以考虑使用复合冲压工序。（3）由零件图可知，该零件的均未标注公差，属于自由尺寸，可按IT10级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差
12、分别为：零件外形：12，20，R0.5，6，4.52零件内形：6该零件可以利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。2.3 确定冲裁方案(a)先落料，再冲孔，采用单工序模生产；(b)用冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。分析：方案(a)需要两套模具和两道工序来完成，花的功夫跟时间相对较多，生产效率低；方案(b)采用的是冲孔加落料的复合冲裁，生产效率较高。总计：因此在冲裁此零件时选择方案(b)。2.4 排样图2.4.1第三章 冲压力的计算 3.1 落料力由零件图可知：零件的外形总周长：L=8+4.52*4+6*2=46.08 零件的内形总周长：L=6=18.84 由查表可知：材料的抗剪强度=420MP
13、a 系数k=1.3 落料力：F=KLt=15429.96N 3.2 冲孔力 冲孔力F=KLt=37739.52N 3.3 冲裁力 由3.12和3.13可知：F=15429.96N F=37739.52N 故F= F+F=53169.48N 3.4 推件力 F=n KF=4*0.055*53169.48=11697.3N 由查表可知，式中n= h由冷冲模设计表3-14可查得 3.5 卸料力 F=KF=0.05*53169.48=2658.5N 由查表3-4可知 K=0.05 3.6 冲压力 F=F+F+F=53169.48+11697.3+2658.5=67525.28N 故公称压力P=（1.1
14、1.3）F=74277.8N=74.2778KN第四章 压力机的选取4.1.1从满足冲压力的要求看由国家标准初选J23-10型号压力机。型号J23-10公称压力/KN100滑块行程/mm45滑块行程次数/（次/min）145最大封闭高度/mm180封闭高度调节量/mm35滑块中心线至床身距离/mm130立柱距离/mm180工作台尺寸前后240左右370工作台孔尺寸/mm前后130左右200直径170垫板尺寸/mm厚度35直径模柄孔尺寸/mm深度55直径30滑块底面尺寸前后左右床身最大可倾角待添加的隐藏文字内容335第五章 模具工作尺寸的计算1.由制件图可知，该制件属于无特殊要求的一般冲孔、落料
15、。 （1）由于内外形尺寸都属于自由公差，按IT10级计算，取X=0.75 由差冷冲模设计表3-33得，Z=0.090mm Z=0.12mm 则 Z- Z=0.03mm （2）冲孔6属于孔类尺寸，公差按IT10级，经查公差表得，6mm；凸模按IT6级加工制造，凹模按IT7级加工制造，查表得 =0.009 =0.015 d= (d+X*)=（6+0.75*0.15)=6.1125mm d=(d+ X*+Z)=（6+0.75*0.15+0.09）=6.2025mm 校核：+Z- Z 0.009+0.0150.12-0.09 0.0240.03（经校核，满足间隙公差条件） （3）落料： A=12，A=
16、20，A=6，A=R=0.5，属于轴类尺寸；A=6属于孔公差，公差按IT10级，经查公差表得： A=12，A=20，A=6，A=R=0.5，A=6；X=0.75； =0.12，=0.10，=0.10，=0.08，=0.12 凸模按IT6级加工制造，凹模按IT7级加工制造 A：=0.011；=0.012 D=（D-X*）=（12-0.75*0.01）=11.9925mm D=（D- X*-D）=（12-0.75*0.01-0.09）=11.9025mm 校核：+Z- Z 0.011+0.0120.12-0.09 ， 0.0230.03（满足公差间隙要求） A：=0.013；=0.001 D=（D
17、-X*）=（20-0.75*0.012）=19.991mm D=（D- X*-D）=（20-0.75*0.012-0.09）=19.901mm 校核：+Z- Z 0.013+0.010.12-0.09 ， 0.0230.03（满足公差间隙要求） A：=0.008；=0.01 D=（D-X*）=（6-0.75*0.01）=5.925mm D=（D- X*-D）=（20-0.75*0.012-0.09）=5.835mm 校核：+Z- Z 0.008+0.010.12-0.09 ，0.0180.03（满足公差间隙要求） A：=0.006；=0.008 D=（D-X*）=（0.5-0.75*0.008
18、）=0.494mm D=（D- X*-D）=（0.5-0.75*0.008-0.09）=0.485mm 校核：+Z- Z 0.006+0.0080.12-0.09 ，0.0140.03（满足公差间隙要求） A：=0.01；=0.012 D=（D-X*）=（6-0.75*0.012）=5.991mm D=（D- X*-D）=（6-0.75*0.012-0.09）=0.482mm 校核：+Z- Z 0.01+0.0120.12-0.09 ，0.0220.03（满足公差间隙要求） 式中：D，D落料凹凸模尺寸，单位mm d,d冲孔凸凹模尺寸，单位mm D落料件的最大极限尺寸，单位mm d冲孔件的最小极
19、限尺寸，单位mm 工件制造公差Z最小合理间隙，单位mmX磨损系数，凹、凸模制造公差第六章 整体式凹模轮廓尺寸的确定及凸模的设计与校核6.1 凹模的外形尺寸设计与形状的选择凹模厚度：H=kb（15mm）=0.4*30=12 由公式查冷冲模设计（3-33）可知H不能小于15mm，所以H值适当放大为15mm。凹模壁厚：C=（1.52）H（3040mm）=（2030）mm 由公式查冷冲模设计（3-34）可得 取C=30mm式中：b-凹模刃口的最大尺寸，单位mm k系数，考虑板料厚度的影响，查表3-15得k=0.350.5，取k=0.4 凹模外形尺寸的计算：长度：A=b+2C=20+2*30=80mm
20、宽度：B=12+2C=12+2*30=72mm由于直壁式凹模的刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变，所以凹模形状采用直壁式的。选择后侧式导柱模架，经模架确定凹模的尺寸为A=100B=80H=156.1.16.1.26.2 凸模外形尺寸的设计与形状的选择凸模长度的计算：由于采用弹压卸料板L=h+h+t + h=10.5+9+1.5+10=31mm;式中：L凸模长度，单位mm h凸模固定板厚度，单位mm h卸料板厚度，单位mm t材料厚度，单位mm h增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.51）mm，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取1020mm，取h=10mm6.3凸模强度的
21、校核 承压能力的校核 凸模承压能力按下式校核： = 式中：凸模最小截面的压应力，单位MPa A凸模最小面积，单位mm F凸模纵向所承受的压力，它包括冲裁力和推件力 单位N 凸模材料的许抗压强度，单位MPa 模具材料的许用抗压强度大小取决于凸模材料及热处理，选用时，一般可参考下列数值，对于T8A；T10A；Cr12MoV;GCr15等工具钢，淬火硬度为5862HRC时，可取=（1.01.6）*10MPa 确定T10A为凸模材料 F=F+F=53169.48+11697.3=64866.78N，A=32 mm = 2.1*10MPa采用阶梯式凸模增加强度，以保证强度足够。第七章 模具其它零件的设计
22、与计算7.1凸模固定板的设计材料Q235钢，凸模固定板的外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，,但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置，其厚度取凹模厚度的0.60.8，取中间值0.7，落料、冲孔凸模固定板的外形尺寸为：100*80*10.5，固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6.7.2卸料板外形尺寸的确定材料Q235钢，长和宽尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8，卸料板外形尺寸为100*80*9卸料板凸台部分高度为：h=H-（0.10.3）t取h=5.7,H为导料板高度。7.3导料板的确定材料T8钢，长和宽尺寸选用典型模架组合尺寸，导料板的外形尺寸为：100*80*6，厚度
23、H=6查冷冲模设计表3-17，由此表还可知挡料销高度h=3。7.4垫板的确定材料45，长和宽的尺寸选用典型模架组合尺寸，垫板的外形尺寸为：100*80*57.5上、下模座的设计上、下模材料选用HT250钢，选用矩形模座，外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070mm，厚度为凹模厚度的11.5倍。选标准模架：上模座选GB/T2855.5外形尺寸为100*80*25下模座选GB/T2855.6外行尺寸为100*80*307.6导柱、导套的设计采用滑动导柱，导套，材料20钢，为了增加表面硬度和耐磨性,应进行表面渗碳处理,渗碳后的淬火硬度为HRC5862，根据标准，导柱选用：GB/T2861.1外形尺寸为：2
24、0*120第八章 压力机相关参数的校核模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度H与最小装模高度H之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为H+10mmHH-5mm 135180-5=175mm(满足闭合高度要求)但135H=135+10=145,应加垫板保证正常的安装。第九章 工艺图表及装配图9.19.29.39.49.59.69.79.89.9结束语经过了一段时间的模具设计，在这段时间里，我觉得我的专业知识、查找资料和独立思考的能力有了一定的提高，也从中学会了遇到困难时应当如何去解决，这对我走进社会从事工作有着重要的影响。在设计过程中，也存在一些客观的不足，没有实践的条件，不能根据实际
25、的情况来进行设计，只能对其结构进行想像，这样做出来的，难免存在缺点和不足，希望老师加以指点和批评。参考文献1 王伯平主编 互换性与测量技术基础 机械工业出版社2 崔洪斌 肖新华主编 CAD 2008中文版 人民邮电出版社3 杨可桢 程光蕴 李仲生主编 机械设计基础第五版 高等教育出版社4 张忠将 李敏主编 SolidWorlks 2010机械设计从入门到精通 机械工业出版社5 于永泗 齐民主编 机械工程材料 大连理工工业大学出版社6 王绍俊主编 机械制造工艺设计手册 机械工业出版社心得体会通过本次冷冲模的设计，使我对冲裁模有了更多的了解，在老师和我们的共同努力下，终于结束了。通过这次实习，使我
26、在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识。此次设计中，我们利用计算机辅助设计（CAD）来进行冷冲模的设计，计算机辅助设计，是在设计时，把原始数据图形数据化的参数输入计算机对其进行分析和处理并通过显示器给出分析结果和图形，同时还可在显示器上对分析结果和图形进行补充修改和完整，使设计达到最佳水平，比动手画图更省时和省力，而且清晰明了，可见（CAD）技术在冷冲模设计中已从理论阶段走上了实用阶段。这次设计得到万志峰老师的帮助和辅导，在这里我向她表示衷心的感谢。使我们明白了（CAD）在模具设计时的总体流程，以后我一定更加努力学习，为将来打下坚固的基础。年 月 日教师评语 年 月 日成绩及签名 年 月 日
