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1、 （2012届） 专科毕业设计（论文） 院 系 机电工程学院 专 业 模具设计与制造 姓 名 学 号 班 级0 指导教师9 02213012 日期；二零一二年六月 冲压技术课程设计鹤壁职业技术学院专科毕业论文（设计）垫圈正装复合模诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 二零一二年六月 目 录摘 要IAbstract.II设计任务书及产品图.第一章前 言11.1冷冲模设计背景11.2 本设计目的意义11.3 本设计指导思
2、想.11.4本设计解决的问题2 第二章 工艺分析.32.1 材料分析.32.2 结构分析.32.3 精度分析.3第三章冲裁工艺方案的确定.43.1 方案种类.43.2 方案的比较.43.3 方案的确定.4第四章模具结构形式的确定54.1 复合模种类.54.2 复合模正装和倒装的比较.54.3 方案确定.5第五章工艺尺寸计算.65.1 排样设计.65.2 冲裁力的计算.65.3 压力机公称压力的确定.65.4 冲裁压力中心的确定.75.5 刃口尺寸的计算.7第六章模具总体结构设计96.1 模具类型的选择.96.2 定位方式的选择.96.3 卸料、出件方式的选择.96.4 导柱、导套位置的确定.9
3、第七章主要零部件的设计107.1 工作零部件的设计.107.2 定位零件的设计.117.3 模架及其他零部件的设计.11第八章模具总装图128.1 装配图（附录A）.128.2 零件图（附录B）.12第九章冲压设备的选取139.1 模具闭合高度校核.139.2 压力机确定.13第十章模具零件加工工艺1410.1 凹模的加工工艺.1410.2 冲孔凸模的加工工艺.1410.3 凸凹模的加工工艺.15第十一章模具的装配1611.1 上模装配.1611.2 下模的装配.16第十二章结束语17致 谢.18参 考 文 献.19附录A.20附录B.20摘 要 模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工
4、业的规模生产中发挥着重大作用，其生产的产品所能达到的高精度、高复杂程度、高生产率和低耗能、低耗材是其他工艺装备难以胜任的，因此，模具在制造业中的地位越来越重要，并广泛应用在机械、汽车、电子、家电、军事、航空航天等领域。制造业是体现综合国力的基础工业，模具是制造业的核心技术装备。模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济中的地位非常重要。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 本文针对模具的特点，选择模具分类中的冲压模具，针对具体的零件，工装方案的确定，模具标准化和标准件的选择，确定总体设计方案及研究方案的实施，确定主要系统和主要部件的设计。通过整个工艺的
5、过程的制定，充分体现了模具设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词： 模具，制造业，标准化，标准件 Abstract Die as an important production equipment and technology development direction, in the modern industry, the scale of production is playing an important role, its products can achieve high accuracy, high complexity, high productivity
6、and low energy, low supplies of other process equipment could do, therefore, die in the manufacturing sector is becoming more and more important, and is widely used in machinery, automobile, electronics, electrical appliances, military, aerospace and other fields. Manufacturing industry is the basic
7、 industry of the comprehensive national strength, the mold is the core of manufacturing industry technology and equipment. The mold is a technology intensive, capital intensive products, in our country the position in national economy is very important. Mold production technical level height, has be
8、come weighs a national product manufacturing level of the important signs. In this paper the characteristics of mold, mold classification of stamping die, for specific parts, tooling plan determination, the mold standardization and standard parts of the selection, determine the overall design plan a
9、nd research program, identify the main system and the design of main parts. Through the whole process of development, fully embodies the mold equipment to ensure the processing precision, processing efficiency, simplified process and other aspects of the advantages of.Key words: mold, manufacturing
10、industry, standardization, standard parts第一章 前 言1.1冷冲模设计背景 冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。在冷冲压加工中，冷冲模就是冲压加工所用的工艺装备。没有先进的冷冲压技术，先进的冲压工业就无法实现。冷冲压工艺与其他加工方法相比，有以下有点：（1) 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。（2) 冷冲压件的尺寸精度是有模具保证的，因此，尺寸稳定、互换性好。（3) 材料利用率
11、高，工件重量轻、刚性好、强度高，冲压过程耗能少，因此，工件的成本较低。（4) 操作简单，劳动强度低，易于实现机械化和自动化，生产效率高。（5) 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂、生产周期较长、成本高。因此，单件、小批量生产采用冲压工艺受到一定限制，冲压工艺多用于成批、大量生产。近年来的简易冲模、组合冲模、镀锌合金冲模等为单件、小批量生产采用冲压工艺创造了条件。由于冷冲压有许多突出的优点，因此，在机械制造、电子电器等各个行业中，都得到了广泛应用。大到汽车的覆盖件，小到钟表及仪器仪表元件，大多是冷冲压方法制成的。目前，采用冷冲压工艺所获得的冲压制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及各种
12、电子产品和人们日常用品等方面，都占有十分重要的地位。据粗略统计，在汽车制造业中有60%70%的零件是采用冲压工艺制成的，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业劳动量的25%30%。在机电及仪器仪表生产中有60%70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。在电子产品中，冲压件的数量占零件总数的85%以上。在飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产中，冲压件所占的比例也相当大。人们日常生活中用的金属制品，冲压件所占的比例更大，如铝锅、不锈钢餐具、搪瓷盆，都是冷冲压制品。目前我国模具市场的总态势是产需两旺，年生产总量已居世界第三，但我国模具行业总体是大而不强，主要差距是人才不足，专业化、标准化程度低等，特别是人才不
13、足已成为制约模具行业发展的瓶颈。1.2本设计目的意义垫圈：放在螺母或螺钉头与被连接件之间的薄金属垫。一般为扁平形的金属环，用来保护被连接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被连接件的压力。由于垫圈制件的形状简单，精度要求不高，在机械业中具有广泛应用性和通用性，因此适合大批量生产。为了便于取出制件，故采用正装复合模冲裁生产，避免了冲裁制件要人工来移除，节省了时间，同时也节省大量劳动力，提高了生产率。1.3 本设计指导思想根据冲压模工艺原理，结合产品（垫圈）结构的特点，采用正装复合模冲裁生产和弹性卸料的结构形式，设计的复合模经生产实践验证，其结构简单实用，冲压工艺过程稳定可靠。1.4 本设计解决的问题
14、设计出一套垫圈正装复合模并能在生产实践中使用，通过对垫圈正装复合模的设计，对常用冲压件在冲压过程中对模具的工艺要求有更深一层的理解，掌握冲压成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具有一次新的锻炼。第二章 工艺分析2.1 材料分析 材料为Q235，t=2mm的碳素结构钢，具有较好的冲裁成型性能，适合冲裁。2.2 结构分析工件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一圆形孔，孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径的要求。另外，经计算圆形孔距零件外形之间的最小孔边距为6mm，满足冲裁件最小孔边距的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。2.3 精度分析零件上有2个尺寸标注了公差要
15、求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。结论：由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。第三章 冲裁工艺方案的确定3.1 方案种类该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种工艺方案。 方案一：先冲孔，后落料。采用但工序模生产。 方案二：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。 方案三：采用冲孔落料同时进行的复合模生产。3.2 方案的比较方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两幅模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求。故而不选此方案。方案二：级
16、进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较小，小批量生产，采用次方案不合适，因而也排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。3.3 方案的确定 综上所述，本套模具采用冲孔落料复合模。第四章 模具结构形式的确定4.1 复合模种类常见的复合模有正装和倒装两种。4.2 复合模正装和倒装的比较正装特点：凸凹模安装在上模，除料、除件装置三套，顶件装置顶出工件，冲孔废料推件装置的打杆打出，操作不方便，不安全。凸凹模孔内不积存废料，
17、孔内废料的张力小，有利于减小凸凹模最小壁厚。先压紧后冲裁，对于材质软、薄冲件能达到平整要求。可冲工件的孔边距较小。装凹模的面积较大，有利于复杂冲件用拼块结构。结构复杂倒装特点：根据课题要求不选倒装复合模，此略。4.3 方案确定根据课题要求选正装复合模。第五章 工艺尺寸计算5.1 排样设计a. 排样方法的确定 根据工件的形状和课题要求，小批量生产，确定采用无废料的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经过多次排样计算决定采用直对排法。b. 确定搭边值 查冲压技术表114，取最小搭边值：工件间=1.2,侧面a=1.5。c. 确定条料布局 步距：26.7mm，宽度：15mm。d. 条料的
18、利用率 e. 画出排样图 （附录图）5.1 冲裁力的计算a. 冲裁力F查冲压模具课程设计表91取材料Q235的抗拉强度由 此件的周长为37.68mm,材料厚度2mm，Q235钢的抗剪强度去350MPa，K一般取1.3则冲裁该零件所需冲裁力为 同理 分析 此模具采用弹性卸料装置和推件结构，还需卸料力和顶件力、推件力 （系数K查冲压技术表112），则 顶件力 卸料力 推件力 5.3 压力机公称压力的确定分析 此套模具采用弹性卸料装置和上出料方式，所以零件所需的总压力为根据以上计算结果，冲压设备拟选J236.3。5.4 冲裁压力中心的确定分析此冲裁件为形状规则的圆环型，所以冲裁压力与零件的几何中心重
19、合，且在一条中心线上5.5 刃口尺寸的计算加工方法的确定结合模具及工件形状简单的特点，此模具制造采用分开加工查冲压技术表所述内容得查冲压技术表得，凸凹模制造公差：落料部分冲孔部分所以落料部分：冲孔部分b.卸料装置的设计 采用弹性卸料装置，已知冲裁板厚2mm，冲裁卸料力, 根据模具安装位置拟选聚氨酯橡胶为弹性元件。.确定橡胶自由高度 由以上两个公式，取.确定橡胶横截面积A 查得矩形橡胶在预压缩量为10%15%时的单位压力为0.6MPa,所以.确定橡胶平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间有圆形孔以避让凸凹模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫的中间的避让孔尺寸为18mm, 外形。.校核橡
20、胶的自由高度为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为55mm,因为 D橡胶直径橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为 .顶件装置中橡胶的选用分析 顶件装置一般是弹性的。其基本组成有顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做成通用的，其弹性元件是弹簧或橡胶（此选橡胶）。这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高。此处只要满足顶件力即可，在此不做计算说明。第六章 模具总体结构设计6.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以本套模具类型为复合模。6.2 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条
21、料的送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用固定挡料销来定步距。二第一件的冲压位置因为条料有一定的余量，可以靠操作工人目测来确定。6.3 卸料、出件方式的选择根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式，又为正装复合模具，采用弹性顶件方式出件。6.4 导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件质量，方便安全、调整、维修模具，该复合模采用中间导柱模架。第七章 主要零部件的设计7.1 工作零部件的结构设计a. 落料凹模 凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置时，要依据压力中心的数据，保证压力中心与模柄中心重合。轮廓尺寸可按冲压模具课程设计第2章公式（
22、224）和公式（225）计算 凹模厚度 凹模壁厚 取凹模厚度/长度：由于H 必须,取。C必须， 取 凹模宽度 凹模长度 根据零件形状，在分析受力情况及保证壁厚强度的前提下，可知凹模外形可为圆形或矩形，在此选择矩形轮廓，所以凹模轮廓尺寸为b. 冲孔凸模分析 根据图样：工件中有一个内孔，因此只需设计1支凸模。为了方便固定，采用阶梯式，长度为 参考冲压模具课程设计公式（223）式中 L凸模长度，mm; 凹模厚度，mm; 凸模固定板，mm; t 材料厚度，mm; h增加长度，它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度（0.51mm)、凸模 固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取1020mm。所以 c. 凸
23、凹模 当采用正装复合模时，凸凹模尺寸计算如下 凸凹模固定板 固定板厚度 弹性元件高度 7.2 定位零件的设计结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个6固定挡料销（起定距的作用）和两个的固定导料销，具体机构见于附录零件图。7.3 模架及其他零部件的设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可以防止由于偏心力距而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，查冲压模具课程设计第9章表948选择模架规格如下。 导柱：分别为 导套：分别上模座厚度取20mm,下模座厚度取30mm，上垫板厚度取312mm.此处暂取最薄3mm, 则该模具的闭合高度为 式中 L凸模高度，mm; H凸凹
24、模高度，mm; h凸模冲裁后进入凸凹模的深度，mm。第八章 模具总装图8.1 装配图（见附录A）通过以上设计，可得到如图（见附录A）所示模具的总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、凸凹模固定板、弹性元件（橡胶）、卸料板等组成。下模由下模座板、冲孔凸模固定板、凹模板等组成。废料出件是由打干、推板、连接推杆、推件块组成的刚性推件装置，开模时向下打出废料，工件由弹性顶件装置，经顶件装置由下向上顶出工件。卸料是在开模时，橡胶恢复弹力，推动卸料板向下运动，从而推下条料。条料送进时利用固定挡料销定步距，侧边的两个固定导料销来定条料的送进方向。操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里
25、，再利用侧边的导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需的工件的冲裁。8.2 零件图（见附录B）第九章 冲压设备的选取9.1 模具闭合高度校核由冲模的闭合高度校核公式校核 校核公式如下（参考冲压技术公式） 最初拟选的压力机J236.3参数如下 9.2 压力机确定模具闭合高度符合校验公式，因此所选压力机J2310可以满足使用要求。第十章 模具零件加工工艺 模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。表1所列为凹模加工工艺过程，表2所列为冲孔凸模的加工工艺，表3为凸凹模的加工工艺过程。 10.1 凹模的加工 表1 凹模的加工工艺工序号
26、工序名称工序内容1备料2热处理退火3刨刨6面互为直角，留单边余量0.5mm4热处理调质5磨平面磨6面互为直角6钳工划线划出各孔位线（销钉孔，螺钉孔及穿螺纹孔）7线切割加工各孔8热处理按热处理工艺，淬火硬度5862HRC9磨平面精磨上下面10线切割按图纸切割工件轮廓至尺寸要求 12检验10.2 冲孔凸模的加工 表2 冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容1备料备圆柱形()2热处理退火3刨刨6面，并互为直角4热处理调质5车床加工对刀及加工并留单边余量1mm6磨圆柱面/平面磨圆柱面、上下断面并互为平行7热处理按热处理工艺，淬火硬度达5862HRC8精加工按图纸要求精加工9钳工精修10检验，装配1
27、0.3 凸凹模的加工 表3（略）注：凸凹模为配作件，并同属圆柱类零件且用车床加工，其加工工艺过程与冲孔凸模加工工艺完全相同，最后只需保证凸凹模与凹模、凸模的最小合理间隙值即可。第十一章 模具的装配 根据复合模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下。10.1 上模装配a. 仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。b. 先将凸凹模放在上模座上，再装入凸凹模固定板、垫板并调整间隙，以免发生干涉及零件损坏。接着依次按顺序装入销钉、弹顶橡胶块及卸料板，检查间隙合理后拧入卸料螺钉，再拧入紧固螺钉，并在此检查调整。10.2 下模装配a. 仔细检
28、查将要装配的各零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。b. 先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模装配，并调整间隙。c. 把已经装配好的凸模及凹模与下模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及拧入螺钉。d. 将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲。并根据试冲结果做出相应调整，直到生产出合格制件。第十二章 结束语通过对垫圈冲孔落料正装复合模的设计，更深一层次地了解冲裁模的设计流程，包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大增加，因此在设计过程中一定要非常细心。致谢本课程设计（论文）在老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。很多问题让我不知所措，然而我并没有放弃，
