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1、 2011届毕业设计说明书 端盖冲裁模设计 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 指导教师： 刘先兰 职称 教授 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 成型0703班 完成时间： 2011年6月 摘要设计了一种新型端盖无毛刺冲孔模具。用该模具进行板料冲孔可实现无毛刺冲裁，孔的光洁剪切带长度可达料厚的8085%，并可显著提高孔的尺寸精度和形位精度，达到精密冲载的加工效果。该模具易于制造，可在普通冲床上使用，适合在生产中推广应用。关键词： 毛刺，冲孔，设计 DESIGNED A NEW COVER WITHOUT BURR PUNCHING DIE. SHEET WITH THE PUNCHIN
2、G MOLD CAN BE BURR-FREE PUNCHING, SHEARING AND SMOOTH THE HOLE WITH A LENGTH OF UP TO 80% OF MATERIAL THICKNESS -85%, AND SIGNIFICANTLY IMPROVE THE ACCURACY OF HOLE SIZE AND SHAPE ACCURACY, PRECISION PUNCH SET OUT TO ACHIEVE PROCESSING EFFECTS. EASY TO MANUFACTURE THE MOLD CAN BE USED IN ORDINARY PU
3、NCH, SUITABLE FOR APPLICATION IN PRODUCTION.目 录绪论41.1冲裁毛刺工艺41.1.1无毛刺冲裁现状41.1.2无毛刺冲裁方法法5模具设计62.1模具设计的目的及内容62.1.1模具设计的目的62.1.2模具设计的内容62.2 模具设计62.2.1分析冲压件的工艺性62.2.2制定冲压件工艺方案82.3进行冲压工艺计算82.3.1 计算压力中心82.3.2 冲压力的计算92.3.3 估算各主要零件的外形尺寸102.4 模具的总体设计152.5 选定设备162.5.1 压力机选择162.5.2 主要标准件的选取172.6绘制模具总图21模具参数设计 2
4、43.1 主冲深度243.2 模具刃口圆角243.3 反顶装置及其液压动力系统243.3.1 反顶装置243.3.2反顶液压动力装置设计25设计总结30参考文献311 绪 论1.1 冲裁毛刺工艺1.1.1 无毛刺冲裁现状目前国内外采用的冲裁工艺有两大类：一类是普通冲裁，另一类是精密冲裁，无论是哪一类冲裁工艺，所获得冲件下表面均带有纵向毛刺，毛刺的高度主要取决于被冲件材料的强度、料厚、冲裁间隙的大小和模具刃口的磨损情况等。上述因索的改善虽然可以把毛刺的高度限制到某一最小值，但不能冲制出没有毛刺的冲件，就是各种精密冲裁也不是无毛刺冲裁，虽然精冲件的剪切面光洁、尺寸精度高、形位精度高但仍不可避免地产
5、生比普通冲裁小的剪切毛刺，所以在通常情况下，冲裁毛刺只能进一步改善，而不能彻底清除。冲裁毛刺不仅影响零件外观，以后的变形工序由于产生应力集中而容易引起开裂，同时也给后续工序毛坯板料分层和送料造成困难，并加剧刃口磨损，降低模具使用寿命以及产生铆接间隙或焊穿、焊不牢等缺陷。毛刺还会在生产和使用过程中划伤操作者，威胁人身安全，可能影响装配工作顺利进行。因此，为满足安装、使用和工艺要求，就应当予以消除。消除毛刺的方法最常用的是滚光。还可用挫削、电解、化学处理等方法消除。但由于金属材料的塑性，可能使毛刺倒向孔内而得不到彻底清除。为了清除毛刺，需要添置清除毛刺的设备，增加清理毛刺的工时，还会带来材料和能源
6、消耗，从而增加了冲裁零件的加工成本。目前国内尚无一种无毛刺冲裁工艺，国内外联机检索最新报告表明，国内的各种科技文献中，只在如何减小毛刺高度方面有一定报道，国外(德国)有一种三工步无毛刺冲裁件，但它采用的仍是正间隙冲裁，一个孔要经过三个工步才能完成整个冲裁工艺，因此工艺复杂、模具结构复杂，模具精度要求高，孔的精度低，只相当于普通冲裁的冲制精度。 针对这一问题，研制出一种无毛刺冲件的冲制方法，该方法使得冲料经过冲孔后无需再进行任何附加的加工可直接获得无毛刺冲件。这就省去了冲裁后打磨、消除毛刺的后序操作，节省了清理毛刺所需的人力、相应的设备、物料及能源消耗。又由于该无毛刺冲裁工艺在普通冲床上就可获得
7、精密冲裁件的主要技术特征和效果，即具有冲裁表面尺寸精度高、形位精度高、剪切面光洁的特点，而不需要在价格昂贵的三动精冲压力机上冲裁，所以为企业为社会带来了可观的经济和技术效益。1.1.2 无毛刺冲裁方法采用负间隙冲裁法就可得到无毛刺冲件。所谓负间隙冲裁法就是在普通冲床上应用普通模具，使得模具上凸模的尺寸大于凹模的孔径，从而经过冲孔后无需再进行任何附加的加工可直接获得无毛刺冲件这时凸模不能对材料进行完全冲裁，即对于不同料厚的材料，使得在冲裁终了位置时凸模下端面距凹模上表面有一定的距离s (见图1)，这样压凸部分的材料与板料之间有一s高和负间隙值宽的金属连接带，然后对被压凸部分进行反顶并使之与板料分
8、离，金属连接带产生撕裂致使板料的下表面出现类似其上表面的塌角(见图2)从而获得无毛刺冲件这种冲裁法只要选定合适的技术参数，就能够冲制出具有图2特征的无毛刺冲件，即在冲件的下侧和上侧均无毛刺都有塌角，较长的光洁剪切面和较短的断裂带相接，具有精密冲裁的冲制效果。图1 无毛刺冲压凸面示意图图2 无毛刺冲件2 模具设计2.1模具设计的目的及内容2.1.1模具设计的目的 压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性环节。其目的是：1） 综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的
9、能力。2） 巩固与扩充专业课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。3） 充分掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。2.1.2模具设计的内容 毕业设计是在学生学完全部课程后时行的，时间一般为79周。以设计中等复杂程度以上的大、中型模具为主，要求每个学生独立完成冲压件工艺设计，冲模结构设计与计算，典型零件制造工艺规程制定工作，并完成一至两套不同类型的模具总装配图及部件装配图和全部零件图，完成设计计算说明书一份。毕业设计完成后要进行答辩。2.2 模具设计2.2.1分析冲压件的工艺性如图3所示为一端盖，材料为08号钢，厚度t=2mm。该零件属中批量生
10、产。 图3 端盖1) 最小圆角半径 表3 2-1 软钢冲孔的冲裁件,连接角度90的最小圆角半径为0.30t=0.302=0.60() 工件满足要求。2）冲裁件孔的最小尺寸由于冲裁件上孔的尺寸受到凸模强度的限制，不能太小，冲孔的最小尺寸 表32-2 自由凸模冲圆孔 D=1.0t=12=2() 0.1-0.50.0630.080.045-0.0550.5-2.50.0550.060.04-0.05由于本模具是采用弹性卸料装置和上出件方式,总冲裁力应该只考虑卸料力和顶件力。卸料力 2-2顶料力 由于本模具是先作不完全冲裁的负间隙冲裁，再由反顶凸模冲裁完全分离出废料。一般，主冲深度越深，连接带高度就越
11、小，反顶力越小；反之就越大。而一般的冲入深度为工件厚度的（60%-80%），实验结果表明反顶力一般不会超过10KN。现在就先以10KN作计算总冲压力的顶料力，即F=10KN则算所得的总冲裁力： 2-31） 初选压力机根据工作要求,初选开式双柱可倾式压力机,采用标准工作台.公称力63KN,型号为J23-6.32.3.3 估算各主要零件的外形尺寸1) 凹模壁厚表2 凹模具最小壁厚冲件材料材料厚度t0.50.6-0.81黄铜、低碳钢0.8-1.01.0-1.2(1.2-2.5)t由表2可得，凹模的最小壁厚 2-4又由H=Kb 2-5 可求出凹模厚度 ，查表3表3 系数K值b/mm料厚t/mm0.51
12、230.25充气； -系统最低压力（Pa） -系统最高压力（Pa） n指数；绝热时取n=1.4;等温时取n=1 7） 管道尺寸确定 3-10吸油管道：压油管道：回油管道：其中：v流速（m/s），荐用流速：对于吸油管v12 m/s;对于压油管道v36 m/s;对于回油管道v1.52.5 m/s。由上计算，确定管道尺寸：吸油和回油管采用通径为20，外径为28；压油管采用通径为8，外径为14。反顶液压系统工作原理: 原理图见图3-2所示。系统启动后，1YA通电，液压泵向蓄能器7充入液压能。反顶：当主冲凸模到达下死点后向上作反回运动时，反顶油缸8向上作推料动作，些时蓄能器7和液压泵3同时向反顶油缸8供
13、流量。并且在主冲凸模返回到上死点位置和下一个冲孔过程开始时完成反顶动作。回压：一下个冲孔动作开始，反顶凸模随主冲凸模下压而向下运动，此时液压泵和回油也在给蓄能器充能，以减少损耗，和提高液压动力系统的效率。综上数据可得反顶液压系统原理图：图16 反顶液压系统图 1、 油箱 2、滤油器 3、液压泵 4、单向阀 5、溢流阀 6、三位四通换向阀 7、蓄能器 8液压缸设计总结毕业设计是我大学四年生活的里程碑。此次设计要综合运用到我大专五年里所学到的理论知识和专业知识，并为即将踏入社会的我奠定了坚实的基础。以下是我对这次的毕业设计的一些体会和心得：1） 在今次的设计过程中，有很多的问题需要独立思考，在用常
14、规的方法解决不了问题时，还要从反向去思考。从而使我的思维能力得到了很大的提高。设计中所涉及到一定的创新设计，给我提供了一个很好的提高应变能力的训练机会。2） 设计时，经过不断的到校图书馆认真地查找和借阅相关的参考资料，不但提高了个人查阅资料的能力，还扩阔了我的知识视野。3） 本模具采用CAM仿真动画设计，推荐使用一个新的国产软件CAXA，由于对此软件的接触较少，故在设计开始参加了短期的培训，初步了解该软件。再在设计过程中边学边做，不懂就请教老师和同学，终于能按时地完成设计任务。4） 在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，就是模具结构、注射机只能靠想象，没有实践条件，不能根据实际的情况来作
15、合适、客观地修改，加上我自己的实践经验又不多，这样做出来的设计，难免有不足之处，希望老师能够本谅。参考文献1王孝培.冲压手册(第2版).北京:机械工业出版社,20022冲模设计手册编写组.冲模设计手册.北京:机械工业出版社,20013王芳.冲压模具设计指导.北京:机械工业出版社,20024党根茂,骆志斌,李集仁.模具设计与制造.西安:西安电子科技大学出版社,20015马晓湘,钟均祥.画法几何及机械制图.广州:华南理工大学出版社,19986徐灏.机械设计手册(第2版).北京:机械工业出版社,20007何存兴,张铁华.液压传动与气压传动.武汉:华中科技大学出版社,20008杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册.北京:机械工业出版社,20029冯炳尧等.模具设计制造简明手册(第二版).上海:上海科学技术出版社,199910许发樾.冲模设计应用实例.北京:机械工业出版社团组织,199911中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会.中国模设计大典数据库(电子版).南昌: 江西科学技术出版社，2003.1
