垫圈模具设计说明书(共34页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 毕业设计说明书题 目:垫圈冲压工艺及模具设计 年级、 专业: 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 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AbstractThis project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.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 51.2 工艺方案的确定 6第二章工艺设计 2.1计算毛坯尺寸 72.2确定排样方案 82.3确定裁板方案 92.4工序的合并与工序顺序 112.5计算各工序的压力 112.6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11）工件图：如图11所示名称：垫圈材料：H62M板厚：1.5mm二、零件的工艺性分析垫圈所用的材料H62M为硬质黄铜,其力学性能如下：=412Mpa,b=412 Mpa, s=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：该冲裁件的材料H62M为硬质黄铜，具有较好的可冲压性能。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。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。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：落料 冲孔，单工序模生产。落料冲孔复合冲压，复合模生产。冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，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21IT12=0.21（1830）、0.18(1018)、0.30（5080）。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：=0.5；条料与导料板之间的间隙：c=0.22.2、确定排样方案 一计算工件实际面积 图21）把工件分为如图21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×-3.252×=120.69375 B部分的面积Sb=6×4.83=25.工件的总面积F=Sa + 2×Sb = 120.69375 + 2×25.=172.51058二分析排样方案方案：直排（如图22所示） 图22）条料宽度B=D+2(a+)+c =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：=F/AB×100% =172.51058/24.51×20×100% =37.9%方案：直对排（如图23所示） 图23）条料宽度B=D+2(a+)+c =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：=F /AB×100% =172.51058 /28.11×16.18×100% =35.1%经过计算分析，比较方案材料利用率较高，经济性较好。所以选择方案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 =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 = 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：落料与冲孔，各为基本工序。方案：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H62M为硬质黄铜,厚度为1.5mm,其力学性能如下：=412Mpa,b=412 Mpa, s=192Mpa。一 落料、冲孔工序的计算落料力 P1=ktL =1.3×1.5×61.66×412 =.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=0.0250.08） =.284×0.04 =6554.21136(N)冲孔力： P3=1.3 d孔t =1.3 ×6.5×1.5×412 =16397.394（N)冲孔的推件力：P4=nk2p3 (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=.284 + 6554.21136 + 16397.394 + 3607.42668=.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J23250）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31所示。 图31） 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 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21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 2C min=0.15 2C max=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+00.03mmb凹=（0.6-0.75×0.1）+00.25×0.1 mm =0.525+00.025mm c凹=（4.14-0.75×0.12）+00.25×0.12 mm =4.05+00.03mmd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=5.03mmb凸=0.525mmc凸=4.05mmd凸=14.045mm保证双面间隙值为0.030.05mm 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：2C min=0.15 冲裁模最大初始双面间隙：2C max=0.19查冲压工艺与模具设计P37表2.2.1，选取系数x=0.75dp=（d min +x）-0p =（6.5-0.036+0.75×0.036）-00.009 mm =6.491 -00.009 mm dd=（dp+2C min）+0d =（6.491+0.15）+00.015mm =6.641+00.015mm 校核 2Cmax-2C min 0.009+0.015 0.19-0.15 0.0240.04（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 =14.045 mm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=（1.52）×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52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。 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 =62 mm选用GB2851.381中的后侧导柱模架。模具的闭合高度h = 140165mm ，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GB2855.581 中的后侧导柱上模座，材料为HT200、型。其主要参数：L= 80mm B = 63mm、t = 30mm = 90 mm S = 94mm = 50mm =85mm R = 28mm = 60mm D=28+0 0.021mm(上模座)下模座选用GB2855.681中的后侧导柱下模座，材料为HT200。其主要参数：L= 80mm B = 63mm t = 40mm= 90 mm S = 94mm = 50mm = 58mm R = 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GB2862.181。其具体参数为：d = 40mm D = 42mm D1= 50mmH = 90mm h = 30mm h1 = 6mmb = 3mm a = 1mm d1 = 6+0 0.012mm (模柄) 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卸=4658N则每个弹簧所承受的负荷为 F顶=4658/6=776.3（N），由Fj> F顶,选择标准弹簧的规格为：6x32x95(GB2089-50) Fj=1390, hj=29.8 h顶=hj/FjxF顶=29.8/1390x776.3=16.6 F顶+h工+h修模=16.6+2.2+6=24.5< hj选用的弹簧满足要求定位零件 采用两颗导料销和一个固定挡料销定位。固定挡料销在GB2866.1181中选取直径D = 8mm 、d =4mm 、高度h = 3mm 的型固定挡料销。这种零件结构简单，制造、使用方便，直接装在凹模上即可 (挡料销) (导料销)凹模上固定挡料销孔与刃口之间的壁厚为3mm，大于允许的最小壁厚2mm，满足强度要求。故所选的挡料销合适。上、下模座螺钉选取由凹模周界80 ×63选用M10的内六角圆柱头螺钉参照模具各零件的具体情况，上模座选用四颗M10×28的内六角圆柱头螺钉固定。下模座选用四颗M10×32的内六角圆柱头螺钉固定。 ( 螺钉)卸料螺钉 查冲压模具简明设计手册表15-34选取卸料螺钉 选用M12×90的圆柱头内六角卸料螺钉 ( 卸料螺钉 ) 其主要参数：d1=16 l=14 d2=24 H=10 t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9 d5=9.5 L=55上、下模座销钉的选取由凹模周界80×63选用12的圆柱销钉 根据模具的实际情况 上模座选用两颗12×55的圆柱销钉定位 下模座选用两颗12×55的圆柱销钉定位 (圆柱销钉)参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置，从GB7076和GB11976中选适当的规格与尺寸。导向装置 本模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为r7/r6 。导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。所以材料选用20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为5862HRC。导柱选用GB2861.281中的B型导柱，直径d = 18mm 、极限偏差为r6 、长度L = 130mm 。导套选用GB2861.681中的A型导套，直径d =18 mm 、D=28、极限偏差为r6 、长度L =70mm 。 推杆的选取查冲压模具简明设计手册表15.42选用A型带肩推杆。 其基本参数：D=13mm L=100mm d1=10mm第六章 压力机的校核6.1 落料-冲孔模压力机的校核1、闭合高度的校核 所选压力机的最大封闭高度为270mm，闭合高度的调节量为55mm Hmin=270-55=215mm 本次设计模具的的闭合高度为:H = 165 + 50(垫板厚度为50mm) =215 Hmax-5=265 Hmin+10=205 满足 Hmax-5 HHmin+102、工作台面尺寸的校核 所选压力机的工作台尺寸为：左右：560 前后：370 而模具的外形尺寸为：80×63 根据工作台面尺寸一般应大于模具底座5070mm，工作台面尺寸满足 其工作台孔尺寸为200×290直径260，大于废料尺寸，可以漏料.3、 滑块行程的校核滑块行程应保证方便地放入毛坯和取出零件，所选压力机滑块行程为65mm,满足 综上，所选压力机J23-25满足需要。第七章 模具的动作原理及综合分析7.1 落料、冲孔模的动作原理本模具（装配图如图7-1所示）在一次行程过程中完成制件的落料、冲孔全部工作：当压力滑块下行时，首先在凸凹模12和落料凹模7作用系，落下毛坯料，毛坯料被压在凸凹模和推件块之间压力机滑块接近下止点时，由模柄推动冲孔凸模在条料上冲孔。当压力机滑块下降到下止点，冲模处于镦死状态，工件与模具刚性接触，当压力机滑块上行时，在推件块8作用下将制件从凸模17上顶出。 本次设计的复合模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成几道工序,其冲裁件的相互位置精度高,对条料的定位精度较低。冲压件精度高, 可以很好的保证工件的形状和尺寸精度,模具结构较一般,制造精度要求较低,制造周期短,价格相对较低，节约了成本。工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。这种模具适用于生产批量大,精度要求高,内外形尺寸差较大的冲裁件。冲孔废料由凸凹模孔向下排除使操作方便。 本次设计的模具采用手工送料和取件,这主要是考虑到我国的人力资源丰富,且手工送料和取件可以使模具的结构简单化。 所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取,这样可有效的降低成本。 从安全的角度考虑,模具结构还有 图7-1）第八章 凸凹模加工工艺方案81凸模,凹模加工工艺路线凹模加工工艺卡南充职业技术学院工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凸凹模零件图号第2页材料牌号Cr12mov毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸35x20x55净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1 开 料机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺2 粗 铣 外 围机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺3精 铣 外 围机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺4 钻 内 圆 孔机加工车间专用夹具钻头游标卡 尺5 铣 孔机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺6车 断机加工车间三爪卡盘车断刀游标卡 尺南充职业技术学院工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凸 模零件图号第2页材料牌号T10A毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸Ø15x75净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1粗 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆粗车刀游标卡 尺2精 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆精车刀游标卡 尺3车 断机加工车间三爪卡盘车断刀游标卡 尺南充职业技术学院工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凹模零件图号第5页材料牌号Cr12mov毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸210x125x45净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1开 料机加工车间专用夹具铣刀游标卡尺2 铣 槽机加工车间专用夹具铣刀游标卡尺3钻 孔机加工车间专用夹具钻头游标卡尺4线 割机加工车间专用夹具游标卡尺南充职业技术学院工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称卸料板零件图号第4页材料牌号T10A毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸210x125x25净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1开 料机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺2粗 铣 外 圆机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺3精 铣 外 围机加工车间专用夹具铣刀游标卡 尺4线 割机加工车间专用夹具游标卡 尺82.模具的装配:根椐复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。序号工序工艺说明凸、凹模预配装配前仔细检查各凸模开关及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固装配下模在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；在下模座、导料板上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；将下模座、导料板、凹模、活动档料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉装配上模在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入 0.3mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；将卸料板装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶 和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导正销、承