垫圈零件冲压模设计概要(共29页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上顺德职业技术学院毕业设计题目 垫圈零件冲压模设计 系 别 机电工程系 年级专业 07模具设计与制造1学生姓名 梁永盛 指导教师 许中明 专业负责人 吴裕农 答辩日期 2010年 6月6日 顺德职业技术学院毕业设计任务书（学生任务书-由指导教师填写）机电工程系 模具设计与制造 专业 07模具1班 同学：梁永盛 一、毕业设计课题：垫圈零件冲压模二、毕业设计的内容及要求：1、 根据所选零件，分析零件特点，确定模具结构。2、 完成模具二维设计与三维设计。3、 撰写毕业设计报告。4、 完成工厂毕业实习。三、参考资料1.王孝培. 冲模手册（2ed）M.北京: 机械工业出版社，20

2、002.吴裕农, 杨亘. 冲压工艺与模具设计制造实例教程M，顺德职业技术学院，20083.肖祥, 王孝培. 中国模具工程大典（第4卷 冲压模具设计）M.北京: 电子工业出版社, 2005.4.杨玉英. 实用冲压工艺及模具设计手册M. 北京:机械工业出版社,2004四、毕业设计课题时间： 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 5 月 15 日五、进度安排：周 次工作内容预定目标及检查方式1开始设计，方案确定校内检查2三维模具结构校内检查3二维模具结构校内检查4毕业设计报告校内检查5工厂实习企业调查 六、备注：1、本任务书一式三份，系、指导教师和学生各执一份；2、学生须将此任务书按装订要求

3、进行装订。指导教师： 许中明 系主任： 陈学锋 专心-专注-专业摘 要先分析零件的冲压工艺；确定模具的总体结构；结合零件的冲压工艺及模具的总体结构设计排样图；根据排样图，计算利用率、冲载力、压力、选用设备及刃口的尺寸。根据计算结果用CAD对模具进行具体结构设计，画出装配图和零件图，并编制冲孔凸模、落料凹模、上模固定板等零件的加工工艺。关键词：冲裁；落料；冲孔；倒装复合模Abstract First analysis of the stamping process parts; to determine the overall structure of mold; combination of

4、parts stamping process and die design of the overall structure of the layout graph; layout plan based on calculating the utilization rate, red edge is contained, pressure, choice of equipment and cutting the size of . According to the information re-use PRO / E, the design of the mold, and then conv

5、erted into two-dimensional three-dimensional map of assembly drawings and parts marked maps and compile card processing parts.Key words: sheet forming, blanking, piercing, inverted compound die目 录第1章 毕业设计课题介绍1.1毕业设计题目零件名称：垫圈生产批量：大批量材料：H62M材料厚度：t=1.5mm 图1.1 垫圈第2章 确定模具冲压工艺方案2.1工件的工艺性分析2.1.1冲压件材料分析 材料：

6、H62-M属于黄铜，抗拉强度291 MPa，抗剪强度为：255MPa，伸长率为40%。2.1.2零件结构分析工件结构简单，并在各连接处有R0.5的倒角，比较适合冲裁。2.1.3零件的尺寸精度分析 该零件图上未注公差的尺寸属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：6mm 22.3mm mm R0.5mm零件内形：mm2.2工艺方案 该零件包括落料和冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：1、先落料，再冲孔，采用单工序模生产；2、落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；3、冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案1模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成

7、零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，应采用复合冲裁或级进冲裁方式。但是级进模要求制造的精度、成本都比复合模高，而且使用过程中较难维修，冲裁的精度也比复合模低，因此选择方案二。2.3模具结构的初步确定 采用倒装复合模结构（即凹模安装在上模）。 倒装模具具有以下优点：（1）由于采用弹压卸料装置,使冲制出的工件平整,表面质量好（2）由于采用打料杆将工件或废料从凹模孔中打下,因而工件或废料不在凹模孔内积聚,可减少工件可废料对孔的涨力.从而可减少凹模的壁厚,使凹模的外形尺寸缩小,节约模具材料.（3）由于工件或废料不在凹模孔内积聚,可减少工件或废料对模

8、刃口的磨损,减少凹模的刃磨次数,从而提高了凹模的使用寿命.（4）由于工件或废料不在凹模内积聚,因此也就没有必要加工凹模的出料孔，可缩短模具制作周期,降低模具加工费用。2.4冲裁模结构简图及工作原理图2.1 模具结构简图上模座 垫板 凸模固定板 空心垫板 推件块 凹模 卸料板 凸凹模下模座根据分析结果 对模具简图进行修正，为最后确定冲裁模结构做准备，工件的冲裁模模结构简图如图上图所示。模具结构特点及工作过程 ：这种冲裁模结构简单，使用方便，制造容易。工作时将板料放入卸料板上面的定位销或定位板内，上模下降，凹模和卸料板将板料压住，然后凸凹模和凹模对板料进行剪切。当冲裁结束上模回升时，嵌入在凹模内的

9、工件被推件块推出，而废料通过卸料板推出。2.5排样方式的确定及计算 排样一：因大批量生产，为了简化冲裁模结构，便于定位，采用单排排样方案，如下图所示：图2.2 排样图一排样二：因大批量生产，为提高材料利用率，采用双排排样方案，如下图所示：A边B边图2.3 排样图二取最小搭边值分别为2mm和3mm,因此排样一的条料宽度为28.3mm，排样二的条料宽度为45.78mm。将条料宽度取为整数，因此搭边值取：a=2mm , a=3.35mm ，a=3.11mm。条料宽度分别为：b=22.3+(23.35)=29mm ，b2=22.3+(23.11)=46mm。步距h=14+2=16mm。一个步距内的材料

10、利用率：=A/（bh）100% =(206.2338-33.1831)/(2916)100% =30.14= 2A/（b2h）100% =2(206.2338-33.1831)/(4616)100% =38%冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。此零件为大批大量生产，而且零件本身的材料利用率较低，单单中间由于冲孔而造成的废料就已经是工件面积的19%。由于该工件的材料利用率较低，因此要选择合适的排样，尽可能提高材料利用率。即使是

11、提高1%，也可以使冲件的成本大大降低。出于以节省材料为第一出发点，选择排样二的方式进行冲裁。冲裁时，钢板先以A边为进给方向进行冲裁，当完成钢板一排的冲裁后，再将钢板翻转过来，以B边为进给方向进行冲裁。第3章 模具的结构设计与计算3.1冲压力的计算计算公式：F=Lt F冲裁力 L冲裁的周长材料的抗拉强度 t材料的厚度因291，故取整数=300落料力：F=561.5300=25200N冲孔力：F=20.51.5300=9225NF= F+ F=25200+9225=34425N卸料力：F=KF=0.0634425=2065.5N推件力：F=nKF=40.0934425=12393N总压力：F=F+

12、 F+ F=34425+2065.5+12393=48883.5N3.2压力中心的确定图3.1 压力中心因为该工件是一个关于x轴和y轴对称的图形，所以该工件的中心点O点为压力中心。3.3工作零件刃口尺寸的计算模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别。 落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制；冲孔部分采用凸模、凹模分开加工。3.3.1落料凹模的计算图3.2 落料凹模 A1=22.3 a1=(A1-x)=22.04 A2=

13、6 a2=(A2-x)=5.82 A3=14 a3=(A3-x)=13.78 R=0.5 r=(R-x)=0.395取：=0.520 x=0.260=0.360 x=0.180=0.430 x=0.220=0.140 x=0.1053.3.2冲孔凸模的计算图3.3 冲孔凸模取：= +0.012mm =-0.008mm 取：Z=0.090mm Z=0.12mm 校核：+=0.02mm Z-Z=0.03mm 满足Z-Z+的条件取x=0.5工件尺寸D=mm d=(d+xZ)=6.77d=(dx)=6.683.4确定凹模、凸凹模、凸模尺寸3.4.1落料凹模板的尺寸图3.4 落料凹模板3.4.2凹模厚（

14、高）凹模板的厚度H主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于15mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也应相应的增大。H=kb (H需15mm) =0.4222.3 =9.366mm 取H=15mm取k=0.42 b工件尺寸3.4.3凹模边壁厚凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度（L x B）。故在设计过程中应选择合适的凹模壁厚C。c(1.52)H (c需3040mm) 22.530mm 取c=38.85mm3.4.4凹模板边长A=b+2c=100mmB=14+77.7=91.

15、7mm 取B=100mm3.4.5凸凹模的外形设计方案一：如图一所示，外形与工件相似，加工相对比较简单。但是由于外形尺寸比较小，需要与固定板配合，才能安装在下模架上，安装位置的精度较低。方案二：入图二所示，凸凹模的工作部分与工件相似，与方案一的区别在于将凸凹模的下半部分制造成一个立方体，并在相应的地方加工挡料销和固定螺钉的孔。这种方案虽然的加工比方案一困难，但可以直接安装在下模座上，而且安装位置的配合精度相对较高。图3.5 凸凹模外形本人以考虑配合精度为第一出发点，所以选用方案二。3.4.6凸凹模的尺寸图3.6 凸凹模 a=a1- (ZZ)=22.04-(0.090.12)=23.9523.9

16、2mmb=a2- (ZZ)=5.82-(0.090.12)=5.735.7mm=a3-(ZZ)=13.78-(0.090.12)=13.6913.66mm3.4.7凸凹模的高度L取45mm3.4.8冲孔凸模尺寸L=l+l+l=15+12+15=42l凸模固定板的厚度； l空心垫板的厚度； l凹模板的厚度3.5其它模具零件结构尺寸及选用3.5.1其它模具模板的尺寸以凹模的外形尺寸为基本参照，确定上模垫板、凸模固定板、空心垫板以及卸料板的外形尺寸名称长宽高（mm）材料数量上模垫板451凸模固定板451空心垫板451卸料板4513.5.2模架的选用模架是用来保证凸模与凹模的相对位置，对模具进行导向，

17、并且要有足够的强度和刚度。根据之前所定下的模具设计方案，本人选择的是后侧导柱模架。凹模周界 L=125mm、B=100mm闭合高度H=160190mm材料 HT2040、I级精度的后侧导柱模架模架 190 I上模座编号：GB2855.581下模座编号：GB2855.681上下模座材料采用45钢，热处理硬度为调质2832HRC。3.5.3导套的选用选用的导套为：A35H68033 GB2861.681dD(r6)Lh基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差(H6)(H7)22358033图3.7 导套3.5.4导柱的选用选用的导柱为：A22h5130 GB2861.181dL基本尺寸极限偏差(h5)(h

18、6)22130图3.8 导柱导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于1015mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为0.51mm。导柱与导套之间的配合为H7/h6，导套与上模座之间的配合为H7/h6，导柱与下模座之间的配合为R7/h5。导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）5662HRC。3.5.5弹簧的计算及选用（1）根据总卸料力F以及模具结构估计拟用弹簧个数n，计算每个弹簧所承受的负荷F。 即： F=516.375N（2）根据F的大小选用弹簧：F F选用的弹簧为52858 GB208980， 对应的参数如下：dDtFhnhL5288.79964585.

19、518.6660d材料的直径 D弹簧的中径 t节距 F工作极限负荷（N） h弹簧的自由高度 n弹簧的有效圈数 h工作极限负荷下的变形量 L弹簧的张开长度 图3.9 弹簧（3）弹簧的预压缩量： h= h=18.6=9.96mm 取h=10mm（4）检查弹簧最大允许的压缩量： h+h+ h=10+4+4=18mm （h弹簧的预压缩量 h卸料板的工作行程 h凸、凹模的修模量） h h+h+ h，满足条件，因此选用的弹簧符合要求。3.5.6扶针的设计 由于上一步所选用的弹簧属于细长弹簧，因此需要加上扶针。该扶针结构简单，外形是一个圆柱体，在圆柱的上表面加工一个4mm，深15mm的螺钉孔。（具体见图附录

20、）3.5.7内六角螺钉的选用取：凹模固定螺钉：d=10 D=15 h=10 L=70 (M1070 GB7076)凸模固定板固定螺钉：d=10 D=15 h=10 L=40 (M1040 GB7076)凸凹模固定螺钉：d=8 D=12.5 h=8 L=30 (M830 GB7076)扶针固定螺钉：d=4 D=7 h=4 L=20 (M420 GB7076)图3.10 螺钉3.5.8圆柱销、挡料销、推件销的选用图3.11 销钉 （1）圆柱销：L=70mm d=5mm (销5n670 GB11976) （2）挡料销：L=35mm d=3mm (销3n635 GB11976) （3）推件销：L=30

21、mm d=3mm (销3n630 GB11976)（注意要按新标准选用）3.5.9模柄的选用及加工 根据模具的设计，选用了压入式模柄，模柄代号为：A3283 GB2862.181但由于该冲压件中心需要冲孔，不能用推杆直接推出，需要利用推板推动推件销，从而带动推件块推出工件，因此需要对选用的模柄进行加工。A、B、C、D的加工尺寸为：A=16mm B=25mm D=8mm C=5mm图3.12 模柄3.5.10模具的闭合高度计算模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。H=H+H+ H+H+H+H+H-H =35+8+15+12+15+45+45-4 =171m

22、m式中H上模座厚度，mm下模座厚度，mmH垫板厚度，mmH凸模固定板厚度，mmH空心垫板厚度，mmH凹模厚度，mmH凸凹模厚度，mmH冲裁时凸凹模与凹模之间的工作行程，mm3.5.11压力机的选择初选压力机的型号为J2316B。 其主要的参数如下表：型号J2316B公差压力/KN160滑块行程次数/（次/min）120滑块行程/mm70最大封闭高度/mm220封闭高度调节量/mm60工作台尺寸/mm前后300左右450模柄孔尺寸/mm直径40厚度603.5.12压力机的校核（1）由2.1可知，冲裁该工件所需要的总的压力为48883.5N，小于该压力机的160KN,满足要求。 （2）模具的外形尺

23、寸为前后165mm、左右200mm，小于该压力机的前后300mm、左右450mm，满足要求。 （3）模柄的直径为32mm,超出上模架的尺寸为48mm,小于该压力机模柄孔直径40mm、厚度60mm，满足要求。 （4）由7.可知模具的闭合高度为171mm，而该压力机的封闭高度为160mm至220mm，满足要求。 因为主要的参数符合要求，所以选用型号为J2316B的开式双柱可倾压力机。第4章 模具装配图及零件图图4.1 模具装配图序号零件名称材料数量技术要求标准代号页码1下模座HT20401GB2855.6812导柱202渗碳0.81.2，HRC5862GB2861.1813凸凹模T10A14挡料销

24、353HRC2832GB119765卸料板4516落料凹模T10A17推件块4518空心垫板4519冲孔凸模T10A110垫板45111导套202渗透0.81.2，HRC5862GB2861.68112上模座HT20401GB2855.58113凹模固定螺钉354HRC2832GB707614推件销352HRC2832GB1197615冲孔凸模T10A1GB2863.28116模柄451GB2862.18117推杆45118推件板45119凸模固定板固定螺钉354HRC2832GB707620销钉352HRC2832GB1197621扶针固定螺钉354HRC2832GB707622扶针4542

25、3弹簧60Si3MnA4HRC4348GB20898024凸凹模固定螺钉354HRC2832GB7076总结经过一个月的努力，在许中明老师的指导下，和周伟国、吴应顺等同学的帮助下，毕业设计总算完成了。通过这次设计工作使我进一步巩固和应用所学的模具设计与制造工艺方面的理论知识；提高了设计的能力；提高空间想像的能力；提高了使用模具设计手册，提高查阅和检索资料的能力。同时使自己对PRO/E、AutoCAD、Microsoft Word等软件的应用有了很大的提高。能根据现有的零件图纸，分析落料、冲孔、各部分的工作原理，从而针对各部分的部件及机构进行设计。由于受本人水平所限，而且时间的问题，毕业设计做得

26、比较粗糙，当中还存在一些问题需要进一步改进和完善：（1）材料利用率太低了，这主要与模具的设计有关，应该将模具设计成多个凸模一起冲压，这样就可以大大的提高材料利用率。（2）挡料销的设计不够合理，导致冲裁时的不方便，影响了工作效率。致 谢在论文完成之际，首先要感谢许中明老师的悉心指导，在做毕业期间由于本人的水平有限，设计及画图方面都遇到了不少困难，许老师都细心地指出每一处的错误及提出解决方案。感谢，畅国伟老师给我的指导和帮助，并向我讲解弹簧与扶针之间关系，使我能够顺利地完成本次的设计工作。感谢，周伟国同学与我分享参考资料。还要感谢在本次毕业设计中给予我帮助的各位老师及同学们，最后祝大家工作顺利、身体健康！ 梁永盛 2010年5月20日参考文献1.王孝培. 冲模手册（2ed）M.北京: 机械工业出版社，20002.吴裕农, 杨亘. 冲压工艺与模具设计制造实例教程M，顺德职业技术学院，20083.肖祥, 王孝培. 中国模具工程大典（第4卷 冲压模具设计）M.北京: 电子工业出版社, 2005.4.杨玉英. 实用冲压工艺及模具设计手册M. 北京:机械工业出版社,20045.王树勋. 典型模具结构图册M. 广州:华南理工大学出版社,20056.孙凤勤,阎亚林主编. 冲压与塑压成形设备M. 北京:高等教育出版社,2003附录(装配图、零件图)