机械毕业设计（论文）-盖板零件冲压模具设计【全套图纸】 .doc

xxxx生毕业设计盖板零件设计系 （部）：机电工程系 专 业：模具设计与制造学 号：2007123128 学生姓名： 指导教师：张昊 教授 2010年6 月 长沙学院毕业设计(论文)目 录摘 要1盖 板 零 件 的 设 计2第1章 冲压工艺分析3第2章 冲压工艺方案的确定4第3章 主要设计计算53.1排样及相关计算53.2冲压工序压力计算63.3冲压设备的选择83.4压力中心的确定83.5 工作零件刃口尺寸的计算83.6弹性元件的设计计算12第4章 模具总体设计144.1模具类型的选择144.2定位方式的选择144.3 卸料和出件方式的选择154.4导向方式的选择15第5章 主要零件部件设计165.1工作零件的结构设计16第6章 模具总装图18第7章 模具零件的加工工艺197.1 凸模大型芯工艺规程197.1.1零件的工艺分析197.1.2毛坯选择197.1.3技术要求197.2落料凹模加工工艺规程197.2.1零件的工艺分析197.2.2毛坯选择197.2.3技术要求207.2.4热处理20第8章 模具的装配工艺设计218.1合理的装配方法：218.2技术要求：21总 结22参考文献23致 谢24摘 要级进模也叫连续模，连续模在标准术语已经取消由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具上就可以完成多个工序，一般有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等等。随着科学技术的迅猛发展，各种产品的更新换代越来越快，而模具的更新换代也越来越快。模具的设计在工业高速发展的现代社会，级进模的也应用得越来越广泛了，尤其是适用于高速高效的自动化生产过程中。因此我们模具专业的学生在学完金属材料学、机械制造基础、模具设计与制造等基本知识，以及掌握cad、pro/e、ug等有关软件后，要做到对软件的灵活运用和对所学知识能综合运用，作为学模具方面的学生也更应该努力的掌握级进模设计这方面的技能。本毕业设计就是旨在调动所学创造的结晶。在一个多月的时间里，不断的揣摩，不断的思考，运用一切能够运用的东西：到图书馆查资料，网上查资料，再弄不明白的就问同学问老师，直到搞明白为止。弄好之后，也不敢怠慢，就拿给老师修改，争取做到更好。在这过程中也锻炼了自己的能力！全套图纸，加153893706盖 板 零 件 的 设 计工件名称: 盖板工件简图: 如图1-1 生产批量: 大批量材料: a3钢材料厚度: 1mm零件图第1章 冲压工艺分析由工件图看,该工件需要内外缘翻边,且从变形的过程度来看属于局部浅拉深的起伏件.因此,在起伏过程中能否一次成形,保证工件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键.此工件有落料和冲孔两个工序.材料为a3钢,a3是旧标准牌号，新牌号为q235，是普通碳素结构钢，含碳量0.140.22 . 适合冲裁.工件结构相对复杂一点,有1个22mm的孔,和6个9mm的孔.孔与孔,孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为2.5(小孔与工件的距离)工件尺寸全为自由公差,可看作it14级第2章 冲压工艺方案的确定该工件包括落料,拉深两个基本工序,可以有以下三种工艺方案:方案一: 先冲孔,落料,后拉深.采用单工序模生产.方案二: 冲孔,落料拉深复合冲压.采用复合模生产.方案三: 落料级进冲压.采用级进模生产.方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,生产效率低,难以满足工件大批量生产的要求.方案二只需要一副模具,生产效率高,尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状复杂,模具制造并困难.方案三也只需要一副模具,生产效率高,模具结构比较复杂，适合此模具 .通过三种方案的分析比较,该工件若能一次拉深,则其冲压生产采用方案三最佳.故选用级进模生产.第3章 主要设计计算3.1排样及相关计算毛坯尺寸的计算 根据等面积原则,用解析法求该零件的毛坯直径.首先将该零件分为圆,圆环 正方三个简单的几何体 有表查的面积公式分别为:a1=a2=a3=则毛坯展开尺寸d=mm从表中查得修边余量h=2.0mm.则毛坯的直径d=76.97+2*2.0=80.97 mm 取d=81mm2.采用废料直排的排样方式，冲裁面积a=80*72-(2.5*2.5*4)+r2 +1.7/2.5*1/4d*4*40=5760-25+19.625+256=6010.625条料宽度b=80+21.8+0.5+1/4d21.7/2.5=87.3mm步距s=72+21.5+1/4d21.7/2.5=78.2mm一个步距的材料利用率=a/bs100%=6010.625/87.372.8=88.04%注：设计选取的搭边值均由课本2.53里面的表选取。另外排样图如下：3.1排样图3.2冲压工序压力计算该模具采用倒装复合模，固定卸料与推件。计算如下1.落料力 按式=klt 式中-落料力(n) k-系数 l-工件外轮廓周长l=80*2+70*2=300mm t-材料厚度 , t=1mm -材料的抗剪强度(mpa).有书查得=300mpa落料力则为:=1.33001300=117000n 卸料力 按式=k 式中 k-卸料力因数,其值有书查得k=0.05卸料力则为:=0.05117000=5850n冲孔力按式=klt式中l-工件内轮廓周长(mm)l=d+6d=3.14*22+6*3.14*9=238.64mm冲孔力则为:=1.3*238.64*1*300=93069.6n 推件力按式=n k 式中 k-推件力因数,其值有书中查得k=0.55; n-卡在凹模内的工件数,n=2.则推件力为:=2*0.55*93069.6n=102376.56n5. 拉深力计算 由于该零件为浅拉深,故可按有压边圈的圆筒形件近似计算. 按式 =kdt式中 f-拉深力d-拉深件的直径 ,d=50mmt-材料的厚度-材料的强度极限(mpa),由课外书籍查的=380mpak-修正因数拉深因数m=0.625由书中4-18表查得k=0.79则=0.79*3.14*50*1*380=47131.4n6. 压边力按=ap 式中 a-压边圈面积,a=1/4(80*70-50*40)=900 p-单位压边力,有表4-16查得 p=3.0mpa 压边力则为: =900*3.0=2.7kpa冲压工艺总力f=+ =117000n+5850n+93069.6n+102376.56n+47131.4n+2.7kpa 368.2kpa根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，初选弹性卸料。3.3冲压设备的选择对于浅拉深可按式f压（1.61.8）f总，估算公称压力来选取压力机.参照书选用公称压力为630kn的开式压力机.其主要技术参数为: 公称压力机型号为:j23-63 滑块行程:130mm最大闭合高度:360mm 最大装模高度:280mm 封闭高度调节量80mm 滑块中心线至床身距离:260 mm 床身两立柱间距离:350 mm 工作台尺寸:前后480mm左右710mm 垫板尺寸: 厚度80mm 深度250 mm 模柄孔尺寸: 直径50mm深度80mm 最大倾斜角度:30度 电动机功率: 5.5kw 机床外型尺寸:前后1700 mm 左右1373 mm 高度2750 mm 机床总质量:4800kg3.4压力中心的确定由图可知，该图是规则的四边形，其压力中心就在其几何中心，无须计算。3.5 工作零件刃口尺寸的计算由图可知，该零件属于冲孔，落料，外形由方形落料获得，其中有6个小孔和一个大孔由冲孔获得。查表2.3.3得=0.100mm =0.140mm由公差表查得：6为it14级 取x=0.5mm mm为it14级 取 x=0.5mm设凸凹模分别按it6和it7级加工制造则：1. 冲孔=（+x） =（9+0.50.36） =9.18mm =(+ ) =(9.18+0.1) =9.28mm校核 +- 0.016+0.240.14-01 0.04=0.04（满足间隙公差条件）孔2 =（+x）=（22+0.50.62）=22.31mm=(+ ) =(22.31+0.1.) =22.41mm校核+- 0.016+0.0240.14-0.1 0.04=0.04（满足间隙公差条件）2. 落料凹模的基本尺寸设计对于80 ,72 公差等级取it12级 取x=0.75mma=(80.4-0.750.8) =79.8mm=(a-)=79.7mm校核 0.016+0.024=0.04 满足间隙公差条件a=（72.4-0.750.8）=71.8=(71.8-0.1) =71.7mm校核 0.016+0.024=0.04 满足间隙公差条件拉深工作部分尺寸计算 拉深凸模和凹模的单边间隙可按表4-12中z/2=1t计算,z/2=1mm.由于拉深工件的公差为it14级,故凸,凹模的制造公差采用it10级精度,查书 得凸=凹=0.084mm按式=（+x）, =(+ ) 计算得下表格: 工件尺寸凹=(-0.75) 凸=(凹-z) 其工作部分结构尺寸如图所示:凹模(1)3.2凹模(2)3.3冲孔凸模13.4冲孔凸模23.6弹性元件的设计计算为了得到较平整的工件,此模具采用弹压式卸料结构,使条料在落料,拉深过程中始终处在一稳定的压力之下,从而改善了,毛坯的稳定性,避免材料在切向应力的作用下起皱的可能.1. 卸料选用的4块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。卸料板工作行程 =h+t+h=7mm h为凸模凹进卸料板的高度2mm，h为凸模冲裁后进入凹模的深度 4mm。橡胶工作行程 = +h=12mm h为凸模修磨量取5mm橡胶自由高度 =4=48mm 取为的 25%橡胶的预压缩量=15%=7.2mm 一般=（10%15%）每个橡胶承受的载荷=f/4=1462.5n 选用4个圆筒橡胶橡胶的外径 d= =62.3mm 校核橡胶自由高度 0.5h/d=0.771.5 满足要求 d为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm; p=0.5mp橡胶的安装高度=-=40.8mm 橡胶的断面面积,在模具装配时按模具空间大小确定.第4章 模具总体设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为落料拉深复合模。该工件的模具结构如图, 主要由上,下模座,落料凹模,凸凹模,冲孔凸模,镶拼凹模,下顶块,上顶块,卸料板等零件组成.根据主要工件部分尺寸,结构以及弹性元件的尺寸,参照有关资料,可选取i级精度的后侧导柱模架.即: 上模座: 140mm120mm40mm ht200 下模座: 140mm120mm50mm ht200 导 柱: a25h550mm 20钢 导 套: a25h590mm38mm 20钢导柱,导套渗碳深度为0.81.2mm,硬度为5862hrc.落料凹模, 凸凹模,冲孔凸模,冲孔凹模,镶拼凹模, 镶拼凸模材料均采用cr12,热处理硬度6064hrc.顶块,上顶块,卸料板,垫板,固定板材料均采用45钢.该模具将成形部分做成镶拼凹模和镶拼凸模,这样当冲裁刃口边钝后,只要将刃口部分按常规重新修磨一下,然后将镶拼件旋转一个角度取出后,将反面磨去刃磨量即可装入再使用.下顶块 除了起到压边的作用,另外当工件拉深到下顶块触到下固定板时,下顶块就起了限位的作用,当上模回程时拉深工件有了一个校正的过程.4.2定位方式的选择因为该模具是条料，控制条料的送进方向采用导料板，控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以操作工目测来定。4.3 卸料和出件方式的选择工件厚度为1mm，较薄。模具采用固定卸料,刚性打件,并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压力由于.受630kn开式压力机工作台孔尺寸的限制,该模具的顶件压边装置安装在下模,防碍了废料的排出.下模座则开设了一个斜漏料孔,并由螺钉来限位,使托板与下模座之间保持一定的距离,从而保证废料能够依靠自重顺利排出. 为了保证冲孔凹模与落料凹模的同心度要求,将冲孔凹模与落料凹模使用螺栓连接在一起,并与固定板成h7/h6的过度配合,这样给拆卸,装配带来了方便.4.4导向方式的选择为了提高工作寿命，方便装配，选用三个导柱导套的导向方式。第5章 主要零件部件设计5.1工作零件的结构设计图5.1 上模座图5.2 下模座第6章 模具总装图第7章 模具零件的加工工艺7.1 凸模大型芯工艺规程7.1.1零件的工艺分析从零件图可知我们所加工的工件为轴杆类零件。对于外圆柱面，我们可以采用车削加工 。而精加工我们可以采用磨削的方式进行加工。切断的话，我们可以用线切割切断以保证其加工精度。7.1.2毛坯选择采用自由锻造的棒料。锻造毛坯需经过退火或正火处理后才可以使用。7.1.3技术要求1保证加工的尺寸精度。2保证形状和位置精度，端面应该平行，凸模的端面应该与中心线垂直。3表面光洁。凸模零件成型的面表面粗糙度ra为0.8um,其余表面ra为3.2um。4凸模工作部分要有较高的硬度，耐磨性，及良好的韧性。凸模工作部分表面硬度打58-62hrc。工作部分采用局部淬火哦。7.1.4热处理1凸模毛坯在加工前，采用退火热处理，其目的是消除内应力，降低硬度，改善机械加工性能，为最终热处理做准备。2凸模零件的最终热处理是在精加工前进行淬火，低温回火，以提高其硬度和耐磨性7.2落料凹模加工工艺规程7.2.1零件的工艺分析从零件图可知我们所加工的工件为箱体类零件。对于工件形状，我们可以采用铣削加工的形式加工出来。而精加工我们可以采用线切割的方式进行加工。7.2.2毛坯选择采用自由锻造的棒料。锻造毛坯需经过退火或正火处理后才可以使用。7.2.3技术要求1保证加工的尺寸精度。2保证形状和位置精度，端面应该平行，凸模的端面应该与中心线垂直。3表面光洁。凸模零件成型的面表面粗糙度ra为0.8um,其余表面ra为3.2um。4凸模工作部分要有较高的硬度，耐磨性，及良好的韧性。凸模工作部分表面硬度打58-62hrc。工作部分采用局部淬火哦。7.2.4热处理1凸模毛坯在加工前，采用退火热处理，其目的是消除内应力，降低硬度，改善机械加工性能，为最终热处理做准备。2凸模零件的最终热处理是在精加工前进行淬火，低温回火，以提高其硬度和耐磨性。第8章 模具的装配工艺设计装配图出来了，之后我们就要进行装配工艺设计。合理的装配方法。一般有以下几种装配方法。8.1合理的装配方法： 1、直接装配法，这种装配方法简单，耗时少，便于零件的互换。它适用于大批量的生产工程中，对于多工位级进模效果尤为显著。2、配做装配法，相对应直接装配法而言，这种方法则就依赖模具钳工的操作技能和实践水平保证模具装配精度的方法。不仅耗时较多，而且对钳工的水平要求较高。综上所述，根据级进模的装配要点，觉得选用直接装配法。3、合理的装配顺序，级进模装配可以采用凹模作为装配基准。所以根据零件的批量，模具结构的要求，设计中采用以凹模为基准件的直接装配法。以凹模为基准，先装下模，后装上模，并调整间隙、试冲、返修。并根据试模后的产品再做相应的调整。直到做成符合要求的制品。8.2技术要求：装配的技术要求直接影响到模具的精度和使用寿命，模具装配的技术要求主要包括：模具的尺寸，安装尺寸和体装配精度两大方面。如凸凹模的安装技术要求有：1、模外露出部分的锐角应倒钝，安装面应光滑平整螺钉、销钉等头部不能高出安装基准面，并无明显毛刺与击伤等痕迹。2、模具的闭合高度，安装在压力机是的各部分配合尺寸要合理，应符合选用设备的规格要求。3、装配好的模具应该有模具编号与零件产品图号。大小冲模应设有起吊孔。4、装配后，应该保证个零件间相对位置的精度。5、模具的所有活动部位，应保证位置准确，间隙适当的原则，运动可靠，运动平稳。6、模具的紧固零件，应保证紧固和牢靠，不得出现松动和脱落。7、所选用的模架应该满足制件所需的技术要求。8、坯料在冲压过程中定位要准确、可靠、安全。9、各凸模应垂直于固定板安装基面。总 结通过三个多月对接触片级进模的设计，我级进模的设计方法与流程有了一个比较全面的了解。在这个不断设计、学习、再设计的反复操作过程中，我们潜移默化地学习到了一种科学的设计思路和方法，这对我们以后的工作态度和方法将产生积极的影响。特别是在利用现代化的设计上，我有了很多的自己的设计思想。在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是在冲压工艺的设计、卸料机构的设计以及成型零件的计算等方面，费了很多周折，也走了很多弯路。而在装配图的绘制中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节的反复修改较多。经过很长时间的思考和查阅资料，才成功地完成了本套模具的设计过程。当然，本模具的设计也存在了很多的问题，在实际中也许并没有办法正常运作。毕竟是在学校做毕业设计，难免会存在各种各样的问题。在模具的设计过程中，很多时候都是依靠同学们的帮助和老师的指导，才能顺利地继续往下设计，在这里要感谢同学的帮助，也向各位指导老师表示衷心的感谢！参考文献1.郑家贤.冲压模具设计手册.北京化工业出版社.2007.6.2.陈言秋.冲压模具设计要点与图例.机械工业出版社.1999.73.陈孝康.陈炎嗣，周兴隆