毕业设计（论文）-自行车脚踏内板冲模设计.doc

毕业设计任务书题 目: 自行车脚踏内板冲模设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 模具设计与制造 指导教师： 09年 02月 23 日毕业设计任务书1本毕业设计课题应达到的目的：冲压模具在现代机械生产中应用很广泛的一种制造工具。特别是在沿海经济发达地区，其应用更为普遍。根据学生所学专业的特点，结合学生的就业要求，拟定本课题。通过该课题的设计，学生可将在校所学知识进行综合训练，得到对实际工程问题进行分析、解决能力的培养；同时对冲压模具的工作原理、结构、设计方法等有较深刻的认识，为毕业后所从事相关工作打下坚实的基础。2毕业设计任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1）对于自行车脚踏内板零件，进行冲压成形工艺分析，编制出三种以上的成形工艺路线。2）对其中部分关键工序设计出相应的成形模具，包括总装配图和主要的零件图。3）设计过程中，应强化综合能力的培养，包括：通过各种途径查找相关参考资料的能力；熟练运用设计手册、参考文献等的能力；运用外文资料的能力；分析问题、解决问题的能力；熟练运用计算机进行辅助设计和编辑电子文档的能力，等等。3对毕业设计成果的要求包括毕业设计、图表、实物样品等：1）查阅相关资料，完成图纸设计，包括模具总装配图和主要的零件图。2）按照毕业设计要求撰写设计说明书和工作总结，设计说明书不能少于5000字。4主要参考资料：【1】 翁其金.冲压工艺与冲模设计.北京：机械工业出版社，1999【2】 冯炳尧.模具设计与制造简明手册.上海：上海科技出版社1984【3】 许发樾.模具标准应用手册.北京：机械工业出版社,1994【4】 刘小年，刘振魁.机械制图.高等教育出版社,2000【5】 李硕本.冲压工艺学.北京：机械工业出版社，1982【6】 国家标注总局.冷冲模.北京：中国标准出版社，1984【7】 模具实用技术丛书编委会冲模设计应用实例北京：机械工业出版社，2000【8】 机械设计手册联合编写组机械设计手册（第二版）北京：化学工业出版社，1987【9】 肖祥芷，王孝培主编中国模具设计大典（第3卷）南昌：江西科学技术出版社，2003【10】 姜奎华主编冲压工艺与模具设计北京：机械工业出版社，1999【11】 王孝培主编实用冲压技术手册北京：机械工业出版社，2001【12】 太田哲编冲压模具结构与设计图解北京：国防工业出版社，1982【13】 李绍珍，陈桂英主编机械制图北京：机械工业出版社，1998【14】 机械工程材料性能数据手册编委会机械工程材料性能数据手册北京：机械工业出版社，1985【15】 刘靖岩主编.，宋柏艳主审.冷冲压工艺与模具设计.中国轻工业出版社.2005【16】 翁其金主编.冷冲压技术.机械工业出版社，2000毕业设计（论文）任务书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2009年2月23 日3月8日收集资料2009年3月9日3月22日方案论证，完成工艺设计2009年3月23日6月7日设计与模具图纸绘制2009年6月8 日6月14日撰写设计说明书2009年6月15 日 6月19 日准备答辩2009年 6月20 日 6月23 日答辩年 月 日 月 日所在系（教研室）审查意见：负责人： 年 月 日院（部）学术委员会意见：负责人： 年 月 日毕业设计说明书设计题目: 自行车脚蹬内板冲模设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 模具设计与制造 指导教师： 2009 年 06 月 8 日目 录1前言22工艺分析33工艺方案43.1拉深次数确定53.2基本冲压方案确定6 3.3冲压工艺的工序组合及工艺方案的确定64主要工艺参数计算84.1坯料尺寸计算及排样84.2各部分工艺力计算94.3冲压设备选择104.4压力中心计算115主要工作部分尺寸计算125.1冲孔刃口尺寸计算125.2落料刃口尺寸计算145.3拉深尺寸计算156模具主要零件及结构设计166.1卸料零件176.2凹模板176.3凸模186.4模架选择186.5其它零件186.6装模高度计算及检验187心得与体会208致谢词229参考文献23 1 前 言冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。在机械制造中属于一种高效率的加工方式。在冷冲压加工中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。冷冲压在实现冷冲压加工中是不可少的 工艺装备，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺就无法实现。冷冲压加工特点是：能冲压出其他加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件；冲压性质稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压性质稳定，制件互换性好；冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点；冷冲压加工生产效率极高，没有其他任何一种加工方法与之相比；材料利用率高，因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。某些情况下边角余料也可以利用；操作简单，便于组织生产，易于实现机械化与自动化生产。随着经济的发展，冲压技术应用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。随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比例最大，因此冷冲压加工在我国现代化建设中有着非常广阔的发展前景。 2 工艺分析本次毕业设计的题目是自行车脚蹬内板五工位级进模零件名称：自行车脚蹬内板生产批量：大批量材料：Q235-A厚度：1.5mm制件简图：如图所示 图2-1自行车脚蹬内板零件图 零件的外型轮廓线都式由简单规则的几何图形构成的，是直线和圆的组合。零件的结构简单，外形轮廓较小。零件的外形轮廓由构成。小且简单的零件适于采用冲压成型。零件的外形尺寸中只有两个尺寸有精度有求，分别为mm和3.50.07mm。通过查表可知mm的精度等级为IT12级，3.50.07mm的精度等级为IT13级。没有尺寸精度要求的尺寸可按照IT14级计算。所以零件的整体尺寸精度要求不高。有冲压模生产零件，成形mm的尺寸的模具成型零部件的精度为IT10级，成形3.50.07mm的尺寸的模具成型零部件的精度为IT11级。所以采用模具生产零件时模具的精度要求也不是太高，所以可以采用模具生产零件。零件所采用的材料为Q235-A钢，Q235-A为碳素结构钢，含碳量为0.14%-0.22%，含碳量较低，材料具有一定的强度和塑形.在成型零件时可利用其塑形使其成型。材料的屈服点为235，抗拉强度为为375460MP所以材料易于冲压成形。材料的厚度只有1.5mm，冲压可以成型材料厚度小于4mm的材料，所以零件可以冲压成形。该零件是大批量长年生产，若用单工序模制造，工序多且生产效率低，故采用级进模。3 工艺方案 3.1拉深次数的确定（1）预算坯料直径 D=d+d+d+2l（d+d）图3-1 毛坯拉深示意图 tanb=21.5 b=53 所以2=180-53 =63.5tan=1.52x 2x=1.5tan63.5=0.75mmd=22.5+2x=23.25mmd=25.5+2x=26.25mm d=30mm l=2.5mm 将以上数据代入公式有 D=23.25+30-26.25+22.5（23.25+26.25） D=32.5mm （2）判断能否一次拉深成形 =0.086 =100%=4.69% =1.29 m=0.727 查文献冲压工艺与模具设计表5-9 得m=0.490.727所以可以一次拉深成形。 查文献冲压工艺与模具设计表5-10 得=0.490.727所以可以一次拉深成形。由于在拉深过程中为防止拉深使材料变薄，在拉深工序前先冲出直径为15的工艺孔。32基本冲压工序方案的确定 根据零件的形状和结构可以看出成形零件图中所要求的零件需要冲径为15，19和两个5.5的孔、落料、拉深。33冲压工艺的工序组合及工艺方案的确定根据以上基本工序，可以拟定出以下几种冲压工艺方案，各方案如下：方案一：落料单工序冲直径为15孔单工序翻边单工序冲直径为19和两个5.5孔和切边模方案二：冲直径为15孔和落料工序复合翻边，冲直径为19和两个5.5孔模切边模方案三：冲直径为15孔和落料和翻边工序复合冲直径为19和两个5.5孔和切边模方案四：冲直径为15的孔，翻边，冲直径为19的孔，冲两个直径为5.5的孔，落料级进模。 分析比较以上四种方案：方案一为四个单工序的有序组合，其模具结构简单，单个模具的轮廓尺寸较小，使用安装方便，但每套模具都需要有精确的定位，且生产精度不高。采用单工序模生产效率低，加工精度低，不适用与大批量，且精度要求高的零件的加工生产。所以此方案不适宜采用。方案二采用了一个复合模，冲孔，拉深单工序模，切边工序模，工作效率比方案一的生产效率有多提高，但是复合模的结构复杂，模具的轮廓尺寸也增大，且复合模的定位精度比单工序模和级进模的定位精度要求都高。且这一方案中又多了一个切边模，使得零件的整个模具成本增加。所以此方案也不适宜采用。方案三采用冲孔、落料、拉深三个工序的复合模，模具的设计难度增加，模具的结构更为复杂，模具的制造难度增加，且模具的制造成本也增加。这一方案的最后也需要增加切边工序，此方案的缺点在于模具的成本很高。复合模适用于生产较为简单且生产批量较大的零件的生产中。所以此方案也不适宜采用。方案四采用了冲直径为15的孔，拉深，冲直径为19的孔，冲两个直径为5.5的孔，落料级进模。级进模比单工序模生产效率高，减少了模具和设备数量，工件精度要求较高，便于操作和实生产现自动化。对于特别复杂或孔间距较小的冲压件，可选用级进模。级进模一般适用与大批量生产小型零件。且此方案中落料工序在最后，这样就减少了切边工序。经过以上分析，最易采用方案四，进行冲压成形零件。模具使用条料，用手工送进，没有设置定位装置。第2工位翻边以后，板料下面形成明显凸包。手工送料时，放在下一工位的凹模中即可。第2和第5工位的凸模没有设导正销进行精确定位。在第1和第2工位各设置一个始用挡料销，供第1和第2工位条料开始送进时使用。4 主要工序参数计算4.1尺寸及排样1）、坯料尺寸计算 在上面工艺方案确定中已经计算出了拉深坯料直径D=32mm零件的排样采用直排 查文献冲压工艺与冲模设计表3-14工件间a=1.5mm 侧边a=1.2mm则调料宽度为 B=（26+7）sin60+21.2=65mm进料步距为 h=32.5+1.5=34mm 图4-1排样图 一个步距的材料利用率为 A一个步距内冲压件的实际面积1970.5 B条料宽度 B=65mm h步距 h=34mm=1970.5/2210=89.8%由上述结果可知：材料得到合理利用，这种排样方式合理4.2各部分工艺力计算1）、冲裁力的计算 F=Lt 其中 =400MP t=1.5mm(1) 冲直径为5.5的孔 F=3.145.51.5400=10.36KN(2) 冲直径为15的孔 F=3.14151.5400=28.6KN(3) 冲直径为19的孔 F=3.14191.5400=35.80KN图4-2 计算简图（4）落外形 BE=52/2=26 CE=15-7=8 AB=24.74 cos=8/6 得=72.1 弧2AB=3.14772.12180=17.61mm 弧2CD=3.1415(180-72.12)180=9.37mm 外轮廓的周长为L=4(BC+AB+CD)=424.74+217.61+29.37=152.92mm F=15 2.921.5400=91.75KN2）、拉伸力的计算F=1.25（D-d）t 其中 =400MP t=1.5mmF=1.25（32-22.5）1.5400=22.37KN3）、卸料力 F=KF 查文献1表3-19 K=0.045F=0.045（28.26+35.80+91.75+10.36）=6.48KN 4）、冲压力F= F+ F+ F =28.26+22.37+35.80+10.362+91.75+6.48=195.38KN4.3冲压设备的选择 为安全起见防止设备超载，可按公称压力F（1.6-1.8）F的原则选取压力机。查文献模具设计与制造模具手册表1-68，选择压力机。 F（1.6-1.8）F=(1.6-1.8) 195.38=312.608KN351.684KN则选取开式可倾压力机JC23-35该压力机的相关参数为： 公称压力：350KN 滑块行程：80mm 最大开模高度：280mm 封闭高度调节量：60mm 工作台尺寸：380mm610mm 模柄孔尺寸：50mm610mm 床身最大可倾角：204.4压力中心的计算 因该工件是轴对称零件，所以其重心在对称中心线X轴上，即y=0 用分析的方法计算x轴上的压力中心点 Fx+Fx+Fx+Fx=( F+F+F+F)X 28.26343+22.37342+35.834-91.7534=195.38X 得X=12.75mm由模具的压力中心为X=12.75mm Y=0mm5 主要工作部分尺寸计算查文献机械制图附表20标准公差数值 可得没有尺寸精度要求的尺寸的尺寸公差 有mm，mm，mm，mm，mm，mm 5.1冲孔刃口尺寸计算 冲孔凸模和凹模的加工采用分别加工的方法制作 查文献冲压工艺与模具设计有公式 凸模刃口尺寸 d=（d+x）凹模刃口尺寸 d=（d+ Z）（1）.冲直径为15的孔时d=15mm 其中=0.43查文献冲压工艺与模具设计表3-7得 x=0.5 查文献冲压工艺与模具设计表3-6得=0.020 =0.020查文献冲压工艺与模具设计表3-5得Z=0.240mm Z=0.132mm校核间隙：因为Z-Z=0.240-0.132=0.108mm+=0.02+0.02=0.04mm0.108mm所以验算合格d=（d+x）=（15+0.50.43）=15.22mmd=（d+ Z）=（15.22+0.132） =15.35mm（2）.冲直径为19的孔时d=19mm 其中=0.52查文献冲压工艺与模具设计表3-7得 x=0.5 查文献冲压工艺与模具设计表3-6得=0.020 =0.025查文献冲压工艺与模具设计表3-5得Z=0.240mm Z=0.132mm校核间隙：因为Z-Z=0.240-0.132=0.108mm+=0.02+0.025=0.045mm0.108mm所以验算合格d=（d+x）=（19+0.50.52）=19.26mmd=（d+ Z）=（19.26+0.132） =19.39mm（3）.冲直径为5.5的孔时d=5.5mm 其中=0.3查文献冲压工艺与模具设计表3-7得 x=0.5 查文献冲压工艺与模具设计表3-6得=0.020 =0.020查文献冲压工艺与模具设计表3-5得Z=0.240mm Z=0.132mm校核间隙：因为Z-Z=0.240-0.132=0.108mm+=0.02+0.02=0.04mms+s+s 77号弹簧的 s=27mm s=14mm s1.5+1=2.5mm s=6mm 14+6+2.5=22.5mm27mm 满足要求 77号弹簧的外径为D=50mm，弹簧钢丝的直径为d=8.0mm，螺距为t=12.5mm，自由状态下的高度为H=80mm，弹簧的装配高度为H=H-s=80-14=66mm6.2凹模板的计算L=344+15+7.5+60=218.5mm 取L=250mmB=2（26+7）sin60+60=113.4mm 取B=125mm 取凹模板的高度为H=35mm6.3凸模的的选择 由于弹簧的装配高度较大，所以所用的冲孔凸模较长，所以选用A型的阶梯型凸模。6.4模架的选择查文献模具标准应用手册表 根据凹模板的LB的尺寸及弹簧尺寸选取模架（GB/T2861.3-90）上模座：250mm125mm40mm ，GB/T2855.1-90 下模座：250mm125mm45mm ，GB/T2855.1-90 导柱A32h5195导套A32H6100436.5其他零件的选择 导料板：lBh=250mm30mm10mm 压入式模柄GB/2862.1-81： 垫板：250mm125mm12mm6.6装模高度 H=40+45+12+12+80+35-1=233mm 所选压力机JC23-35的最大闭合高度为280mm，封闭高度调节量为60mm，所以模具生产可以采用JC23-35的压力机。 7心得与体会通过本次毕业设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识，同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到，以前所学的专业知识还是有用的，而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。本次毕业设计历时四个月左右，从最初的领会毕业设计的要求，到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算，诸如对冲压件结构的分析，对形状的分析等，不断地分析计算，对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算，直到模具总装配图的绘制，历时近两个月左右。在这段时间里，我进行了大量的计算：从材料利用率的计算，到工序压力的计算，再工作部分刃口尺寸及公差的计算，到各种零件结构尺寸的计算以及主要零部件强度刚度的核算。期间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意义上讲，通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取有价值信息的能力。 总之，通过本次毕业设计的锻炼，我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深刻的认识和全面的掌握。先后几次不同的设计，从塑料模的设计，到模具制造工艺卡的设计，再到本次毕业设计的冲压模的设计，使我接受了一个模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这次毕业设计的，也应该认认真真的完成我大学三年里最后也是最重要的一次设计。但是由于水平有限，错误和不足之处再所难免，恳请各位老师、各位教授批评指正，不胜感激。8 致 谢 首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感王浩刚老师给我的指导，在设计和说明书的写作过程中，我始终得到王老师的悉心教导和认真指点，使得我的