紫铜垫片倒装复合模设计_毕业论文

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)河南工业职业技术学院HenanPolytechnicInstitute毕业设计（论文）题目紫铜垫片倒装复合模班级模具 1102姓名李云龙指导教师张玉华机械工程系2014届毕业生毕业设计任务书二 O 一四年九月姓名： 李云龙专业： 模具设计与制造班级： 模具 1102学号： 1012101010设计题目：紫铜垫片倒装复合模冲压件简图：冲压件主要技术要求： 形状和尺寸：冲压件的形状和尺寸需符合冲压件产品图和技术文件； 表面质量：冲压件表面状况要求与所用的板料一致。在成型过程中允许有轻微的拉毛和小的表面不平度，但不得影响下道工序及总成的质量；

2、毛刺：经剪切或冲裁的冲压件一般都有毛刺。毛刺的允许高可按EQY 85 88冲压件毛刺高度的规格 冲切面：冲切面的状况一般不作规定； 热处理：冲压件在冲压成型和焊接后，一般不进行热处理；指导老师（签名） ：2013 年 10 月 1 日前言近年来随着我国模具工业的迅猛发展，模具零件的标准化、专业化和商品化工作，已具有较高的水平，取得了长足的进步。自1983 年全国模具标准化技术委员会成立以来，组织专家对模具标准进行制定、修订和审查，共发布了90多项标准，其中冲模标准 22 项、塑料模标准 20 余项。这些标准的发布、实施，推动了模具行业的技术进步和发展，产生了很大的社会效益和经济效益。模标准件的

3、研究、开发和生产正在全面深入展开，无论是产品类型、品种、规格，还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。中国模具行业发展规划提出：模具标准件要扩大品种、提高精度，达到互换。其中主要品种，如模架、导向件、推杆、弹性元件等，要实现按经济规模大批量生产。 2005 年模具标准件使用覆盖率达到 60%，2010 年达到 70%以上 ( 其中大型模具 60%零件实现标准化 ) ，基本满足市场需要，模架、导向件、推杆、推管、弹性元件、标准组件、小型标准件 ( 如标准凸凹模、浇口套、定位圈、拉钩等 ) 和热流道元件是发展重点。可见模具标准化及模具标准件方面之艰巨任务和美好前景。中国模具工业协会标准件委员会

4、提出的模具标准化工作的指导思想是：标准化是基础。本次设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。本设计主要介绍片装弹簧冲压级进模。本设计共分 5 章，主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。另外，还附有毕业设计任务书、论文评阅表、答辩小组成员表、部分模具零件冲压工艺过程卡、装配图、零件图。导师张玉华曾在编写及内容安排提出不少有益的意见。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，恳请个各位老师的批评与指正。摘要冲压是在室温下，利用安装在压

5、力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，是一种材料成形工程技术。在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺设备，称为冲压模具（简称冲模）。冲模在实现冲压加工中是必不可少的工艺装备，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不可能生产出合格的冲压件; 没有先进的冲模，先进的冲压成形工艺就无法实现。在冲压零件的生产中合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要

6、素。本设计主要介绍紫铜垫片落料冲孔倒装式复合模。本设计共分三章，主要包括冲裁件的工艺性分析、冲裁件冲压工艺方案和模具结构形式的确定、冲裁件的排样和利用率、冲压总力计算和模具压力中心的确定、工作零件刃口尺寸计算、工作零件结构设计、其他零部件设计、模具闭和高度的计算、冲压设备的选择、零件图和装配图的绘制和模具的试模和调试等。另外，还附有毕业设计任务书、部分模具零件冲压工艺过程卡以及模具结构工序卡、零件冲压工艺卡、装配图和零件图。关键词：落料冲孔模具结构目录前言.0摘要.0一、 工件的工艺性分析 .31.1冲压件的工艺性分析 .41.2冲裁工艺方案的确定 .4二、 主要数据的计算 .62.1排样方案

7、的确定及计算 .62.2冲压力的计算 .92.2.1落料力 .92.2.2冲孔力 .92.2.3冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择.102.3模具压力中心的确定 .122.4冲模刃口尺寸及公差的计算 .132.4.1冲孔部分 .142.4.2落料部分 .152.4.3孔心距 .16三、 模具结构及模具零件的设计 .173.1模具类型的选择 .173.2定位方式的选择 .173.3 卸料装置与推件装置的选取 .193.4导向方式的选择 .203.5工作零件的设计 .203.5.1凹模外形尺寸的确定 .203.5.2凹模结构形式的选择 .213.5.3冲孔凹模选用 .223.5.4凸模固定形式的

8、选择 .223.5.5凸模结构尺寸 .233.5.7模架及其他零件的设计 .24四、 闭模高度的计算 .26致谢28绪论模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测， 到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达

9、国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CADCAM）技

10、术转变。本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用，巩固和加深各种理论知识灵活运用。目标是通过这次毕业设计，可以很好的培养独立思考，独立工作的能力，为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。此次毕业设计课题为片装弹簧冲压级进模。首先对片装弹簧的冲压工艺进行了分析，介绍了片装弹簧冲压级进模结构设计的要点，同时编制了片装弹簧冲压级进模的制造工艺和装配工艺。一、 工件的工艺性分析零件简图：如图 1.1 所示工件名称：紫铜垫片生产批量：大批量材料 ：紫铜厚度 ：0.5 mm图 1.1 零件图1.1 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的

11、几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。此工件只有冲孔和落料两个基本工序，材料为紫铜，紫铜有较好的塑性，很容易进行冷热加工，适合冲裁。工件结构比较复杂，尺寸全部为自由尺寸，作为普通冲裁，其经济精度一般在IT12 IT14 级，取落料精度为IT14 级，冲孔精度为 IT13 级。1.2 冲裁工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，需要两套模具，采用单工序模生产；方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产，需要一套模具；方案三：冲孔落料级进模，需要一套模具。三种方案

12、比较见表1.1表 1.1 三种方案的比较模具种类单工序模复合模连续模比较项目冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好由于这样一个工件按单工序模具来加工，则需两个工序，即需要两套模具，两台设备，模具制造费用大，生产效率低，且不容易保证尺寸精度，操作不便，也不够安全。所以方案一不合理。若采用模具级进则模具制造难度加大，工件的尺寸也不容易保证。生产效率也不高，所以方案三也不合理。而采用复合模制冲件时，由于这

13、个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制造的难度也不大，容易保证尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生产效率高。所以综合考虑，对以上三种模具特点的比较后，方案二比较合理。所以采用方案二的复合模。二、主要数据的计算2.1排样方案的确定及计算在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工

14、件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关： 材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。 工件的形状与

15、尺寸。 尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。 送料方式及挡料方式。 用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。常用的排样方法有三种： 有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、

16、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。总上所述排样如图 2.1 所示。表 2. 1 搭边值表手送料自动送料料厚圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa1 11.51.521.532>1 221.52.523.52.532>2 32.5232.543.5>3 432.53.535443由表 2.1确定搭边值表根据 零件 形状 两 式件 间按 矩形 取搭边值 a =1.5 mm ， 侧边取搭 边值a1 =1.2 mm。条料的送料步距按下式：hda1(

17、2 1)式中h 送料步距（mm）;a1 最小搭边值（mm） ;则步距： h =63.79+1.5 65 mm条料宽度按下式：b D 2a C 0 2-2 其中 D 为冲裁件宽度方向的最大尺寸；C 为导料板与最宽条料之间的间隙查表取C0.5 。表 2.2 导料板与最宽条料之间的间隙表无侧压装置条料厚度t条料宽度 B100 以下100 200 0.50.50.50.5 10.50.52 30.50.53 40.514 50.51导料板间的距离为44 mm 。图 2.1排样图2.2 冲压力的计算落料力材料的抗剪强度=240 Mpa 2-3 1.3215.92240134721 .6N其中F 冲裁力L

18、 冲裁周边长度t 材料厚度材料抗剪强度K 系数冲孔力中心孔：1.380.80.524012604.8 N2 个小孔：1.331.40.52409796.8N冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择表 2.3 卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料K 卸K 推K 顶纯铜、黄铜0.02 0.060.03 0.09铝、铝合金0.025 0.080.03 0.07 0.10.06 0.0750.10.14材0.045 00550.0650.08>0.1 0.5料厚钢>0.5 2.50.04 0.050.0500.06度mm>2.5 6.50.03 0.040.0400.05>6.50.

19、02 0.030.0250.03查表 2.3K 推0.03,K 卸0.02序号 1 的凹模刃口形式，h5mm ，则h510 个n0.5t故F推落K推F落0.03(9796.821260.8)627.51（2-4 ）F 推0 .02 33680 .4=673.608 NF总F落F冲1F冲 2F卸 F推29796.812604.8627.51673134721.6168220.51N168.22051KN2-5 查表选取国产 250 KN 开式压力机其最大装模高度为270mm最大装模高度为220 mm模柄孔尺寸为直径40 mm ，深度为 60 mm工作台尺寸左右为560mm 、前后 370 mm模

20、柄孔孔尺寸：直径40 mm 、深度 60mm立柱间距离： 150 mm最大斜角 3002.3 模具压力中心的确定对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。一切对称冲裁件的压力中心，均位于其轮廓图形的几何中心点上。对于该工件，由工件形状可知压力中心位于圆心上。如上图 1.1 根据图形分析，因为工件图形对称，所以该工件的压力中心为该工件的中心。2.4冲模刃口尺寸及公差的计算因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：（ 1）按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简

21、单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（ 2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单， 不必校核ATZ maxZ min 的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。表 2.4初始双面间隙Zmax 、 Zmin08、 10、 35Q34540、 5065 Mn材料厚09M2、 Q235度 t mmZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin小于 0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60

22、.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.32

23、00.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表 2.4确定初始双面间隙Zmax 、Z min 的值：Zmin0.025mmZ max0.035mmZmaxZ min0.035mm0.025mm0.010mm设凸、凹模的制造偏差值分别按公式：T0.4 Z maxZmin（ 2-6 ）A0.6 Z maxZ min（2-7 ）其中T、A分别是凸、凹模的制造公差。冲孔部分取T0.4 Z maxZ min =0.004 mm ;A0.6 ZmaxZ min=0.006 mm .冲两小孔对于冲小孔10mm 转换为 1000.22 mm0利用公式DTdminx

24、T（2-8 ）AD ADT Z min 0（2-9 ）其中x 磨损系数的选取查下表2.5是工件的公差值表 2.5 磨损系数表工件精度IT10 以上x =1工件精度 IT11 IT13x =0.75工件精度 IT14x =0.5因孔的公差等级为 IT13 级，所以查上表得x =0.75则 DTdmin0= 10 0.75 0.2200.004 mmx0.004 10.1650TD ADTZmin 0A = 10.165 0.025 00.006 mm= 10.1900.006 mm冲中心孔对于冲中心孔20mm 转换为2000 .55 mm采用第二中方法加工即配合加工。设以凸模为设计基准件， 属于

25、 B 类第二类尺寸磨损后将会减小的尺寸按公式Bj0（ 2-10 ）Bmin x4其中Bj 模具基准尺寸 ( mm) ；Bmin 工件极限尺寸 ( mm) ；工件公差 ( mm) ；则冲 2000.55mm 部分： DT200.075 0.33 00.5520.247500.0226 mm4对于4 00.18 mmD T40.0750.18 00. 184.13500 .046 mm4对于 1000 .22 mmDT100.750.22 00. 22 mm10.165 00. 066 mm4凹模与凸模尺寸基本相同分别是20.2475 mm 、4.135 mm、 10.165 mm不必标注公差，但

26、要保证最小双面合理间隙值Z min0.025mm 。落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A 类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式Aj Amax x 04（2-11）其中Aj 模具基准尺寸 ( mm)Amax 工件极限尺寸 ( mm)工件公差 ( mm)其落料精度为IT14 级，查公差表将尺寸R10mm 、R20mm 、40mm、80 mm分别转化为 R0mm 、R200mm 、0mm、800mm, 查表 2.5取 x=0.5100.220.62400.620.74则 R0mmD0.220.06

27、6 mma100.50.224 mm9.8900. 2201000.62R200.62 mmDa200.520.5419.7400,15mm00,62040.16640 0. 62 mmDa400.50.62 039.690mm0.748000.74 mmDa800.50.74 04mm79.6300.126 mm该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证最小双面间隙值为 0.025mm。孔心距孔心距 60mm查公差表将尺寸转化为600.15mm，磨损后尺寸基本不变， 不必考虑磨损的影响，可直接按公式计算：1其 中L工件孔心距；Ld L8（ 2-12 ）Ld 凹模孔心距的公称尺

28、寸；工件制造公差。则计算结果如下：Ld L1600.360 0.0375mm88三、模具结构及模具零件的设计3.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用复合冲压，但复合模又可分为倒装复合模和正装复合模，其各自的特点如下表表 3.1 正装复合模与倒装复合模的比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便、 不安全， 孔的废料又打棒打出操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3装凹模的面积较大，有利于复杂重建用拼块结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板4废料不会在凸凹模孔内积聚，打出， 可减少孔内废料的涨力，凹

29、模减小最小壁厚每次又打棒又利于凸废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求又较大的壁厚以增加强度。该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，采用倒装比正装操作方便简单，生产效率较高，因此选用倒装复合模。3.2 定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。导料销则多用于复合模和单工序模中。因此选导料销做为导向且位于条料的

30、同侧，从右向左送料时导料销装在后侧。属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。挡料销则多用于复合模和单工序模中。选取挡料销做定距定位零件。在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式弹顶挡料销。其挡料销的高度 h 查表得 h=3 mm表 3.2 挡料销高度hth0.3 232343.3 卸料装置与推件装置的选取常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。前者式刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于 0.8 mm的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。主要用于冲制薄料和要求制件平整的充模中，

31、长用在倒装复合模中，因此选取弹压卸料板。弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的C =0.1 mm表 3.3 弹压卸料板与凸模配合间隙值材料厚度单面间隙tC0.50.5 110.050.10.15在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.3 0.5 mm。卸料板的厚度查表 3.4 。表 3.4 卸料板的厚度卸料板宽度 B材料厚度 50>50 80> 80 125thoH0hoH0hoH00.868610813>0.8 1.56108121014>1.5 36-10-12-查上表得卸料板厚度 HO8mm卸料弹簧选取4 个圆钢丝弹簧，其规格为外径D 14mm , 截面 d 2mm,

32、自由高度 h 12mm, 工作高度 H4.3mm , 节距 t4.5mm 。该弹簧的材料为65 Mn ，淬硬 HRC 43 48. 它的安装结构是套在卸料螺钉外面，卸料螺钉的直径按公式（ 3-1 ）BDi 2 3（ 3-1 ）其中 Di 为弹簧的内径计算得 B8mm。 其卸料螺钉的结构形式如图3.1推件装置选取刚性推件装置，它有打杆、推板、连接推杆和推件块组成。3.4 导向方式的选择为了工作方便，安装调整简单，该复合模采用后侧导柱。3.5 工作零件的设计凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定：Hkb（ 3-2 ）k 为系数b 为凹模刃口的最大尺寸( mm)查表 3.5 选取系数 k =0.30表 3

33、.5 凹模系数 k条料宽度材料厚度 11 33 6 500.30 0.400.35 0.500.45 0.60 50 1000.20 0.300.22 0.350.30 0.45 100 2000.15 0.200.18 0.220.22 0.30H凹 18。凹模壁厚C1.5 2 H 1.5 24 36mm ; 凹 模 外 形 尺 寸 为160mm125mm。凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模。其形状如图3.2图 3.2 凹模刃口凹模结构形式的选择凹模的结构形式有整体式和组体式两种，两种结构形式的比较如下表3.6 。表 3.6 凹模两种结构形式的比较结构形式制作方法固定方法特点制造简单， 但工作部分采用螺钉和销钉直接固与非工作部分都由优整体式凹模其外形按毛坯和工件的形状制作定在模板上质钢制造， 损坏后全部更换，浪费材料，成本高凹模工作部分与非工作部分开制节约贵重的模具材料，造，非工作