毕业设计资料 具体格式及毕业设计评审表

门扣的冲压模具设计青岛滨海学院毕业设计PAGE16PAGE17引言机械专业尤其是模具专业的学生在学完材料学、机械制造基础、模具设计与制造等级本知识，以及掌握CAD、Pro/e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，本毕业设计就是旨在调动所学创造的结晶。随着科学技术的迅猛发展，各种管产品的更新换代越来越快，而产品的更新换代十一新产品的造型设计和模具的设计、制造位更新前提的，模具的设计师模具更新的基础，模具设计工作与产品的更新息息相关，本设计所使用的计算机辅助软件有CAD、Pro/E等软件。目录引言…………………正文…………………一、门扣扣鼻的设计………………………1、门扣扣鼻产品图及其平展图2、门扣扣鼻CAD图3、门扣扣鼻二、门扣扣鼻的复合模设计过程………………1、门扣扣鼻的冲压工艺分析……………………2、门扣扣鼻的冲压方案的确定……………………3、门扣扣鼻的冲模结构的确定……………………4、门扣扣鼻的冲压工艺计算……………………5、门扣扣鼻的复合模主要零件的设计计算………一、门扣扣鼻的设计过程1、门扣扣鼻产品图及其平展图门扣口鼻立体效果图1扣扣鼻的pro/e设计过程图2图3图4图5图6门扣扣鼻的Pro/e的设计过程图三、门扣扣鼻的复合模设计门扣扣鼻展成图图6门扣的设计过程产品介绍：图7零件名称：门扣扣鼻（如图所示）成产批量：大批量材料：08Ft=0.5mm未注公差：按IT14级确定.要求设计此工件的冲裁复合模零件的工艺性分析产品结构形状分析该冲裁件材料为08F钢板，属于优质碳素结构钢，具有良好的壳虫性能。零件结构：结构简单，基本形状为类似矩形，成对称分布，无圆角采用圆角过渡。孔与孔之间、空与边缘之间的最小距离满足c>1.5t的要求c=(18-9-3)/2=31.5t=1.5X0.5=0.75结论：该零件适合冲裁。产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析a、尺寸精度。查《模具设计与制造简明手册》（以下简称《手册》，得零件外形：460-0.62180-0.14100-0.2890-0.3620-0.25零件内孔：Φ30。140Φ50。18020。250孔心距、孔边距：15±0.149±0.14要求普通冲裁尺寸精度低于IT13级，现在产品的射击精度低于IT13级，所以尺寸精度满足要求。冲裁件断面质量。因为一般普通冲采访时冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5～3.2um,毛刺允许高度为0.01～0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。产品材料分析对于冲压菜窖一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品是08F钢，属于优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁的产品的表面质量和厚度共查究可以保证。经上分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。门扣扣鼻的冲压方案的确定该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于大单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题；若采用复合冲裁,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高，因此零件要求不高所以综上所述,该零件采用复合冲裁工艺方案.图8图9冲压模具总体结构的确定1）模具的形式复合模可以分为正装式和倒装式正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此阿操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的攻坚表面比较平直。倒装式的特点：冲孔废料有冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，由下模漏料孔排除，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大。因此凹凸模的厚度应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件有6个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定用倒装式复合模。2）操作与定位方式采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在夏木作和活动鞋料拌之间。铬镍钢做事，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。采用导向螺栓横向定位。应为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。3）卸料与出件方式固定卸料板适用与板料厚度大于0.8mm，如果板料太薄，采用固定卸料方式会引起板料严重翘曲，使工件质量不好，在间隙过大时，还容易出现卡死现象，严重时可能损坏模具。分析冲裁件，板厚为t=0.5mm不适合用固定卸料板，而适用于弹压式卸料板。由于采用倒装式复合模，因此弹压卸料装置装在下模。4）导向零件由于本模具采用倒装式复合模，因此采用弹压式导料销进行横向定位。用导柱导套滑动导向模架，采用模架进行导向，不仅能保证上、下模的导向精度，而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命、使冲裁件的质量比较稳定，使模具的安装调整比较容易。5）模架复合模属于较精密的模架，对于拌料厚度不小于0.5mm要求一般的工件，可选用一级精度的中间导柱模架，配以固定式模柄。采用中间导柱模架，则祷祝对称分布，受理平衡，滑动平衡，拔模方便。因小凸模在试冲过程中易断，模具寿命不能满足客户的要求，为了解决这一难点，查阅了大量资料，《冲压模具设计手册》上推荐采用如下图的冲小孔的保护措施，经过分析后，我认为这种方案不适合本模具设计所采用，因为该零件，体积较小，而孔较多，如果采取凸模加保护套措施，肯定要导致加工制造困难，为了解决这一难点，我查阅了大量的资料，也想了很多方法，最终解决了这一难题。目体做法如下：（1）采用台阶式凸模把小凸模设计成台阶式凸模形式，台阶式凸模的优点：台阶凸模强度刚性较好，装配修模方便，其工作部分的尺寸由计算而得；与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/m6）制造；最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出，另外这种结构冲小孔时稳定也好。（2）推件块兼作小凸模导向。为了提高小凸模的稳定性，增加刚度，可以把推件块设计好，使凸模与推件块之间按H7/h6配合，当作凸模的导向，可使凸模的刚度大为增加。（3）适当增加小凸模与凹模之间的间隙，把间隙由0.04增加到0.05。因客户对模具寿命要求比较高，刃磨一次冲次达15000次以上，如果间隙过小，会增加冲裁力，冲裁力增加也会使小凸模的强度受影响，为此我特意查阅了西安交通大学张娴如教授论文《冲裁合理间隙的探讨》（选自《电子工艺技术》1981），张教授认为我们设计时所采用的间隙都取自手册，而手册上间隙值一般都取得较小，因此，在把所设计的零件控制在所符合的合理范围内，可以适当的提高间隙值，这样，削除了侧面摩擦引起的附加载荷，改善了细长凸模的稳定性，同时也会成倍的提高刃磨的冲次数，大大的提高模具寿命。（4）对于小凸模为了提高小凸模的刚度和韧性，对小凸模的材料及热处理也作了改变，用Cr12MnV模具钢的取代传统常采用的Cr12，并采用真空热处理取代传统的普通的热处理技术，因为在硬度的相同的情况下，用Cr12MnV制造的凸模比采用Cr12制造的凸模韧性高几倍。（《常用模具材料及热处理技术》1985，机械工业出版社）门扣扣鼻的冲压工艺计算1）排样该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排比较合理,图10：直排单排排样图图11：横排双排排样图搭边。查《冷冲压模具设计》，确定搭边值，当t=0.5时a=1.5a1=2复合模进级料布局s=18+2=20调料宽度。调料宽度采用无侧压装置。所以B=[D+2(a1+△)+C1]式中C1导尺与最宽条料之间的最小间隙，查表的C1=0.1△条料宽度公差，查表得△=0.4B=[D+2(a1+△)+C1]=[45+2(1.5+0.4)+0.1]0-0.1=48.90-0.1C、材料利用率η=nF1/LBX100%式中n板料上实际冲裁的零件数量；都取n=20F1零件的实际面积，mm2直排单排L=20×18+（19+2）×1.5=392调料规格：392×48.9×0.5η=nF1/LBX100%=20×648.26/392×48.9﹪=67.6﹪横排双排L=10×46+（9+2）×1.5=476.5B=D+2(a1+△)+C1=36+2×1.5+0.4=41.9η=nF1/LBX100%=20×648.26/476.5×41.9﹪=64.9﹪图12根据3-14，导板间距为：A=B+Z=Dmax+2a+2z=99.3+0.5=99.8mm2）计算冲压力冲裁力公式P＝P孔+P落式中P冲裁力P孔冲孔冲裁力；P落落料冲裁力。（1）冲孔冲裁力P孔P孔＝KL孔tτ式中K系数，查表取K=1.3；L孔冲孔周长，L=18×2+80+2×3.14×3=132.84；t材料厚度，t=0.5mm；τ材料抗剪强度，MPa，查《手册》，08F钢经退火，τ=216～304MPa，取τ=300MPa所以P孔＝KL孔tτ＝1.3×22×3.14×0.5×300=13.5KN（2）落料冲裁力P落P落＝KL孔tτ=1.3×132.84×0.5×300=25.9KN（3）卸料力PxPx=KxP落式中Px卸料力；Kx卸料系数，查表Kx＝0.045～0.055,取Kx＝0.05。所以Px=KxP落＝0.05×25.9=1.3KN（4）推料力PtPt=KtP落n式中kt推料系数，查表取kt=0.05n同时卡在凹模洞孔内的件数，取n=3。所以Pt=KtP落n=0.05×25.9×3=26.3KN（5）顶件力PdPd=Kd（P孔+P落）式中Pd顶件力Kd顶件系数，查表取Kd=0.08所以Pd=Kd（P孔+P落）=0.08×58.6=4.6883)总压力及压力机的选择P总=P+Px+Pt=P孔+P落+Px+Pt=13.5+25.9+1.3+26.3+4.7=71.7KN4)计算模具压力中心由于该零件完全对称与相互垂直的两条对称线，所以模具的压力中心就在几何图形的中心点上。计算模具刃口尺寸（1）计算冲孔凸、凹模计算公式：凹模型孔中心距L=(Lmin+0.5△2)±0.125△2式中

dd————落料凹模基本尺寸(mm)；Dmax————落料件最大极限尺寸(mm)；dp————冲孔凸模基本尺寸(mm)；dmin—————冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)，dmin=3；Ld————同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)；Lmin————Ld的最小极限尺寸(mm)；δp—————凸模下偏差(mm)，δp=0.008；δd—————凹模上偏差(mm)，δd=0.012；Zmin————凸凹模最小初始双向间隙(mm),查表取Zmin=0.04；Zmax————凸凹模最大允许双向间隙(mm)，查表取Zmax=0.06；X——————凸、凹模磨损系数,查表取X=0.75；△1—————工件孔径公差(mm)，查表得△1=0.14△2—————工件两孔中心距公差(mm)，△2=Φ3：dp=(3+0.75×0.14)0-0.02=3.1050-0.62dd=（3+0.75×0.14+0.04)+0.020=3.145+0.020φ5：dp=(5+0.75×0.14)0-0.02=5.1050-0.62dd=（5+0.75×0.14+0.04)+0.020=5.145+0.020L1=（15-0.14＋0.5×0.14×2）±0.125×0.14×2=15±0.035L2=（9-0.11＋0.5×0.11×2）±0.125×0.11×2=9±0.0275校核：∣δp∣+∣δd∣=0.008+0.012=0.02=Zmax-Zmin=0.06-0.04=0.02满足要求（2）同理可计算落料凹、凸模落料凹模按照配做法制模凸模刃口实际尺寸配置，保证双边间隙，查冲裁间隙表得知该冲裁模初始合理双面冲裁间隙Zmin=0.03插一图轴类尺寸：460-0.62180-0.14100-0.2890-0.3620-0.25孔类尺寸：R30。14020。250自有长度尺寸：15±0.14刃口磨损后尺寸有所变化，增大的为A类尺寸、减小的为B类尺寸、不变的为C类A类：180-0.1490-0.36460-0.62增大A=（amax-x△）0.0350B类：20.250增大B=（bmax-x△）0-0.035C类：100-0.28R30。14020-0.25增大C=（cmax-x△）±0.0175a1=（46-0.5×0.14）0.0350=45.930.0350a2=（18-0.5×0.14）0.0350a2=（9-0.5×0.14）0.0350=8.930.0350b1=（2+0.5×0.14）0-0.035=2.070-0.035c1=（cmax-x△）±0.0175=9.71±0.0175c2=（cmax-x△）±0.0175=3.07±0.0175c3=（cmax-x△）±0.0175=1.82±0.0175门扣扣鼻的复合模主要零件的结构设计1）凸模的结构设计（1）凸模长度凸模长度应根据模具结构的需要来确定。若采用固定卸料板和导料板结构时，凸模的长度应该为：L＝h１＋h２＋h３-0.5L＝15+51–0.5=65.5mm

式中：h１、h2分别为凸模固定板、凹模板的厚度。15～２０mm为附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。图13凸模长度的确定图（2)凸模材料

模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选用T8A、T10A等材料；形状复杂且模具有较高寿命要求的凸模应选Cr１２、Ｃr12MoV、CrWMn等制造，HRC取58～６２，要求高寿命、高耐磨性的凸模，可选硬质合金材料。本设计中初选Ｃr12MoV（3）凸模校核a.凸模强度校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。但是，对细长的凸模，或凸模断面尺寸较小而毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。凸模承载能力校核凸模最小断面承受的压应力σ，必须小于凸模材料强度允许的压力［σ］，即：查表得［σ］=981～3000MPa取［σ］=2000MPaσ＝Ｐ／Ｆmin≤［σ］故非圆凸模Fmin≥Ｐ／［σ］(2—27)对圆形凸模［σ］≥P孔/AMIN(2—28)（P孔＝KL孔tτ）式中σ——凸模最小断面的压应力(MPa)；P——凸模纵向总压力(N)；Fmin——凸模最小断面积(mm）；dmin——凸模最小直径(mm）；t——冲裁材料厚度(mm)τ——冲裁材料抗剪强度(MPa)；［σ］——凸模材料的许用压应力(MPa)。σ＝Ｐ／Ｆmin=13500/7.57=1778.9MPa﹤［σ］=2000MPa合格b.凸模抗弯能力校核凸模冲裁时稳定性校验采用杆件受轴向压力的欧拉公式。根据模具结构的特点，可分为无导向装置和有导向装置的凸模进行校验。对无导向装置的凸模，其受力情况相当于一端固定另一端自由的压杆，其纵向的抗弯能力可用下列公式校验：Lman≤√（3.14）2EJ/4nFE————凸模材料的弹性模量，一般模具钢可取2.1×1000MPa；J————凸模最小截面惯性矩对于圆凸模J=3.14d4/64；F————冲裁力F=Aτ=3.14d2τ/4u—————支撑系数，无导板导向取2；δd—————凹模上偏差(mm)，δd=0.012；τ材料抗剪强度，MPa，查《手册》，08F钢经退火，τ=216～304MPa，取τ=300MPan——————安全系数n=2～3；本设计取n=3Lman≤√（3.14）2EJ/4nF可简化为Lman≤1200√J/F=1200√d2/16τLman≤1200√d2/16τ=1200×√9/16τ=1200×√9/16×300=70（约数）L=65.6﹤70合格2）．凹模的结构设计（1）凹模洞口的类型常用凹模洞口类型如图所示，其中a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料(或制件)的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a)、c)型下出件的用b)或a)型。d)、e)型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大(如α＝30′时，刃磨01mm，其尺寸增大0.0017mm)。凹模锥角α、后角β和洞口高度h，均随制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝４～１０mm。图14本设计中凹模洞口采用第二种形式凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面计算冲裁力时所取h=20mm,漏料部分刃口轮廓可以扩大0.5～1mm,取1mm,凹模轮廓尺寸计算如下:凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C查表取26mm.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对 称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以:L=l+2C=46+2×26=98B=布局+工件宽+2C=20+18+2×26=90通过查表得凹模板外形尺寸为125×100×51图15定位零件的设计为保证冲裁出外形完整的合格零件。毛坯在模具中应该有正确的位置。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。(一)挡料销

国标中常见的挡料销有三种形式。固定挡料销(图2.8.12)活动挡料销(图2.8.13)和始用挡料销(图2.8.14)。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距。特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可造成凹模强度的削弱。常用的有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常用于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位图固定挡料钉图活动挡料钉附表表1:公差数值（摘自GB/T1880.3－1998）公差等级IT01IT0IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15IT16IT17IT18基本尺寸／mm（μm）（mm）≤30.30.50.81.2234610142540600.100.140.250.400.601.01.4＞3～60.40.611.52.545812183048750.120.180.300.480.751.21.8＞6～100.40.611.52.546915223658900.150.220.360.580.901.52.2＞10～180.50.81.2235811182743701100.180.270.430.701.101.82.7＞18～300.611.52.546913213352841300.210.330.520.841.302.13.3＞30～500.611.52.54711162539621001600.250.390.621.001.602.53.9＞50～800.81.2235813193046741201900.300.460.741.201.903.04.6＞80～12011.52.5461015223554871402200.350.540.871.402.203.55.4＞120～1801.223.55812182540631001602500.400.631.001.602.504.06.3＞180～250234.571014202946721151852900.460.721.151.852.904.67.2＞250～3152.54681216233252811302103200.520.811.302.103.205.28.1＞315～40035791318253657891402303600.570.891.402.303.605.78.9＞400～500468101520274063971552504000.630.971.552.504.006.39.7表2：模具类型选择类型项目级进模正装复合模倒装复合模单工序模制件精度要求IT8～IT10☆☆IT11～少IT14☆☆合并工序数目2～3☆☆☆3～4以上☆工件要求平直需加校平工序☆孔边距较小件☆☆制件形状复杂☆制件尺寸小型件≤50☆☆☆☆中型件☆☆☆☆大型件☆☆☆自动化送料☆多排排样☆表3：单工序模、级进模和复合模的比较比较项目单工序模级进模复合模工件尺寸精度较低一般IT11级以下较高，IT9级以下工件形位公差工件不平整，同轴度、对称度及位置误差大不太平整，有时要校平，同轴度、对称度及位移度误差较大工件平整，同轴度、对称度及位置误差较小冲压生产率低，冲床一次行程只能完成一个工序高，冲床一次行程可完成多个工序较高，冲床一次行程可完成两个以上工序机械化自动化的可行性较易，适合于多工位冲床及自动化冲压容易，适于单机自动化难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作对材料的要求对条料宽度要求不严，可用边角料对条料宽度或带料要求严格对条料宽度要求不严，可用边角料生产安全性安全性较差比较安全安全性较差模具制造的难度较易，结构简单，制造周期短，价格低对简单工件比采用复合模制造难度低对复杂比采用级进模制造难度低应用通用性好，适于中小批量和大型件的大量生产通用性较差，适于形状简单、尺寸不大、精度不高工件的大批量生产通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度要求较高工件的、大批量生产表4:冲裁模初始双边间隙Z/mm材料厚度t08、10、35、09Mn2、Q23516Mn40、4565MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙0.50.0400.0480.0640.0720.0600.0720.0920.1040.0400.0480.0640.0720.0600.0720.0920.1040.0400.0480.0640.0720.0600.0720.0920.1040.0400.0480.0640.0640.0600.0720.0920.0920.60.