1、毕业设计说明书题 目:垫圈冲压工艺及模具设计年级、 专业:姓 名:学 号:指 导 教 师:完 成 时 间:1摘 要本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺 性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明，另外还介绍了几种 产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型，以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。【关键词】工艺、工艺性
2、、冲压工序、冲 压模具、尺寸AbstractThis project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical
3、efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to
4、 introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing pr
5、ess die.【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.2目 录前言第一章 零件图及工艺方案的拟订1.1 零件图及零件工艺性分析 51.2 工艺方案的确定 6第二章 工艺设计 2.1计算毛坯尺寸 72.2确定排样方案 82.3确定裁板方案 92.4工序的合并与工序顺序 112.5计算各工序的压力 112.6压力机的选取 12第三章 模具类型及结构形式的选择 3.1落料、冲孔复合模的设计15第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算 4.1落料、冲孔模刃口的计算17第五章
6、 模具零件的选用，设计及必要的计算 5.1落料、冲孔复合模19第六章 压力机的校核 6.1落料、冲孔模压力机的校核 26第七章 模具的动作原理及综合分析37.1 落料、冲孔复合模的动作原理 27第八章 凸凹模加工工艺方案 8.1 凹模、凸模加工工艺路线298.2 模具装配33第九章 设计心得35第十章 致谢辞36【参考文献】374前 言随着经济的发展，冲压技术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
7、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。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关
8、键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。5第一章 零件图及工艺方案的拟订1.1 零件图及零件工艺性分析一、零件图图 11）工件图：如图 11所示名称：垫圈材料：H62M板厚：1.5mm二、零件的工艺性分析垫圈所用的材料 H62M为硬质黄铜,其力学性能如下：=412Mpa,b=412Mpa,s=192Mpa。 （冷冲压工艺与模具设计P322）零件图上未注公差等级，属自由尺寸，按 IT12级确定工件尺寸的公差.该制件形状简单，尺寸较小，厚
9、度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：该冲裁件的材料 H62M为硬质黄铜，具有较好的可冲压性能。由于板料厚度一般，且在各个转角出均有圆角过渡，比较适合冲裁。6有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。1.2、工艺方案的确定对工序的安排，拟有以下几种方案：落料 冲孔，单工序模生产。落料冲孔复合冲压，复合模生产。冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，容易制造。但成形制件需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬运半成品要浪费大量时间。生产效率较低；工件的精度也难以
10、保证。方案复合模结构一般，比较容易制造。成形制件只需一道工序；节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易于保证孔的质量和制件精度。方案级进模结构复杂；难以制造。有较高的生产效率且能保证制件的精度。综上所述，根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案7第二章工艺设计2.1 计算毛坯尺寸由互换性与技术测量P33 表 21IT12=0.21（1830） 、0.18(1018)、0.30（5080） 。按对称偏差:长度方向上最大尺寸为 Dmax=22.3+0.21=22.51宽度方向上最大尺寸为 dmax=14+0.18=14.18由冲压工艺与模
11、具设计P45 表 2.5.2确定搭边值：工件间：a 1=2；沿边： a=2.2由冲压工艺与模具设计P45 表 2.5.3条料下料剪切公差：=0.5；条料与导料板之间的间隙：c=0.22.2、确定排样方案一计算工件实际面积8图 21）把工件分为如图 21的 A、B 两部分，分别计算各部分面积，则工件的总面积 F=A + 2BA部分的面积 Sa=72-3.25 2=120.69375B部分的面积 Sb=64.83=25.908415工件的总面积F=Sa+ 2Sb=120.69375 + 225.908415=172.51058二分析排样方案方案：直排（如图 22所示）图 22）条料宽度 B=D+2
12、(a+)+c =14.18+2(2.2+0.5)+0.2 0-0.9=19.780-0.5mm(圆整 20mm)进距：A=d。+a 1=22.51+2=24.51mm9材料利用率：=F/AB100%=172.51058/24.5120100%=37.9%方案：直对排（如图 23所示）图 23）条料宽度 B=D+2(a+)+c =22.51+2(2.2+0.5)+0.2 0-0.5=28.110-0.5mm(圆整 29mm)进距：A=d。+a 1=14.18+2=16.18mm材料利用率：=F/AB100%=172.51058/28.1116.18100%=35.1%经过计算分析，比较方案材料利
13、用率较高，经济性较好。所以选择方案2.3、确定裁板方案查冷冲压工艺与模具设计P323 附表 3选用 60012001.5标准轧制铜板。10裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。纵裁时： 每张板料裁成条料数：n 1=600/20=30余 0mm每块条料冲制的制件数 n 2=（1200-2）/24.51 =48 余 21.52mm每张板料冲制的制件数 n=n 1n2=3048=1440个材料利用率 =nF/F。100%=1449172.51058/6001200100%=34.7%横裁时：每张板料裁成的条料数 n 1=1200/20=60余 0mm每块条料冲制的制
14、件数 n 2=（600-2）/24.51=20 余 17.8mm每张板料冲制的制件数 n=n 1 n2=2060=1200个材料利用率 =nF /F。100%=1200172.51058/6001200100%=28.7%由上述计算结果可知，纵裁时材料的利用率教好，经济效率较高。考虑到本次设计的模具，采用纵裁。综上所述，排样图如下图所示11排样图）2.4 工序的合并与工序顺序根据上面的分析与计算，此件的全部基本工序只有落料、冲孔根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：方案：落料与冲孔，各为基本工序。方案：模具复合程度较高，所需的模具较少，且模具设计容易，其制造费用也较低，其基本工序合并生产率高
15、，也易于保证工件精度。因此选定这一方案。所以，本次需设计的模具为：落料、冲孔复合模；2.5 计算各工序的压力已知垫圈所用的材料 H62M为硬质黄铜,厚度为 1.5mm,其力学性能如下：=412Mpa,b=412Mpa,s=192Mpa。一 落料、冲孔工序的计算落料力 P 1=ktL=1.31.561.66412=163855.284(N)落料的卸料力： P2=k 卸 P1 （查冷冲压工艺与模具设计得：k 卸=0.0250.08）=163855.2840.0412=6554.21136(N)冲孔力：P 3=1.3 d 孔 t=1.3 6.51.5412=16397.394（N)冲孔的推件力：P
16、4=nk 2p 3 (查表 2-37 凹模型口直壁的高度=6,n=h/t=4,k2=0.055)P= 40.05516397.394=3607.42668（N)这一工序的最大总压力为：P=p1+p2+p3+p4=163855.284 + 6554.21136 + 16397.394 + 3607.42668=190414.31604(N)2.6 压力机的选择根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，选用公称压力为 250KN的开式双柱可倾压力机（型号为 J23250）能满足使用要求。压力机的具体参数如下滑块行程：65mm滑块行程次数：55 次/min最大封闭高度： 270mm封闭高度调节量
17、：55mm模柄孔尺寸：直径 40mm，深度 60mm工作台面尺寸：370mm（前后）560mm（左右）13垫板厚度：50mm压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。由于该制件的毛坯及各工序均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。第三章 模具类型及结构形式的选择根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生
18、产等，选定模具类型及结构形式。3.1 落料、冲孔复合模的设计因为本次模具设计结构简单工艺要求不高，所以采用落料、冲孔复合模，本设计没有拉深、翻边等，凸模能够保证强度，故采用复合模的结构是合理的。落料、冲孔复合模常采用典型结构，即落料采用正装式。工件厚度一般14（t=1.5mm）,故采用弹性卸料装置，弹性卸料装置除了卸料的作用外，在冲孔时还起到压紧工件的作用。顶件时采用弹性顶件装置,弹性力由橡皮产生,由托杆将力传到工件上,将工件顶出;推件是采用刚性推件装置,将工件从凸凹模中推出。落料、冲孔复合模的结构形式如图 31所示。图 31）第四章模具工作零件刃口尺寸及公差的计算154.1 落料、冲孔复合模
19、 落料刃口 该冲裁件外形尺寸为落料件，选凹模为设计基准件，只需计算落料凹模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。工件精度要求为 IT12级查冲压工艺与模具设计P31 附表 2.2.1：冲模制造精度为 IT9级。查冲压工艺与模具设计P33 附表 21取各外形尺寸制造对称公差。查冲压工艺与模具设计P37 表 2.2.42C min=0.152Cmax=0.19查冲压工艺与模具设计P37 表 2.2.1：选取系数 x=0.75落料凹模的基本尺寸计算如下：落料凹模工作部分尺寸图）a 凹 =（5.12-0.750.12） +00.250.12mm=5.03+00.03mm16b 凹 =（0.6-0.7
20、50.1） +00.250.1mm=0.525+00.025mmc 凹 =（4.14-0.750.12） +00.250.12mm=4.05+00.03mmd 凹 =（14.18-0.750.18） +00.250.18mm=14.045+00.045mm落料凸模的基本尺寸与凹模相同分别为：a 凸 =5.03mmb 凸 =0.525mmc 凸 =4.05mmd 凸 =14.045mm保证双面间隙值为 0.030.05mm冲孔刃口 设冲孔凸凹模均按 IT9级加工，查冲压工艺与模具设计P33 表 2.2.3冲裁模最小初始双面间隙：2C min=0.15冲裁模最大初始双面间隙：2C max=0.19
21、查冲压工艺与模具设计P37 表 2.2.1，选取系数 x=0.75dp=（d min+x） -0p=（6.5-0.036+0.750.036） -00.009mm=6.491-00.009mmdd=（d p+2C min） +0d=（6.491+0.15） +00.015mm=6.641+00.015mm校核 2C max-2Cmin凹凸 0.009+0.0150.19-0.150.0240.04（满足间隙公差条件）第五章 模具零件的选用，设计及必要的计算175.1、落料， 、冲孔复合模成形零件 一、凸模凸模材料选用 T10A，淬火硬度达到 62HRC。采用阶梯式凸模（如图5-1所示）图 5-
22、1）二、凹模落料凹模实际最大工件尺寸长度方向上 l=22.405mm宽度方向上 b =14.045 mm查冲压工艺及模具设计P68 得 K=0.35凹模厚度： H=kb=0.3522.405=7.84175mm(取 15mm)凹模壁厚： C=（1.52）H=1.615=24mm宽度方向上凹模最大外形尺寸为：B=b+2C=14.045+224=62.045mm（圆整取 72mm）宽度方向上凹模最大外形尺寸为：18L=l+2C=22.405+224=70.045mm（圆整取 70mm）凹模材料选用 T10A，淬火硬度达到 62HRC。凸凹模采用台阶式结构（如图 52所示） ，采用固定板固定，这样简
23、化了模具的结构，节省了材料的成本。支撑固定零件上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。通常都是根据凹模最大外形尺寸 D。选用标准模架。凹模最大外形尺寸 L=70mm，宽度方向上最大外形尺寸 B=62mm选用 GB2851.381中的后侧导柱模架。模具的闭合高度 h = 140165mm ，上模座为 806330，下模座为 806340 ，导柱的基本尺寸为 18mm 。上模座选用 GB2855.581 中的后侧导柱上模座，材料为 HT200、型。其主要参数：L= 80mmB=63mm、t = 30mm =90 mm S=94mm1L=50mm =85mm R=28mm1A2=60mm D=28
24、+00.021mm2l(上模座)下模座选用 GB2855.681中的后侧导柱下模座，材料为 HT200。其主要参数：19L= 80mmB=63mmt =40mm=90 mmS=94mm =50mm1L1A=58mm R=28mm =60mm2A2ld = 18(下模座)模柄选用材料为 Q235的 B型压入式模柄，参见 GB2862.181。其具体参数为：d = 40 mmD = 42 mmD1= 50mmH = 90mm h =30mmh1=6mmb = 3mm a =1mmd1 = 6+00.012mm(模柄)卸料零件采用弹性卸料板卸料，根据卸料力的大小取卸料板的厚度为 8mm。 由冲压手册
25、表 10-1选用圆柱螺旋压缩弹簧,其材料为 60Si2Mn,热处理硬20度为 HRC=43-48设使用弹簧的个数为 6个，F 卸 =4658N则每个弹簧所承受的负荷为 F 顶 =4658/6=776.3（N） ，由 Fj F 顶 ,选择标准弹簧的规格为：6x32x95(GB2089-50)Fj=1390, hj=29.8 h 顶 =hj/FjxF 顶 =29.8/1390x776.3=16.6 F 顶 +h 工 +h 修模 =16.6+2.2+6=24.5 hj选用的弹簧满足要求定位零件 采用两颗导料销和一个固定挡料销定位。固定挡料销在 GB2866.1181中选取直径 D = 8mm 、d
26、=4mm 、高度 h = 3mm 的型固定挡料销。这种零件结构简单，制造、使用方便，直接装在凹模上即可(挡料销)(导料销)凹模上固定挡料销孔与刃口之间的壁厚为 3mm，大于允许的最小壁厚2mm，满足强度要求。故所选的挡料销合适。上、下模座螺钉选取由凹模周界 8063选用 M10的内六角圆柱头螺钉参照模具各零件的具体情况，21上模座选用四颗 M1028的内六角圆柱头螺钉固定。下模座选用四颗 M1032的内六角圆柱头螺钉固定。( 螺钉 )卸料螺钉查冲压模具简明设计手册表 15-34选取卸料螺钉选用 M1290的圆柱头内六角卸料螺钉 (卸料螺钉 ) 其主要参数：d 1=16 l=14 d2=24 H
27、=10 t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9d5=9.5 L=55上、下模座销钉的选取由凹模周界 8063选用 12的圆柱销钉根据模具的实际情况上模座选用两颗 1255的圆柱销钉定位下模座选用两颗 1255的圆柱销钉定位(圆柱销钉)参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置，从22GB7076和 GB11976中选适当的规格与尺寸。导向装置 本模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为 r7/r6 。导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。所以材料选用 20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为5862HRC。导柱选用 G
28、B2861.281中的 B型导柱，直径 d = 18mm 、极限偏差为 r6 、长度 L = 130mm 。导套选用 GB2861.681中的 A型导套，直径 d =18 mm 、D=28、极限偏差为 r6 、长度 L =70mm 。推杆的选取查冲压模具简明设计手册表 15.42选用 A型带肩推杆。其基本参数：D=13mm L=100mmd1=10mm第六章 压力机的校核6.1 落料-冲孔模压力机的校核1、闭合高度的校核所选压力机的最大封闭高度为 270mm，闭合高度的调节量为 55mmHmin=270-55=215mm本次设计模具的的闭合高度为:H = 165 + 50 (垫板厚度为 50m
29、m)=215Hmax-5=265 Hmin+10=205满足 Hmax-5 HHmin+10232、工作台面尺寸的校核所选压力机的工作台尺寸为：左右：560 前后：370而模具的外形尺寸为：8063根据工作台面尺寸一般应大于模具底座 5070mm，工作台面尺寸满足其工作台孔尺寸为 200290直径 260，大于废料尺寸，可以漏料.3、滑块行程的校核滑块行程应保证方便地放入毛坯和取出零件，所选压力机滑块行程为 65mm,满足综上，所选压力机 J23-25满足需要。第七章模具的动作原理及综合分析7.1 落料、冲孔模的动作原理本模具（装配图如图 7-1所示）在一次行程过程中完成制件的落料、冲孔全部工
30、作：当压力滑块下行时，首先在凸凹模 12和落料凹模 7作用系，落下毛坯料，毛坯料被压在凸凹模和推件块之间压力机滑块接近下止点时，由模柄推动冲孔凸模在条料上冲孔。当压力机滑块下降到下止点，冲模处24于镦死状态，工件与模具刚性接触，当压力机滑块上行时，在推件块 8作用下将制件从凸模 17上顶出。本次设计的复合模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成几道工序,其冲裁件的相互位置精度高,对条料的定位精度较低。冲压件精度高,可以很好的保证工件的形状和尺寸精度,模具结构较一般,制造精度要求较低,制造周期短,价格相对较低，节约了成本。工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。
31、这种模具适用于生产批量大,精度要求高,内外形尺寸差较大的冲裁件。冲孔废料由凸凹模孔向下排除使操作方便。本次设计的模具采用手工送料和取件,这主要是考虑到我国的人力资源丰富,且手工送料和取件可以使模具的结构简单化。所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取,这样可有效的降低成本。从安全的角度考虑,模具结构还有25图 7-1）26第八章 凸凹模加工工艺方案81 凸模,凹模加工工艺路线凹模加工工艺卡产品名称 垫圈 零件名称 凸凹模 零件图号 第 2 页种类 铸件 毛重牌号 Cr12mov毛坯尺寸 35x20x55零件重量 kg净重南充职业技术学院工艺过程综合卡片材料性能每 台件 数每件批数工艺装备名称及编
32、号 工时定额工序号 工序内容 加工车间 设备名称及 编 号 夹具 刀具 量具技术等级 单件1 开 料 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺2 粗 铣 外 围 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺3 精 铣 外 围 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺4 钻内圆孔 机加工车间 专用夹具 钻头 游标卡 尺5 铣 孔 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺6 车断 机加工车间 三爪卡盘 车断刀 游标卡 尺27产品名称 垫圈 零件名称 凸 模 零件图号 第 2 页种类 铸件 毛重牌号 T10A毛坯尺寸 15x75零件重量kg净重南充职业技术学院工艺过程综合卡片材料性能 每 台件 数每 件 批 数
33、工艺装备名称及编号 工时定额工序号 工序内容 加工车间 设备名称及 编 号 夹具 刀具 量具技术等级 单件1 粗 车 外 圆机加工车间 三爪卡盘 外圆粗车刀游标卡 尺2 精 车 外 圆机加工车间 三爪卡盘外圆精车刀游标卡 尺3 车 断机加工车间 三爪卡盘 车断刀游标卡 尺28产品名称 垫圈 零件名称 凹模 零件图号 第 5 页种类 铸件 毛重牌号 Cr12mov毛坯尺寸 210x125x45零件重量kg净重南充职业技术学院工艺过程综合卡片材料性能每 台件 数每件批数工艺装备名称及编号 工时定额工序号工序内容 加工车间设备名称及 编 号 夹具 刀具 量具技术等级 单件1 开 料 机加工车间 专用
34、夹具 铣刀 游标卡尺2 铣 槽 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡尺3 钻 孔 机加工车间 专用夹具 钻头 游标卡尺4 线 割 机加工车间 专用夹具 游标卡尺29产品名称 垫圈 零件名称 卸料板 零件图号 第 4 页种类 铸件 毛重牌号 T10A毛坯尺寸 210x125x25零件重量kg净重南充职业技术学院工艺过程综合卡片材料性能每 台件 数每件批数工艺装备名称及编号 工时定额工序号工序内容 加工车间设备名称及 编 号 夹具 刀具 量具技术等级 单件1 开 料 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺2 粗铣 外 圆 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺3 精 铣 外 围 机加工车间 专用夹具 铣刀 游标卡 尺4 线 割 机加工车间 专用夹具 游标卡 尺
