1、前 言全套图纸，加 153893706近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越引起人们的重视。为此，我们为了适应社会的需要，在学习完所有专业课程后，进行一次理论与实际相结合的毕业设计。为此编写了这本弹簧座板模具设计的说明书。本说明书第一章介绍了毕业设计的目的与设计的步骤；第二章介绍了产品零件的工艺分析、工艺方案的确定和毛坯展开尺寸的计算；第三章介绍了落料模与切边模的结构设计以及主要零部件的设计。本书在编写过程中得到梁波老师的帮助与坚持，特在此表示感谢。由于本人水平有限，缺点和缺误在所难免，欢迎老师批评指正。弹簧座板模具设计X X X摘要:分析了弹簧座板零件的成形工艺,
2、确定工艺方案,介绍了模具结构和主要模具零部件设计。关键词：弹簧座板；成形工艺；展开图；设计。Design of the Die for Spring coil plank HE Shi-linAbstract:The technology for forming the spring coil plank was analyzed and the best technological process was determined.The structure of the die and the design of the main parts of the die were introduce
3、d.第一章 概 述第一节 毕业设计的目的毕业设计的目的，是使学生用所学各科理论和知识和技能进行是一次综合性的应用。是对学生进行是一次全面、系统的基本能力的训练和考核。它能培养和扩展学生独立地分析和解决实际问题的工作能力。也是对学生专业能力和学习成绩的总检查。第二节 设计步骤一、消化原始资料了解毕业设计内容任务。熟悉课题，读懂产品零件图，分析其尺寸、公差和技术要求。二、对产品零件进行工艺分析，画零件图。三、拟定总体设计的工艺方案，并分析其合理性和可行性。四、工艺计算；1、 毛坯形状和尺寸的展开；2、 工序尺寸的计算；3、 排样；4、 冲压工艺压力计算，冲压设备的选用；5、 凸、凹模间隙计算和尺寸
4、公差计算。五、模具总体机构的设计。六、绘制模具总装图。七、绘制非标零件图。八、编制产品零件工艺规程。九、编制模具零件的制造工艺规程卡片。十、填写工艺文件。第二章 工艺计算及毛坯计算零件简图：如图 2-1所示生产批量：大批量材 料：20 钢材料厚度：3.5mm61832-R15 102-R13 8.5 20 3012.5A3.5602-R9832-8 13.5+0.430110.54-R130.5A图 2-1 零件简图第一节 零件的工艺分析一、零件材料、尺寸公差要求、零件的材料为 20 钢，其屈服点 s为 245MPa；伸长率 为 25%；弹性模量 E 为 206103MPa；抗剪强度 为 27
5、5292MPa；抗拉强度 b为 353500MPa。该材料塑性、韧性较好，利于各种工序加工。、从零件图样上看，其尺寸均无公差要求（除直径为 13.5 的孔外） ，故该产品零件的精度不高，属于一般零件，其公差按 IT14 处理，给模具制造带来一系列方便。二、零件的形状、结构及冲压工艺性、该零件总体属于盒形拉深件，无凸缘，盒底有三个通孔，长度方向的直边上有两段对称的直径为 61 的圆弧。、零件的厚度 t=3.5mm，属于料较厚零件。、零件高低不平，长度方向的高度为 30mm，宽度方向的高度为20mm，需几次拉深成形，由尺寸计算后确定。、零件底部圆角较大，可一次拉深成形。、由于板料平面内各异向性，直
6、径为 61 的圆弧在拉深后就不圆了，所以在拉深工序后应增加一道切边工序。因此计算毛坯时应留 1t 的切边余量。 第二节 确定工艺方案从产品零件的结构形状可知，成形该产品零件所需的基本工序有落料、拉深、冲孔、切边等工序。因此成形该产品零件有如下几种方案：方案一：落料拉深冲孔；方案二：落料、拉深复合模冲孔切边；方案三：落料拉深、冲孔复合模切边；方案四：落料拉深冲孔切边。分析以上四种方案，方案一：没有考虑板料平面内存在各异向性，在落料工序时，直接落外形。由于板料平面内形成各异向性，这使得直径为 61 的圆弧在拉深工序后不圆了，所以在拉深工序后应增加一道切边工序，在落料时应留切边余量。因此方案一失败。
7、方案二：优点：生产率较高，冲压精度较高，工人劳动强度低；缺点：模具结构复杂，寿命短，成本较高。方案三：拉深、冲孔工序同在一副模具上完成，由于直径为 13.5mm 的圆与直径为 61mm 的圆弧存在位置度公差要求，如拉深、冲孔工序同在一副模具上，难以保证该公差要求，因此方案三失败。方案四：优点：模具结构简单，寿命长，成本低，制造周期短，易实现自动化；缺点：生产率低，冲压精度较低。综上所述，考虑到工件各方面的要求，故选第四种方案。第三节 毛坯尺寸计算因为 h=30mm 0.6B=0.660=36mm所以 h3.5/170.5100=2.1根据参考文献2表 9-19,可知 H/B p因此可不采用垫板
8、。六、模具的总体设计有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可对模具进行总体设计并画出草图，如图 3-4 所示。5035605020 70228图 3-4 模具结构草图从结构图初步算出闭合高度：H 模 =（50+70+50+60-2）=228根据凹模的外形尺寸，确定下模板的外形尺寸为 550mm400mm。七、模具主要零部件的设计本模具是采用手工送料的单工序模，凸模不采用挂台形式，因为凸模形状比较复杂，采用挂台形式不方便加工，用挂板也能达到同样的效果，凸模用固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。卸料装置采用刚性卸料装置（为什么？因板料太厚，为了避免闭模高度过高，如果用弹性卸料装置，要
9、用较厚的橡胶） ，该装置即起卸料作用，又起导料作用。另外，送料方向上的定位可在凹模上增加两个定位钉。采用导柱、导套导向。为什么不将零件直接从凹模落下？因为该板料较厚，如有零件留在凹模中，由于在冲裁过程中存在弹性变形与塑性变形，冲裁完成后，板料的弹性变形得到恢复，板料会撑柱凹模，使凹模的寿命缩短。所以不将零件直接从凹模落下。模架采用对角导柱。八、选定设备 该模具的总冲压力：F 总 =876512N闭合高度：H 模 =228外廓尺寸： 550mm400mm根据所需的总冲压力来看，选用型号为 J87-250A 的压力机。该压力机的主要技术规格为：最大冲压力：2500KN滑块行程： 200mm连杆调节
10、量：80mm最大装模高度：560mm滑块底面尺寸：750mm670mm工作台尺寸：750mm670mm九、绘制模具总图 、非标准零件图（见图纸）十、该模具的动作原理首先,模具处于开模状态,将已切好的条料放在凹模上,将条料往前送并往左靠,利用装在凹模上的定位钉和卸料板定位。然后合模,上模座和下模座在导柱、导套的导向下闭合，凸、凹模开始工作，把零件冲下。然后开模，在上模座回升的同时，零件在弹顶器的作用下脱离凹模，同时条料在卸料板的作用下脱离凸模，然后将零件拿出，将条料先拿起再继续往前送，利用刚冲下的孔的直边靠着定位钉和卸料板定位，然后进行第二次冲裁。第四章 切边模设计零件简图：如图 4-1所示生产
11、批量：大批量材 料：20 钢材料厚度：3.5mm618.512.50.5 AA图 4-1 零件简图第一节 零件材料与工艺分析一、零件材料 零件的材料为 20 钢，其屈服点 s为 245MPa；伸长率 为 25%；弹性模量 E 为 206103MPa；抗剪强度 为 350MPa；抗拉强度 b为 450MPa。该材料塑性、韧性较好，利于各种工序加工。二、工艺分析本零件需冲出直径为 61 的圆弧，该圆弧与直径为 13.5 的圆有位置度要求，且圆弧到底面的距离为 8.5mm，如果不增加此道工序，只是拉深很难达到要求（为什么？因为板料平面内存在各异性和间隙会便移等原因） 。第二节 冲压工艺设计及计算一、
12、计算冲压力冲裁力：L =2d/360 mm=23.1461（arccos9/30.5）/360=144mm=350 MP a t=3.5mm K=1.3F=KLt=1.31443.5350=245244N参考文献3表 2-5，K 卸 =0.020.05 取 K 卸 =0.04；K 推 =0.045卸料力 F 卸 =K 卸 F=0.04245244=9810N推料力 F 推 =nK 推 F=10.045245244=11036N总压力 F 总 =F+ F 卸 + F 推 =245244+9810+11036=266090N二、计算凸、凹模刃口尺寸由参考文献1表 2-9 查得 Zmin=0.54m
13、m,Zmax=0.74mm;X 值参考表 2-13； p、 d值参考表 2-1261d=（13.5+0.50.74） 0-0.02=61.370-0.02mm61p=（61.37+0.54） +0.020=61.91+0.020mm三、计算各主要零件的尺寸 凹模厚度：参考文献1 式（2-19） ，其中 b=58.3，K 由文献1表 2-24 查得，K=0.42，故H=Kb=0.4258.32=24.5 取 H=30参考文献1 式（2-20） ，C=（1.52）H=4560 取 H=60 根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸；长度宽度为 230180。 凸模固定板的厚度H1=（0.60.8）H=（
14、0.60.8）30=1824 取 H1=20四、模具的总体设计有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可对模具进行总体设计并画出草图，如图 4-2 所示。605030209028图 4-2 模具结构草图从结构图初步算出闭合高度：H 模 =（50+30+90+60-2）=228五、模具主要零部件的设计本模具是采用手工送料的单工序倒装模， （为什么要用倒装？倒装，凹模壁厚可随便放大，保证了凹模的强度，增加了模具的寿命；如果用正装，凹模同时也要起定位作用，凹模厚度受到限制，强度达不到要求，所以要用倒装。）一次可冲两件。 （为什么一次冲两件？一是：为了提高生产率；二是，因为冲一件冲压中心距离模具
15、中心较远且受力不平衡，模具寿命短，三是，冲两件可以使压力中心置于模具的中心，模具受力达到平衡，从而提高模具的寿命，所以一次冲两件。 ）凸模用固定板与两个螺钉固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。采用由卸料板、卸料螺钉和弹顶器组成的弹性卸料装置。其中卸料板即起卸料作用，又起定位作用。废料由推杆、推板组成的刚性推件装置推出。采用导柱、导套导向。利用零件的外形和夹紧机构定位。夹紧机构可 360度旋转。为什么要用夹紧机构？因为零件有重力，零件放上去后容易产生偏移，仅靠零件外形定位不可靠，圆弧的公差难以达到要求；如用手去定位工人操作不方便，不安全，所以要采用夹紧机构。模架采用后导柱模架，后导柱模架虽然存在
16、一些缺点，但为了工人操作方便还是选用它。六、选定设备 该模具的总冲压力：F 总 =266090N闭合高度：H 模 =228外廓尺寸：440 mm300mm根据所需的总冲压力来看，选用型号为 J87-250A 的压力机。该压力机的主要技术规格为：最大冲压力：2500KN滑块行程： 200mm连杆调节量：80mm最大装模高度：560mm滑块底面尺寸：750mm670mm工作台尺寸：750mm670mm七、绘制模具总图 、非标准零件图（见图纸）八、该模具的动作原理首先，在模具处于开模状态时，将坯料装在卸料板上，利用坯料的内形和直径为 13.5 的孔定位；然后，搬动夹紧机构，让轮子在弹簧的作用下压紧坯
17、料，防止坯料向外偏移；然后合模，上模座与下模座在导柱、导套的导向下闭合，凸、凹模开始工作，切掉多余的废料，得到所需的零件；然后开模，在上模座回升的同时，推杆接触到压力机，再通过推板将废料打下，零件在卸料板的作用下脱离凸模；在开模完成后，将废料拿开，然后，搬动夹紧机构，松开零件，再将零件拿下。第五章 模具零件的制造工艺第一节 落料凹模的工艺路线序号 工序 工 序 内 容1 备料 将毛坯锻成六面体。尺寸为 33028055mm2 热处理 球化退火3 铣（刨） 铣（刨）六面，厚度留磨削余量 06mm，侧面留磨削余量 0.4mm4 磨 磨上下平面留磨削余量 0.4mm，磨相邻两侧面保证垂直5 钳工划线
18、 划出对称中心线刃口轮廓线、孔（螺纹孔、销孔、穿线孔）的位置6 孔加工 加工螺纹孔、销孔、穿线孔7 热处理 淬火 HRC60-64 （螺纹孔、销孔用石棉堵）8 磨 磨上下平面及准面达要求9 线切割 找垂直准面，编程线切割编程：电极线为 0.1mm 的钼丝，单面放电间隙为 0.01mm。（1） 、确定计算坐标系以经过两圆弧圆心的直线为 y 轴，该零件的对称中心线为 x 轴，建立直角坐标系 xoy。如图所示。（2） 、确定补偿距离R=（0.1/2+0.01）mm=0.06mm（3） 、编写程序直径为 5 的穿线孔的中心选在点 O1（25.65，50）上。加工顺序为O1R QP ONM LKJIHG
19、 FDCBA X WVUT SRO 1QABCDE F G HIJKLMNOPRSTUVXW1、B B B12600 GY L22、B B B16100 GX L13、B15300 B 200 B14700 GY NR34、B10400 B 30900 B18100 GY SR15、B6400 B15100 B15100 GY L46、B21200 B9000 B9000 GY SR17、B B B11300 GY L48、B23100 B B9000 GY SR49、B6400 B15100 B15100 GY L310、B3000 B12700 B19600 GX SR411、B4900
20、B14500 B14700 GY NR212、B B B16100 GX L313、B25700 B900 B36400 GY NR114、B B B16100 GX L315、B15300 B 200 B14700 GY NR116、B10400 B 30900 B18100 GY SR117、B6400 B15100 B15100 GY L218、B21200 B9000 B9000 GY SR319、B B B11300 GY L220、B23100 B B9000 GY SR221、B6400 B15100 B15100 GY L122、B3000 B12700 B19600 GX S
21、R223、B4900 B14500 B14700 GY NR124、B B B16100 GX L125、B25700 B900 B36400 GY NR326、B B B12600 GY L4第二节 落料凸模的工艺路线序号 工序 工 序 内 容1 备料 将毛坯锻成六面体。尺寸为 18014065mm2 热处理 球化退火3 铣（刨） 铣（刨）六面，尺寸为 17513560.5mm4 磨 磨相邻两面保证垂直5 钳工划线 划出对称中心线刃口轮廓线、孔（螺纹孔、销孔、穿线孔）的位置6 孔加工 加工螺纹孔、销孔、穿线孔7 热处理 淬火 HRC58-62 （螺纹孔、销孔用石棉堵）8 磨 磨上下平面及准面
22、达要求9 线切割 找垂直准面，编程：与凹模配双面间隙 0.54-0.74mm线切割编程：电极线为 0.1mm 的钼丝，单面放电间隙为 0.01mm。（1） 、确定计算坐标系以经过两圆弧圆心的直线为 y 轴，该零件的对称中心线为 x 轴，建立直角坐标系 xoy。如图所示。（2） 、确定补偿距离R=（0.1/2+0.01）mm=0.06mm（3） 、编写程序直径为 5 的穿线孔的中心选在点 O1（0,62.3）上。加工顺序为O1R QP ONM LKJIHG FDCBA X WVUT SRO 1QABCDE F G HIJKLMNOPRSTUVXW1、B B B41440 GY L12、B1556
23、0 B B14750 GY NR33、B10470 B 35560 B17920 GY SR14、B6400 B15050 B15050 GY L45、B20980 B8920 B8920 GY SR16、B B B11330 GY L47、B22800 B B8920 GY SR48、B6400 B15050 B15050 GY L39、B29730 B12630 B19260 GX SR410、B5050 B14730 B14750 GY NR211、B B B15600 GX L312、B25840 B9270 B36360 GY NR113、B B B15600 GX L314、B15
24、560 B B14750 GY NR115、B10470 B 35560 B17920 GY SR316、B6400 B15050 B15050 GY L217、B20980 B8920 B8920 GY SR318、B B B11330 GY L219、B22800 B B8920 GY SR220、B6400 B15050 B15050 GY L121、B29730 B12630 B19260 GX SR222、B5050 B14730 B14750 GY NR423、B B B15600 GX L124、B25840 B9270 B36360 GY NR325、B B B25840 GX
25、 L3第三节 切边凹模的工艺路线序号 工序 工 序 内 容1 备料 将毛坯锻成六面体。尺寸为 19024035mm2 热处理 球化退火3 铣（刨） 铣（刨）六面，厚度留磨削余量 06mm，侧面留磨削余量 0.4mm4 磨 磨上下平面留磨削余量 0.4mm，磨相邻两侧面保证垂直5 钳工划线 划出对称中心线刃口轮廓线、孔（螺纹孔、销孔、穿线孔）的位置6 孔加工 加工螺纹孔、销孔、穿线孔7 热处理 淬火 HRC60-64 （螺纹孔、销孔用石棉堵）8 磨 磨上下平面及准面达要求9 线切割 找垂直准面，编程线切割编程：电极线为 0.1mm 的钼丝，单面放电间隙为 0.01mm。（1） 、确定计算坐标系以
26、经过两圆弧圆心的直线为 y 轴，该零件的对称中心线为 x 轴，建立直角坐标系 xoy。如图所示。（2） 、确定补偿距离R=（0.1/2+0.01）mm=0.06mm（3） 、编写程序直径为 5 的穿线孔的中心选在点 O1（25，25）上。加工顺序为O1C B ADC O 150BCDA61.9+0.0201、B B B5960 GY L22、B B30960 B61920 GY SRI3、B B B50000 GY L34、B B30960 B61920 GY SR35、B B B50000 GX L16、B B B5960 GY L4第四节 切边凸模的工艺路线序号 工序 工 序 内 容1 备
27、料 将毛坯锻成六面体。尺寸为 1358093mm2 热处理 球化退火3 铣（刨） 铣（刨）六面，尺寸为 1307588.6mm4 磨 磨相邻两面保证垂直5 钳工划线 划出对称中心线刃口轮廓线、孔（螺纹孔、销孔、穿线孔）的位置6 孔加工 加工螺纹孔、销孔、穿线孔7 铣 铣宽为 6.5mm、深为 40mm 的腰形槽8 热处理 淬火 HRC58-62 （螺纹孔、销孔用石棉堵）9 磨 磨上下平面及准面达要求10 线切割 找垂直准面，编程线切割编程：电极线为 0.1mm 的钼丝，单面放电间隙为 0.01mm。（1） 、确定计算坐标系以经过两圆弧圆心的直线为 y 轴，该零件的对称中心线为 x 轴，建立直角
28、坐标系 xoy。如图所示。（2） 、确定补偿距离R=（0.1/2+0.01）mm=0.06mm（3） 、编写程序直径为 5 的穿线孔的中心选在点 O1（25，35）上。加工顺序为O1C B ADC O 150DA BC1、B B B4320 GY L42、B B30680 B61360 GY SRI3、B B B50000 GY L34、B B30680 B61360 GY SR35、B B B50000 GX L16、B B B4320 GY L2总 结经过一个多月的努力，终于完成了弹簧座板的模具设计。这是一次理论与实际生产相结合的毕业设计，通过本次设计，我从中学到了不少新知识，也温故了旧知
29、识，使我解决实际性问题的能力也有所提高。冷冲压模具设计是理论性较强的一门学科，解决实际性问题需要从理论着手，所以无论是现在还是以后都应以理论知识来指导设计。由于本人手头上的参考资料不足，有些所需的数据不够，比如说标准模架的数据。最后，我想对切边模的结构提出进一步的设想，把夹紧机构设计成自动夹紧机构，利用合模、开模的机械动作来实现自动化。但其结构比较复杂，成本较高，制造周期较长，适用于大批量生产致 谢写到说明书最后，我要对所有帮助过我的单位和个人表示感谢：感谢母校给我这个大学学习的机会！感谢大学三年来所有对我授过课和指导过我的老师！感谢广大同学的热心帮助！特别感谢我的毕业设计指导老师 XXX。本
30、人在搞设计过程中得到 XXXX 老师的大力支持与帮助，尽管他工作很忙，但仍然定期帮我们检查，甚至用他的休息时间来为我们解疑。XXX 老师在设计中给了我关键性的意见，在这再次对他表示感谢！感谢我的同组成员 XXXXXX 等同学，是他们的密切配合与帮助，使我的设计才能顺利完成。参考文献1. 王芳主编冷冲压模具设计指导北京：机械工艺出版社，2001 年5 月第 1 版第 2 次印刷。2. 彭建声主编冷冲压技术问答上册 北京：机械工艺出版社，2001 年月第版第次印刷。3. 陈剑鹤主编冷冲压工艺与模具设计北京：机械工艺出版社，200年月第版第次印刷。4. 丁松聚主编冷冲具设计北京：机械工艺出版社，2001 年 9 月第1 版第次印刷。
