学位论文-—单耳止动说明书.doc

目录1 冲压件工艺性分析.3 1.1零件材料.3 1.2结构.3 1.3厚度.3 1.4生产批量.3 1.5零件尺寸及其精度.32 确定工艺方案.43 排样图的设计和计算.6 3.1 排样图设计原则.7 3.2 排样图方式.7 3.3 材料利用率计算.84 冲裁力的计算.10 4.1冲裁力.10 4.2 其它冲裁力的计算.115 选择压力设备.126 工作零件刃口尺寸的计算.13 6.1 凸凹模间隙.13 6.2 刃口加工方式选择.147 模具总体结构设计.14 7.1 模具类型的选择.14 7.2 送料方式.15 7.3 卸料和出件方式.158 主要零部件设计.16 8.1 工作零部件的设计.17 8.2 模架的设计.19 8.3 导向零件的设计.21 8.4 定位零件的设计.22 8.5 卸料部件的设计.249 模具二维总装图.2510 心得体会.26 1 冲压件工艺性分析 此次冲压件为单耳止动垫片，规格为8mm,材料为Q235，经退火处理。1.1零件材料：Q235。这种材料属于普通碳素结构钢，属于低碳钢。由于其铁素体含量多，故其塑性、韧性优良，力学性能较好，其抗剪强度为255-373Mpa，抗拉强度b为432-461Mpa，屈服强度s为253Mpa，伸长率为21-25%。 1.2结构：结构相对简单，有一个直径为8.76mm的孔，孔与边缘间的间距也满足冲压手册上的要求。1.3厚度：t=0.5mm1.4生产批量：大批量1.5零件尺寸及其精度：如图1.1图1.1 根据零件图，零件图上的尺寸未注公差，属自由尺寸，未标公差按IT13级，查互换性与技术测量P17查表2-1，查出了各尺寸的极限偏差数值。获得各标准公差数值A类尺寸R4R400.18B类尺寸8.768.7600.36222200.32注： 摘自GB/T 1800.2-1998。2020+0.42 -0.428R400.22161600.272 确定工艺方案方案一：用二次工序进行冲压（见图1.2）图1.2工序1用简单冲模冲孔工序2 用落料简单模落料方案二：用复合模，将孔及外形一次冲出（见图1.3）图1.3方案三：用级进模在一次工序中将零件冲出（见图1.4）图1.4分析比较各方案的优缺点：第一方案的特点：是模具结构简单，易于制造，缺点是生产效率低和冲裁件精度低，另外，各次工序所需的冲压力小，可解决冲压吨位不够的问题。这个方案需要二次冲压工序，在落料工序中，要进行定位，操作不方便，多工序冲裁时，生产效率低，累积误差大，与本零件生产批量大和尺寸精度地，不相适合。第二方案由于将各工序复合在一起，一次冲成能保证较高的生产率，而且操作比较安全。再者复合模冲裁时，零件精度主要决定于模具制造精度，当采用精度为IT10级以上复合模冲压本零件时，可保证零件所要求的各项精度指标。由于复合模进行冲裁时，弹性卸料板将毛坯压紧,再进行冲压，因此断面质量较高，工件平整，材料利用率高，由于复合模结构复杂，不易制造，成本较高。第三方案：工件和冲孔废料都可由压力机台下排出。操作方便安全，生产效率高，易实现生产机械化和自动化，如果，同时采用弹性卸料装置，在冲压时，卸料板压住板料，所以冲裁件的平整度提高，适于一般精度的冲压工件。连续模材料利用率低，制造成本高，维修、维护困难，计算复杂，但此复合模成本低。综合考虑，此零件的精度要求不高且形状简单，批量很大，在保证精度的情况下，应尽量降低成本，提高经济效益，所以选择方案二。3.排样图的设计与计算 设计复合模首先要设计排样图。这是设计复合模的重要依据。排样的要求是切除废料，最后根据需要将零件从条料上分离下来。排样设计的内容包括：确定被冲工件在条料上的排列方式；确定条料载体的形式；确定条料宽度和步距尺寸，从而确定了材料利用率。排样图的好坏对模具设计的影响很大，需要设计出多种方案加以分析、比较、综合与归纳，以确定一个经济、技术效果相对较合理的方案，衡量排样设计的好坏主要是看其工作安排是否合理，能否保证冲件的质量并使冲压过程正常、稳定的进行，模具结构是否简单、制造维修是否方便，能否得到较高的材料利用率，是否符合制造和使用单位的习惯和实际条件等等。3.1 排样图设计原则 （1） 先冲孔，后冲外形。 （2） 复杂型孔可分解为若干简单型孔，分步进行冲裁。 （3） 工序要分散，以确保凹模有足够的强度。所有的孔不应在同一工位上冲切，最好分开。布置在同一工位及相邻工位上的冲切轮廓（包括孔）的间距不应小于凹模最小壁厚。 （4） 尺寸与形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。 （5） 有孔位精度要求的孔应在同一工位上冲，若无法安排在同一工位上时，可安排在相近的工位上冲。 （6） 孔精度有要求并与轮廓靠近，冲外轮廓时孔可能会变形，应先冲外形后冲孔。 （7） 外形薄弱部分的冲切应安排在较前的工位上。 （8） 轮廓周界较大的冲切工艺，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。3.2 排样图方式此次单耳止动垫片复合模具的设计的排样方式初选竖排、横排和斜排。3.3 材料利用率计算3.3.1 竖排材料利用率计算用UG计算冲裁件面积：A=333.40mm 方案一：竖排 (1)设计假设每条带料冲10个冲件，n=10；(2)冲裁件面积:A=333.40mm；(3)搭边值：a=1mm,a1=0.8mm;(4)条料宽度：B=31+21=33mm(5)条料长度：S=16+1=17，L=2a+9a1+10B1=169.2mm(6)一个步距的材料利用率：=A/BS=59.43%(7)总的材料利用率：1=59.71%方案二：横排 (1)设计假设每条带料冲10个冲件，n=10；(2)冲裁件面积:A=333.40mm；(3)搭边值：a=1mm,a1=0.8mm;(4)条料宽度：B=16+21=19mm(5)条料长度：S=20+0.8+11=31.8，L=2a+9a1+10(10+11)=319.2mm(6)一个步距的材料利用率：=A/BS=55.18%(7)总的材料利用率：1=54.97% 方案三：斜排 (1)设计假设每条带料冲10个冲件，n=10；(2)冲裁件面积:A=333.40mm；(3)搭边值：a=1mm,a1=0.8mm;(4)条料宽度：B=31.21+21=33.21mm(5)条料长度：S=18.25，L=2a+9a1+1019.51=204.3mm(6)一个步距的材料利用率：=A/BS=55.01%(7)总的材料利用率：1=49.14%对4种排样方案比较：排样方式冲裁面积A（mm）步距S（mm）调料宽度（mm）一个步距的材料利用率（%）总材料利用率（%）竖排333.40173359.4359.71横排333.4031.81955.1854.97斜排333.4018.2533.2155.0149.14三种排样方式相比，综合考虑材料的利用率，模具的设计，加工工艺等因素，采用竖排排样方式。4 冲裁力的计算 冲压力是选择压力机的主要依据,也是设计模具所必需的数据。4.1冲裁力 对于普通平刃口的冲裁,其冲裁力F=KLtb 式中： 冲裁力（N）； 冲裁件的周长（mm）； 材料厚度； b 材料抗剪强度（MPa）查模具设计与制造简明手册 P75页表1-4-19，得：b=304372MPa，取b340Mpa。UG计算的周长：L冲孔=27.51mm；L落料=84.34mm落料力：F冲孔=Ktb L冲孔=1.327.510.5340=6079.71N冲孔力：F落料=KtbL落料=1.384.340.5340=18639.14N冲裁力：F=F冲孔+F落料=24718.85N4.2 其它冲压力的计算 查冲压工艺及冲模设计P47，因t=0.5mm，KX=0.05,KT=0.063卸料力：Fx=KxF=0.052594.79=1297.74N推出落料件的推件力：FT1=n1KTF落料=10.06318639.14=1174.27N落料凹模内的工件数为1，故n1=1；推出冲孔废料的推件力:FT2=n2KTF冲孔=50.0636079.71=1915.11N因t=0.5mm,故h=2.5mm,n2=h/t=5总冲裁力：F总=F+Fx+FT1+FT2=29105.97N4.3 压力中心的计算以冲孔圆心为原点，运Autocad2004对落料外形建立面域，再用massprop命令，即可得出X1为压力中心，坐标为（-2.9 0）5 选择压力设备 考虑到开式可倾压力机机身为可倾式结构，倾斜时便于冲压件或废料从模具上滑下，可免去取件的步骤，有利于提高生产效率。并且开式的结构便于工人进行手动送料等操作，故选择可倾压力机。 由模具设计与制造简明手册表1-82查得J23-25开式可倾压力机的公称压力160k/N，满足使用要求。故选择J23-25开式可倾压力计机，主要参数如下：项目参数公称压力250KN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55mm滑块中心线至床身距离200mm立柱距离270mm工作台尺寸前后370mm；左右560mm工作台孔尺寸前后200mm；左右290mm直径260mm模柄孔尺寸直径40mm；深度60mm6 工作零件刃口尺寸的计算6.1 凸凹模间隙 冲裁件的材料为Q235,料厚s=0.5mm,查冲压工艺及模具设计p35，表3-4得Zmin=0.040mm，Zmax=0.060mm,Zmax-Zmin=0.02mm6.2 刃口加工方式选择：选择凸模与凹模配合加工法6.2.1 落料A类尺寸：L=20+0.42 -0.42mm，=0.84，查冲压工艺及冲模设计P37，表3-5，x=0.5 L凹=（Lmax-x）+/4 0=(20.42-0.50.84)0+0.21=200+0.21mmB=80 -0.22mm,=0.22,查冲压工艺及冲模设计P37，表3-5，x=0.75 B凹=（Bmax-x）+/4 0=（8-0.750.22）+0.22/4 0=7.84+0.06 0mmB1=160 -0.27mm,=0.27,查冲压工艺及冲模设计P37，表3-5，x=0.75 B1凹=(B1max-x)+/4 0=(16-0.750.27)+0.27/4 0=15.80+0.07 0mmD=220 -0.52mm.=0.52,查冲压工艺及冲模设计P37，表3-5,x=0.5 D凹=（Dmax-x)+/4 0=(22-0.50.52）+0.52/4 0=21.74+0.13 0mmr=40 -0.18mm,=0.18,查冲压工艺及冲模设计P37，表3-5，x=0.75 r凹=（rmax-x)+/4 0=(4-0750.18)+0.18/4 0=3.87+0.05 0mm落料用的凸模刃口尺寸，按凹模实际尺寸配置，并保证双面间隙Zmax-Zmin，在凸模上之标注公称尺寸6.2.2 冲孔B类尺寸 d=8.4+0.36 0mm，=0.36，查冲压工艺及冲模设计P37，表3-5,x=0.75 d凸=（dmin+x)0 -/4=(8.4+0.360.5)0 -0.36/4=8.580 -0.09mm冲孔用的凹模尺寸，按凸模实际尺寸配置，保证双面间隙Zmax-Zmin，在凸模上之标注公称尺寸7 模具总体结构设计7.1 模具类型的选择 复合模主要分为倒装复合模和正装复合模，其中倒装复合模结构简单，又可以利用压力机的打杆装置进行推件，并且冲孔废料可直接顺冲裁方向推出，效率较高，故确定采用倒装复合模进行生产。7.2 送料方式 由于零件形状简单，价格低廉，而自行送料的成本较高，不符合生产实际的要求，故选定送料方式为手工送料。7.2.1 导料方式 导料方式主要分为导料板与导料销，考虑到采用倒装复合模进行冲裁，并且要进行弹性卸料，所以导料板不符合要求。导料销分为固定式和弹顶式，由于导料销的布置位置离凹模刃口位置较远，所以选择导料方式为固定式导料销，并在凹模上开设避让孔。7.2.2 挡料方式 考虑到采用倒装复合模进行冲裁，侧刃定距的方式不符合要求。由于导料方式采用导料销，为了便于加工，挡料方式选择固定挡料销。7.3 卸料和出件方式7.3.1 卸料装置 卸料装置主要可以分为（1）固定卸料装置 （2）弹压卸料装置 其中固定卸料装置的卸料力大，卸料可靠，适用于冲裁板料较厚(t0.5mm)，平面度要求不高的场合；弹压卸料装置的卸料力小，但它既起卸料作用，又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平面度较高，适用于板料较薄的场合（t1.5mm）。 综合考虑冲裁零件的要求，冲裁件尺寸较小，卸料力较小，弹压卸料装置完全能够满足卸料力的要求，并且由于选择倒装复合模进行生产，提高生产效率的同时，导致冲裁件的平直度受影响，故应选择弹压卸料装置，弥补其平直度。7.3.2 出件方式 由于采用倒装复合模，卡在凸凹模内孔中的冲孔废料由下次冲裁时的凸模推出，不用布置推件装置。而对于卡在凹模内的成型件，必须布置推出装置进行推出。8 主要零部件设计8.1 工作零部件的设计8.1.1 凹模的设计(1) 凹模的基本类型：选择整体凹模，凹模与上模之间用螺钉锁紧，销钉定位。(2) 凹模的孔口类型：凹模孔口的结构形式选定为全直壁型孔。(3) 凹模尺寸：凹模厚度：查冲压手册第2版P66，采用经验法,H=kb(h15)，查表2-40，t=0.5mm,b=3150,k=0.3,H=0.331=9.3mm；考虑到凹模的强度和压力机的最小封闭高度，调整H=21mm）凹模壁厚：查冲压手册第2版P66，C=（1.52）H，C3040mm,考虑到凹模上需要留有螺钉、圆柱销等的安装位置，取C=37mm凹模外形尺寸（LBH) L=31+2C=105mm;B=16+2C=90m.调整凹模外形尺寸，考虑到凹模上需要留有螺钉、圆柱销、弹簧等的安装位置查模具设计与制造简明手册 P318 选用标准件:LBH=125mm100mm25mm与该凹模外形尺寸的匹配的各零件尺寸调整为：尺寸（mm)名称数量6上垫板厚度114上固定板厚度125凹模厚度112卸料板厚度116下固定板厚度16下垫板厚度1M658螺钉（下）4655圆柱销（下）4642卸料螺钉4设计选用橡胶圈1M875螺钉（上）4840圆柱销（上）4670圆柱销（上）28.1.2 凸模的设计凸模的结构设计：设计为台阶式凸模。凸模的固定采用凸模固定板配合段定位，凸模固定板压紧的方式。凸模长度：L=14+25=39mm。8.1.3 凸凹模的设计凸凹模最小壁厚校核 已知冲裁件的最小壁厚为3.625mm，查冲压手册第2版，t=0.5mm,最小壁厚a=1.6mm,所以凸凹模最小壁厚满足要求。凸凹模结构形式与固定方式 选用凸缘式凸凹模，凸缘部分设计为矩形，由凸模固定板进行定位固定，凸凹模固定板与下模座间采用螺钉锁紧，销钉定位。凸凹模长度：h=16+12+0.5+11=39.5mm凸凹模的孔口形式：选定凸凹模孔口的结构形式为阶梯形直刃壁型孔，根据冲模设计速查手册，h=5-10mm，取刃口高度h=5mm8.2 模架的设计 考虑到复合模对刚性与工作平稳度有较高要求,后侧导柱模架与对角导柱模架都符合生产的要求，从中选择后侧导柱模架。通过凹模尺寸B=100mm,L=125mm，适当的放大尺寸，选择模架的尺寸为B=160mm，L=160mm查模具设计与制造简明手册P279，选择后侧导柱模架具体规格见下表： （单位：mm）LBHmaxHminh1h21601602001604045查冲压模具设计实用手册P324，选择后侧导柱模架上模座的结构尺寸：（单位：mm）凹模周界HL1SA1A2RdLB401701701101954242160160查冲压模具设计实用手册P324，选择后侧导柱模架下模座的结构尺寸：（单位：mm)凹模周界HL1SL2A1A2RdhLB451701702701101954228351601608.3 导向零件的设计8.3.1 导柱 查找模具设计与制造简明手册第二版P252表1-252，选用滑动导柱型式，选择A型，尺寸见下表： （单位：mm)d L基本尺寸 极限偏差h5h628mm0 -0.0090 -0.013150mm8.3.2 导套 查找模具设计与制造简明手册第二版P253表1-253，选择A型滑动导套，尺寸见下表： (单位：mm)dD（r6）L基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差H6H7 28+0.0130+0.0210 42+0.050 +0.034 858.4 定位零件的设计8.4.1 活动挡料销 由于采用倒装复合模，查模具设计与制造简明手册第二版P239表1-230，选用橡胶垫弹顶挡料销，尺寸见下表：(单位：mm)dDL基本尺寸极限偏差4-0.030-0.0456148.4.2 导料部件的设计 查模具设计与制造简明手册第二版P239表1-227，尺寸见下表：(单位：mm)D（h11）d(m6) hL基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差120 -0.1106+0.015 +0.0063148.5 卸料部件的设计8.5.1 卸料板的设计8.5.2 卸料螺钉的设计 查模具设计与制造简明手册第二版P249表1-245，选用圆柱头卸料螺钉，尺寸见下表：(单位：mm)dLd1lDHd2637M551044 8.5.3 卸料橡胶的设计计算表14 卸料橡胶的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程H=h+h+t3h为凸凹模进卸料板的高度1mm。h为凸模冲裁后进入凹模的深度1m。橡胶工作行程H=H+h7h为凸模修模量，取4m。橡胶自由高度H自=+h修24L工冲模的工作行程mm，对冲裁模而言，L工=t+1h修磨预留的修磨量。根据模具设计寿命一般取46mm。橡胶预压缩量L预=（0.10.15）H自3mmL预橡胶的预压缩量每个橡胶承受的载荷F=F/4500N选4圆筒形橡胶橡胶的横截面积取860mm2，直径取24mmF：每个所需的弹压力q：约为0.26-2Mpa。校核橡胶自由高度0.5H/D满足橡胶的安装高度H装=H自-L预158.6 模柄的选用 查模具设计与制造简明手册第二版P263表1-265，选用A型压入式模柄，尺寸见下表：(单位：mm) d(11)Hhh1b40-0.080 -0.240903063D(m6)ad1d242+0.025 +0.0091613 9 模具二维总装图 10 心得体会 近一个学期的课程设计不知不觉间接近了尾声了，这次设计可以顺利地进行并完成，主要要感谢的是邓沛然老师，在我的这设计中给与了极大的帮助和支持，无论是技术还是资料方面，他丰富的设计经验令我获益良多，他在百忙之中仍能够耐心地为我解答问题，使我少犯了许多设计方面的错误，在此我衷心的感谢他对于我这次课程设计所给与的帮助和支持，万分感谢！由于此次设计所涉及到的是实际性的课题，对于我们这些缺乏实际设计生产经验的学生来说，的确存在很大的问题。但我并没有因此而退却，期间，我查阅了大量的标准、手册和参考书以及网上资源，还不时地向老师请教。幸得指导老师的孜孜讲解和分析，这才使得问题迎刃而解，也最终使这次设计可以走到今天这一步。 设计期间的工作量可是大大的出乎我的意料，不仅有庞大的计算、绘图工作，而且说明书的编写也是费时费力，我也因此而投入了大量的时间和精力。一份耕耘一份收获，由此换来的是知识面的进一步扩展和综合能力的进一步提高，也是对之前所学各方面学科知识的一次很好地总结与回顾。从动手能力的培养到全面的思考问题，从专业知识的巩固到计算机绘图能力的提高，我从中总结出了不少的经验，并初步建立起了对于整个模具设计过程环节的总体思路，这将会对我今后的发展和工作起到一定的帮助。此外，我也通过理论知识的大量扩充和实践经验的不断积累，将这三年所学与实际生产结合了起来，使自己的知识水平更上了一层楼。28