毕业设计——T形件冲孔落料级进模设计.doc

南京化工职业技术学院毕业实习（报告）IIXXXX职业技术学院 毕业设计（论文）题目 T形件落料冲孔级进模 2011 年 2 月毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：T形件落料冲孔级进模指导教师：XXXX 职称： 类别：毕业设计1、设计（论文）的主要任务 （1）设计一套冲孔落料级进模装配图纸，及45张凸模、凹模、凸模固定板的零件图；（2）编写设计计算说明书及作业指导书；（4）学会和熟练查阅模具设计模具材料、机械制造工艺等各种手册、参考书籍、以及相关资料； （5）通过设计过程，复习和巩固大学三年所学过的知识，熟悉级进模等模具设计的步骤、方法和过程；为尽快适应和胜任今后的工作打下一个良好的基础。2、设计（论文）的主要内容（1）画出1张级进模装配图、45张凸模、凹模、凸模固定板的零件图；（2）编写设计计算说明书；（3）编制凸模、凹模、凸模固定板零件的机械加工工艺过程卡片；（4）编写模具装配工艺、模具操作使用安全规程等作业指导书。3、设计（论文）的基本要求（1）装配图应按照正规图纸要求，能清楚表明各零件之间的装配关系、动作过程、配合尺寸精度、零件数量、序号、零件材料等要求；（2）零件图应清楚表明尺寸精度、形状和位置精度、表面粗糙度、材料、热处理等要求；（3）设计计算说明书应条理清晰、计算准确、详细，以说明整个设计顺序和过程；（4）零件加工工艺的设计应既能保证质量，又注重经济成本、方便加工，工艺过程卡片应规范、详细；（5）模具装配工艺、模具操作使用安全规程等，要求装配和操作顺序合理、阐述全面，内容详实、具有可操作性和指导性。4、主要参考文献（1）冷冲模设计指导； （2）冷压冲模结构图册； （3）模具制造手册； （4）模具材料手册； （5）机械设计手册； （6）机械加工工艺手册；（7）相关的模具专业教材、参考书等。5、毕业设计（论文）时间安排（1）2010.10.15起：毕业设计开始； （2）2011.01.0101.06：到校中期检查；（3）2011.04.0104.06：评审、修改； （4）2011.04.0804.10：毕业答辩；（5）2011.04.1104.16：修改、评分；毕业设计结束。备注XXXXX职业技术学院毕业实习（报告）摘 要近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高的要求，2004年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升，据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速度达到15%左右的较高速度的发展。冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。本设计对T形件进行的级进模设计，利用Auto CAD，pro/e软件对制件进行设计绘图。明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。并绘制了模具的装配图和零件图。本课题通过对T形件的冲压模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。 关键词：冲压模具；冲压成型；模具设计；级进模。AbstractIn recent years, the rapid development of Chinas household electrical appliance industry of mold industry, especially Die with the increasing demands put forward in 2004, Die in the proportion of the entire mold industry has been greatly increased, experts predict, In the next few years, China will continue to maintain industrial Die average annual growth rate reached 15% of the high rate of development. Stamping is an important method of metal forming, it is mainly applied to relatively soft metal forming, can be a molding of precision parts of complex shape. This topic is to petrochemical, chemical, electric power industries in the flange gasket sealing structure as a design model, Die related knowledge as a basis to explain the design process of Die. The T-shaped design of progressive die components for the design, use Auto CAD, pro / e software design drawing parts. A clear idea of the design to determine the metal forming process and the various specific parts of a detailed calculation and verification. The structure of such a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. And the mapping of the mold assembly and part drawings. The T-shaped pieces on topics of stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent.Keywords: stamping die; stamping molding; mold design; progressive die前 言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。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XX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。 V目 录绪论11 冲压工艺分析及工艺方案的确定31.1工艺分析31.2工艺方案的确定31.3模具结构形式的确定32 冲压工艺计算及设计42.1计算毛坯尺寸42.2计算材料利用率62.3计算冲压力62.4 设备类型的选择72.5计算压力中心82.6计算凸、凹模刃口尺寸102.7凹模各孔口位置尺寸122.8卸料板各孔口尺寸122.9凸模固定板各孔口尺寸123 冲模结构设计124模具装配和试模13致谢14参考文献15附录16I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（CAD/CAM）技术转变。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。首先对垫板的冲压工艺进行了分析，介绍了落料冲孔模结构设计的要点，同时编制了落料冲孔复合模的制造工艺和装配工艺。设计题目： T形件落料冲孔级进模冲压件如图0-1材料： Q235生产批量： 15万件/年料厚：2mm1 冲压工艺分析及工艺方案的确定1.1工艺分析该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精度为IT14级。由制件图分析可知：（1）制件中有冲10的 孔，应注意重压力防止零件变形。（2）制件较小，从安全考虑要采用适当的取件方式。（3）有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。1.2工艺方案的确定q根据制件工艺性分析，其基本工序有落料和冲孔两种。按其先后顺序组合，可得如下五种方案：（1） 落料-冲孔，单工序冲压（2） 冲孔-落料，级进冲压方案（1）属于单工序冲压，由于此制件生产批量较大，尺寸又较小，这两种方案生产率较低，操作也不安全，故不宜采用。方案（2）属于级进冲压，解决了方案（1）的问题，故选用方案（2）。1.3模具结构形式的确定因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。为方便操作和取件，选用双柱可倾压力机纵向送料，因制件薄而窄采用侧刃定位，生产率高，材料消耗也不大。综上所述，由冷冲模设计指导应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，四导柱滑动导向模架。2 冲压工艺计算及设计2.1计算毛坯尺寸计算调料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值通常由表2-1所列搭边值和侧搭边值确定。根据零件形状，查表2-1工件之间搭边值a=2mm, 工件与侧边之间搭边值a1=2mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值B0=（Dmax2 a12b1）0 式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；b1-侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表2-3）可得=2.5mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表2-2）可得=0.6mm。B0=6022.022.0=68.000-0.60mm故条料宽度为68.0mm。4表2-1 搭边值和侧边值的数值材料厚度t（mm)圆件及类似圆形制件矩形或类似矩形制件长度50矩形或类似矩形制件长度50工件间a侧边a1 工件间a侧边a1工件间a侧边 a10.251.01.21.21.51.52.51.82.60.250.50.81.01.01.21.22.21.52.50.51.00.81.01.01.21.52.51.82.611.51.01.31.21.51.82.82.23.21.52.01.21.51.51.82.03.02.43.42.02.51.51.91.82.22.23.22.73.7表2-2 普通剪床用带料宽度偏差（mm）条料厚度t(mm)条料宽度b(mm)50501001002002000.40.50.60.720.50.60.70.8表2-3侧刃冲切得料边定距宽度b1（mm）条料厚度t(mm)条料宽度b(mm)金属材料非金属材料1.51.52.01.52.52.03.01.52.52.54.0确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。级进模送料步距SS=Dmax+a1 Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边S602.062mm如图2-4所示，画排样图查板材标准，选板料规格为1500mmx600mmx2mm，每张钢板可剪裁为9张条料（68mm1500mm），每张条料可以冲24个工件。 图2-4 排样图2.2计算材料利用率总 = nA/LB100% 公式（5-2）=242381.5/150068100%=54.9%式中 n一张板料上冲裁件的总数目；A一个冲裁件的实际面积；L板料长度；B板料宽度2.3计算冲压力完成本制件所需的冲压力由冲裁力及卸料力，推料力组成（1）冲裁力F（N）的计算公式F=KLt或F=Lt式中K系数，K=1.3 L冲裁周边长度（mm） 材料的抗剪强度（MPa） 材料的抗拉强度（MPa） t材料厚度（mm）由冷冲模设计指导表3-12得取350MPaF=350 * 2 *60+22+15+38+30+38+15+22+2*5 =187.88kN（2）卸料力F 和推料力F推 由计算公式 F卸=KFF推=K推Fn式中K，K系数。查冷冲压技术表3-19卸料力，推料力和顶件力的系数得K=K=0.05n卡在凹模直壁洞口内的制件（或废料）件数，一般卡35件，取n=5F=0.05*187.88kN=9.394kNF=5x0.05*187.88kN=46.97kNF= F+F+ F =187.88+9.394+46.97 =244.244kN2.4 设备类型的选择设备类型的主要依据是所完成的冲压工序性质，生产批量，冲压件的尺寸及精度要求，现有设备条件等。中小型冲压件主要选用开式单柱（或双柱）的机械压力机；大中型冲压件多选用双柱闭式机械压力机。根据冲压工序可分别选用通用压力机，专用压力机（挤压压力机，精压机，双动拉深压力机）。大批量生产时，可选用高速压力机或多工位自动压力机；小批量生产尤其大型厚板零件的成型时，可采用液压机。摩擦压力机结构简单，造价低，在冲压时不会因为板料厚度波动等原因而引起设备或模具的损坏，因而在小批量生产中常用于弯曲，成型，校平，整形等工序。对板料冲裁，精密冲裁，应注意选择刚度和精度高的压力机；对于挤压，整形等工序应选择刚度好的压力机以提高冲压件尺寸精度。压力机技术参数选择主要依据冲压件尺寸，变形力大小及模具尺寸，并进行必要的校核。对于该制件查参考文献表1-4开式双柱可倾压力机（部分）参数，可初选压力机型号规格为J23-252.5计算压力中心冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：(1）.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。(2）.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。(3）.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。该制件的图形规则，两件对排，故采用解析法求压力中心较为方便。如图2-3所示计算公式如下：X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图2-5所示。在图中将XOY坐标系建立在建立在图示中心线上，又因为左右对称，列出条线中点所对应的坐标.如图2-5所示 图2-5 计算压力中心表2-6 压力中心的计算基本要素长度L/mm基本要素压力中心的坐标值（mm)XYL0=6000L1=2230-11-L1=22-30-11L2=1522.5-22-L2=15-22.5-22L3=3815-41-L3=38-15-41L4=300-60L5=31.40-22 合计271.40-82该零件左右对称，固X0=0根据合力矩定理有Y0 =（L0y0L1y1L5y5）/（L0L2L5） =60*0+22*(-11)+22*(-11)+15*(-22)+15*(-22)+38(-41)+38*(-41)+30*-(60)+ 31.4*(-22)/271.4=51.46647mm51mm2.6计算凸、凹模刃口尺寸本制件形状简单，可按分别加工法计算刃口尺寸查冲压工艺与模具设计表2-10，材料抗剪强度与间隙值的关系和规则形状（圆形，方形）的冲裁凸，凹模的制造公差表2-13Z=0.246mm Z=0.360mm =0.02mm =0.03mm + =（0.02+0.030）mm=0.05mmZ- Z=（0.36-0.246）=0.114mm满足+Z- Z所以可用分别加工时计算公式及表2-14磨损系数，查出X=0.5（1） 冲孔5刃口尺寸d =（5+0.5x0.30）mm=5.15mmd =（5.15+0.246） mm=5.39600.030mm（2） 落料时D 1 =（60-0.5x0.30）mm=59.85mmD 1=（59.85-0.246） mm=59.60400.030mm2*D2 =2*（22-0.5x0.30）mm=2*21.85mm2*D2 =2*（21.85-0.246） mm=2*21.60400.030mm2*D3 =2*（15-0.5x0.30）mm=2*14.85mm2*D3 =2*（14.85-0.246） mm=2*14.60400.030mm2*D4 =2*（38-0.5x0.30）mm=2*37.85mm2*D4 =2*（37.85-0.246） mm=2*37.60400.030mm2*D5 =2*（30-0.5x0.30）mm=2*29.85mm2*D5 =2*（29.85-0.246） mm=2*29.60400.030mmD6 =（10-0.5x0.30）mm=9.85mmD 6=（9.85-0.246） mm=9.60400.030mm（3）侧刃尺寸侧刃为标准件，根据送料步矩和修边值查侧刃值表，按标准件侧刃尺寸。由参考文献公式2-41侧面切口尺寸得侧刃宽度B=s+（0.050.1）-0=62.1mm，侧刃长度L等于凸模长度60mm间隙取在凹模上，故侧刃孔口尺寸为B=62.10 0.03mm L=600 0.03 mm2.7凹模各孔口位置尺寸落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。对于简单对称形状刃口的凹模，由于压力中心即为刃口对称中心，所以凹模的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，即L=l+2c =120+240=200mm B=b+2c=110+240=190mm 所以L取200mm;B取190mm式中l沿凹模长度方向刃口型孔的最大距离（mm）； b沿凹模宽度方向刃口型孔的最大距离；（mm） c凹模壁厚,主要考虑布置螺孔与销孔的需要,同时也要保证凹模的强度与刚度（表2-29）.参考凹模标准，取凹模轮廓尺寸为250mm*200mm*40mm。结构如图所示：2.8卸料板各孔口尺寸卸料板各型孔应与凸模保持0.5Z间隙，这样有利于保护凸，凹模刃口不被“啃”伤。这里采用固定卸料装置。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。固定卸料版的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的0.8倍1.0倍。椐此原则确定具体尺寸，即H=0.8*40=32mm固L=250mm， B=200mm H=32mm 2.9凸模固定板各孔口尺寸凸模固定板的作用是将凸模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板为矩形或圆形板件，外形尺寸通常与凹模板一致，其厚度可取凹模厚度的60-80。固定板与凸模为H7/n6或H7/m6配合，压装后应将凸模端面与固定板一起磨平。所以 固定板的尺寸为L=250mm; B=200mm; H=60 40=24mm； 取303 模具总体设计（1） 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。（2） 定位方式的选择用典型的定位结构定位即挡料销和导正销定位。（3） 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件生产比较便于操作与提高生产效率。4 模具装配和试模参考文献1. 翁其金 冷冲压技术北京：机械工业出版社2000.112. 史铁梁 冷冲模设计指导机械工业出版社1996.73. 金大鹰 机械制图北京：机械工业出版社2001.74王 芳 冷冲压模具设计指导机械工业出版社2000.75. 王孝培 冲压手册 机械工业出版社1990年 6. 刘建中 公差配合与测量技术 高等教育出版7. 郑大中 房金妹 模具结构图册 北京：机械工业出版社 2001.118. 王丽娟 冲压工艺与模具设计 北京：国防工业出版社 2008.29. 许发越 实用模具设计与制造图册 北京：机械工业出版社 2001.610.徐进 陈再枝 模具材料应用手册 北京：机械工业出版社 2001.38 附 录设计图纸全套装配图凸模落料凹模和凸模固定板（左起）16