毕业设计（论文）-垫圈级进模设计【钥匙形垫片冲压模具】.docx
XXXX学院毕业设计（论文）说明书机电工程系材料成型及控制工程题目学生系别专业班级学号指导教师垫圈冲压模具设计1 .绪论1Ll冲压的概念、特点及应用11.2冲压的基本工序及模具22 .零件的工艺性分析32.1 零件的工艺性分析32.2 冲裁件的精度与粗糙度42.3 冲裁件的材料42.4 确定工艺方案43 .冲压模具总体结构设计53.1 模具类型53.2 操作与定位方式53.3 卸料与出件方式53.4 模架类型及精度54 .冲压模具工艺与设计计算54.1 排样设计与计算54.2 设计冲压力与压力中心,初选压力机65 .模具的总张图与零件图105.1 根据前面的设计与分析,我们可以得出如级进模具的总张图105.2 冲压模具的零件图115.3 压力机的校核176 .冲压模具零件加工工艺的编制186.1 凹模加工工艺过程186.2 凸模加工工艺过程186.3 卸料板加工工艺过程206.4 凸模固定板加工工艺过程206.5 上模座加工工艺过程216.6 下模座加工工艺过程21设计小结22致谢23参考文献24冲压模具毕业设计L绪论1.1冲压的概念'特点及应用冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。1.2冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同,又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。冲压件图如下图所示：冲压技术要求：1 .材料:Q235-A2 .材料厚度：0.5mm3 .生产批量:中批量4 .未注公差:按IT14确定.2 .零件的工艺性分析2.1 零件的工艺性分析该零件材料为碳素结构钢，结构简单,形状复杂,产品宽度B=38+12=5O1.2t(t为材料厚度),冲孔时有尺寸为巾6,16,根据冲压模具设计手册知冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小.冲孔的最小尺寸取决于材料性能,凸模的强度和模具结构等.根据表3-3可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9X0.5=0.45mm<6,所以满足工艺性要求.冲裁件孔与孔之间:孔与边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约,其值不应过小,一般要求C(l-1.5)t,C,>(1.52)t所以由冲件图可知C1=17>1XO.5=0.5,由以上可知孔与孔之间距离Cl满足工艺性要求，由以上分析可得,冲件的尺寸很小,如图2-1所示。在模具结构上需要多考虑，确定方案后,我们才能继续做下一步的设计。2.2 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于ITlO级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,工件图尺寸有公差,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.3 冲裁件的材料由材料方面的资料得，Q235A是普通碳素钢的一种。材料名称：普通碳素钢牌号：Q235A标准:GB/T4423-1992大量的使用在焊接钢结构产品当中。它的强度远远低于45#钢。Q235化学成份：碳C：0.220镐Mn：1.4硅Si：0.35磷P：0.045注：0.3(杂质)Q235力学性能:抗拉强度Ob(MPa)：2375-500,抗剪强度，=260-3804Mpa,伸长率(%)：25本设计中采用Q235A,此材料具有良好的塑性级较高的弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工.2.4 确定工艺方案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.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因零件的孔边距太小,模具强度不能保证;用用级进模冲裁时,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,根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案.3 .冲压模具总体结构设计3.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.3.2 操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较小，厚度较小，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，定位销导正。3.3 卸料与出件方式考虑零件尺寸较小，厚度较薄，采用弹压卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。3.4 模架类型及精度由于零件材料较薄，尺寸较小，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用内导柱，模具小可以选用标准模架。4 .冲压模具工艺与设计计算4.1 排样设计与计算该冲裁件材料厚度较薄,尺寸小，因此可采用以下排样比较合理,如图4-11所示。排样图图4-1搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够,冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度=0.5mm,确定搭边工作间al为1.2mm,a为1.5mm。因此根据式3T3,条料的宽度为B'=(Dmax+2a+z)=50+2X1.5+2=55mm进距为：s=24+al=24+l.2=25.2mm根据3T4,导板间距为：BO=B+Z=Dmax+2a=50mm2由零件图在CAD用计算机算得一个零件的面积为656.27mm一个进距内的坯料面积：2BXS=25.5X55=1402.5mm,因此材料利用率为：=(ABS)X100%=(656.27/1402.5)X100%=46.79%4.2 设计冲压力与压力中心,初选压力机.(1)冲裁力根据零件图，用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=145.7mm(首次冲裁除外)，又因为T=380Mpa,t=0.5mm,取K=I.3,则根据式3-18,F=KLt=1.3X145.7X0.5X380=35.98KN,冲孔力的大小:F=KLtT=L3X(3.14X6.35+3.14X16.05)X0.5X380=17.37KN,切侧刃力的大小：F=KLt=1.3X34X0.5X380=8.4KN,总的力为35.98+17.37+8.4=61.75卸料力:，取KX=O.06,则Fx=KxF=O.06X61.75=3.7IKN推件力：根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h23mm,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=3mm,由式3-23应选取的压力机公称压力为:PO(1.11.3)F=(1.11.3)X(61.75+3.71)=85.IKN因此可选压力机型号为J23-40.型号为J2340压力机的基本参数如：(表一)公称压力/KN400垫板尺寸mm滑块行程mm200厚度80滑块行程次数/(次min)80模柄孔尺寸/mm直径40深度70最小封闭高度mm120滑块底面积尺寸mm封闭高度调节量80滑块中心线至床身距离mm床身最大可倾角30°立柱距离mm工作台尺寸mm前后420左右630工作台孔尺寸(2)压力中心根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心,Fl冲侧刃力Fl=F2冲孔力66.35F3冲孔力16.05F4落料力F5=YlFl到X轴的力臂XlFl到Y轴的力臂Y2F2到X轴的力臂X2F2到Y轴的力臂Y3F3到X轴的力臂X3F3到Y轴的力臂Y4F4到X轴的力臂X4F4到Y轴的力臂根据合力距定理：Ltob,得Fl=8.4KNF2=Ltb,得F2=4.92KNF3=Ltob,得F3=12.49KNLtob,得F5=64.97KNYl=26.5Xl=37.8Y2=15X2=12.6Y3=-13X3=
