吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片冲压模具设计毕业论文.doc

毕业论文（设计）课题名称： xxxxxxxxxxxx 专业及班级： 机电一体化技术08-1 学 号： 111111111 姓 名： xxxx 指导教师： xxx 2011年 5月 6 日吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片冲压模具设计摘要本次论文设计的产品为吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片DP-19冲压模具，模具冲压的主要工序有落料和冲孔两道工序。本论文先对冲压模板金垫片DP-19进行详细的工艺分析，初步确定四种方案，选择最佳的方案，接着对冲裁力、卸料力、推件力和材料利用率进行计算，选择适合的Y26-100型精冲压力机。最后由对冲压力、材料利用率确定和计算、板金垫片DP-19的排样方式、选择模具零件材质和选择模具标准件，并对板金垫片DP-19冲压模具凸模的冲头尺寸和凹模的刃口间隙进行计算，详细阐述吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片冲压模具设计过程。关键词：冲压模；工艺分析；冲孔；模具设计 ABSTRACT The paper products designed Geely King Kong for the air conditioning blower motor electrical sheet metal gasket with DP-19 stamping die, stamping die process had its ups and downs of the main material and two punching processes. This paper first gold stamping pad template DP-19 to conduct a detailed analysis of the process, initially identified four options to choose the best option, and then on the blanking force, discharge, and pushed the utilization of parts and materials to carry out the calculation, select suitable for Y26-100 type of fine blanking presses. Finally, pressure from the hedge, the identification and utilization of materials, the sheet metal gasket of the DP-19 layout mode, select the choice of mold material and mold parts standard parts, and sheet metal gasket stamping die DP-19 Punch Punch size and edge of the die gap is calculated in detail Geely King Kong vehicle air-conditioning blower motor gasket sheet metal stamping die design process.KEYWORDS: Stamping Die,Process Analysis,Punching,Die Design 目录摘要IABSTRACTII1 绪论12 板金垫片DP-19的工艺分析23 板金垫片DP-19模具工艺方案确定34 板金垫片DP-19模具工艺设计44.1毛坯尺寸44.2排样方式的确定及其计算44.3计算材料利用率54.4计算冲压力54.5初选压力机65 板金垫片DP-19模具的整体设计75.1凸模的设计75.1.1冲孔和落料凸模的形式75.1.2冲头尺寸的确定75.2凹模的设计85.2.1凹模的形式85.2.2冲头和凹模的间隙85.2.3凸、凹模刃口间隙计算95.3 模具零件的设计96 结束语13谢辞14参考文献151 绪论随着经济的发展，工业产品技术的也在不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但在“十一五”期间其发展重点应该是既能满足大量需要，又具有较高的技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。又由于模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。而且应该是目前已有一定基础，有条件、有可能发展起来的产品，这些产品主要是飞行器板金件、高档轿车和各型汽车覆盖件模具等。本论文主要是对吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片DP-19进行模具设计和研究，下面详细阐述板金垫片DP-19模具设计过程。 2 板金垫片DP-19的工艺分析本论文主要设计的产品是根据吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片DP-19的零件图纸设计的一套冲压模具。此工件板金垫片DP-19只有落料和冲孔两个工序。制件材料为A3钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，厚度为1.5mm，工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求（如图1.1所示），但应加以注意：（1）孔与零件边缘最近处仅为2mm在设计模具是应加以注意。（2）制件较小，从安全方面考虑，要采取适当的取件方式。（3）有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。（4）冲裁间隙，凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。（5）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。图2.1垫片DP-19零件尺寸图3 板金垫片DP-19模具工艺方案确定根据板金垫片DP-19的工艺性分析，可确定本工序有落料和冲孔两种。按起先后顺序组合，可得以下四种方案：(1) 落料冲孔，单工序冲裁。(2) 冲孔落料，单工序冲裁。(3) 冲孔落料，单件复合冲裁。(4) 冲孔落料，单件级进冲裁。方案(1)、(2)属于单工序冲裁。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(3)属于复合冲裁。由于制件结构尺寸较小，壁厚小复合模装配较困难，强度也会受到影响，寿命也不高。又因冲孔在前落料在后，以凸模插入材料和凹模内进行落料必然受到材料的切向流动压力，有可能使孔凸模纵向变形。因此采用复合冲裁除要解决操作安全性和生产效率问题外，又有新的困难产生，因此使用价值不高，也不宜采用。方案(4)属于级进冲裁。既解决方案(1)、(2)的问题又不存在方案(3)的难题，故此方案最为合适。4 板金垫片DP-19模具工艺设计因制件板金垫片DP-19材料较薄，为保证制件平整，采用固定卸料装置。它可以对冲孔小凸模起导向和保护作用。为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机，横向送料。因制件薄而窄，故采用圆柱头式挡料销，使板金垫片DP-19生产效率高，材料消耗也小。综上所述：查阅模具设计指导书选用固定卸料纵向送料典型组合结构形式，对角导柱滑动导向模架。下面详细地阐述板金垫片DP-19模具设计过程。4.1毛坯尺寸板金垫片DP-19的毛坯尺寸选取长为L=30mm，宽为B=20mm。4.2排样方式的确定及其计算因调料板材料厚度为0.35mm查参考书冲压手册可知材料厚度允许偏差为±0.05mm,属于B级精度。故材料为B级精度的A3优质碳素钢。查参考书飞行器钣金成形原理与工艺得a=1.0mm, a1=1.2mm，无侧压装置。其中：B条料板公称宽度（mm） D垂直于送料方向的工件尺寸（mm） a1侧搭边值（mm） b0条料与导板之间的间隙（mm） 条料宽度公差（mm）查表选取0.4,b0=0.1则；B=20+2(1.2+0.4) 0 -0.04=230 -0.04mm条料步距l=30+a=30+1.0=31mm。按图排样板料可剪成600mm×25mm×1.5mm，如图4.1所示。图4.1排样板料图4.3计算材料利用率=×100% 其中： A0=363.7，得到制件的总面积。 A=728，一个步距的条料的面积。 故=×100%=49.95%4.4计算冲压力完成本制件所需冲压力由冲裁力、卸料力、推件力组成。查参考资料模具设计指导书得=432461Mpa。 F冲裁=1.3Lt=1.3Lt（0.70.9）=1.3×(3.14×20+20)×0.35×（0.7x4320.9x461）=16345.922427.0N取大值得F冲=22.427KN F推件=nk推F冲F卸料=K卸F冲其中：n为同时卡塞在凹模内的零件数一般为35，这里取数5。查参考书飞行器钣金成形原理与工艺书得：K推=0.08，K卸=0.0450.055故得：F推件=5×0.08×22.427=8.907KN F卸料=（0.0450.055）×22.427=（10.09212.335）KN 取大值故F卸料=12.335KNF冲压= F冲裁+F推件+F卸料=22.427+8.907+12.335=43.669KN4.5初选压力机查参考文献模具设计指导书选取Y26100型精冲压力机。5 板金垫片DP-19模具的整体设计 5.1 凸模的设计 5.1.1 冲孔和落料凸模的形式 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为连续模。本论文所选择的凸模的结构形式有两种，图5.1（a）为冲孔凸模1零件图，图5.1（b）为凸模2零件图。图5.1凸模结构零件图5.1.2冲头尺寸的确定冲孔，落料冲头的选择，按以下公式计算：冲头直径=理论尺寸+（上偏差-下偏差）*80%+下偏差根据产品零件图可知，冲孔和落料两种大小的孔6±0.36，22±0.36冲孔冲头直径=6+0.36-（-0.36）×80%+（-0.36）=6.216mm落料冲头直径=22+0.36-（-0.36）×80%+（-0.36）=22.216mm5.2凹模的设计5.2.1凹模的形式因制件材料简单，总体尺寸不大，选用整体式矩形凹模较为合理。因生产批量较大，查模具设计指导书得9Mn2v为凹模材料。凹模孔型由该文中选出第三种孔型，且=2°，h=5mm，凹模高度h=22mm和凹模壁厚c=30mm，则如图5.2所示。图5.2凹模结构形式5.2.2冲头和凹模的间隙模具刃口尺寸精度是影响冲裁件质量的首要因素，模具的间隙也是靠刃口尺寸及其公差来保证。所以设计原则如下：（1）凸、凹模之间存在的间隙，落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的尺寸等于凸模尺寸；（2）在测量和使用过程中，落料件以大端为基准，冲孔孔径以小端为基准；（3）冲裁时凸、凹模要与冲裁零件或者废料发生摩擦。凸模越磨越小，凹模越磨越大。由此再决定模具刃口尺寸及制造公差时需要考虑以下因素：（1）落料尺寸由凹模决定，冲孔时孔径尺寸由凸模决定；（2）考虑冲裁过程中凸、凹模的磨损，设计落料模时凹模基本尺寸应该取工件尺寸公差范围内较小的尺寸。这样凸、凹模磨损到一定情况下，仍然可以制造出来合格零件；（3）确定冲模刃口尺寸制造公差时，应该考虑到制件的精度，通过零件的用途可以知道零件的精度。5.2.3凸、凹模刃口间隙计算在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。在冲裁过程中落料件的光面是因凹模刃口挤切材料而产生的。而孔的光面是凸模刃口挤切而产生的。所以在设计刃口尺寸时，应按落料和冲空两种情况考虑，其原则如下：（1）冲孔时，因孔的光面尺寸与凸模刃口尺寸相同或一致，应先确定凸模刃口尺寸。即以凸模刃口尺寸为标准。又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故凸模基本尺寸应取冲件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。冲孔凹模的基本尺寸则是凸模基本尺寸上最小合理间隙值。（2）落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件。故凹模基本尺寸应取落料基本尺寸公差范围内较小的尺寸。落料凸模的基本尺寸则是在凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。（3）凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差忽然凸、凹模加工方法确定，既要保证冲裁间隙要求和冲出合格零件，又要便于模具加工。凸模与凹模之间间隙的设定如表5.1所示，表中间隙为单边间隙。表5.1标准间隙表板厚t（mm）间隙C(mm)（间隙/板厚）%0.60.035.00.70.045.70.750.0456.00.80.0556.80.90.0657.21.00.0757.51.20.0957.91.40.1128.01.60.1308.1本次论文设计的产品的扳厚为t=1.5mm，根据上面的表格论文取8%的间隙。冲孔凹模的直径=6.216+2×1.5×0.08=6.456落料凹模的直径=22.216+2×1.5×0.08=22.4565.3 模具零件的设计（1）根据零件的精度要求，模具受力分析情况及综合分析凸模固定板和凹模固定板的外形尺寸和时间要求，本套模具选用45号钢。（2）紧固装置紧固装置主要有螺钉和销钉组成。螺钉，导料板，固定挡料销，凸模固定板和卸料板材料为45号钢。硬度为GRC28-38，圆柱销材料为35号钢，规格为GB81-63M80×30。（3）零件的选材 本论文该模具采用冷冲压的方法，该模具用于小批量生产，对落料凸模、凸模固定板、凹模的材料，我们选用9Mn2V。（4）模具装备示意图根据以上结构和计算，可以绘制出模具装配适宜图，如图5.3所示。图5.3模具装配图图中部分名称如下：1下座模 2凹模 3承料板 4 卸料板 5冲孔凸模 6凸模固定板 7垫板 8上模座 9落料凸板 10螺钉 11螺钉 12圆柱销 13导套 14螺钉 15固定挡料销 17导料板 18圆拄销 19导拄 20螺钉 21圆拄销模具经过数控机床的车、铣、钻等工序加工成形，通过此模具生产的板金垫片DP-19不仅精度高，而且效率高，更节省了制造成本，产品符合降低风机偏摆的要求。6 结束语本论文主要对吉利金刚车用空调风机用电机板金垫片DP-19进行模具。文中详细阐述了DP-19垫片模具设计的过程，在零件进行工艺分析的基础上，明确提出了冲孔和落料的冲压方案，通过算了冲裁力的大小，从而正确选择冲压设备，在结构中考虑到各个零件的合理分布，以便合理选择凸、凹模和进行成形加工过程的制定，经过数控机床车、铣、钻等工序加工成型，使产品板金垫片DP-19具有高精度，高效率等特点，更节省生了制造成本，且产品板金垫片DP-19符合降低风机偏摆的要求。该模具设计方案适用于中规模的模具厂，设计的准则和依据部分是来自书本理论，部分是来自工厂技师和设计人员长期设计模具累积的经验，理论可以通过课本学到，而工厂中所累积的经验，对我来说更是珍贵。谢辞在论文完成之际，我的心久久不能平静。首先，我真诚地感谢我的指导师某某某老师。在这期间，自始至终我都得到了他的悉心指导。老师治学严谨、对学生认真负责。从他身上我所学到的不仅是丰富的知识、思考问题的方法，更教会我许多为人处世的道理，所有这些必将使我铭记在心，以指导我将来的学习和工作。我还要感谢我的家人和同学正是他们一如既往的支持、关爱和鼓励，才使我克服学习中的一个个困难。即将完成学业，继续我的工作，在此我向所有给予我帮助的人致以我最诚挚的感谢。最后再次感谢我的指导老师某某某老师。您辛苦了。 参考文献1 史铁梁.模具设计指导.机械工业出版社.20062 王孝培.冲压手册.机械工业出版社.20003 瞿平.飞机钣金成形原理与工艺.西北工业大学出版社.19954 杨玉英实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社.20005 伍先明.塑料模具设计指导.国防工业出版社.20066 申开智.塑料成型模具.中国轻工业出版社.20027 齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社.20068 姜奎花.冲压工艺与模具设计.机械工业出版社.2000