机械毕业设计（论文）减速器用垫片冲压模具设计【全套图纸】.doc

紫琅职业技术学院毕业设计题 目：减速器用垫片冲压模具设计副 标 题：学 生 姓 名：所在系、专业：机电工程系、模具设计与制造班 级：模具5091指 导 教 师：日 期：2012.05.29摘 要本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明，另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型，以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。全套图纸，加153893706关键词：工艺、工艺性、冲压工序、冲压模具、尺寸AbstractThis project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.Keywords: The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.目 录摘 要IAbstractII目 录I1、零件图及工艺方案的拟订11.1零件图及零件工艺性分析11.1.1零件图11.1.2零件的工艺性分析11.2工艺方案的确定22、工艺设计32.1 计算毛坯尺寸32.2确定排样方案32.2.1计算工件实际面积32.2.2排样方案32.3确定裁板方案42.4工序的合并与工序顺序52.5计算各工序的压力52.5.1落料工序的计算52.5.2冲孔工序的计算62.6压力机的选择63、模具类型及结构形式的选择73.1落料、冲孔复合模的设计74、模具工作零件刃口尺寸及公差的计算84.1落料模刃口尺寸的计算84.2冲孔模刃口尺寸的计算95、模具零件的选用，设计及必要的计算10 5.1成形零件105.1.1凸模105.1.2凹模115.2模架的选用126、压力机的校核17 6.1落料-冲孔模压力机的校核177、模具的动作原理及综合分析187.1落料、冲孔模的动作原理188、凸凹模加工工艺方案208.1凸模，凹模加工工艺路线208.2模具的装配：24致 谢26参考文献261、零件图及工艺方案的拟订1.1零件图及零件工艺性分析1.1.1零件图 图1工件图：如图1所示名称：圆垫圈材料：10板厚：1.5mm工件精度：IT141.1.2零件的工艺性分析垫圈所用的材料为优质碳素工具钢10,其力学性能如下：=255353Mpa,b=295430 Mpa, s=206Mpa。（冷冲压工艺与模具设计P322）工件精度为IT14级，该制件形状简单，尺寸较小，厚度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：该冲裁件的材料为优质碳素工具钢10，具有较好的可冲压性能。由于板料厚度一般，垫圈的边缘为6mm，冲裁是应选择适当的工序方案，保证孔的精确度和制件不变形。有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。1.2工艺方案的确定对工序的安排，拟有以下几种方案：落料 冲孔，单工序模生产。落料冲孔复合冲压，复合模生产。冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，容易制造。但成形制件需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬运半成品要浪费大量时间。生产效率较低；工件的精度也难以保证。方案复合模结构一般，比较容易制造。成形制件只需一道工序；节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易于保证孔的质量和制件精度。方案级进模结构复杂；难以制造。有较高的生产效率且能保证制件的精度。综上所述，根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案2、工艺设计2.1 计算毛坯尺寸由互换性与技术测量P33表21IT14=0.52（1830）、0.36(610)。按对称偏差:直径方向上最大尺寸为Dmax=22 +0.52=22.52由冲压工艺与模具设计P45表2.5.2 确定搭边值：工件间：a1=1.2；沿边： a=1.5由冲压工艺与模具设计P46表2.5.3条料下料剪切公差：=0.5；条料与导料板之间的间隙：c=0.22.2确定排样方案2.2.1计算工件实际面积 图2工件如图21所示 直径为19.5的圆的面积Sa=×9.752= 379.94 直径为10的圆的面积Sb=×4.52= 78 .5工件的总面积F=Sa - Sb = 379.94 - 78.5 =301.442.2.2排样方案由工件图知，制件的外型形状为圆形，则进距 A=d0+a1=19.5 + 1.2 = 20.7 条料宽度 B=d0+2a=19.5 + 2×1 .5 = 22.52.3确定裁板方案查冷冲压工艺与模具设计P323附表3选用600×1200×1.6标准轧制铜板。裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。纵裁时： 每张板料裁成条料数：n1 = 600/25 = 24 余0mm每块条料冲制的制件数：n2 =（1200-1 .5）/23.2 = 51 余15.3mm每张板料冲制的制件数 n=n1×n2=24×51=1224个材料利用率 =nF /F。×100% =1224×301 .44 /600×1200×100% =51.3% 横裁时： 每张板料裁成的条料数 n1 = 1200/25 = 48 余0mm 每块条料冲制的制件数 n2=（600-1 .5）/23 .2=25 余18.5mm 每张板料冲制的制件数 n=n1× n2=25×48=1200个 材料利用率 = nF /F。×100% =1200×301 .44/600×1200×100% =50.24%由上述计算结果可知，纵裁时材料的利用率教好，经济效率较高。考虑到本次设计的模具，采用纵裁。综上所述，排样图如下图所示 排样图）2.4工序的合并与工序顺序根据上面的分析与计算，此件的全部基本工序只有落料、冲孔根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：方案：落料与冲孔，各为基本工序。方案：模具复合程度较高，所需的模具较少，且模具设计容易，其制造费用也较低，其基本工序合并生产率高，也易于保证工件精度。因此选定这一方案。所以，本次需设计的模具为：落料、冲孔复合模；2.5计算各工序的压力垫圈所用的材料为优质碳素工具钢10, 厚度为1.6mm,其力学性能如下：=255353Mpa,b=295430 Mpa, s=206Mpa。2.5.1落料工序的计算落料力: P1=1.3dt （d=22mm,t=1 .6mm） =1.3 ×22×1 .6×353 =50721.2992(N)落料的卸料力： P2=k卸P1 （查冷冲压工艺与模具设计得：k卸=0.0250.08） =50721.2992×0.05 =2536.06496(N)2.5.2冲孔工序的计算冲孔力： P3=1.3 d孔t =1.3 ×10×1.6×353 =23055.136（N)冲孔的推件力：P4=nk2p3 (查表2-37 凹模型口直壁的高度=9,n=h/t=5, k2 =0.055)P4= 5×0.055×23055 .136 = 6340.1624（N)落料、冲孔工序的最大总压力为： P=p1+p2+p3+p4=50721.2992 + 2536.06496 + 23055.136 + 6340.1624=82652.66256 (N)2.6压力机的选择根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，初选用公称压力为160KN的开式双柱可倾压力机（型号为J2316）压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。由于该制件的毛坯及各工序均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。 3、模具类型及结构形式的选择 根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。3.1落料、冲孔复合模的设计 因为本次模具设计结构简单工艺要求不高，所以采用落料、冲孔复合模，本设计没有拉深、翻边等，凸模能够保证强度，故采用复合模的结构是合理的。 落料、冲孔复合模常采用典型结构，即落料采用正装式。工件厚度一般（t=1.6mm）,故采用弹性卸料装置，弹性卸料装置除了卸料的作用外，在冲孔时还起到压紧工件的作用。 顶件时采用弹性顶件装置,弹性力由橡皮产生,由托杆将力传到工件上,将工件顶出;推件是采用刚性推件装置,将工件从凸凹模中推出。 落料、冲孔复合模的结构形式如图3所示。 图34、模具工作零件刃口尺寸及公差的计算4.1落料模刃口尺寸的计算该冲裁件外形尺寸为落料件，落料凹模采用整体结构，直刃口形式。这种刃口强度较好，孔口尺寸不随刃口的刃磨而增大，适用于形状复杂、精度要求高的工件向上顶出的要求。落料的基本尺寸为22mm。工件精度要求为IT14级查冲压工艺与模具设计P31附表2.2.1：冲模制造精度为IT9级。查冲压手册表228，可得凸、凹模刃口的极限偏差： 凸 = 0.013 mm 凹 = 0.021mm。 = 0.013 + 0.021 = 0.039查冲压手册表223，可知凸、凹模初始双面间隙Z为： Zmin = 0.23； Zmax = 0.27 Zmax - Zmin = 0.27 0.23= 0.04 < Zmax - Zmin 凸、凹模分开加工。又工件的尺寸D-=22-0.52mm ，又查冲压手册表230得磨损系数X=1 。落料尺寸由凹模刃口决定，计算以凹模为基准： D凹 = （D-X）+凹 = 21 .48+0。021 D凸 =（D-X-Zmin）-凸 = 21.25 -0.013 4.2冲孔模刃口尺寸的计算查冲压手册表228，可得凸、凹模刃口的极限偏差： 凸 = +0.009 mm 凹 = +0.015 mm。 = 0.009 + 0.015 = 0.024查冲压手册表223，可知凸、凹模初始双面间隙Z为： Zmin = 0.15； Zmax = 0.19 Zmax - Zmin = 0.190.15 = 0.04 < Zmax - Zmin ，故凸、凹模分开加工。又工件的尺寸D-=10-0.36mm又查冲压手册表230得磨损系数x = 1 。冲孔尺寸由凸模刃口决定，计算以凸模为基准： d凸= （d+x-Zmin）-凸 = 9.908-0.009 mm d凹= （d凸+Zmin）+凹 = 10.058+0.015 mm5、模具零件的选用，设计及必要的计算5.1成形零件5.1.1凸模凸模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。冲孔凸模采用GB/T80571995中的B型圆凸模如图4所示，图5所示为落料凸模、图6为凸凹模） 图4图5图65.1.2凹模落料凹模实际最大外形尺寸d =22mm 查冲压工艺及模具设计P68得K =0.39凹模厚度： H=kb =0.39×22 =8.58 mm(15mm，取15mm) 凹模壁厚： C=（1.52）×H=1.5×15=22.5mm所以,凹模最大外形尺寸为：D=d+2C =22+2×22.5 =67mm凹模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。凸凹模采用台阶式结构，采用固定板固定，这样简化了模具的结构，节省了材料的成本。外形尺寸如图7所示图75.2模架的选用上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。通常都是根据凹模最大外形尺寸D。选用标准模架。凹模最大外形尺寸为67 mm×67 mm，选用GB2851.381中的后侧导柱模架。模具的闭合高度h = 140165mm ，上模座为100×100×30，下模座为100×100×40 ，导柱的基本尺寸为ø20mm 。上模座选用GB2855.581 中的后侧导柱上模座，材料为HT200、型。其主要参数：L= 100mm B = 100mm、 t = 30mm = 110 mm S = 116mm = 75mm = 130mm R = 32mm = 60mm D =32+0.025mm (上模座)下模座选用GB2855.681中的后侧导柱下模座，材料为HT200。其主要参数：L= 100mm B = 100mm t = 40mm= 110 mm S = 116mm = 75mm = 130mm R = 32mm = 60mm D =20mm (下模座)模柄选用压入式模柄，参见GB2862.181。材料为Q235的型凸缘式模柄。模柄中打杆孔的直径为ø13mm其具体参数为：d = 40mm D = 42mm D1 = 50mmH = 90mm h = 30mm h1 = 6mmb = 3mm a =1mm d1 = 6mm (模柄)5.3模架的选用卸料零件由于工件厚度为1 .6 mm，为保证冲裁件表面的平整采用弹压卸料板卸料。根据卸料力的大小取卸料板厚度为6mm，根据模座周界大小取卸料橡胶尺寸为100×100×20橡胶的可压缩量为h=H×0.3=20×0.3=6mm凹模深度为5mm，所选橡胶满足使用要求。定位零件 采用两颗导料销和一个固定挡料销定位。固定挡料销在GB2866.1181中选取直径D = 8mm 、d =4mm 、高度h = 3mm 的型固定挡料销。这种零件结构简单，制造、使用方便，直接装在凹模上即可 (挡料销) (导料销)凹模上固定挡料销孔与刃口之间的壁厚为3mm，大于允许的最小壁厚2mm，满足强度要求。故所选的挡料销合适。上、下模座螺钉选取由凹模周界100 ×100选用M8的内六角圆柱头螺钉参照模具各零件的具体情况，上模座选用四颗M8×45的内六角圆柱头螺钉固定。下模座选用四颗M8×55的内六角圆柱头螺钉固定。 ( 螺钉)卸料螺钉 查冲压模具简明设计手册表15-34选取卸料螺钉 选用M8×55的圆柱头内六角卸料螺钉 ( 卸料螺钉 ) 其主要参数：d d1=10 l=8 d2=15 H=10 t=5 s=6 d3=9.8 d4=6.9 d5=6.2 L=55上、下模座销钉的选取由凹模周界100×100选用8的圆柱销钉 根据模具的实际情况 上模座选用两颗8×60的圆柱销钉定位 下模座选用两颗8×60的圆柱销钉定位 (圆柱销钉)参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置，从GB7076和GB11976中选适当的规格与尺寸。导向装置 本模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为r6/r6 。导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。所以材料选用20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为5862HRC。导柱选用GB2861.281中的B型导柱，直径d = 20mm 、极限偏差为r6 、长度L = 130mm l=40mm。导套选用GB2861.681中的A型导套，直径d =20mm 、D=32、极限偏差为r7 、长度L =70mm 、H=28mm 、l=15mm。 推杆的选取查冲压模具简明设计手册表15.42选用A型带肩推杆。 (A型带肩推杆)其基本参数：D=15mm L=110mm d1=12mm6、压力机的校核6.1落料-冲孔模压力机的校核1、闭合高度的校核压力机的具体参数如下 所选压力机的最大封闭高度为220mm，闭合高度的调节量为55mm Hmin=220-55=165mm 本次设计模具的的闭合高度为:H = 155 + 40(垫板厚度为50mm) =195 Hmax-5=215 Hmin+10=175 满足 Hmax-5 HHmin+102、工作台面尺寸的校核 所选压力机的工作台尺寸为：左右：300 前后：450 而模具的外形尺寸为：100×100 根据工作台面尺寸一般应大于模具底座5070mm，工作台面尺寸满足 其工作台孔尺寸为200×290直径260，大于废料尺寸，可以漏料.3、 滑块行程的校核滑块行程应保证方便地放入毛坯和取出零件，所选压力机滑块行程为55mm,满足 综上，所选压力机J23-16满足需要。其具体参数如下：滑块行程：55mm 滑块行程次数：120次/min 最大封闭高度： 220mm封闭高度调节量：45mm 模柄孔尺寸：直径40mm，深度60mm 工作台面尺寸：300mm（前后）×450mm（左右）垫板厚度：40mm7、模具的动作原理及综合分析7.1落料、冲孔模的动作原理本模具（装配图如图8所示）在一次行程过程中完成制件的落料、冲孔全部工作：当压力滑块下行时，首先在凸模23和凹模24的作用下，从条料上落下毛坯料，毛坯料被压在凸凹模25与落料凸模23之间，当压力机滑块接近下止点时，由推杆16推动冲孔凸模22在条料上冲孔。当压力机滑块下降到下止点，冲模处于镦死状态，工件与模具刚性接触，当压力机滑块上行时，在托杆29的作用下将制件从凹模24上顶出，最后在卸料板6的作用下将制件推出。 本次设计的复合模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成几道工序,其冲裁件的相互位置精度高,对条料的定位精度较低。冲压件精度高, 可以很好的保证工件的形状和尺寸精度,模具结构较一般,制造精度要求较低,制造周期短,价格相对较低，节约了成本。工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。这种模具适用于生产批量大,精度要求高,内外形尺寸差较大的冲裁件。冲孔废料由凸凹模孔向下排除使操作方便。 本次设计的模具采用手工送料和取件,这主要是考虑到我国的人力资源丰富,且手工送料和取件可以使模具的结构简单化。 所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取,这样可有效的降低成本。从安全的角度考虑,模具结构还有 图88、凸凹模加工工艺方案8.1凸模，凹模加工工艺路线凹模加工工艺卡紫琅职业技术学院加工工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凹 模零件图号第第4页材料牌性能T10A 毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸102×102净重每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1粗 铣机加工车间虎 钳端面铣刀游标卡尺2磨 床机加工车间顶尖砂轮游标卡尺3划 线机加工车间划线平台划针4钻 孔机加工车间虎 钳麻花钻游标卡尺5铣 孔机加工车间虎 钳立铣刀游标卡尺6钻 孔机加工车间虎 钳钻 头游标卡尺7攻 螺 纹钳工车间虎 钳丝锥螺纹规冲孔凸模加工工艺卡紫琅职业技术学院加工工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凸模零件图号第2页材料牌号12MoVT10A毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸60×20净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1粗 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆粗车刀游标卡尺2精 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆精车刀游标卡尺3热处理机加工车间4磨 床机加工车间顶尖砂轮游标卡尺5车 断机加工车间三爪卡盘切断刀凸模加工工艺卡紫琅职业技术学院加工工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凸凸模零件图号第3页材料牌号12MoVT10A 毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸40×30净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1粗 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆粗车刀游标卡 尺2精 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆精车刀游标卡 尺3钻 孔机加工车间三爪卡盘钻孔刀游标卡 尺4镗 孔机加工车间三爪卡盘镗刀游标卡 尺5车 断机加工车间三爪卡盘车断刀凸凹模加工工艺卡紫琅职业技术学院加工工艺过程综合卡片产品名称垫圈零件名称凸凸凹模零件图号第5页材料牌号12MoVT10A 毛坯种类铸件零件重量 kg毛重尺寸55×40净重性能每 台件 数每 件 批 数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及 编 号工艺装备名称及编号技术等级工时定额夹具刀具量具单件1粗 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆粗车刀游标卡 尺2精 车 外 圆机加工车间三爪卡盘外圆精车刀游标卡 尺3钻 孔机加工车间三爪卡盘钻孔刀游标卡 尺4镗 孔机加工车间三爪卡盘镗刀游标卡 尺5车 断机加工车间三爪卡盘车断刀8.2模具的装配：根椐复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。序号工序工艺说明凸、凹模预配装配前仔细检查各凸模开关及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固装配下模在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；在下模座、导料板上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；将下模座、导料板、凹模、活动档料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉装配上模在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入 0.3mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；将卸料板装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶 和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导正销、承料板；切纸检查，合适后打入销钉试冲与调整装机试冲根椐试冲结果作相应调整模具装配图如图9所示： 图9致 谢 首先我要感谢我的指导老师程洋老师，程老师的亲切关怀和悉心指导下本论文才得以顺利完成的。从论文的选题到开题，以及到最后论文的完成，程老师都给予了具体而细致的指导。在我撰写论文的过程中，程老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚的谢意。 感谢所有关心我、帮助我的师长、朋友和同学！今后我将谨记校训，以饱满的热情投入到工作岗位中，努力做到勤奋、文明、求实、创新，为学院增光添彩！参考文献1机械制图 高等教育出版社， 20032冲压工艺与模具设计 高等教育出版社，20013冷冲压工艺与模具设计 中南大学出版社，20064实用冲压工艺及模具设计手册，机械工业出版社 20025中国模具设计大典电子版6互换性与技术测量 西安电子科技大学出版社，20067冲压与塑压成型设备 高等教育出版社，20038. 中华人民共和国国家标准. 机械制造工艺基准