毕业设计（论文）垫圈落料冲孔复合模具设计（全套图纸）.doc

南京工程学院继续教育学院毕业设计（论文）全套CAD图纸，联系153893706设计（论文）题 目 垫圈落料冲孔复合模具设计 学 生 姓 名 指 导 教 师 2007年 12月 23日南京工程学院 继续教育 学院(系) 数控技术 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 冲压模具设计 2、专题 垫圈落料冲孔复合模具设计 二、课题来源及选题依据课题来源：企业开发研制产品需要。 选题依据：根据学生所学专业及教学大纲要求，结合相关企业实际生产需要及设计模式，促使学生将所学专业基础知识及专业知识具体应用到实践中，培养其理论联系实际的能力。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1根据零件的使用条件、技术要求、形状和尺寸，确定该零件的冷冲压工艺方案（包括排样图）； 2选择各工序冲压设备，填写冲压工艺过程卡； 3设计本工序的工装设备（模具）； 4绘制全套模具图（工序图、排样图、装配图和零件图）； 5撰写设计计算说明书一份，字数约10000字符。 四、接受任务学生： 数控50305 班 姓名 五、开始及完成日期：自2007年 11 月 15 日 至 2007年1 月4 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名教研室主任 签名 学科组组长研究所所长签名 院长(系主任) 签名 年 月 日摘要此次毕业设计是由蔡昀老师亲自指导，设计一副简单的复合模具，经过几个星期的设计，基本完成此次设计的任务。此副模具主要是垫圈落料冲孔复合模具设计，采用落料冲孔两道工序相结合的复合模，本人经查阅相关书籍资料以对此副模具所用到的相关公式数据做出了一个准确的依据。此副模具的设计一共分为2个部分，和其他模具的设计一样，首先第一部分是对零件进行了工艺分析，接着对工艺方案进行了比较，最终确定采用复合模加工制件工艺方案，然后画工序图排样图、对材料利用率的计算，计算冲压力选择冲压机。然后填写冲压工艺过程卡。第二部分是冲压模具的设计，选择冲模类型以及结构形式，定位方式，卸料方式，模具设计计算，主要计算各类主要零件的外形尺寸，最后确定凸凹模工作部分尺寸。本人在设计过程中得到了其他同学的大力支持，并有蔡昀老师的息心指导，在此表示诚恳的感谢。由于本人水平有限，此次设计难免还存在一些缺点和错误，恳请阅读者批评指正。关键词：垫圈 落料 冲孔 目录第一章 概述11.1模具工业在国民经济中的地位11.2我国模具工业的现状21.3我国模具技术的现状及发展趋势31.4 各种模具的分类和占有量31.5各种模具的定义 4第二章 冲压工艺设计5 2.1冲压工艺分析5 2.2工艺方案的确定5 2.2.1冲压工序类型和工序数量的确定5 2.2.2工序组合及方案5 2.2.3确定各工序件形状和尺寸6 2.2.4初选压力机8第三章 冲压模具设计10 3.1确定冲模类型及结构形式10 3.2定位方式103.3卸料方式10 3.4模具设计计算103.4.1计算模具压力中心103.4.2计算或估算各主要零件外形尺寸103.4.3确定凸凹模间隙:计算凸凹模工作部分尺寸123.4.4校核压力机13第四章 结论14谢词15参考文献16第一章 概述1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各类模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.3 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.4 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。1.5 各种模具的定义（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。第二章 冲压工艺设计2.1 工艺方案的分析2.1.1 冲载件的工艺分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。良好的冲裁工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量等要求。1 冲裁件结构工艺性(1) 最小圆角半径(2) 冲裁件的最小尺寸(3) 最小孔距、孔边距(4) 冲裁件上的悬臂和凹槽部分尺寸(1)冲载的形状简单对称，材料为H62-M由冲压工艺与模具设计表1.4.1查得起抗剪强度为260Mpa。(2)冲载件的外行采用过渡圆角，避免产生清角R=1。(3)冲载件无悬臂和狭槽，易于加工。(4)冲孔位置与零件壁间距a=7.5mm.>2×1.5.(5)冲载件的孔径为13，满足冲孔凸模强度和刚度要求。2.2 工艺方案的确定2.2.1 冲压工艺的类型该制件表明它为冲载件，制件的全部基本工序为：冲孔（13），落料，两道工序2.2.2 序的组合及方案的比较方案一：冲孔 冲孔模落料 落料模方案二：冲孔，落料 复合模方案三：冲孔，落料 连续模 分析以上三种方案，可看出：方案一采用单一工序模来加工制件，在落料时需要用冲孔13的空来保证空与外形的位置度，该制件为大批量产生，而单工序模的生产效率低，因此不宜采用此方案。方案二采用复合模加工制件，复合模结构紧凑，生产效率高，制件精度高且容易保证制件空与外形的位置度，但复合模结构复杂，对模具零件的精度要求高，模具装配要求也较高，制件复杂，加工制件的精度很高，因此，此方案宜采用。方案三采用连续模加工制件，连续模的成型是一种工序集中的工艺方法，是一种工作多，效率高的冲模，但定位不能有高的进度，因此此方案不宜采用。2.2.3 设计排样冲孔（13）落料，复合模工序图：排样图：由冲压工艺与模具设计表2.5.2材料厚度圆件及r>2t工件矩形工件边长L<50mm矩形工件边长L>500mm或r<2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a<0.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.02.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t得a1=1mm a=1.8mm条料宽度 B=L+2a=44.6+2×1.8=48.2 材料利用率 =F/×100% =535.2-172.3-151.2+615.44/69×29.5×100% =59.2%2.2.4 计算冲压力初选压力机冲孔（13）落料 复合模 =KptL =1.3×1.5×3.14×28×260 =44.6KN =Kpt =1.3×1.5×（20+6.28+33.2+63.498）×260 =62.3KN F= + =44.6+62.3 =106.9KN查冲压工艺与模具设计附录A可得应选择压力机为JH23-16冲压工艺过程卡片无锡技师学院冲压工艺过程卡产品型号零（部）件名称共 页产品名称零（部）件型号第 页材料牌号及规格材料技术要求毛 坯 尺 寸每个毛坯可制件数毛坯重量辅助材料材料牌号规格材料技术要求毛坯尺寸每个毛坯制件数毛坯重量辅助材料H62-M（1.50.1）X1400X1200条料1.5X48.2X140048工序号工序名称工 序 内 容加 工 简 图设 备工艺装备备注0下料剪床上栽板48.2×14001冲孔落料冲13孔及落料JH-23-16落料冲孔复合模2检验按产品零件图检验编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更该文件号签字日期标记处数更该文件号签字日期第三章 冲压模具设计3.1 确定冲模类型及结构形式在冲压过程设计中，我门已确定了对制件采用冲孔，落料的复合模进行加工。由于制件结构见简单，加工精度要求不高，且为大批量生产，而为了使冲孔时废料容易排出，所以决定采用倒装复合模。3.2 定位方式材料为条料，制件的加工精度不高，有为大批量生产，且采用的模具为倒装复合模，为了保证冲载出外形完整的合格零件，决定采用结构简单且制造方便的活动的挡料销。为了保证前后工序相对位置的精度和工件内孔与外轮廓位置精度的要求，决定采用3个定位钉定位。3.3 卸料方式因采用了倒装复合模来冲载，在冲载过程中制件会陷入凹模中，可采用推件器推出制件；而条料会粘在凸凹模上，为了卸料方便可采用弹性卸料板卸料。3.4 模具设计计算3.4.1 计算模具压力中心为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块相重合。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。应为该制件是完全对称件，所以冲模的压力中心就与冲载件的对称中心相重合。3.4.2 计算或估算各主要零件外形尺寸估算凹模尺寸根据冲压工艺与模具设计表2.8.2系数K的值查得K=0.385凹模厚度为： H=kb（15mm） =0.385×44.6 =17.17mm凹模壁厚为： C=（1.52）（3040mm） =（1.52）×17.17 =25.75534.34mm 取 C=30.2mm B=44.6+30.2×2=105mm根据冷冲模矩形凹模板查得凹模尺寸为：125X100X18固定板：125×100×12垫板： 125×100×8 =+H固定板 =18+12=30推件器：H=-3t=18-4.5 =13.5mm卸料板：125×100×10凸凹模：H=+15=10+12+15=37mm上模座：125×100×30下模座：125×100×35确定弹簧的自由高度：(1) 由冲压工艺过程设计中可得冲载力=106.9KN,则卸料力为 =0.02×106.9=2138N由冷冲模具设计指导公式（8-3） =/n=2184/4=534.5N (2) 根据冷冲模具设计指导表8-40中选择弹簧：4X25X45 (3)=13.8 =3 =2.5 =7 >+ 选择的弹簧可使用3.4.3 确定凸凹模间隙:计算凸凹模工作部分尺寸该零件为冲空,落料件,13由冲孔获得28,44.6,12为落料获得查冲压工艺与模具设计表2.2.4的2Cmin=0.15 2Cmax=0.19则 2Cmac-2Cmin=0.19-0.15=0.04mm 由公差表查得:13为IT14级,=0.43取X=0.5;28为IT14极,=0.52取X=0.5 446为IT14极,=0.62取X=0.5;12为IT14级,=0.43取X=0.5 冲孔13:=(13+0.5×0.43) =13.2 d=(13.2+0.15) =13.35 校核:|+|2Cmax-2Cmin 0.0145<0.04(满足间隙公差条件) 落料:28Dd=(D-X)=(28-0.5×0.52)= Dp= =(27.7-0.15) =27.55 校核:0.011+0.006=0.017<0.04(满足间隙公差条件) 44.6mm Dd= =(44.6-0.5×0.62)=44.3 Dp= =(44.3-0.15) =44.15 校核:0.12+0.008=0.02<0.04(满足间隙公差条件) 12mm Dd=(12-0.5×0.43)=11.8Dp=(11.8-0.15)=11.65校核:0.005+0.009=0.014<0.04(满足间隙公差条件)3.4.4 校核压力机 (1)校核闭合高度Hm 由冲压工艺与模具设计附录A查得机床最大闭合高度Hmax=180mm 最小闭合高度Hmin=135mm =8+2+18+37+8+30+35=148mm Hmax-5HmHmin+10 180-5148135+10(满足条件) (2)校核公称压力 =106.9KN =2.338KN =n=2×0.03×106.9X=6.414KN =106.9+2.138+6.414=115.452KN 160KN (满足条件) (3)工作台校核 工作台面尺寸应大于模具尺寸5070mm则=306+50=356mm =170+50=220mm由冲压工艺与模具设计附录A查得工作台前后长300 左右长450,满足条件.第四章 结论时光匆匆而逝,我的5年学习生活也即将结素,为了更好的适应以后的工作,培养我门能运用所学的专业知识独立解决实际生产问题的能力,以及巩固和扩大课堂教学内容提高工艺计算机械制图的各科设计资料的能力,为今后工作岗位从事专业工作拟定出更为经济合理的制造工艺及设计模具打下良好的基础,在此基础上我们进行了6个星期的毕业设计此次实际是有老师亲自指导我们,在设计过程中我门查阅有关模具设计手册与冷模具设计的资料并绘制出成形的总装图及个种无标准零件图.本设计说明书详细介绍了铰链冷冲压模具设计过程,对各个工序的设计构思及具体实施方案,主要有前言,设计说明书,讲述模具设计工艺方案及工艺过程等.设计的要求是首先得保证产品质量节约原材料,降低劳动强度,降低成本,提高劳动生产率原则,制图符合国家标准,标注尺寸合理图面整洁布局合理说明书力求系统性强,说明力强易懂,便于查看.通过此次冷冲模的设计是我知道:冷冲模是建立在金属塑性变形的基础上,在常温下利用安装在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一定形状,尺寸和性能的零件的一种压力加工方法.并且,通过这次冷冲模设计,使我重新温习了以前所学过的有关机械方面的知识,并且通过查阅资料了解了一些新的知识,使我对模具设计有了进一步的了解.谢辞 时间过的真快,转眼6个星期过去了,我的毕业设计也将结束,仍清楚记得拿到毕业设，计课题时,不知如何下手的尴尬场景. 再次我要感谢指导老师蔡昀在毕业设计选题以及研究方法上给予的悉心知道,老师的学识让我受益非浅.还要感谢我的父母,父母用心教我成长. 最后感谢蔡昀老师. 参考文献 成虹主编. 冲压工艺与模具设计. 北京:高等教育出版社.2002 王芳主编.冷冲压模具设计指导. 北京:机械工业出版社.1999 王之栎主编.机械设计综合课程设计. 北京:机械工业出版社.2003 李培根主编.机械工程基础. 北京:机械工业出版社.2002 胡荆生主编. 公差配合与技术测量基础(第二版) 北京:中国劳动社会保障出版社.2000 陈于萍 高晓康编着. 互换性和测量技术.北京:高等教育出版社.2002 吴宗泽主编. 机械零件设计手册. 北京:机械工业出版社.2003 许发樾主编. 使用模具设计与制造手册.北京:机械工业出版社.1992 朱传礼 林蒲生主编. 高等学校毕业设计论文指导手册机械卷. 北京:高等教育出版社.经济日报出版社.1998 中华人民共和国国家标准GB28512875-81冷冲模.1984-01-01实施.国家标准总局批准