毕业设计论文托架冲模具设计及CAD全套图纸 .doc

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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）托架冲模具设计及CAD完整版设计说明书+CAD图纸，联系394413192年 级:2003 级学 号:姓 名: 专 业: 指导老师: 2007 年 6月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页院 系 专 业 年 级 2003级 姓 名 题 目 托架冲模具设计及CAD 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页毕业设计（论文）任务书班 级 学生姓名 学 号 发题日期： 2007 年 3 月15 日 完成日期： 6 月25 日题 目 托架冲模具

2、设计及CAD 1、本论文的目的、意义 模具设计工件是需要非常专业的知识和多年的经验才能胜任的。随着我国机械行业的飞速发展，模具设计工程师越来越短缺。已经严重制约了模具行业的健康发展。在广东、浙江、上海、江苏等地找到五年以上设计经验的模具工程非常困难，而刚刚毕业的模具专业的学生又远远不能满足企业的需要。通过本次毕业设计实践， 采用CAD/CAM(Master CAM、UG、Pro/E)技术可以使设计者从繁沉计算和绘图工件中得到解脱。采用人机结合，各尽所长，充分发挥其人的创造思维能力，控制设计过程，使模具设计趋于合理化。而计算机则发挥其计算分折和储存信息的能力。两者结合，发挥各自的优势，有利于获得

3、最优的设计成果，缩短开发周期。 2、学生应完成的任务 1、工艺分折;2、确定加工方案;3 排样图的设计及材料利用率计算;4、冲裁压力和压力中心计算;5、凸凹模设计;6、凸凹模刃口尺寸的确定;7、其它零件的设计;8、压力机的选择; 9、后附翻译和实习报告 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页3、论文各部分内容及时间分配：（共 12 周）第一部分工艺分折、确定加工方案、收集资料 ( 2周) 第二部分 排样图的设计及材料利用率计算、冲裁压力和压力中心计算 ( 2周) 第三部分凸凹模设计、凸凹模刃口尺寸的确定 ( 4周)第四部分其它零件的设计、压力机的选择 ( 2周) 第五部分 写说明书及翻译 (

4、1周)评阅及答辩 ( 1周)备 注 参考文献： 沈兴东，韩森和 冲压设计与模具设计山东科学技术出版社，2005年;翁其金冷冲压技术机械工程出版社，2004年;王芳冲压设计与模具设计机械工程出版社，2002年 郑家贤冲压工艺与模具设计实用技术机械工业出版社 2004年 指导教师： 2007年4月10日审 批 人： 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也

5、投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本文提出采用模具来生产托架的新工艺，并针对某规格夹具托架设计了复合模。该模具设计的难点主要是如何解决好零件中的孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。本文结合托架的特点，具体解决了压力机的选择与校核、凸模和凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、主要模具零件的加工工艺、标准零件的选用、模具的装配等一系列的设计工作，这些设计可为类似的零件模具设计提供现实的指导意义。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成

6、本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。关键词 冲模；复合模；冲裁力；冲裁间隙 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第V页AbstractPunching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the effi

7、ciency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could incr

8、ease the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value.This Article proposes using mold to produce retainer of the new technology, And against a standard fixture retainer design of the compound dies. The main pro

9、blems of this mold design is how to solve retainer of punching holes, determine mold structure, how to manufacturing the mold and selected blanking programs and so on. This Article Combine the characteristics of retainer, concretely solve the choice and verify check of the press machine, the numerat

10、ion and structure design of the point dimension of punch and matrix, the locating project design, the method of stripper, the main mold parts processing, the choice of standard parts, the design of the model assemble. These designs can provide realistic guiding significance for similar mold design.

11、But the characteristics of the design is to try to using the complicate dies. To solve the problem of original process, such as large numbers of die, long process of technology, high production cost, low efficiency, difficulty in keeping symmetry of working parts are solved, and a reliable evidence

12、for the workout of stamping process and die design of these parts is provided.The dies here discussed can be easily made, conveniently used, and safely operated. And it could be used as the reference in the large scale production of similar workpieces.key words dies; compound dies; blanking force; b

13、lanking dearance西南交通大学本科毕业设计(论文) 第VII页目 录第1章 绪论11.1模具行业11.2国内外模具发展状况及趋势11.3本次设计的主要方向、内容及目的2第2章 冲压工艺与模具设计42.1 冲压件工艺分析42.2 工艺方案及模具结构类型42.3 排样及搭边52.4 冲压力与压力中心计算62.4.1 冲压力62.4.2 压力中心72.5 工作零件刃口尺寸计算82.5.1 刃口尺寸确定的原则82.5.2 刃口尺寸确定的方法92.6 工作零件结构尺寸112.6.1 落料凹模板尺寸112.6.2 落料凸模尺寸112.6.3 冲孔凸模尺寸112.7 其它模具零件结构尺寸及模架

14、选用122.8 压力机的规格选用122.9 模具装配图132.10 模具零件图142.11 零件技术要求24第3章 模具制造253.1 主要模具零件及其加工工艺过程253.1.1 落料凹模加工工艺过程263.1.2 冲孔凸模加工工艺过程263.1.3 落料凸模加工工艺过程273.1.4 凸模固定板加工工艺过程283.1.5 落料凸模固定板加工工艺过程283.1.6 卸料板加工工艺过程293.1.7 上垫板加工工艺过程293.1.8 下垫板加工工艺过程303.1.9 空心垫板加工工艺过程303.1.10 推件块加工工艺过程313.1.11 上模座加工工艺过程313.1.12 下模座加工工艺过程3

15、23.2 其余模具标准零件323.2.1 固定挡料销及导料销323.2.2 推杆333.2.3 防转销333.2.4 圆柱销343.2.5 卸料螺钉353.2.6 内六角圆柱头螺钉353.2.7 模柄363.2.8 卸料弹簧373.2.9 导柱导套383.2.10 模座38第4章 模具装配与调试404.1 模具装配特点404.2 装配技术要求404.3 装配过程414.3.1 常用的装模工具414.3.2 模具的装配414.4 装模与试模434.4.1 模具的安装434.4.2 模具的调试444.5 检验和验收技术条件454.6 使用规定464.7 冲模设计的审核项目464.8 模具制造者的保

16、证47结论49致谢50参考文献51 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第27页第1章 绪论1.1模具行业没有高水平的模具就没有高水平的产品。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，6080%的零部件都要依靠模具成型。1.2国内外模具发展状况及趋势我国具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。按照中国模具工业协会的划分,我国模具基本分为10大类

17、，其中,冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。目前,我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工厂设备、制造技术和软件,实现了CAD(计算机辅助设计)/CAE(计算机辅助实验)/CAM(计算机辅助制造)一体化,提高了冲压模具的设计开发和制造能力,缩短了模具的生产周期。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机,加大设备、产品、生产规模的升级步伐,积极开拓国内外市场。然而，我国模具制造技术与工业发达国家的差距还很大，冲压模具CAD/CAE/CAM技术的开发手段比较落后、技术的普及率不高,应用不够广泛，仅有约10%的模具在设计

18、中采用了CAD技术,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也才刚刚起步,在应用CAM技术制造模具方面,由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备,只有5%左右的模具制造设备被应用于这项工作。精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低,工艺设备落后,直接影响国产模具质量的提高。我国模具工业现有生产能力只能满足需求量的60%左右,大部分模具厂的模具加工设备陈旧,在役期长、精度差、效率低,还不能适应国民经济发展的需要。生产冲压模具的专用技术尚未成熟,大多仍还处于试验摸索阶段，如模具的表面涂层、表面热处理技术、导向副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐

19、技术等未完全形成生产能力,走向商品化。一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低，在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。近5年来,汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长,已从20世纪末的25%30%提高到目前的45%左右。但这种增长距国际先进水平(一般在70%以上,中小模具在80%以上)差距还很大。这是汽车模具交货期长,也是我国成为模具进口大国的重要原因之一。目前模具技术的发展趋势 模具CAD/ CAE/ CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展；模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展；快速经济制模技术的广泛应用；模具材料及表面处理技术的

20、研究；模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展；模具标准件的应用将日渐广泛；压铸模、挤压模及粉末锻模比例增加；模具工业新工艺、新理念和新模式。 还有模具工业新工艺、新理念和新模式，在成型工艺方面，主要是冲压模具功能复合化，模具加工系统自动化等。另一方面，随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高,在模具行业提出新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。1.3本次设计的主要

21、方向、内容及目的冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛是众目共睹的，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在模具制造行业中占有重要的地位。冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。冲压就是在室温下，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，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压加工的特点：由于冷

22、冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产 品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%30%）的特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。托架一般是冲裁件，材料是Q235钢，厚度是根据受力情况而定，精度等级也根据用途而定，一般为IT11IT14级，大批量生产，图1-1为典型的托架零件图，即此次设计托架冲压模具设计。本设计注重在模具的设计

23、方案、方法上面。零件简单，但属于金属加工，有较难的模具加工工艺，所以必须采用复合冲裁或级进模冲裁才能冲出工件。这样冲出的工件才具有更高的精度，且加工速度也可得以提高。第2章 冲压工艺与模具设计冲压件的工艺性系指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几何形状、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及设备选用等都有很大影响。良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本。2.1 冲压件工艺分析1.材料：该冲裁件的材料Q235钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。2.零件结构：该冲裁件结构具有对称性，转角处

24、有R2圆角，比较适合冲裁。3.尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定尺寸的公差。孔边距12的公差为 -0.11，属IT11级精度。查表【实用冲压技术手册 P469，附录G 冲压基准件标准公差数值表】，可得各尺寸公差结论：适合冲裁。2.2 工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案： 先落料，再冲孔，采用两个单工序模生产。 落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，但需要两道工序、两副模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构一般，为提高生产效率

25、，主要应采用复合冲裁或级进模冲裁方式。由于孔边距尺寸有公差要求，为了更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁方式进行生产。对本工件可以采用的复合模的结构可分为倒装式与正装式复合模两个，在选择模具结构时要根据冲压件质量、生产批量、精度要求、方便操作等方面来确定。正装式结构与倒装式结构比较：正装式结构较适用于冲制材质比较软的或板料比较薄的平直度要求度较高的冲裁件，还可以冲裁孔边距较小的冲裁件，便由于冲裁过程中冲片废料落在模具下模的表面，每次冲裁工人必需先清理废料操作不便，而且正装式结构需要三套卸料、顶料装置，制造装配不便。倒装式不宜冲裁孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机

26、的打杆装置进行推件，卸件可靠，冲裁过程中的废料直接从模具下面被推出，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。本设计由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模具结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式，这种结构操作、维修较方便。2.3 排样及搭边查表（实用冲压技术手册P36，表2-11 冲裁金属材料的搭边值），确定搭边值：两工件间的搭边：a=2.2；工件边缘搭边：a1=2.5； 步距为：38.2； 条料宽度 (1-1)确定后排样图一个步距内的材料利用率为：查表（实用冲压技术手册 P303，表85 冷轧薄钢板规格），选用7101500钢板，每张钢板可剪裁为1

27、0张条料（701500），每张钢板可冲390个工件，则为：2.4 冲压力与压力中心计算2.4.1 冲压力落料力：其中按非退火Q235钢板计算，查表(实用冲压技术手册 P329，表849 黑色金属的机械性能)，得310380MPa 。冲孔力 ：卸料力：推件力：其中是因有两个孔。总冲压力：2.4.2 压力中心由于工件结构对称，故压力中心在零件中心上。：L1距y轴10mmL2距x轴10mm压力中心：冲裁合力中心s相对y轴的距离为： 冲裁合力中心s相对x轴的距离为： 其中 L1=24, L2=14.5, L3=38.61, L4=14.5, L5=24, L6=14.5, L7=38.61,L8=14

28、.5, L9=31.42, L10=31.42 x1=10, x2=18.25, x3=42.5, x4=66.75, x5=75, x6=66.75, x7=42.5,x8=18.25, x9=24, x10=61 y1=22, y2=10, y3=11.69, y4=10, y5=22, y6=34.03, y7=32.35,y8=34.03, y9=22, y10=22计算时，忽略圆角4-R2由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（42.5，22）。2.5 工作零件刃口尺寸计算2.5.1 刃口尺寸确定的原则凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节

29、，必须根据冲裁的变形规律、冲模的磨损规律和经济的合理性，遵循以下原则： 设计落料模时，应以凹模尺寸为基准，间隙取在凸模上，靠减小其尺寸获得；设计冲孔模时，应以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。 根据冲模的磨损规律，凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大，因此设计落料模时，凹模的刃口尺寸应等于或接近工件的下极限尺寸；凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小，因此设计冲孔模时，凸模的刃口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。 冲裁模在使用中，由于磨损间隙值将不断增大，因此设计时无论是落料模还是冲孔模，新模具都必须选取最小合理间隙，使模具具有较长的寿命。 根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等

30、级。2.5.2 刃口尺寸确定的方法模具刃口尺寸计算方法分为两种。 凸模和凹模分开加工在这种情况下，需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。落料时，间隙取在凸模上；冲孔时，间隙取在凹模上。凸模和凹模分开加工的优点是凸模和凹模具有互换性，可以批量生产。但是为了保证合理的间隙，要求加工凸模和凹模的机床精度高，加工难度大，因此凸模和凹模分开加工的方法仅适用于形状简单的冲裁模。 凸模和凹模配合加工所谓配合加工就是在凸模和凹模中先选定一件为基准件，制造好后用它的实际刃口尺寸来配做另一件，使它们之间达到最小合理间隙值。落料时，先做凹模，以它为基准件配做凸模，保证最小的合理间隙值；冲孔时，先做凸模，以它为基

31、准件配做凹模，保证最小的合理间隙值。凸、凹模配合加工方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具加工设备的精度要求，而冲模的生产规模多数情况下均属于单件或小批量生产，因此，目前多数工厂均采用配合加工法生产凸模和凹模。所以，根据工件图，确定落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。刃口尺寸计算见表2-2：表2-2 刃口尺寸计算基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料凹模Zmin=0.246Zmax=0.36Zmax Zmin=0.36-0.246=0.11制件精度为：IT

32、14级,故x=0.5相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.2460.36之间同上同上同上相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证单面间隙在0.1230.18之间同上同上冲孔凸模同上相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.2460.36之间孔边距同上制件精度为：IT11级,故x=0.75孔心距同上x=0.52.6 工作零件结构尺寸2.6.1落料凹模板尺寸凹模厚度：H=KB(B15)查表【实用冲压技术手册 P225，表74 系数K值】，得K=0.28H=0.286518.2凹模边壁厚：C（1.52）HC（1.52）18.2（27.336.4）实取C=30凹模板边长：LB+2C65+230

33、125查标准JB/T6743.194：凹模板宽B125故确定凹模板外形为：12512518（）。将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后，查表【冲模设计手册 P631，表146 矩形和圆形凹模外形尺寸】，实取为：12512514（）。校核：因凹模的外形尺寸已接近标准尺寸，不用在进行强度和刚度的核算。使用螺钉与上模座固定。2.6.2 落料凸模尺寸落料凸模长度：L=h1+h2+h=16+10+24=50（）其中：h1落料凸模固定板厚度h2弹性卸料板厚度h增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）落料凸模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构，落料凸模内外刃口最小壁厚为7，根据强度要求查表【实用冲压

34、技术手册 P228，表76 凸凹模最小壁厚】知，该壁厚为4.9，故该落料凸模侧壁强度足够。使用落料凸模固定板固定。2.6.3 冲孔凸模尺寸凸模长度：L凸h1+h2+h314+12+1440其中：h1凸模固定板厚h2空心垫板厚h3凹模板厚凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。使用凸模固定板固定。2.7 其它模具零件结构尺寸及模架选用根据倒装复合模形式特点： 凹模板尺寸并查冷冲模国家标准，确定其它模具模板尺寸列于下面：上垫板(GB2858.6-81) 1251256（） T8A钢凸模固定板(GB2858.5-81) 12512514（） 45 钢 空心垫板(GB2858.6-81) 1251

35、2512（） 45 钢卸料板(GB2858.5-81) 12512510（） 45 钢落料凸模固定板(GB2858.5-81) 12512514（） 45 钢下垫板(GB2858.6-81) 1251256（） T8A钢根据模具凹模等零件结构尺寸，查【实用冲压技术手册 P477，附录J 冲模模架标准】，选取后侧导柱125125140165 标准模架一副。模架型式（标准号）GB/T2851.31990。上模座：12512530 后侧导柱上模座按GB/T 2855.51990选用下模座：12512535 后侧导柱下模座按GB/T 2855.61990选用导柱：22130 A型导柱按GB/T 2861.11990标准选用导套：228028 A型导套按GB/T 2861.61990标准选用2.8 压力机的规格选用根据以下条件： 总冲压力 F总362kN 模具闭