飞轮锁片冷冲模毕业设计论文.doc

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1、 引 言我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。未来冲压模具制造技术有以下几大发展趋势：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术。(2)高速铣削加工。(3)模具扫描及数字化系统。(4)电火花铣削加工。(5)提高模具标准化程度。(6)优质材料及先进表面处理技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化。(8)模具自动加工系统的发展。这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有

2、完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。本次设计主要内容及基本要求:(1) 读懂冲压件的产品图，了解设计题目要求 (2) 对冲压件进行冲压工艺性分析，并确定最佳的工艺方案 (3) 确定模具类型及结构形式（工作零件，定位零件，卸料顶出零件，导向方式，模架） (4) 进行必要的工艺计算(5) 选择和确定模具的主要零件的结构尺寸，其他零件的尺寸（计算闭合高度） (6) 校核所选成型机械(7) 绘制模具装配图和工作零件图(8) 编写设计说明书。目录引言.毕业设计任务书.开题报告.摘要.1.冲压件工艺性分析.2.冲压工艺方案的确定3.主要设计计算.3.1排样方式的确定及其计

3、算.3.2冲压力的计算.3.3压力中心的计算.3.4工作零件刃口尺寸计算4.模具总体设计.4.1模具类型.4.2定位方式.4.3推件卸料系统.4.4导向方式4.5送料4.6工作过程5.零件的结构设计5.1主要零件的结构设计5.2定位零件的设计5.3模架及其他零部件设计6.模具总装图.7.冲压设备的选定8.模具零件加工工艺及装配.9.模具装配.结束语参考文献总结及致谢.指导记录.附件. 怀化职业技术学院毕业论文（设计）任务书 题目: 柴油机飞轮锁片工件简图：如图1.1所示生产批量:大批量材 料：A3学 号：200831082姓 名：鲍海东 专 业: 模具设计与制造指导教师: 肖露云图1.1主要内

4、容及基本要求 (1) 读懂冲压件的产品图，了解设计题目要求 (2) 对冲压件进行冲压工艺性分析，并确定最佳的工艺方案 (3) 确定模具类型及结构形式（工作零件，位零件，卸料顶出零件，导向方式，模架） (4) 进行必要的工艺计算(5) 选择和确定模具的主要零件的结构尺寸，其他零件的尺寸（计算闭合高度） (6) 校核所选成型机械(7) 绘制模具装配图和工作零件图(8) 编写设计说明书。设计题目 柴油机飞轮锁片一、 设计的主要目的、意义和必要性主要目的：设计出一幅冲裁模具，并将其应用到生产中。 意 义：本课题牵涉到零件的工艺分析、尺寸的计算、CAD、CAM、Pro/e软件的应用。从理论到实践全部应用

5、。通过本次的设计，让我了解到模具的设计过程，而且更加深刻的了解到冲压模具的设计思路及设计过程中的一些细节，为我以后的设计之路奠定了扎实的基础。 二、 设计研究的重点：1、根据零件的图纸进行零件工艺分析，从而确定相应的设计方案。 2、根据其工艺分析，确定其模具的设计方案，并进行相关的尺寸计算。3、应用CAD软件画出模具的相关部件，在进行装配，并进行相关分析。三、 研究思路（写做提纲或设计步骤）分析冲压件的工艺性制定冲压件工艺方案确定毛坯形状、尺寸和下料方式 确定冲模类型及结构型式 5. 进行必要的工艺计算 6. 选择压力机 7. 绘制模具总图和非标准零件图 8. 编写设计计算说过明书 9. 设计

6、总结及答辩摘 要 本次冲压工艺与模具设计的毕业设计是“模具设计与制造”专业的一次专业设计，是我们在理论课程学习环节后的实践性的学习环节。通过本次毕业设计，使我们树立起正确的设计思想，掌握设计的方法和步骤，培养我们的实际工作能力。使我们在成型工艺分析，成型工艺方案论证，成型工艺计算，模具零部件结构的设计，编写技术档和查阅技术文献方面都受到一次综合性的训练，增强我们的实际工作能力。分析了冲裁件的工艺特点，分析复合冲裁模生产的可行性,并介绍了该零件冲裁模模具的结构设计过程要点。 关键字：模具设计 凸模 凹模 冲裁模一冲压件工艺性分析）冲压工序：冲孔,切口，弯曲,落料；）材料：为A3钢，厚度1.2mm

7、。 ）工件结构形状：该冲件结构简单，先落料冲孔后弯曲，精度按图纸要求。）工件结构：比较简单，有一个37mm冲孔和一个62mm的落料及120-0.27mm的弯曲。）精度：工件尺寸只有一处有公差要求其他没有特别公差要求，可看作自由公差，为IT14级尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 图1.2二.冲压工艺方案的确定1、冲裁件为A3号钢。2、该工作外形简单，规则，适合冲压加工。3、所有未标注公差尺寸，都按IT14级制造。4、结论：工艺性较好，可以冲裁。方案选择：方案一：采用单工序模。方案二：采用级进模。方案三：采用复合模。单工序模的分析单工序模又称简单模，是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模

8、。工件属大批量生产，为提高生产效率，不宜采用单工序模，而且单工序模定位精度不是很高，所以采用级进模或复合模。级进模的分析级进模是在压力机一次行程中，在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模。因为冲裁是依次在几个不同的位置逐步冲出的，因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距，为此，级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模和用侧刃定距的级进模。另外级进模有多个工序所以比复合模效率低。复合模的分析复合模是在压力机一次工作行程中，在模具同一位置同时完成多道工序的冲模。它不存在冲压时的定位误差。特点：结构紧凑，生产率高，精度高，孔与外形的位置精度容易保证，用于生

9、产批量大。复合模还分为倒装和正装两种，各有优缺点。倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料账力较大，正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件，冲出的工件比较平整，平直度高，凸凹模内不积存废料减小孔内废料的胀力，有利于凸凹模减小最小壁厚。经比较分析，该制件的模具制造选用导料销加固定挡料销定位的弹性卸料及上出件的正装复合模。三、模具设计计算1，排样、计算条料宽度及确定步距1).排样方式选择:有废料排样:沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边，这种排样能保证冲裁件的质量，冲模寿命也长，但材料利用率低。少废料排样:沿工件部分外形冲裁，只局部有搭边与余料。无废料排样:无任何搭边。采用少、无废料排样，

10、对节省材料具有重要意义，且有利于一次冲裁多个工件，故可以提高生产率。同时因其冲切周边减少，又可简化冲模结构和降低冲裁力。但采用少、无废料排样由于条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差，使工件的质量和精度较低。另外，由于采用单边剪切，也影响断面质量及模具寿命。且本设计是级进模结构，少无废料排样会增大模具的复杂度，加大模具的制造成本，而选用合理的搭边有利于保证冲出合格的工件、提高冲裁精度和保护冲模。因此，选用有废料搭边排样。零件外形尺寸近似矩形，轮廓尺寸为220.8 60,考虑操作方便并为了保证零件精度,采用直排有废料排样。查冷冲压工艺及模具设计表3-13中查得工件间=6.4，搭边值1=7.

11、2。条料宽度为233.6mm。排样图如图2）排样图设计及冲压力和压力中心的计算由3-6，3-8表可查得：a1=0.8，a=1.0，=0.6查书391. 料宽计算： B=（D+2a）=62+21.0=64mm2.步距：A=D=a1=62+0.8=62.8mm2，材料的利用率的计算：查冷冲压工艺及模具设计附表3选用板料规格为95015008，采用竖截，剪切条料尺寸为233.61500，一块板料可裁的条料为4条，每块条料可冲零件的个数22个，则一块板料的材料利用率为=nA0/A100%式中材料的利用率； n一块板料所冲制件的总个数； A0一块制件的有效面积； A-一块板料的面积。3.材料利用率计算：

12、=nA0/A100%=R2-（R2+124.2）/62.864=3.14312-(3.1418.52+50.4)/62.864100%=47.08%3，冲裁总压力的确定：L=23.1431+23.1418.5+12+24.2=331.26（周边总长）计算冲裁力：F=KLt 查设计指导书得=350MpaF=1.3331.61.2350180KN落料力：F落=1.3lt=1.3（23.1431）1.2350=106295.28N卸料力：F卸=kF落=0.02106295.28=2125.9N冲孔力：F冲=1.33.14dt+1.3（12+24.2）1.2350=74572.68N顶件力：F顶=-k

13、2F落=0.06106295.28=6377.7N冲裁总压力：F=F落+F卸+F冲+F顶 =106295.28+2125.9+74572.68+6377.7=189.4KNF压=（1.11.3）F=246KN说明：K为安全系数，一般取1.3；k为卸料力系数，其值为0.020.06，在上式中取值为0.02；k2为顶件力系数，其值为0.030.07，式中取值为0.066,压力中心的计算X0=0Y0=(p0y+p1y0+p1y1)/(p0p1p2)=34.4(-20.1 )(34.4+116+195)=-2四冲模刃口尺寸及公差的计算工作零件包括凸模和凹模两个。本设计采用配合的加工方法，此方法是先做好

14、其中的一件作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。这种方法不仅容易保证各模之间间隙很小，而且还可放大基准件的制造公差，使制造容易，故目前一般工厂都采用这种方法。本设计工件形状简单，各模的磨损情况也不同，所以既基准件的刃口尺寸按不同的方法计算。尺寸计算原则：由于凸凹模之间存在间隙，使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。 测量和使用中，落料件事以大端尺寸为基准。凹模越磨越大，凸模越磨越小，结果使间隙越来越大。模具刃口尺寸精度是影响冲裁尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及公差来保证。为了保证各模间一定的间隙值，必须采用配

15、合加工。由于凸模比较难以加工，应以凹模为基准件，只在凹模上标注尺寸和制造差，相应凸模只标注基本尺寸并注明配做所留间隙。凹模磨损情况可分为三种： A类凹模磨损后尺寸增大；B类是凹模磨损尺寸变小；C类是磨损没有增减的。对外轮廓的落料，由于形状较简单，仍采用凸、凹模配合加工的方法。落料时，落料件的外形尺寸与凹模刃口尺寸相同，而落料件的尺寸测量及使用性能主要由外形尺寸决定，故落料模配合加工应以落料凹模为基准，间隙放在凹模上。本制件形状简单，可按分别加工法计算刃口尺寸，各尺寸如下凸凹模分别加工尺寸刃口计算凸=0.02 凹=0.03 （由表3-34）Zmax=0.18 Zmin=0.126 (由表3-33

16、）满足Zmax+Zmin凸+凹条件均按IT14级选取，故=0.5凹模设计凹模选用材料T8A，热处理：HRC40-60;凹模几何中心与压力中心合 1.凹模厚度H H=kb15 mm H=kb=0.362=18.6 mm C=(1.5-2)H(30-40) mm 落料：D凹=（Dmax-)0凸=(62-0.50.74)0+0.02=61.630+0.02 D凸=(D凹-Zmin)0凹=(61.63-0.126)00.03=61.50400.03 冲孔：凸=0.02 凹=0.03 查表3-34 满足Zmax+Zmin凸+凹条件 d凸=(dmin+)0-凸=(37+0.50.62)0-0.02=37.

17、310-0.02 d凹=(d凸Zmin)0+凹=(37.31+0.126)0+0.03=37.440+0.03 A1凸=(Amin+)0-凸=41.2+0.50.62)0-0.02=41.510-0.02 A1凹=(A凹+Zmin)0+凹=(41.51+0.126)0+0.03=41.6360+0.03 A2凸=(Amin+)0-凸=(12+0.50.43)0-0.02=11.7850-0.02 A2凹=(A2凸+Zmin)0+凹=(11.785+0.126)0+0.03=11.9110+0.03 五.主要零件的结构设计 1)凹模外形设计:本设计凹模采用整体式设计,其中工作部分用线切割加工,螺

18、钉及销钉孔用攻丝和钻孔加工。2）凹模设计凹模采用整体凹模材料采用T8A，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按冷冲压模具设计指导式（2-19），其中了=62(按最大凹模外形尺寸)，K按冷冲压模具设计指导表2-24查得，K=0.0.3，故H=Kb=0.362mm=18.6mm但该该模具属大批量生产的级进模具，且凹模尾部刃口较小，易磨损，所以凹模厚度应该适当增加，故取H=19mm.按冷冲压模具设计指导式（2-20），因为该模具冲裁力较小，故凹模厚：C=(1.52)H30mm垂直送料方向凹模宽度BB=S+(2.

19、54)H=62+3.218.6=121.52送料方向凹模长度LL=b2C=62+230=122凹模外形尺寸：122121.5218.6取标准凹模尺寸：12512525式中 b为送料方向凹模刃口间最大尺寸； S为垂直送料方向凹模刃口间最大尺寸； C为送料方向凹模刃口至凹模边缘最小尺寸； K为系数；具体结构如零件图所示3）凸模设计结合工件外形并考虑加工，将冲孔凸模和落料凸模设计成直通式。除凸模8采用车削加工，做成凸台式外，其余凸模由于外型复杂，采用线切割机床加工，其工作部分与固定部分一致。与固定板采用H7/m6过渡配合。其总长L可按冷冲压工艺与模具设计式（3.41）计算： L=H1+H2+t+H=

20、(14+10+1+25.5)mm=50.5mmH1凸模固定板厚度；H2卸料板厚度； H附加长度：凸模进入凹模深度取2mm、总修模量取5mm、橡胶的安装高度25.5mm。具体结构见可参考零件图。4）定距侧刃和导正销设计 该模具是采用双侧刃定距的冲孔落料级进模。双侧刃可以代替始用挡料销、固定挡料销和导正销来控制条料的送进距离。采用双侧刃前后对角排列，在两边条料冲压时都能起到定距作用，从而减少了条料损耗。此外，由于该模具冲裁的板料较薄（1mm），又是侧刃定距，所以需要采用弹性卸料代替刚性卸料。 因为该模具是冲裁板料厚度大于0.3mm的冲压件和步距与落料凸模较大，所以在落料凸模上安装导正销定位。 因此

21、，该模具工位较多，步距大板料宽，在投入实际生产中，采用了既有侧刃又有导正销定位的级进模。侧刃和导正销具体结构见可参考零件图。六，模架设计1）凸模固定板的厚度 凸模固定板将间接固定在模座上，其平面轮廓尺寸应保证凸模安装孔外，该模座根据螺钉与销钉孔的设置，选其型式为矩形。固定板必须有足够的厚度，厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍，在此取0.7倍：H1=0.7H=0.719mm=13.3mm,取整数为14mm 故凹模固定板外形尺寸为125125142）垫板设计选用T8A钢，垫板的采用与厚度：是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，按式（2-23），其承压应力为：F=KLt 查设计指导书得=350

22、MpaF=1.3331.61.2350180KN即冲37孔的凸模承压面，A=3.1418.52+(41.2-37)12=1125 =F/A=160 MPa 查表2-39得铸铁模板的为90140MPa。故 因此须采用经淬硬磨平的垫板，垫板厚度一般取412mm，因板料较薄,在此取6mm。 故凹模垫板外形尺寸为12512563）卸料方式的选择因为工件料厚1mm，相对较簿，卸料力也比较小，故可用用弹性卸料。卸料部件的设计： 卸料板的设计卸料板的周边尺寸与凹模的周边尺寸相同，厚度一般为6-20mm,根据卸料力该模具卸料板厚度取12mm,与凸模的间隙为0.1，采用45钢制造，淬火硬度为40-45HRC。故

23、凹模垫板外形尺寸为12512512导料板导料的冲模中，导料板的厚度按冷冲压模具设计指导表2-28选择H=6mm，根据冷冲压工艺与模具设计式（3.51）卸料板凸台部分的高度为：h=H-xt=6-0.31=5.7mm卸料螺钉的选用卸料板上设置4个公称直径为M12mm卸料螺钉。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。4）卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计见表1.6。选用的长方型橡胶的规格务必一致，运动就不会造成受力不均匀产生歪斜，影响模具的正常工作。根据橡胶垫的选用原则和查表得出下表结果：表1.6 卸料橡胶的设计计算项 目

24、公 式结 果备 注卸料板的工作行程h工h工 = h1+t+h2 4mmh1为凸模凸出卸料板的高度1mm，h2为凸模冲裁后进入凹模的深度2mm橡胶工作行程H工H工 = h工 +h修 9 mmh修为凸模修磨量，取5mm橡胶自由高度H自由H自由=HI/0.3 30 mm取H自由为HI的0.25-0.3橡胶的预压缩量H预H预=15%H自由 4.5一般H预=（10%15%）H自由每块橡胶承受的载荷F1F1=F卸/4=27741.74/46935.44N 选用4个长方型橡胶每块橡胶的长aa=F/bp76.1 mmb为长方型橡胶宽，取b=60mmP=1.52MPa,查表8-47，D取45校核橡胶自由高度H自

25、由0.5H自由/D =0.671.5满足要求橡胶的安装高度H安H安=H自由-H预25.5 mm 5)上下模架的设计 选取标准模架 上模架：12512535（GB/T2855.9) 下模架：12512545 （GB/T2855.10) 上下模座闭合高度：Hmin=160 mm Hmax=190 mm压力机最大闭合高度选280 mm 满足要求。标准导柱1: 22150 标准导柱2： 25150标准导套1: 228533 标准导套2: 2585386)螺钉和销钉的选取上模座固定螺钉取 4M1045 横向孔距： S1=95mm 纵向孔距： S2=95mm下模座固定螺钉取 4M1075 导料螺钉取2M6

26、20销钉的选取 上模座销钉取：4M840下模座销钉取：4M860七，模具零件加工工艺的选用1).选择模具零件的表面粗糙度和配合要求（1）模具零件的表面粗糙度选择模具零件由于工作条件的不同，需要有不同的表面粗糙度。查模具设计指导表3-4得到推荐的表面粗糙度值如下表：表面粗糙度Ra/m使用范围0.1精冲模刃口部分冷挤压模凹凸模关键部分滑动导柱工作表面0.2要求高的凹、凸模成型面导套工作表面0.4冲裁模刃口部分拉深、成形、压弯的凸、凹模的工作表面滑动和精确导向面0.8凸、凹模工作表面，镶块的接合面模板、垫板、固定板的上、下表面静配合和过渡配合的表面要求准确的工艺基准面1.6模板平面挡料销、推杆、顶板

27、等零件主要工作表面凸、凹模的次要表面非热处理零件配合用内表面3.2不磨加工的支承面、定位面和紧固面卸料螺钉支承面6.3不与制件或其他冲模零件接触的表面12.5不需要机械加工的表面不需要机械加工的表面2）模具零件的加工精度和配合要求选择模具零件的相互联结关系到模具的制造精度，并直接影响到冲件的质量和尺寸精度，查模具设计指导表3-3得到其推荐选择要求如下表：配合零件名称精度及配合要求导柱与下模座H7/s6或H7/h6导板与上模座H7/h6导柱与导套H6/h5或H7/h6、H7/f7模柄（带凸缘）与上模座H9/h8、 H9/h9凸模与凸模固定板H7/m6或H7/k6凸（凹）模与上、下模座（镶入式）H

28、7/h6圆柱销与凸模固定板、上下模座等H7/n6螺钉与螺钉孔0.5或1mm（单边）卸料板与凸模或凸凹模0.10.5mm（单边）八.模具总体设计（1）定位方式的选择因为该模具大批量的级进模具生产，控制条料的送进方向采用承料板和导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用双边挡块初定位，然后双侧刃级进送料定位。查冲压模具设计手册表5-43，因S=46.7,B=12,B1=6。（2）导向方式的选择为了提高工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。（3）定位零件的设计落料凸模下部设置圆锥导正销导正，其借用工件上R10内孔作导正孔。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，导正销用圆柱头螺钉与落料

29、凸模固定，同心度为0.02。(4)导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，内侧两头倒R5的圆角，以利于条料的进入和废料的推出。导料板与条料的间隙取0.6，这样就可以确定导料板的宽度，导料板的厚度按冷冲压模具设计指导表2-28选择H=6mm。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40-45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模板上。导料板的进料端安装有承料板，承料板用沉头螺钉和内六角头螺钉固定在导料板上。 (5)模柄的确定 根据压力机J23-35可选用压入式模柄 直径=50mm 深度=70mm (6)固定方式的确定模柄采用凸缘模柄，镶嵌在上模座上，并用四颗内六角头螺钉固定。而上模座则与垫板和凸模

30、固定板用螺钉和销钉紧固。 (7)凸模的固定凸模镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺钉与销钉紧固在上模座上 (8)凹模的固定凹模与固定板做成一整块，用销钉和螺钉紧固在下模座上。 (9)冲裁模具材料的选取：可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9：凸模的材料为CrWMnA，热处理硬度为58-60HRC。凹模的材料为CrWMn，热处理硬度为60-64HRC，凸模固定板的材料的45号钢，热处理硬度为54-58HRC。九.冲压设备的选定 根据制件的冲裁的公称压力，选用开式双柱可倾式压力机，公称压力为350k N 形号为J23-35 满足：F压F滑块行程80mm行程次数50最大闭合高度280mm封闭高度调节

31、量60mm滑块中心到床声距离205mm立柱距离工作台尺寸直径工作台尺寸前后工作台尺寸左右300mm260mm380mm610mm工作台孔尺寸工作台孔前后工作台孔左右260mm300mm290mm垫板尺寸 直径60mm150mm模柄尺寸直径 深度50mm70mm滑块地面尺寸前后 左右190mm210mm床身最大倾斜角度200十 . 模具总装配图通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（6个）、凸模固定板、卸料板及卸料橡胶等组成。下部分主要有下模座、导料板、凹模等组成。 卸料方式采用弹性卸料装置，以橡胶为弹性元件。冲孔废料由漏料孔漏出。 参考文献 模具设计简明手册冯丙尧、韩泰荣、蒋文森 主编,上海：上海科技出版社 1998.7冲压工艺与模具设计翁其金主编， 北京：机械工业出版社，2003机械制图李澄、吴天生、闻百强主编,北京能：高等教育出版社 2003.1冲压模具设计实用手册郑家贤编著,机械工业出版社 2007.7冷冲压工艺与模具设计汤酞则主编, 湖南大学出版社,2007互换性与测量技术 周文玲主编，机械工业出版，2005.5 模具材料与表面处理主编 康俊远，北京理工大学出版社2007.6 多工位级进模与冲压自动化段来根主编，北京：机械工业出版社，200120