冲裁模具设计方案

毕业论文论文名称垫圈冲压模具设计系别机械系专业模具设计及制造班级08模具四（二）班姓名马贤明学号指导老师完成日期2011-04-20指导教师评语建议成绩：优良中及格不及格指导教师签字年月日最终评定成绩：优良中及格不及格系主任签字年月日设计任务书（一）课程设计的原始资料及设计技术要求零件名称：垫圈零件所用材料：Q235材料厚度：0.5mm生产批量：大批量（二）课程设计工作内容及完成时间1.分析零件的成型工艺性2.工艺方案和模具零件结构尺寸的确定3.压力机的选用4.绘制模具装配图5.绘制模具零件图6.编制设计说明书（三）主要参考资料、文献1.《冲压工艺与模具设计》机械工业出版社2.《冲压模具设计手册》机械工业出版社3.《冲压成型工艺与模具设计》高等教育出版社4.CAD、Pro/E、CAM等软件工具书5.机械制图、公差、金属材料与热处理等书冲裁模具设计计算说明书一、冲压工艺介绍冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛胚或毛胚的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状，尺寸和性能的零件。冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产效率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。利用模具加工，可以获得其他加工方法所不能或难以制造的，形状复杂的零件。冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要经过机械加工便可以使用。冲压加工一般不需要加热毛胚，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量比较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面而不受破坏。因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发展主要表现在以下几个方面：（1）工艺分析计算方法的现代化（2）模具设计及制造技术的现代化（3）冲压生产的机械化和自动化（4）新的成型工艺及技术的出现不断改进板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。二、冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类，分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坏的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈服比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，一保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产）、复合模、多工位级进模（供大批量生产），以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短工作时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。三、冲压工艺方案完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有冲孔、落料两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。（1）、方案一采用单工序模生产，先落料再冲孔。该方案模具结构简单，需要两道工序两幅模具才可能完成零件的加工，生产效率低，生产过程中由于零件小，操作也很不方便。（2）、方案二冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。级进模生产适用于生产批量大、模具设计、制造与维修水平相对较高的外形较小零件的生产。（3）、方案三采用复合模生产，落料与冲孔复合考虑到零件尺寸9精度较高，结构简单，为了提高生产率和保证零件的尺寸精度，决定用复合模进行生产。四、凸、凹模刃口尺寸的确定1、制件如图1-1所示，名称为垫片、材料：Q235A、厚度为1.5、公差等级：IT14解：确定凸、凹模制造公差，查（冷冲模设计与制造）P46表：3-8Zmax=0.14Zmin=0.10δd+δp≤Zmax–Zmin=0.04δd=0.6X0.04=0.024δp=0.4X0.04=0.016（1）、冲孔：冲直径D=φ9的两个内孔计算：dp=(dmin+xΔ)=(φ9+0.5x0)=φ9即：dp=φ9dd=(dp+Zmin)=(φ9+0.1.)=φ9.10(2)落料：分别对半圆弧22，宽度为15的直边落料。0-δp0-0.0160-0.0160-0.016+δd0+0.0240+0.0240X=0.5Dd=(Dmax-XΔ)=(φ22–0.5X0)=φ22Dp=(Dd-Zmin)=(φ22-0.10)=φ21.90Dd=(Dmax-XΔ)=(φ15–0.5X0)=φ15Dp=(Dd-Zmin)=(15-0.10)=21.90五、排样1、确定搭边值查冷冲模设计与制造教材P56：表3-12得：两工件之间的搭边a1=1.0,工件的边缘搭边a=1.2，步距为23.条料宽度B=(D+2a)=（64+2.4）=66.42、材料的利用率：一个步距内材料的利用率：η=A/BSX100%=1494/66.4X23X100%=92.1%0-0.016+δd0+0.0240+0.02400-δp0-0.0160-0.016+0.0240+0.02400-0.0160-0.016+δd0P0-δ0-0.60-0.6六、冲压力计算1、落料力：F落=1.3δLτ=1.3X1.5X250X450=219.375KN2、冲孔力：F冲=1.3δLτ=1.3X1.5X2πX9X450=49.5963KN3、卸料力：F卸=K卸F落=0.05X219.375=10.97KN4、推件力：F推=nK推F冲=8X0.05X49.5963=19.838KN5、总冲裁力：F总=F落+F冲+F卸+F推=219.375+49.5963+10.97+19.838=299.6KN七、压力中心的计算：由于该零件属于中心对称图形，故：其压力中心为其零件的两个对称中心线的交点！因此可以省略计算！六、工作零件结构设计：1、凹模尺寸：H=Kb(≥15mm)=0.28X64=17.92mm凹模边缘壁厚：C≥（1.5∽2）H=（1.5∽2）X18.2=（27.3∽36.4）实际取C=35mm凹模边长L=b+2C=64+2X35=134mm2、凸凹模尺寸：凸凹模长度L=h+h1+h2=14+10+54=78mm其中，h1凸模固定板厚度；h2弹性卸料板厚度；h为增加高度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）。3、冲孔凸模尺寸冲孔凸模长度L凸=h1+h2+h3=14+10+35=59mm式中，h1为凸模固定板厚度；h2为空心垫板厚度；h3为凹模板厚度。七.模具的经济技术分析1.影响模具价格的因素（1）生产成本生产成本是模具价格的主要组成部分，是影响价格的组要因素。同一幅模具在不同的企业中制造，尽管价格所包含的因素一致，但所用的费用却不尽相同。制造成本的降低要依靠合理的设计,加工流程和标准利用率，零部件系列化来实现。同时，对于如何减少试模次数，降低试模成本，也是降低生产成本的重要环节。CAD/CAM/CAE在模具制造业中的应用，大大减少了试模次数，提高了试模成功率。(2）供货周期模具提货周期与模具的销售价格由直接的关系，供货时间相对缩短，模具价格就相对提高。这种良性循环，使产品及早问世，也迫使专业模具厂以各种手段缩短生产周期。更新设备，改进加工手段，向时间要效益成为模具厂奋斗的一个目标。因此，供货周期缩短带来的模具价格上浮这一现象，在模具价格变化中将愈来愈突出，并成为模具估价的一个重要因素。（3）市场状况处于激烈的市场竞争中，老产品更新换代，新产品层出不穷，模具随着翻新，改型。一幅前所未有的模具设计思想，基本结构或型腔造型，提供了独到之处的新产品或配件，在市场上独占鳌头。即使它的加工成本与一幅类似的模具相同，它的价格也相应的提高。因为它为新产品赢得了市场，它是产品赢得了市场，它是产品创出了一个“新”字，这种模具价格的浮动，无疑是符合市场经济竞争规律的。（4）高技术成分模具时塑件批量生产的基础工艺装备作为技术密集型产品，模具估价方法中必然含有模具模具技术成分，以体现价格与价值彼此相应的发展原则。一般，难度越大的模具，它的技术附加值就越高，高技术成分在价格中占的比例很大，约占10%～30%或更高。把模具的技术价值，作为重要组成部分计算在价格之中，以体现高技术，高精度模具的技术价值，是市场竞争中模具工业发展重要环节。(5)模具寿命一种新产品通产在不断更新改型中得到完善，产品寿命决定了模具的计划寿命，因此，并非模具寿命越长越好。寿命值剩余过多的模具，因产品改型而被淘汰本身也是一种浪费。模具的价格与预期寿命有直接关系。寿命要求不高，在保证同样精度的情况下，可以降低制造成本，对产需双方都是一种节省。八、设计小结毕业设计是一种综合性较强的专业实践环节，它具知识面宽、学科广、综合性强，通过这次毕业设计，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料的能力，使我更加认识到毕业设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。为我今后走向工作岗位打下了一定基础。在本次设计中，我设计了止动板制造过程中的冲孔落料，通过这次设计，我学到了许多东西。首先对于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的应用更加熟练：其次，通过模具设计我对于模具设计的流程基本上熟悉。这次设计是对以前所学的专业知识的一次综合性的实践。涉及到机械制图、机械设计、模具设计、互换性以及CAD/CAM各方面的内容。设计过程中按照任务书的要求和目的，循序渐进，力求数据准确，结构合理。参考了许多文献资料。由于经验不足，还有许多地方没有考虑全面，有待于完善。