149垫片冲压工艺及模具设计(含全套说明书和CAD图纸)

摘要本次毕业设计是完成垫片冲压工艺及模具设计.只采用落料工艺。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样，冲压力，刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构，主要零部件的设计，绘制了模具的装配图和零部件图。关键词：冲压工艺冲压模具设计装配图MolddesignAbstract:Thegraduationprojectiscompletedgasketstampingprocessanddiedesign.Byblankingonly.Partsofthedesignofthestampingprocess,calculatetheroughlayout,chongpressureedgesizecalculation.Overallstructure0famold,themaincomponentsofithedesgin,drawingmoldassemblyandpartsplans.Keywords:PressprocessPresstooldesginAssemblydiagramKeywords:StampingProcessStampingDieDesignAssemblyDrawing一引言随着我国经济的发展，模具对现代化工业来说是十分重要的，尤其是冲压技术的应用。在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人民的生活相关。冲压工艺与冲压设备正在不断的发展，特别是精密冲压。高速冲压，多工位自动冲压以及液压成形，超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到一个新高度。新型模具材料的采用和刚结合金，硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。模具是制造业的重要工艺基础。由于在国外，特别是工业发达国家，起步早，底子厚，其研发水平高，生产能力强，处于成熟稳定状态。在我国，虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近来，我国除了在技术与设备的国外引进外，自主研发与制造能力也在突飞猛进地发展，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业，乡镇模具企业的发展也相当迅速。随着近代工业的发展，对冲压提出了越来越高的要求，因而也促进了冲压技术的发展。冲模是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计和制造上，目前正朝着以下两个方面发展：一方面，为了适应高速，自动，精密，安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率，高精度，高寿命，自动化方向发展。另一方面，为了产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金模，钢带冲模，组合冲模等各种简易冲模及其制造工艺也得到迅速发展。由于冲压工艺具有生产率高，质量稳定，成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械，轻工，国防，电机电器以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。二冲裁件的工艺分析2.1产品结构形状分析由零件图可知，产品为圆形垫片，产品形状简单，对称。为避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽，其最小宽度要大于料厚t的两倍，即b2t,冲裁件上的孔与边缘的距离b1,其值也不能过小，一般取b=1.5t,经分析和计算满足条件。2.2产品尺寸精度分析查《冲模设计应用实例》得零件所达到经济精度为IT11，用一般精度的模具就可以达到设计要求。2.3产品材料分析对于冲压材料一般要求的力学性能式强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计式45刚，属于优质碳素结构刚。其力学性能是强度，硬度和塑性指标适中。经退火后，冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外，产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国标的板材，其冲出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。经上述分析产品的材料性能符合冲压加工要求。2.4产量200万件/年由产品的生产纲领200万件/年。可知，产量批量为大量。很适合采用冲压加工的方法，又因产品为圆形垫片，最好采用简单工序模。若能加上自动送料装置，会大大的提高生产率，降低成本。三冲压工艺方案的确定完成此工件只需要落料这一道工序。其加工的工艺方案有以下3种。（一）第一种方案：采用单工序模加工成形。导柱式单工序冲裁模的特点：导柱式单工序冲裁模的导向比导板模的精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重，制造工艺复杂，成本较高，它广泛用于生产批量大，精度要求较高的冲裁件。（二）第二种方案：采用级进模加工成形特点：生产率高，便于实现机械化，自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度一般。（三）第三种方案：采用复合模加工成形特点：生产率高，工件精度高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，使用寿命低。比较上述几种方案，选择第一种方案，即选用单工序模加工成形。四垫片冲模结构的确定4.1模具的形式单工序模又可分为：无导向的单工序冲裁模，导板式单工序冲裁模，导柱式单工序冲裁模。（1）无导向的单工序冲裁模的特点：结构简单，制造周期短，成本低，但模具本身无导向，需要靠压力机滑块进行导向，安装模具时调整凸凹模间隙较麻烦且不易均匀。因此冲裁件质量较差，模具寿命低，操作不够安全。一般适用于冲裁件精度要求不高，形状简单，批量小的冲裁件。（2）导板式单工序冲裁模的特点:上模与下模的导向是靠凸模与导板的小间隙配合（H7/h6)。模具的安装调整比无导向式模具方便，工件质量比较稳定，模具寿命较高，操作安全。这种模具的缺点是必须采用行程可调压力机。保证使用过程中凸模与导板脱离，以免损害其导向精度。（3）导柱式单工序冲裁模的特点:导柱式冲裁模的导向比导板模的可靠，精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重，制造工艺复杂，成本较高，它广泛用于生产批量大，精度要求高的冲裁件。经分析，比较得采用导柱式单工序冲裁模。4.2定位装置的选择为了保证模具正常工作和冲裁件的合格，必须保证坯料或工件对模具处正确的相对位置，即必须定位。在本设计中，由于只有落料这道工序，条料的送进由两个圆柱销23控制其方向，由固定挡料销18控制其进距。1固定挡料销选用A6JB/T7649.10其中od075.0608.002.013dh=3mm,L=8mm材料：45钢，热处理硬度43~48HRC，技术条件：按JB/T7653-1994规定。该结构的挡料销结构简单，制造容易，使用方便，适用于手工送料的冲模结构。(注：此图是实际图形的10倍）2圆柱销6选用“销GB/T119.28*20;其中015.0015.08d公称长度l=20mm,c=1.6mm材料：45钢，普通淬火的硬度为550~650HV30，表面氧化处理。表面粗糙度：Ra=0.8um.(注：此图是实际图形的10倍）3圆柱销7选用“销GB/T119.28*50;其中015.0015.08d公称长度l=50mm,c=1.6mm材料：45钢，普通淬火的硬度为550~650HV30，表面氧化处理。表面粗糙度：Ra=0.8um.(注：此图是实际图形的10倍）4圆柱销23选用“销GB/T120.28*60-A;其中015.0015.08dl=60mm,a=1mm,c=2.6mm,d1=M5,p=0.8mm,d2=5.3mm,t1=8mm,t2=12mm,t3=1.2mm,材料：45钢，普通淬火的硬度为550~650HV30，表面氧化处理。表面粗糙度：Ra=0.8um.(注：此图是实际图形的10倍）4.3卸料装置的选用卸料采用弹性卸料装置，将废料从凸模上卸下，同时由装在模座之下的顶出装置实现上出件，通过调整螺母21和压缩橡胶22可调整顶出力，由于该弹性顶出装置在冲裁时能压住工件，并及时地将工件从凹模内顶出，因此可使冲出的工件表面平整。采用弹性卸料板的厚度选用14mm,4.4导向零件的选用导向零件有很多种，如导柱和导套来导向，导板导向。对生产批量大，要求模具寿命高，工件精度较高的冲模，一般采用导柱，导套来保证上，下模的精确导向。导柱，导套的结构形式又有滑动和滚动这两种。（一）滑动导柱，导套都是圆柱形，其加工方便，容易装便，是模具的行业应用最广泛的导向装置。（二）滚动导柱，导套是一种无间隙，精度高，寿命较长的导向装置，适用于高速冲模，精密冲裁模以及硬质合金模具的冲压工件。针对这次加工的产品要求，采用滑动式导柱导套进行导向即可。4.5模架导柱模架又分为：1，中间导柱模架2，后侧导柱模架3，对角导柱模架4，四导柱模架。中间导柱模架的特点：导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模和下模装错而发生啃模事故，适用于工位少的级进模。后侧导柱模架的特点：导柱分布在矩形模座的后侧且直径相同，由于刚性和安全性最差，工作不够平稳，常用小型冲模。对角导柱模架的特点：导柱分布在矩形凹模的对角线上，既可以横向送料又可以纵向送料。适合于各种冲裁模使用，特别适用于级进冲裁模使用。四导柱模架特点：4个导柱分布在矩形凹模的两个对角上。模架刚性很好，导向非常平稳，准确可靠，但价格较高。一般用于大型冲模和要求模具刚性与精度都很高的精密冲裁模，以及同时要求模具寿命很高的多工位自动级进模。综合上述特点和本零件的特点，本设计决定使用后侧导柱模架。五冲压工艺的计算5.1排样采用直排有废料排样方式，见图1,搭边。查《冲模设计应用实例》确定搭边值a,a1当t=1mm时，a=1.5mm,a1=1.5mm2,板料的宽度B=80+3=83mm,3,进距h=80+1.5=81.5mm4,一个进距的材料利用率btKLF落落%3.74%1005.8183160014.31%100BhnA式中A——冲裁件的面积B——板料的宽度h_____进距5.2计算冲压力该模具采用弹性卸料和上出料方式1.冲裁力公式为F冲=F落式中K--修正系数L落---落料周长t---材料厚度材料抗剪强度b查《模具设计与制造简明手册》45刚，=440~560MPa取=500MPa,k=1.3)2.2518014.3mmL（落)2449205005.12.2513.1NF（落)245KNF（取落2.卸料力FX)(25.1224505.005.0KNFKKFKFXXXXX卸料系数，查表得落3.顶件力Fd06.0k)7.1424506.0d顶件系数，查表取（落dddkKNFkF4.模具总压力F总冲裁时，压力机的压力值必须大于或者等于冲裁各工艺的总和)(95.2717.1425.12245KNFFFFxd落总5.初选压力机根据F总=271.95（KN),选公称压力为400KN的压力机。5.3确定模具的压力中心由于该零件关于圆心中心对称，所以模具的压力中心在几何图形的中心上，即是零件的圆心。5.4计算模具刃口尺寸尺寸计算原则：在确定凹模和凸模刃口尺寸时，必须遵循以下原则。1）落料落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致）故应以凹模尺寸为基准.又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。2）冲孔工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致）故应以凹模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随着凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。3）当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证，由于凸，凹模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注。4）冲模刃口制造公差，凸，凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸，凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。在本设计中，零件形状简单，且为圆形，因此采用分别加工法。根据刃口尺寸计算原则，计算公式如下：的中间尺寸尽量