自行车脚蹬外板复合模毕业论文.doc 41页

'2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）自行车脚蹬外板复合模毕业论文目录第1章绪论1.1冲压的概念、特点及应用..........................11.2冲压的基本工序和模具的分类......................21.3冲压技术的现状及发展方向........................4第2章零件的工艺性分析和工艺方案确定2.1零件的工艺性分析................................102.2零件的工艺方案确定..............................102.3排样、搭边......................................112.4条料宽度、进距、材料利用率......................13第3章落料浅拉深复合模具的结构设计3.1落料浅拉深的相关计算............................143.2冲压设备的选择..................................163.3确定模具的压力中心..............................163.4确定凸、凹模尺寸................................163.5卸料橡胶和弹簧的选择............................193.6模具结构设计....................................20第4章翻边冲孔模复合模的结构设计4.1翻边冲孔的相关计算..............................224.2冲压设备的选择..................................264.3确定模具的压力中心..............................2641 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）4.4确定凸、凹模尺寸................................264.5弹簧的选择......................................284.6模具结构设计....................................29第5章模具的装配、调试和检测5.1模具的装配......................................305.2冲裁模具的调试..................................315.3模具的检测......................................32第6章模具材料的选用要求和选用原则6.1冷冲模材料的选用要求............................346.2材料的选用原则..................................34总结...................................................36参考文献...............................................38致谢...................................................4041 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第1章绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压加工在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2冲压的基本工序和模具的分类由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模工序组合程度,产品的加工方法三方面来分类。（1）根据工作性质分类：41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）a.冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。b.弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。c.拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。d.成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。（2）根据工序组合程度分类：a.单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。b.复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。c.级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。d.传递模综合了单工序模和级进模的特点，利用机械手传递系统，实现产品的模内快速传递，可以大大提高产品的生产效率，减低产品的生产成本，节俭材料成本，并且质量稳定可靠。（3）依产品的加工方法分类：依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。a.冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。1.3冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1)冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min），加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min，加工精度可达±41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）1.5微米，表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3)冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%~80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第2章零件的工艺性分析和工艺方案确定自行车脚蹬外板工件名称:自行车脚蹬外板生产批量:大批量材料:10F,厚1.5mm未注公差:按IT14级确定零件图如图2.1所示图2.1零件图41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）2.1零件的工艺性分析本工件的外形和两个的孔,属于落料-冲孔工序,中间带有凸台的孔,可以采用两种方法冲压.第一种是先作浅拉深,然后从底部冲孔,在进行拉深时,圆锥部位的材料一部分是从底面流动得来的,另一部分要从主板上流动而来,而后者若材料流动留有余量,就要增加工件排样的步距,从而造成材料消耗增加.第二种是先冲预定孔,在进行冲压.此则属于翻边工序.翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长,使材料变薄;而在径向材料长度几乎没有变化,既材料在径向没有伸长,因而不会引起主板上的材料流动,在排样时按正常冲裁设计的搭边值即可,可节省材料,该零件长年生产,若采用单工序模制造工序多且生产率低,故采用复合模，最外面外缘如果用翻边的话属于外缘翻边，又由于该工件外形是非规则几何图形，翻边比较麻烦且耗费材料较多，所以采取潜拉深。冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求，冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。1.冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角；2.冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽；3.腰圆形件，圆弧半径R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样，如圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生；4.冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小；5.冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不宜太短。2.2零件的工艺方案确定该工件包括冲孔、翻边、落料、拉深四个基本工序，可有以下二种工艺方案。方案一：先冲孔，后翻边，再落料，再拉深，采用单工序模生产；41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）方案二：落料翻边复合冲压，后冲孔翻边复合冲压，采用复合模生产；结合本零件的特点，经过对模具的分析可以得出，采用复合模生产比较适合本零件的生产。2.3排样、搭边：设计复合模时，首先要考虑条料的排样。本工件的形状是两头小中间大，直接排样时材料利用率低，应采用直队排样示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料，常用的排样方法有三种：1.有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高；2.少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的在；3.无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。根据本零件的特点，适合采用有废料直排的方式,这样不仅使冲出的零件达到要求，有可以尽可能大的提高材料的利用率。排样如图2.2所示41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）图2.2排样图查表1得：搭边值a=2.5;;表1最小搭边值表条料厚度t/mm搭边值/mm圆形工件矩形件Ｌ＜５０矩形件L>50aa1aa1aa10-0.251.21.01.51.21.8-2.61.5-2.50.25-0.51.00.81.21.01.5-2.51.2-2.20.5-1.00.81.01.01.21.8-2.61.5-2.51.0-1.51.31.21.51.22.2-3.21.8-2.81.5-2.01.51.31.81.52.4-3.42.0～3.02.4条料宽度、进距、材料利用率41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）条料宽度B：进距h：材料利用率η：η=nA/bh×100%（一个进距的材料利用率）(2.1)式中：A—-冲裁件面积（包括内形结构废料）；n---一个进距冲裁件数目；B—-条料宽度；H—-进距。η=nA/bh×100%=（1×2206.6）/（82×43.5）×100%(2.2)=61.86%第3章落料浅拉深复合模的结构设计41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）3.1落料浅拉深的相关计算(1)落料面积计算：(2)落料周长计算：(3)落料力计算：(3.1)式中：冲裁件周长mm材料厚度mm材料抗剪强度Mpa查表得：(4)拉深力计算：(3.2)查表得：=420MpaK=1.25(5)推料力计算：(3.3)式中：卡在凹模洞口的工件数目推料力因数冲裁力查表2得：=0.05表2卸料力﹑推件力和顶出力因数料厚/mmK卸KK41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）推顶钢≤0.10.06~0.090.10.14>0.1~0.50.04~0.070.060.06>0.5~2.50.025~0.060.050.06>2.5~6.50.02~0.050.0450.05>6.50.015~0.040.0250.03铝、铝合金0.03~0.080.03~0.07纯铜、黄铜0.02~0.060.03~0.09(6)卸料力计算：(3.4)式中：卸料力因数冲裁力查表2得：=0.06(7)顶料力计算：(3.5)式中：顶料力因数冲裁力查表2得：=0.0641 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）3.2冲压设备的选择：根据计算结果查表得冲压设备为J23-40来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：连杆调节长度：立柱距离：工作台尺寸：3.3确定模具的压力中心：分析零件图得知：该工件的压力中心就是圆的圆心。3.4确定凸、凹模尺寸(1)落料凸凹模尺寸：查表3得间隙值：；。表3初始双面间隙值表材料厚度t/mm08、10、3509M2、Q235Q34540、5065MnZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin最小合理间隙值0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.06041 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）0.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.180-------------1.50.150.2100.1700.2400.1700.240--------------1.750.2200.3200.2200.3200.2200.320--------------2.00.2460.3600.2600.3800.2600.380---------------查表4得：;；查表5得：X=0.25表4圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表公称尺寸凸模制造公差凹模制造公差≤18０.０２００.０２０>18-３００.０２００.０２５>30-８００.０２００.０３０>80-１２００.０２５０.０３５>120-１８００.０３００.０４０表5系数x材料厚度t/mm非圆形冲件圆形冲件10.750.50.750.5冲件公差Δ/mm<1<0.160.17-0.35>0.36<0.16>0.1641 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）1-2<0.200.21-0.41>0.42<0.20>0.202-4<0.240.25-0.49>0.50<0.24>0.244-5<0.300.31-0.59>0.60<0.30>0.30校核：；满足条件对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故采用配合加工法，其凸凹模刃口部分尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中未标注公差尺寸，查表得其极限偏差：；；。查表得：当时X=0.5；当时X=0.75;按公式(3.6)(2)凹模厚度：H=Kb式中：b--凹模孔的最大宽度（mm）；K—因数；H=Kb=660.5=33mm3.5卸料橡胶和弹簧的选择(1)卸料橡胶的设计计算：1)橡胶的自由高度（3.5～4.0)(3.7)(3.8)故26.25～30mm41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）2）橡胶装配高度（0.85～0.9)mm；(3.9)橡胶断面面积在模具装配时按模具空间大小确定。(2)弹簧选择：1）根据模具结构初定8根弹簧，每根弹簧分担的顶力为2）根据与压力：和模具结构尺寸查表初选序号78～83号弹簧，其最大工作负荷。3）弹簧的校核：S1﹥S总﹦S预+S工作+S修磨(3.10)式中:S1----弹簧允许的最大压缩量(mm);S总----弹簧需要的总压缩量;S预----弹簧的预压缩量;S工作----卸料板或推件块、压边圈的工作行程;S修磨----模具的修磨量或调整量,一般取4～6。S工作=t+1=1.5+1=2.5mm(3.11)S总﹦S预+S工作+S修磨=5+2.5+10=17.5mm(3.12)S1=80-60.2=19.8（78号）所以78～83号弹簧均满足S1﹥S总，经分析选78号弹簧最合适。弹簧尺寸：外径D=55mm钢丝直径d=9mm自由高度H0=80mm装配高度H2=H0-S预=80-10=70mm3.6模具结构设计在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用中间导柱的导向方式，提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，故该级进模采用中间导柱的导向方式。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）在冲压过程中常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、级进模；后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构；中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料；四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件；导柱选用滑动导柱，模架采用后侧导柱模架，送料和操作比较方便。为防止装模时，上无转装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等：导柱分别为导套分别为上模座：32020050下模座：32020060模具上模部分主要由上模板、垫片、凸模、及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。上模垫板厚度取固定卸料板厚度41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）凸模厚度H=33mm下固定板厚度取模具的闭合高度H=195mm第4章翻边冲孔复合模的结构设计4.1翻边冲孔的相关计算(1)计算翻边前的毛坯孔径：41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）根据工件图计算翻边前毛坯孔径，称为底孔孔径，底孔周边材料在翻边时材料没有径向流动。在分析它的横截面时，可把它看作弯曲。既如图3.1红线所示的部位。翻边后移动到实线位置，而其长度不变，前后两部分中心线长度相等。这与弯曲材料展开的计算是相同的。计算时应按点划线的圆弧和直线，通过几何关系计算其长度，先计算BC段长，先用做图法求出点划线上的B点、C点的位置。在直角三角形BDC中，用勾股定理计算BC长。具体计算可以参照图4.1。图4.1工艺孔的确定图41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）有以上分析，EC应是AB和BC的和。因此，计算出底孔所需的直径为：考虑到翻边后还有冲裁孔，故留有余量，将工艺孔定为.校核变形程度。材料翻边过程是底孔沿着圆周方向被拉伸长的过程，其变形量不应超过材料的伸长率，否则会出现裂纹。用变形前、后圆周长之比，表示变形程度。在翻边计算中称其为翻边系数m，即：（4.1）式中——————翻边前的孔径（mm）；——————翻边后的孔径（mm）。按表6可知允许的m值为0.72，因此计算出的值比m大，即设计合理。翻边时不会出现裂纹。表6一些材料的翻边系数退火材料翻边系数KKmin白铁皮０.７００.６５黄铜t＝０.５-６mm０.６８０.６２铝t＝０.５-５mm０.７００.６４硬铝０.８９０.８０软钢t＝０.２５-２mm０.７２０.６８41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）(2)翻边力计算：（4.2）式中，——翻边力（N）；——板料厚度，t=1.5mm；——翻边前孔径（mm）；查表得：在计算翻边力时，翻边孔径取实际孔径值与翻边所需孔径相比缩小1.92mm，则也应缩小1.92mm，翻边后的实际孔径应为17.08mm。故将d=15mm，D=17.08mm代入上式中，则：(3)冲裁力计算：（4.3）式中：冲裁件周长mm材料厚度mm材料抗剪强度Mpa查表得：1)冲2个孔时的冲裁力2)冲孔时的冲裁力41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）3)冲孔时的冲裁力：(4)卸料力计算;（4.4）式中：卸料力因数冲裁力查2表得：=0.05(5)推料力计算:（4.5）式中：卡在凹模洞口的工件数目推料力因数冲裁力查表2得：=0.05(6)顶料力计算（4.6）式中：顶料力因数冲裁力查表2得：=0.064.2冲压设备的选择41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）根据计算结果查表得冲压设备为J23-16来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：连杆调节长度：立柱距离：工作台尺寸：4.3确定模具的压力中心分析零件图得知：该工件的压力中心就是圆的圆心4.4确定凸、凹模尺寸冲裁凸、凹分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料冲孔表中：———分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm）———分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）———分别为凸、凹模的制造公差41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）———制件的制造公差（mm）———最小合理间隙值（mm）x———磨损系数(1)冲2个孔的凸模尺寸：查表得：X=0.5:；；(2)冲孔的凸模尺寸：查表得：X=0.5:；；(3)冲孔的凸模尺寸：查表得：X=0.5:；；(4)翻边模具尺寸如图41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）图4.2翻遍模具图图中凸凹模的尺寸是由零件图尺寸计算得出的。圆角尺寸R2mm是翻边工艺的需要；此处若设计为尖角，将使材料难以流动，导致板料发生撕裂；圆角值选的过大，会给下一步的整形增加难度，故选用R=2mm。4.5弹簧选择（1）根据模具结构初定5根弹簧，每根弹簧分担的顶力为（2）根据与压力：和模具结构尺寸查表初选序号62～67号弹簧，其最大工作负荷。（3）弹簧的校核：S1﹥S总﹦S预+S工作+S修磨（4.7）式中:S1----弹簧允许的最大压缩量(mm);41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）S总----弹簧需要的总压缩量;S预----弹簧的预压缩量;S工作----卸料板或推件块、压边圈的工作行程;S修磨----模具的修磨量或调整量,一般取4～6。S工作=t+1=1.5+1=2.5mm（4.8）S总﹦S预+S工作+S修磨=5+2.5+7=14.5mm（4.9）S1=50-36.1=13.9（62号不行）S1=70-49.3=20.7（63号）因为63～67号弹簧均满足S1﹥S总经分析选64号弹簧最合适。弹簧尺寸：外径D=40mm钢丝直径d=6mm自由高度H0=90mm装配高度H2=H0-S预=90-7=83mm4.6模具结构设计导柱选用滑动导柱，模架采用四导柱模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上无转装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等：导柱分别为导套分别为上模座：20012030下模座：20012040上模垫板厚度取模具的闭合高度H=149mm41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第5章模具的装配、调试和检测5.1模具的装配根据复合模具装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修，具体装配见表7。表7序号工序工艺说明1凸、凹模预配（1）装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适则应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并拧紧牢固3装配下模（1）在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；（2）在下模座、导料上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝（3）将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）4装配上模（1）在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将凸模与固定板的组合装入凹模；（2）预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺孔、销孔；（3）用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；（4）将卸料板套装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；（5）安装导正销、承料板；5.2冲裁模具的调试模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）在模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本厂产品要求和工艺水平，编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法，严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中，除了进行工序间的检验和装配后的验收外，还加强各工序实际操作的检查，以督促执行工艺规定，防止废品的产生。5.3模具的检测模具的检验与验收和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。模具的检测主要是检查在设计、制造或装配中出现的缺陷，并在交付客户前做最后的验证，保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品，模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。其具体方法可详细查表5.2所示。表8模具中常见缺陷和调整方法表缺陷产生原因调整方法冲件毛刺过大1.刃口不锋利或淬火硬度不够2．间隙过大或过小，间隙不均匀1．修磨刃口使其锋利2．重新调整间隙，使其均匀冲件不平整1．凸模有倒锥，冲件从孔中通过时被压弯2．顶出件与顶出器接触零件面积1．修磨凹模孔，去除导锥现象2．更换顶出杆，加大与零件的接触面积凸模、凹模形状及尺寸精度差41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）尺寸超差和形状不准确修整凸模、凹模形状及尺寸，使其达到形状及尺寸精度要求凹模被胀裂1．凹模孔有倒锥度形象2．凹模孔内卡住废料1．修磨凹模孔，消除倒锥现象2．修抵凹模孔高度凸、凹模刃口相咬1.上、下模座，固定板、凹模、垫板等零件安装基面不平行2.凸模、导柱、导套与安装基面不垂直1．调整有关两件重新安装2．重新安装凸、凹模，使之对正3．调整其垂直度重新安装4．更换导柱、导套送料不畅通，有时被卡死1．两导料板之间的尺寸过小或有斜度2．凸模与卸料板之间的间隙太大，致使搭边翻转而堵塞1．粗修或重新调整装配导料板2．减小凸模与导料板之间的配合间隙，或重新调整浇注卸料板孔3．重新调整装配导料板，使之平行第6章模具材料的选用要求和选择原则利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）6.1冷冲模材料的选用要求冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。1.应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2.应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3.应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。4.应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。6.2材料的选择原则1.要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料；41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）2.要针对模具的失效形式选用钢材，钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括：⑴为防模具开裂，要选用韧性好的材料；⑵为防磨损，应选用合金元素高的材料；⑶对于大型冲模应选用淬透性好的材料；⑷为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；⑸为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料。3.要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用；对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。4．要根据冲模零件的作用选择；凸模凹模钢材选用，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属，而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。5．要根据冲模精密程度选用。在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。总结41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）通过这次设计，使我懂得了很多关于模具的知识，更让我对模具的设计制造，以及开发有了一个系统的认识，虽然我设计的并不是一个很复杂模具，但是对我这些刚学完模具课程就要做出属于自己的模具的学生来说还是有很大的难度的，从一开始任务书的下达到今天的成果，这其中的问题都是我以前从没有遇见的很陌生的问题，根本不知道从什么地方下手，在指导老师和同学们的帮助下，在加上我的独自钻研，每个问题都在我的面前被解决了，看来我在以后的工作和学习中都不能满足现在所掌握的知识，因为科技是不断向前发展的，我只有不断的充实自己才能设计出令自己满意的产品来。我这次设计的是大家都很熟悉的自行车的脚蹬外板，它的使用场合是一个不断的受到冲击和磨损的地方，所以在选择材料的时候我必须考虑到这一点，达到零件的使用性能要求，和外观美观要求，我采用的是复合模来进行该零件的生产，因为复合模精度高，且受到很多模具设计者的厚爱。在导向方式的选择上，我采用导柱和导套配合的方式，因为其导向精度高，且不容易损坏，模架的选择采用四导柱型模架进行装配，这样不但可以提高模具的设计速度而且还可以提高模具的设计质量，这样对制造商和客户都有很大好处，所以它的发展速度现在很快。在此次设计中使我对中国目前的模具市场以及怎样才能更快的更好的设计出符合要求的模具有一定的认识，这就要求我在设计模具的时候要更多的考虑到它的使用性，虽然我所设计出的模具可能有很多不足的地方，也许从一开始就是个错，但是它毕竟是我所设计的第一套模具，所以它会一直影响我的工作和学习，它要求我在以后的工作中不但要做好自己的本职工作，而且在任何时候都不能忘记学习，因为很多先进的技术是不断向前发展的，只有这样才能设计出符合现代工业所需的模具，也会有助于提高我的设计能力和知识水平。参考文献41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）［1］张超英.冲压模具与制造.北京：化学工业出版社2003.6［2］罗学科.模具识图与制图.北京：化学工业出版社2003.6［3］韩洪涛.机械制造技术.北京：化学工业出版社2003.7［4］万本善.实用冲模结构图解与冲压新工艺详图及常用数据速查速用手册北京：科大电子出版社2004.8［5］李铭杰.冲模设计应用实例.北京：机械工业出版社2003.8［6］王立刚.冲模设计手册.北京：机械工业出版社2002.5［7］郭书彬.最新冲压新工艺新技术与冲模设计图集及典型疑难实例应用手册.北京：机械工业出版社2003.9［8］王芳.冷冲压模具设计指导.北京：机械工业出版社1998.10［9］李奇，江莹．模具构造与制造.北京：青华大学出版社.2004.8[10]王秀凤.冷冲压模具设计与制造.北京：航空航天大学出版社2005.4[11]成虹.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社2006.7[12]杨玉英，崔令江.实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社2005.1[13]彭建生.模具设计与加工速查手册.北京：机械工业出版社2005.7[14]徐政坤.冲压模具及设备.北京：机械工业出版社2005.1[15]JohnA.,Wallea.PressToolsandpresswork.CopyrightNotice©PortcullisPressltd,PrintedinGreatBritainbyL.W.Arrow-smithLtd,Bristol,1978[16]DavidA.,Smith.DieDesignHandbook.AmericanSocietyofManufacturingengineer(SME),1990[17]DavidA.,Smith.DieDesignHandbook.ThirdEdition.CopyrightNo©bySocietyOfManufacturingEngineers,199041 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）[18]Engel.H.E..NapfeandRohreStulpdruckenandStulpziehdrucken.BanderBlecheRohre,1986,9:184～186[19]MISUMI.FaceStandardComponentsforpressDies.Tokyo:MISUMI,1996致谢经过三个月的时间我的毕业设计终于完成了。在这其中不仅是我的工作，更是对我四年来我所学习课程的的一次总结，从一开始接到设计任务书到完成，我无不感谢帮助我的老师和同学们，他们不仅帮我查找资料而且帮我查找我在设计中出现的错误，及时的提醒我要时刻要注意的问题。如果没有他们的帮助和支持我的这份毕业设计是不可能完成的，在此再次对他们表示衷心的感谢！41 2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）四年来老师们的教导在这次毕业设计中充分表现了出来，没有老师们日日夜夜的辛苦工作，我是不可能掌握那么多的知识和做人的道理的，老师对我的恩惠我是永远不能忘记的，它将陪伴着我走过我的人生长途。因为这是在其他地方学不到的东西是用金钱无法比拟的。在课堂上老师们教了许生活中学不到的知识，这不仅增加了我的知识面更激发了我要创造梦想，实现梦想的激情。此次毕业设计的顺利完成,我要感谢我的指导教师刘泽明,从一开始耐心细致的讲解,以及给我提供一些相关的材料,可以说,没有刘老师这位负责的指导老师,我的毕业设计也不可能这样顺利的完成,刘老师非常关注我的设计,而且在他很忙的情况下还对我进行指导,不时地给我提出修改的意见。同时还要感谢四年当中对我进行教育的各位老师,没有他们的培养也不可能有今天的我。通过四年课程的认真学习，使我在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。在大学生活快要过完的时候，真是有太多的话要讲了，四年的时间很快就要过去了有太多的故事让人留恋，在此非常的感谢刘老师在百忙中抽出时间对我的毕业设计进行指导和修改，也感谢四年来所有的任科老师。由于时间仓促，加上我个人能力有限，设计中难免有不足之处还请各位指导老师进行批评指正，最后祝愿各位老师：全家欢乐！工作顺利！41'