冲压成型工艺及模具设计(毕业设计)

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1、冲压成型工艺及模具设计毕业设计任务书 姓名 班级 学号名称：汽车消声器消声盘 材料：Q235生产批量：大批量设计任务：设计该零件的 复合 模具内容摘要内容摘要摘要：冲压件的生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压 工序和其它必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件，进行冲压模具设计与制 造就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产顺利进行的各方面因素，合理 安排零件的生产工序，优化确定各工艺参数的大小和变化范围，合理设计模具 结构，正确选择模具加工方法，选用机床设备等，使零件的整个生产达到优质、 高产、低耗、安全的目的。 本次设计应用模具专业及机械加工所学课程的理论进行一次冷冲压模具设 计

2、，主要工序包括：1、冲压工艺过程的设计；2、冲压模具设计；本设计分别 为设计任务、冲压工艺过程设计、冲压模具设计、绘制模具装配图和工作零件 图。通过这次设计掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的 基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模 具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相 关的课程都有了全面的复习。此次模具设计目的在于通过自己设计，进行一次 完整的过程训练，从模具的设计出发，再到模具主要零件的加工工艺，使自己 初步具备综合运用所学专业知识解决工程实际问题的方法能力。关键词：汽车消声器消声盘 汽车消声器消声盘冲压模具设计

3、 第二章第二章 冲压工艺过程设计冲压工艺过程设计2.12.1 冲压工艺性分析冲压工艺性分析该零件的外形简单，形状规则，材料为 Q235 钢板，厚度 t=1mm,良好的冲 压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个 22mm 的孔和三个 4.5mm 的 孔，最小壁厚为 18mm2t(6155 圆之间的壁厚）。孔与孔之间的最小距离 为 a=15mm2t(94 圆上的 6 与 6 之间的孔距) 。工件尺寸全部为自由公 差，可看做 IT14 级尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。2.22.2 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下二种工艺方案： 方案一：先落料

4、，后冲孔。采用单工序模生产。特点是价格低，而且通用性好，比较容易在实现自动化，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产效率不太高。方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。特点是生产效率高，适 合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致 性好，适宜冲薄料。 比较以上方案，决定采用落料冲孔复合冲裁该零件，因为复合模生产效率 高可用于大批量生产，冲压时所要求条料的精度较低，一般不受条料形状及尺 寸限制。在压力机一次冲程下可以同时完成冲孔与落料工序。所以决定采用落 料冲孔复合冲压。2.32.3 模具总体结构的确定模具总体结构的确定2.3.1 模具类型的确定复合模可以冲尺寸

5、较大的零件，但材料厚度、孔心距、孔边距有一定的限 制，前面对材料冲压工艺性分析时材料厚度、孔心距、孔边距都符合尺寸要求， 而且该零件属于大批量生产，所以模具类型采用复合工序模。2.3.2 导向方式冲件为大批量生产，采用导柱、导套导向。此种导向生产中常用（导柱 导套有活动导向和滚动导向两种，一般都用活动导向，只有精度很高时才选用 滚动导向） 2.3.3 滑动式模架的选择无导向和用固定导板导向的模具及用导柱、导套导向和弹压导板导向的模具，一般都有标准模架。用导柱、导套导向的模架，随导柱位置的不同而不同。 而中间导柱模架结构，两个导柱分布在模板中部两侧，其特点受力分布对称， 受力平衡，结构简单，加工

6、方便。故采用中间导柱模架。 2.3.4 压、卸料方式的确定弹压卸料装置是借助于弹簧或橡皮的弹性压力，推动卸料板动作而起到 卸料作用。其卸料力主要是通过下模板或压力机台面下安装有弹性橡皮供给的。 其卸料力较大，并可以调节，是使用最多的一种压、卸料装置。这种压、卸料 装置是卸料板在材料被压平的情况下冲裁工件后才卸料的，故工件平整，一般 复合模中，常采用这种压、卸料装置。 2.3.4 定距方式的确定对复合工序模中的倒装复合模，一般用固定挡料销定距。挡料销是用于限定条料送进 距离的一种定位装置。它在冲模中主要起条料定位作用。固定式挡料销太多用于带固定卸 料板和弹压卸料板的模具中，但卸料板上必须在相应位

7、置上钻出避让孔。所以此装置采用 固定挡料销定距。2.42.4 画排样图并计算材料利用率画排样图并计算材料利用率冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材 料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。2.4.1 排样相关尺寸的计算设计级进模，首先要设计条料排样图。轴承盖的形状具有规则圆的特点， 应采用直排，排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。 它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度， 便于送料。根据材料的厚度查表得到最小搭边值工件间=1.0mm 和1a =1.2mm，因为冲载件尺寸较大，搭边值要取大一些，所以去=3mm

8、 和a1a=3mm。条料宽度为 161mm，步距为 158mm，一个步距的材料利用率为 69.49%。a表 1 排样计算项目分类项目公式结果备注冲载面积A3092.203405 .7722A17677.96mm2条料宽度BaB2155161mm排样步距 S1155aS158mm查表得值最小搭边a=3mm，a1=3mm一个步距的材料利用率 %100/BSnA69.49%2.4.2 排样图绘制排样图2.52.5 主要工艺计算主要工艺计算2.5 .1 压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画出凸模型口图，如下图 2 所示。在图中将 XOY 坐标系建立在图示的位置，一切对称冲裁件的压力中心，均位于

9、冲裁件轮廓的几何中心。此冲裁件对称，所以压力中心位于零件的几何中心上。 2.5 .2. .计算冲裁力、推件力、卸料力 表 3 条料和冲压力的相关计算项目分类项目公式结果备注冲载力F bKLtF542618N卸料力XFFKFXX24418N推件力TFFnKFTT29844 N顶件力DFFKFD32557N冲压力 公称压力ZFDXZFFFF599593NmmL37.1304 mpab320查表 3-11 得 045. 0xK 055. 0TK06. 0DK上表中：F冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；材料抗剪长度；bK系数；KX、KD卸料力、顶件力系数。2.52.5 .3.3 选择冲压设备通过校核

10、，选择开式双子柱可倾压力机 J23-80 满足要求。其主要技术参数如下：技术参数代号单位型号公称压力PeKN800滑块行程Smm130最大闭合高度H2mm270最大装模高度mm360连杆调节长度mm130前后A工作台尺寸（前后左右）左右Bmm540800厚度h垫板尺寸（厚度孔径）孔径mm100200直径d模柄孔尺寸深度lmm7560最大倾斜角度a( )302.5.4 计算模具刃口尺寸 工作零件刃口尺寸计算就分开加工的方法 表 2 工作零件刃口尺寸的计算尺寸及分类尺寸转换计算公式结果016. 005 .149dD落料1550 1155dxDDd0max 0 minPZDDdP0 024. 04

11、.149PD0 02. 0115. 6pd63 . 00602. 00125. 6dd0 016. 0226.46pd4652. 0 046024. 00236.46dd0 016. 0337.51pd冲孔5174. 0 0510 minPxddP dZddpd0min024. 00347.51dd 3751701191.236202570FA5.12250320144 0压最小td0 02. 0418. 8pd 8802. 00428. 8dd1522. 015055. 015孔心距1926. 0198)2(min LLd 065. 0192.5.5 计算凸、凹模轮廓尺寸 1. 落料凸模 结

12、合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加 工，3 个 M8 螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按 H6/m5，其总长 L 可按 公式计算： 681582520321mmhhhhl式中：L凸模长度(mm)；h1=(0.60.8)=1824 mm凹模hh2=(0.81.0)=2430 mm凹模hh3:导料板厚度h:增加长度。它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度 （0.51mm） 、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取 10-20mm，结构 见下图所示。 2.冲孔凸模 为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸 模采用带台肩式固定，采用车模法加工

13、。一方面加工简单，另一方面又便于装 配与更换。其中冲 40 个6mm 的圆形凸模，结构见下图所示。 3.圆形小凸模的刚度校核对于圆形凸模，凸模最小直径应满足：式中 ：凸模最小直径最小d:材料厚度t：材料抗剪强度0：凸模材料的许用压力压 然而凸模直径，所以圆形小凸模的强度适合。最小ddp 6 4.非圆形小凸模的刚度校核对于其他形状断面的凸模，其凸模最小断面积应为：=式中：凸模最小截面积:A:冲裁力F 强度：凸模材料的许用抗压然而非圆形凸模，所以非圆形小凸模的强度适合。 5.凹模 凹模采用整体凹模，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

14、与模柄中心重合， 凹模的工作图见下图，其轮廓尺寸计算为： 凹模厚度（查表得 k=0.18）mmKSH9 .2715518. 0凹模 凹模壁厚 c=(1.52)H=41.8555.8 取凹模厚度 c=45mm mmH30凹模 凹模宽度 B=s+(2.54)H=240 mm 凹模长度 mmssL245221 凹模轮廓尺寸为 245mm240mm30mm，结构如下图 4 示： 式中：b凹模刃口的最大尺寸（mm） 。k系数，考虑板料厚度的影响。第三章第三章 冲压模具设计冲压模具设计3.13.1 确定模具类型和结构形式确定模具类型和结构形式冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备，良好的模具结构是实现工艺方

15、 案的可靠保证。冲压零件的质量好坏和精度高低，主要决定于冲裁模的质量和 精度。冲裁模结构是否合理、先进，又直接影响到生产效率及冲裁模本身的使 用寿命和操作安全、方便性等。 由于冲裁件形状、尺寸、精度和生产批量及生产条件不同，冲裁模的结构 类型也不同，可分为单工序冲裁模、级进模、复合模。冲压工艺分析可知，本设计采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。复 合模是指压力机在一次行程中，模具在同一位置上同时完成落料及冲孔等多个 工序的模具。3.23.2 设计（确定）条料或工件的定位方式设计（确定）条料或工件的定位方式冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正位置。条料在 模具送料中必须有两个方向的限位：一是在也条料方向垂直的方向上的限位， 保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；二是在送料方向上的限位，控制 条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。对于块料或工序件的定位，基本 也是在两个方向上的限位， 只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。 属于送进导向的定位零件有导料销、导料板、侧压板等；属于送料定距的定位 零件有挡料销、导正销、侧刃等；属于块料或工序件的定位零件有定位销、定 位板等。此结构为复合模，送进导向的定位采用导料销，送料定距采用固定式挡料销。3.33.3 设计（确定）卸