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1、2014 年度学士论文答辩1答辩人：孙腾飞答辩人：孙腾飞指导教师：王鸿翔指导教师：王鸿翔 1目录校核装配校核装配零部件设计零部件设计工艺计算工艺计算模具结构模具结构工艺分析工艺分析齿轮螺栓螺栓垫片冲片冲压模模设计2对工件进行相关的工艺分析给出设计任务根据分析结果确定工艺方案工艺分析设计任务工艺分析工艺方案3设计任务齿轮螺栓垫片冲压模设计 齿轮螺栓垫片零件图齿轮螺栓垫片的材料为Q235普通碳素钢，厚度为1mm，大批量生产。设计任务4工艺分析 （1）材料）材料:该冲裁件的材料该冲裁件的材料Q235是普通碳素钢，是普通碳素钢，其其力学性能良好，力学性能良好，满足使用要求，同足使用要求，同时也具有良好
2、的冲也具有良好的冲压性能，适合性能，适合齿轮螺栓螺栓垫片的冲裁片的冲裁。 （2）零件结构）零件结构: 零件结构简单对称，无尖角，外形零件结构简单对称，无尖角，外形有多处圆弧，中间有两个圆孔，孔的最小尺寸有多处圆弧，中间有两个圆孔，孔的最小尺寸11mm，满足冲裁最小孔径满足冲裁最小孔径d dminmin1.0t tmm的要求，成型后的要求，成型后须保保证各尺寸公差要求。孔与各尺寸公差要求。孔与边缘的最小壁厚的最小壁厚为4.5mm，孔，孔与孔之间的最小距与孔之间的最小距40400.12mm，满足冲裁件最小孔足冲裁件最小孔边距距l lminmin1.5t t1.5mm的要求，的要求，满足足许用壁厚要
3、求，因此，用壁厚要求，因此，该制件具有良好的冲制件具有良好的冲压工工艺性，比性，比较适合冲裁。适合冲裁。 （3）尺寸精度）尺寸精度: 零件图上所有未注公差的尺寸，属零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，精度要求比较低，可按工于自由尺寸，精度要求比较低，可按工IT11级确定工件级确定工件尺寸的公差。尺寸的公差。5工艺方案 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:（1）先冲孔，再落料，采用单工序模生产。（2）冲孔落料复合冲压，采用复合模生产。（3）冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。6 模具结构模具结构模具结构模架模架类型类型卸料卸料及出件及出件模具模具类型类型定位定位导向导
4、向7模具类型（1 1）单工序模具。模具结构简单，制造方便，但需要两到工序、）单工序模具。模具结构简单，制造方便，但需要两到工序、两副模具才能完成零件的加工，成本相对较高，生产效率低，难以两副模具才能完成零件的加工，成本相对较高，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。更重要的是在第一道工序完成后，进满足零件大批量生产的需求。更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产的需要。到所需的要求，难以满足生产的需要。（2 2）复合模。冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产
5、效率也）复合模。冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构方案较复杂，但由于零件的几何形状简单，模具高。尽管模具结构方案较复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。制造并不困难。（3 3）级进模。是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模具轮）级进模。是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模具轮廓尺寸较大，使加工难度增加，模具制造复杂，成本较高，且零件廓尺寸较大，使加工难度增加，模具制造复杂，成本较高，且零件的冲压精度较复合模的低。的冲压精度较复合模的低。8模具类型复合模具复合模具结构形式可分构形式可分为正装式复合模和倒装式复合模，它正装式复合模和倒装式复合模，它们的的
6、结构特点分构特点分别为： 正装式复合模适用于冲制材正装式复合模适用于冲制材质较软或板料或板料较薄的平直度要求薄的平直度要求较高高的冲裁件，的冲裁件，还可以冲制孔可以冲制孔边距距较小的冲裁件。小的冲裁件。废料不会在凸凹模孔内料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的料的涨力，有利于凸凹模减小力，有利于凸凹模减小最小壁厚。最小壁厚。 倒装式复合模不宜冲制孔倒装式复合模不宜冲制孔边距距较小的冲裁件，但倒装式复合模小的冲裁件，但倒装式复合模结构构简单，又可以直接利用，又可以直接利用压力机的打杆装置力机的打杆装置进行推件卸料，便于操作，行推件卸料，便于操作，并
7、并为机械化出件提供了有利条件，所以机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。用十分广泛。制件的平直度要求制件的平直度要求较高，孔高，孔边距距较小，工件最小壁厚小，工件最小壁厚为4.5mm，小，小于倒装式复合模要求最小壁厚为于倒装式复合模要求最小壁厚为4.9mm，不能使用倒装式复合模生产。，不能使用倒装式复合模生产。由以上分析确定该制件的生产采用正装式复合模具生产。由以上分析确定该制件的生产采用正装式复合模具生产。9定位及导向 条料在模具送料平面必条料在模具送料平面必须有两个方向的限位：一是有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直的方向上的限位，保在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的
8、条料沿正确的方向送方向送进，称，称为送送进导向；二是在送料方向上的限位，向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送控制条料一次送进的距离称的距离称为送料定距。送料定距。送送进导向的定位零件有向的定位零件有导料料销、导料板、料板、侧压板等；板等；送料定距的定位零件有用送料定距的定位零件有用挡料料销、导正正销、侧刃等。刃等。 因因为导料料销和固定和固定挡料料销结构构简单，制造方便。且，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体模具采用的是条料，根据模具具体结构兼构兼顾经济效益，效益，控制条料的送控制条料的送进方向采用方向采用导料料销。控制条料的送。控制条料的送进步距步距采用采用挡料料销初定距。初
9、定距。10卸料及出件方式卸料装置 一次冲压完成后，条料会卡在凸凹模中，通过弹性卸料装置将其推出。顶件装置 冲压完成后，冲裁下来的工件会留在凹模。模具下方的弹顶器通过顶杆推动顶件块将工件推出。推出机构 冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞机上模内的打杆与推件板，将凹模内的废料推出。11模架选择方案一：采用方案一：采用对角角导柱模架。由于柱模架。由于导柱安装在模具柱安装在模具压力力中心中心对称的称的对角角线上，所以上模座在上，所以上模座在导柱上滑柱上滑动平平稳，其，其对角角导柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸L一般大于一般大于纵向向尺寸尺寸B，常用于
10、横向送料，常用于横向送料级进模或者模或者纵向送料的向送料的单工序冲裁工序冲裁模、复合模。模、复合模。 方案二：采用后方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比限制，送料和操作比较方便，因方便，因为导柱安装在后柱安装在后侧，工作，工作时，偏心距会造成偏心距会造成导套套导柱柱单边磨磨损，严重影响模具使用寿命，重影响模具使用寿命，且不能使用浮且不能使用浮动模柄。模柄。 方案三：四方案三：四导柱模架。具有柱模架。具有导向平向平稳、导向准确可靠，向准确可靠，刚性好等性好等优点。常用于冲点。常用于冲压件尺寸件尺寸较大或精度要求大或精度要求较高的冲高的冲压零
11、件，以及大量生零件，以及大量生产用的自用的自动冲冲压模架。模架。 方案四：中方案四：中间导柱模架。柱模架。导柱安装在模具的柱安装在模具的对称称线上，上，导向准确可靠、滑向准确可靠、滑动平平稳。但只能。但只能纵向送料，一般用于向送料，一般用于单工工序模或复合模。序模或复合模。 根据以上方案比根据以上方案比较并并结合模具合模具结构形式和送料方式，构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件提高模具寿命和工件质量，量，该复合模采用中复合模采用中间导柱的柱的导向向方式，即方案四最佳。方式，即方案四最佳。 图3. .3中间导柱中间导柱模架模架12排样设计排样设计冲裁力计算冲裁力计算压力机选择压力机选择刃口尺寸
12、刃口尺寸工艺计算13 由于齿轮螺栓垫片的特点以及精度要求，该冲裁件采用有废料排样。 查最小搭边经验值表, 可以确定确定搭边值:条料边缘的搭边和工件间的搭边分别为1.8mm和1.5mm。 一个步距内的材料利用率为，冲裁单件材料的利用率按照公式计算，即： 式中 材料的利用率； A1一个步距内冲裁件的实际面积； B 条料宽度（mm）S步距；排样设计排样设计14排样设计排样方式（排样方式（纵排纵排）材料利用率）材料利用率50.57%排样方式（排样方式（直排直排）材料利用率）材料利用率48.45%15排样设计根据以上排样根据以上排样方式的材料利用方式的材料利用率的计算，为降率的计算，为降低生产成本，提低
13、生产成本，提高经济效益，最高经济效益，最终确定采用排样终确定采用排样方式（方式（纵排纵排）, ,排排样图如图所示。样图如图所示。 齿轮螺栓垫片排样图齿轮螺栓垫片排样图16冲裁工艺力 由于本设计采用的是倒装式复合模以及弹性卸料装置和上出料方式，故其冲由于本设计采用的是倒装式复合模以及弹性卸料装置和上出料方式，故其冲压力包含冲裁力、卸料力和顶件力。压力包含冲裁力、卸料力和顶件力。一般按下式计算： 冲裁力： 119.05 KN。卸料力： 0.05119.055.95 KN。顶件力： 0.06119.057.14 KN。式中：F、FX、FD冲裁力、（KN）；L工件外轮廓周长，由CAD计算可得L=254
14、.38mm；t材料厚度，其中t=1mm；K系数，取K=1.3；材料的抗剪强度（MPa），查金属材料的力学性能表，取360MPa。17压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的1.11.11.31.3倍，即：倍，即：P P 通过查表：开式可倾压力机参数表。因此，初选压力通过查表：开式可倾压力机参数表。因此，初选压力机为：机为：J23J23系列开式可倾压力机系列开式可倾压力机J23J231616压力机公称压力18落料凸、凹模刃口尺寸落料部分以落料凹模为基准计算，因外形轮廓较简单，故
15、模具按配合加工的落料部分以落料凹模为基准计算，因外形轮廓较简单，故模具按配合加工的方法制造，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：方法制造，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：凹模磨损后，刃口尺寸增大，因此均属于凹模磨损后，刃口尺寸增大，因此均属于A A类尺寸。零件图中落料部分的尺类尺寸。零件图中落料部分的尺寸及偏差计算如下：寸及偏差计算如下： 凹模磨损后，刃口尺寸增大，因此均属于凹模磨损后，刃口尺寸增大，因此均属于B B类尺寸。零件图中落料部分的尺类尺寸。零件图中落料部分的尺寸及偏差计算如下：寸及偏差计算如下： 落料部分相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证其双面间隙为：落料部分相应的凸模尺寸按凹模尺寸配
16、制，保证其双面间隙为：0.100.10mm到到0.140.14mm19凸模刃口尺寸冲孔时，凸模外形为圆孔，故模具采用凸、凹模分开加工的方法冲孔时，凸模外形为圆孔，故模具采用凸、凹模分开加工的方法制造，根据计算原则，以冲孔凸模为设计基准计算，使凸模的基本制造，根据计算原则，以冲孔凸模为设计基准计算，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：隙值即得到凹模尺寸。其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：20部部件件其其它它 度度部部件件工工作作考虑分布板考虑分布板部部件件
17、结结构构流流动动特特性性参参数数模模架架零部件设计21工作部件及零部件外形尺寸凸凹模凹模凸模固定板垫板顶件块22标准模架参数23其他零件模柄模柄旋入式模柄旋入式模柄导料料销4个浮动导料销个浮动导料销卸料螺卸料螺钉螺纹部分为螺纹部分为M88mm。定位零件定位零件始用挡料销始用挡料销24压力机校压力机校核核校核装配装配图装配图数值计算25压力机参数依据模具的闭合高度，选择压力机。使得模具闭合高依据模具的闭合高度，选择压力机。使得模具闭合高度小于所选压力机的闭合高度。选择的开式可倾压力机度小于所选压力机的闭合高度。选择的开式可倾压力机J23-16J23-16主要技术参数如下：主要技术参数如下：工称压
18、力：工称压力：160 160 KN；滑块行程：滑块行程：55 55 mm；滑块行程次数：滑块行程次数：120120次；次；最大封闭高度：最大封闭高度：220 220 mm；封闭高度调节量：封闭高度调节量：45 45 mm；滑块中心线至床身距离：滑块中心线至床身距离：160 160 mm；立柱距离：立柱距离：220 220 mm；工作台尺寸：前后工作台尺寸：前后300 300 mm，左右，左右450 450 mm；垫板尺寸厚度：垫板尺寸厚度：40 40 mm；模柄孔尺寸：直径模柄孔尺寸：直径40 40 mm，深度，深度60 60 mm。26压力机校核（1 1）公称压力根据公称压力的选取压力机型号
19、为）公称压力根据公称压力的选取压力机型号为J23-16J23-16，它的压力为，它的压力为160160KNKN132.14 132.14 KNKN，所以压力得以校核。，所以压力得以校核。（2 2）滑块行程次数滑块的行程次数为）滑块行程次数滑块的行程次数为12120/min0/min。因为零件的生产批量为大批量。因为零件的生产批量为大批量, ,又是手又是手工操作送料工操作送料, ,速度不能太快。因此，滑块行程次数得以校核。速度不能太快。因此，滑块行程次数得以校核。（3 3）工作台面的尺寸根据下模座）工作台面的尺寸根据下模座L LB B160160mmmm125125mmmm, ,且每边留出且每边
20、留出60-100mm60-100mm，即，即L L1 1B B1 1294294mmmm192192mmmm, ,而压力机的工作台面而压力机的工作台面L L2 2B B2 2450450mmmm300300mmmm, ,冲压件和废料从下模漏出冲压件和废料从下模漏出, ,故故符合要求，得以校核；符合要求，得以校核；（4 4）滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为）滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为4040mmmm, ,模柄孔深度为模柄孔深度为6060mmmm, ,而所选的模柄符而所选的模柄符合要求合要求, ,则得以校核。则得以校核。（5 5）闭合高度）闭合高度 上模座厚度上模座厚度H H上上取取4040mmmm，下模座厚度，下模座厚度H H下下取取5050mmmm，上垫板厚度，上垫板厚度H H垫垫取取1010mmmm，则该模具的闭合，则该模具的闭合高度高度H H闭闭为：为：H H闭闭H H上上H H下下H H垫垫L L凸凸H H凸凹凸凹h h404050501515646453532 2220220mmmm由公式由公式: :得（得（300-45300-45）52205220（2202205050）1010即即 250 250mmmm220220mmmm180180mmmm, ,所选压力机合适所选压力机合适, ,则压力机得以校核。则压力机得以校核。27装配图28谢谢您的观看29
