(完整版)墊圈沖壓模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

1、優(yōu)秀論文審核通過(guò)未經(jīng)允許切勿外傳哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)題目：墊圈沖壓模具設(shè)計(jì)專業(yè)年級(jí)：模具 08-1學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：張偉哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院完成時(shí)間：2011年6月15日哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：榮成學(xué)院專業(yè)：模具08-1任務(wù)起止時(shí)間：2011年 5 月13 日至2011年6 月15 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：墊圈沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師職稱：評(píng)閱教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：評(píng)閱教師簽名：評(píng)閱教師職稱：答辯委員會(huì)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的評(píng)語(yǔ)：答辯委員會(huì)評(píng)定，該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)椋捍疝q委員

2、會(huì)主席簽名：職稱：年月日哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：榮成學(xué)院專業(yè)：模具08-1任務(wù)起止時(shí)間：2011年 5 月13 日至2011年6 月15 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：墊圈沖壓模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：結(jié)合硅鋼板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分型其沖壓工藝特性，確定沖壓成型工序，設(shè)計(jì)一套完整的沖壓模具，并給出典型零部件零件圖。1. 了解畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，查閱資料（ 5 月 13 日 5 月 20 日）2. 確定硅鋼板沖裁工序，完成總裝圖和零件圖的設(shè)計(jì)。 （ 5 月 21 日6月 3日）3. 撰寫論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯（ 6 月 4 日 6 月 15 日）。資料：1. 中國(guó)模具設(shè)

3、計(jì)大典2. 梅伶 模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) .3. 劉建超 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師意見：簽名：年月日簽名：年月日墊圈沖壓模具設(shè)計(jì)摘要本文首先介紹了沖壓成形與模具技術(shù)概況, 包括沖壓成形與模具技術(shù)的概念、沖壓設(shè)備的選用、沖壓工序的分類，沖模的分類，沖模設(shè)計(jì)與制造的要求，常見沖壓設(shè)備種類，設(shè)備選用和模具安裝等。然后針對(duì)圓形墊片，分析了沖壓工藝方案，確定了排樣方式及設(shè)計(jì)方法等；在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要介紹了沖壓力與壓力中心的計(jì)算，工作零件刃口尺寸計(jì)算，工作零件設(shè)計(jì)及其他模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等。最后選擇了模架，繪制了總裝圖和零件圖。所設(shè)計(jì)的墊片沖壓模具結(jié)構(gòu)基本合理，基本符合生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞沖壓設(shè)備

4、；壓力中心；刃口尺寸目錄摘要.I第 1 章 緒論 .11.1沖壓成形與模具技術(shù)概述 .11.1.1沖壓與沖模概念 .11.1.2沖壓工序的分類 .11.1.3沖模的分類 .11.1.4沖模設(shè)計(jì)與制造的要求 .11.2沖壓設(shè)備及選用 .21.2.1常見沖壓設(shè)備 .21.2.2沖壓設(shè)備的選用 .21.2.3模具的次序 .3第 2 章 工藝方案的分析及確定 .42.1零件圖 .42.2零件的工藝分析 .42.3工藝方案的確定 .52.4排樣的確定 .5第 3 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .63.1沖壓力與壓力中心的計(jì)算 .63.1.1沖裁方式與沖壓力的計(jì)算 .63.1.2沖裁力的計(jì)算 .63.1.3卸料力、推

5、件力的計(jì)算 .63.1.4總沖裁力的計(jì)算 .73.1.5壓力中心的計(jì)算 .73.1.6沖模刃口尺寸的計(jì)算 .73.2工作零件刃口尺寸計(jì)算 .83.3工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他模具結(jié)構(gòu)零件 .93.3.1凹模尺寸 .93.3.2凸凹模尺寸 .93.3.3沖孔凸模尺寸 .93.3.4其他模具結(jié)構(gòu)零件 .93.3.5典型零件加工工藝方案如下 .93.4模架選擇 .10第 4 章 總裝圖 .11結(jié)論 .12參考文獻(xiàn).13致謝 .14附錄 .15第1章 緒論1.1 沖壓成形與模具技術(shù)概述1.1.1 沖壓與沖模概念沖壓：在溫室下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件

6、的一種壓力加工方法。沖模：在沖壓加工中，將材料加工成零件的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素 1 。1.1.2 沖壓工序的分類沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可將沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。分離工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后，是坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序主要有剪裁和沖裁等。成形工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，但未達(dá)到強(qiáng)度極限，是坯料產(chǎn)生索性變形，稱為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。成形工序主要

7、有彎曲、拉深、翻邊、旋壓等 2。1.1.3 沖模的分類1 根據(jù)工藝性質(zhì)分類：沖裁模、彎曲模、拉伸模、成形模。2 根據(jù)工序組合程度分類：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模、級(jí)進(jìn)模。1.1.4 沖模設(shè)計(jì)與制造的要求1.1.4.1沖壓成形工藝設(shè)計(jì)(1)沖壓原材料利用率高，即材料消耗應(yīng)盡可能少。(2)根據(jù)工廠的具體生產(chǎn)條件，制定工藝方案應(yīng)技術(shù)上先進(jìn)可行，經(jīng)濟(jì)上合理。(3)工序組合方式和工序排列順序應(yīng)符合沖壓變形規(guī)律，能確保沖壓合格的工件。(4)工序數(shù)量應(yīng)盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高。(5)制定的工藝規(guī)程，應(yīng)方便工廠的生產(chǎn)組織與管理 3 。1.2 沖壓設(shè)備及選用1.2.1 常見沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見沖壓設(shè)備有機(jī)械

8、壓力機(jī)和液壓機(jī)。機(jī)械壓力機(jī)按驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式，按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)和雙動(dòng)，按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式和閉式，按自動(dòng)化程度可分為普通壓力機(jī)和高速壓力機(jī)等。而液壓機(jī)按工作介質(zhì)可分為油壓機(jī)和水壓機(jī) 4 。1.2.2 沖壓設(shè)備的選用壓力機(jī)應(yīng)根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、模具的外形尺寸以及現(xiàn)有設(shè)備等情況進(jìn)行選擇。壓力機(jī)的選用包括選擇壓力機(jī)類型和壓力機(jī)規(guī)格兩項(xiàng)內(nèi)容。1.2.2.1壓力機(jī)類型的選擇(1)中、小型沖壓件選用開式機(jī)械壓力機(jī)。(2)大、中型沖壓件選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī)。(3)導(dǎo)板模或要求導(dǎo)套不離開導(dǎo)柱的模具，選用偏心壓力機(jī)。(4)大量生產(chǎn)的沖壓件選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)

9、壓力機(jī)。(5)校平、整形和溫?zé)釘D壓工序選用摩擦壓力機(jī)。(6)薄板沖裁、精度沖裁選用剛度高的精密壓力機(jī)。(7)大型、形狀復(fù)雜的拉伸件選用雙動(dòng)或三動(dòng)壓力機(jī)。(8)小批量生產(chǎn)中大型厚板件的成形工序多采用液壓壓力機(jī) 5 。1.2.2.2壓力機(jī)規(guī)格的選擇(1)工稱壓力拉深時(shí)壓力機(jī)噸位比計(jì)算出的拉伸力大60%100% 。(2)滑塊行程長(zhǎng)度成形拉伸件和彎曲件應(yīng)使滑行塊長(zhǎng)度大于制件高度的 2.53.0倍。(3)行程次數(shù)應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)率來(lái)考慮。(4)工作臺(tái)面尺寸當(dāng)制件或廢料需下落時(shí)，工作臺(tái)面尺寸必須大于下落件的尺寸。對(duì)有彈定裝置的模具，工作臺(tái)面孔尺寸還應(yīng)大于彈頂裝置的外形尺寸。(5)滑塊模柄尺寸模柄

10、孔直徑要與模柄直徑相符合，模柄孔的深度應(yīng)大于模柄的長(zhǎng)度。(6)閉合高度。(7)電動(dòng)機(jī)功率的選擇必須保證壓力機(jī)的電機(jī)功率大于沖壓時(shí)所需要的功率 6 。1.2.3 模具的次序(1)根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機(jī)滑塊的高度，使滑塊在下至點(diǎn)時(shí)其底平面與工作臺(tái)面之間的距離大于沖模的閉合高度。(2)先將滑塊升到上止點(diǎn)，沖模放在壓力機(jī)工作臺(tái)面規(guī)定位置，在將滑塊停在下止點(diǎn)，然后調(diào)節(jié)滑塊的高度，使其底平面與沖模座上平面接觸。(3)將壓力機(jī)滑塊上調(diào)35mm，開動(dòng)壓力機(jī)，空程12 次，將滑塊停于下止點(diǎn)，固定住下模座。(4)進(jìn)行試沖，并逐步調(diào)整滑塊到所需的高度 7 。第2章 工藝方案的分析及確定2.1 零件圖本文所設(shè)計(jì)

11、的墊片零件圖如圖2-1 所示。圖 2-1 墊片零件圖技術(shù)要求：1.零件名稱：圓墊圈2.材料： 203.材料厚度： t=1.5 mm4.工件精度： IT142.2 零件的工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來(lái)衡量設(shè)計(jì)是否合理。一般來(lái)講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來(lái)，就說(shuō)明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對(duì)的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等是確定沖裁件工藝實(shí)應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析如下：1 材料 :該沖裁材料為 20 鋼是普通碳素鋼 ,具有良

12、好的可沖壓性。2 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較適合沖裁。3 尺寸精度：該沖裁件尺寸精度采用 IT14 級(jí)。2.3 工藝方案的確定確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案，應(yīng)進(jìn)行全面的工藝分析分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)最佳的合理沖壓工藝方案 8 。該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以采用以下3 種工藝方案：(1)先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。(2)落料 -沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。(3)沖孔 -落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案 (1)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難

13、以滿足大批量的生產(chǎn)要求。方案(2)和方案 (3)對(duì)于該零件都可以采用，為更好地保證尺寸精度，最后確定用復(fù)合沖裁的方式進(jìn)行生產(chǎn)。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)及彈性卸料方式。2.4 排樣的確定在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置 (即材料的經(jīng)濟(jì)利用 )，與沖件的外形有很大關(guān)系 9 。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無(wú)工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種10。

14、考慮到該制件的生產(chǎn)綱領(lǐng)與加工條件，采用條料加工有余料的排樣。排樣圖見圖2-2。圖 2-2 排樣圖第3章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 沖壓力與壓力中心的計(jì)算3.1.1 沖裁方式與沖壓力的計(jì)算當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問(wèn)題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量 11 。3.1.2 沖裁力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，考慮到刃口的磨損、間隙的波動(dòng)、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，于是在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計(jì)算：

15、F=1.3LT 式(3-1)式中 ： L 沖裁輪廓的總長(zhǎng)度 (mm);T 板料厚度 (mm);板料的抗剪強(qiáng)度 (MPa) 。經(jīng)查資料取 =300MPa ，按 10 鋼板計(jì)算將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，得沖裁力為：落料 F=1.3(3.14 112) 1.5 300=40.4KN沖孔 F1=1.33.14 521.5 300=18.4KN3.1.3 卸料力、推件力的計(jì)算由于影響卸料力、推件力的因素很多，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：FQ1=K1F(N)式(3-2)FQ2=K2nF(N)式 (3-3)式中： FQ1、 FQ2 分別為卸料力、推件力；K1、 K2 分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)，其

16、值見表3-1n 同時(shí)卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料數(shù)，F(xiàn) 沖裁力 (N) ，按式 (3-1)計(jì)算。表 3-1 卸料力、推件力系數(shù)表材料種類板料厚度 mmK1K2鋼0.10.06 0.090.1鋼0.1 0.50.045 0.070.063鋼0.5 2.50.025 0.060.055鋼2.5 6.50.02 0.050.045查表 3-1 得 K1=0.05K2=0.055。代入公式得：卸料力 FQ1=K1F=40.4 0.05=2.02KN推件力 FQ2=K2nF=0.055 118.4=1.01KN3.1.4 總沖裁力的計(jì)算根據(jù)工件的要求已及對(duì)模具的要求，故選總沖壓力為：F 總=40.4+18.

17、4+2.02+1.01=61.830.050KN3.1.5 壓力中心的計(jì)算該零件是對(duì)稱的，所以壓力中心在該零件的幾何中心。3.1.6 沖模刃口尺寸的計(jì)算對(duì)于沖制薄材料，采用配制法，計(jì)算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大、變小還是不變這三種情況，然后分別按不不同的公式計(jì)算 12 。為保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用凸、凹模配合加工的方法。由于此零件為落料件，所以采用凹模為基準(zhǔn)件，根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化情況。凹模磨損后會(huì)增大的尺寸第一類尺寸凹模磨損后會(huì)減小的尺寸第二類尺寸A式(3-4)B式 (3-5)凹模磨損后會(huì)基本不變的尺

18、寸第三類尺寸C式(3-6)式中： A、B、C模具基準(zhǔn)件尺寸，單位mm；Amax、 Bmin、Cmin工件極限尺寸，單位mm；工件公差，單位mm。表 3-2 磨損系數(shù) x非 圓 形圓 形板料厚度 tmm10.750.50.750.5工 件 公 差 mm10.160.17 0.35 0.36120.200.21 0.41 0.42240.240.25 0.49 0.500.24 0.240.30 0.6040.31 0.59以上是落料凹模的計(jì)算方法，相應(yīng)的凸模應(yīng)按凹模的尺寸配置，并保證最小的間Z min 間隙值的確定查下表確定：由 IT=14 ，查公差表得：又由 t=0.5mm 查表?。?x=0.

19、5凸、凹模分別按IT14 級(jí)加工制造，沖孔10mm，查公差表，取x=0.5； f=0.009mm； d=0.015mm校核+-式 (3-7)0.009+0.0150.240-0.1320.0240.108所以 =mm=mm落料 22mm：校核 +-式 (3-8)0.013+0.0210.240-0.132所以 =mm=mm3.2 工作零件刃口尺寸計(jì)算落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配置。沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制 13 。既已落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。3.3 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他模具結(jié)構(gòu)零件3.3.1 凹模尺寸凹模厚度H=Kb(15mm)=0.26100=26mm其中 K 查表 3-2，利用插值法得 K=0.26。凹模邊緣壁厚C(1.5-2)HC=(1.5-2) 26=(39-52),實(shí)取 C=50mm凹模邊長(zhǎng)L=b+2C=100+2 50=200mm查標(biāo)準(zhǔn) JBT 6743.1-94；凹模寬 160mm。因此確定凹模外形尺寸為20016026mm，將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實(shí)際凹模尺寸為20016020mm。表 3-3凹模厚度系數(shù) Ktb12 500.350.42 50-1000.220.283.3.2 凸凹模尺寸凸凹模長(zhǎng)度： L= Bao A comparative study o