墊圈沖壓模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計題 目： 墊圈沖壓模具設(shè)計 專業(yè)年級： 模具08-1 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 0801080127 指導(dǎo)教師： 張偉 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院完成時間： 2011 年 6 月 15 日哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計（論文）評語學(xué)生姓名： 學(xué)號：0801080127學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：模具08-1任務(wù)起止時間： 2011 年5月 13 日至 2011 年 6月 15 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：墊圈沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）的評語：指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）的評語：評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會對畢業(yè)設(shè)

2、計的評語：答辯委員會評定，該生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績?yōu)椋?答辯委員會主席簽名： 職稱： 年 月 日哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名： 學(xué)號：0801080127學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：模具08-1任務(wù)起止時間： 2011 年5月 13 日至 2011 年 6月 15 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：墊圈沖壓模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計工作內(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。（5月21日6月3日）3. 撰寫論

3、文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯（6月4日6月15日）。資料：1. 中國模具設(shè)計大典2. 梅伶 模具課程設(shè)計指導(dǎo).3. 劉建超 沖壓模具設(shè)計與制造指導(dǎo)教師意見： 簽名：年 月 日指導(dǎo)教師意見： 簽名：年 月 日墊圈沖壓模具設(shè)計摘要 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。然后針對圓形墊片，分析了沖壓工藝方案，確定了排樣方式及設(shè)計方法等；在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要介紹了沖壓力與壓力中心的計算，工作零件刃口尺寸計算，工作零件設(shè)計及其他模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計等。最后選擇了模架，繪制了總裝圖和零

4、件圖。所設(shè)計的墊片沖壓模具結(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；壓力中心；刃口尺寸不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印目錄摘要I第1章 緒論11.1 沖壓成形與模具技術(shù)概述1 沖壓與沖模概念1 沖壓工序的分類1 沖模的分類1 沖模設(shè)計與制造的要求11.2 沖壓設(shè)備及選用2 常見沖壓設(shè)備2 沖壓設(shè)備的選用2 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63.1 沖壓力與壓力中心的計算6 沖裁方式與沖壓力的計算6 沖裁力的計算6 卸料力、推件力的計算6 總沖裁力的計算7 壓力中心的計算

5、7 沖模刃口尺寸的計算73.2 工作零件刃口尺寸計算83.3 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與其他模具結(jié)構(gòu)零件9 凹模尺寸9 凸凹模尺寸9 沖孔凸模尺寸9 其他模具結(jié)構(gòu)零件9 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15千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第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，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖模：

6、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。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、旋壓等2

7、。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：單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模。1.1.4 沖模設(shè)計與制造的要求1.1.4.1 沖壓成形工藝設(shè)計(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)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。機(jī)械壓力機(jī)按驅(qū)動

8、滑塊機(jī)構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式，按滑塊個數(shù)可分為單動和雙動，按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式和閉式，按自動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?；蛞髮?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)或多工位自動壓力機(jī)。(5)校平、整形和溫?zé)釘D壓

9、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或三動壓力機(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)工稱壓力拉深時壓力機(jī)噸位比計算出的拉伸力大60%100%。(2)滑塊行程長度成形拉伸件和彎曲件應(yīng)使滑行塊長度大于制件高度的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)率來考慮。(4)工作臺面尺寸當(dāng)制件或廢料需下落時，工作臺面尺寸必須大于下落件的尺寸。對有彈定裝置的模具，工作臺面孔尺寸還應(yīng)大于彈頂裝置的外形尺寸。(5)滑塊模柄尺寸模柄孔直徑要與模柄直徑相符合，模柄孔的深度應(yīng)

10、大于模柄的長度。(6)閉合高度。(7)電動機(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)時其底平面與工作臺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)計的墊片零件圖如圖2-1所示。圖2-1 墊片零

11、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 mm 4.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衡量設(shè)計是否合理。一般來講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說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,具有良好的可沖壓性。2零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖裁。3

12、尺寸精度：該沖裁件尺寸精度采用IT14級。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，選擇一個最佳的合理沖壓工藝方案8。該零件包括落料、沖孔兩個基本工序,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，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案(1)模具結(jié)構(gòu)簡單，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，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。方案(2)和方案(3)對于該零件都可以采用，為更好地保證

13、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)約金屬和減少廢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，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種10?？紤]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

14、樣圖第3章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 沖壓力與壓力中心的計算3.1.1 沖裁方式與沖壓力的計算當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，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 沖裁力的計算計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、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算：F=1.3LT       

15、;                   式(3-1)式中 ：L 沖裁輪廓的總長度(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鋼板計算將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，得沖裁力為：落料 F=1.3×(3.14×11×2)×1.5×300=40.4KN沖孔 F1=1.3×3.14×5×2×1.5×300=1

16、8.4KN3.1.3 卸料力、推件力的計算由于影響卸料力、推件力的因素很多，無法準(zhǔn)確計算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計算：FQ1=K1F   (N)                 式(3-2)FQ2=K2nF  (N)                  式(

17、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)，其值見表3-1n同時卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料數(shù)，F(xiàn)沖裁力(N)，按式(3-1)計算。表3-1卸料力、推件力系數(shù)表材料種類板料厚度/mmK1K2鋼>0.10.060.090.1鋼>0.10.50.0450.070.063鋼>0.52.50.0250.060.055鋼>2.56.50.020.050.045查表3-1得K1=0.05  K2=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×

18、1×18.4=1.01KN3.1.4 總沖裁力的計算根據(jù)工件的要求已及對模具的要求，故選總沖壓力為：F總=40.4+18.4+2.02+1.01=KN3.1.5 壓力中心的計算該零件是對稱的，所以壓力中心在該零件的幾何中心。3.1.6 沖模刃口尺寸的計算對于沖制薄材料 ，采用配制法，計算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽纾紫仁歉鶕?jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大、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

19、后會增大的尺寸第一類尺寸A 式(3-4)凹模磨損后會減小的尺寸第二類尺寸B 式(3-5) 凹模磨損后會基本不變的尺寸第三類尺寸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板料厚度t/mm非 圓 形圓 形10.750.50.750.5工 件 公 差 /mm1>12>24>4<0.16<0.20<0.24<0.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.60<0.16<0.20<0

20、.24<0.300.160.200.240.30以上是落料凹模的計算方法，相應(yīng)的凸模應(yīng)按凹模的尺寸配置，并保證最小的間Zmin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?。簒=0.5凸、凹模分別按IT14級加工制造，沖孔10mm，查公差表，取x=0.5；f=0.009mm；d=0.015mm校核 +- 式(3-7)0.009+0.0150.0240.108所以=mm=mm落料22mm：校核+- 式(3-8)0.013+0.021所以=mm =mm3.2 工作零件刃口尺寸計算落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計算，落料凸模按間隙值配置。沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計算，沖孔

21、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)=0.26×100=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      L=b+2C=100+2×50=200mm查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6743.1-94；凹模寬160mm。因此確定凹模外形尺

22、寸為200×160×26mm，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200×160×20mm。表3-3凹模厚度系數(shù)Ktb12500.350.4250-1000.220.283.3.2 凸凹模尺寸凸凹模長度： L=h1+h2+h 式(3-9)=20+20+16.6=56.6mm式中：h1凸凹模固定板厚度； h2卸料板厚度 h 增加高度（包括凸凹模進(jìn)入凹模的深度，彈性元件安裝高度）。3.3.3 沖孔凸模尺寸沖孔凸模尺寸：L凸=h1+h2+h3 式(3-10)=20+10+20=50mm 式中：h1凸模固定板厚度h2空心墊板厚度h3凹模板厚度。3.3

23、.4 其他模具結(jié)構(gòu)零件根據(jù)凹模零件尺寸，結(jié)合倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，查JB/T 2885.1-94，確定其他模具結(jié)構(gòu)零件，如下表3-5所示。3.3.5 典型零件加工工藝方案如下典型零件凹模板的加工工藝為：備料熱處理磨平面鉗工磨平面熱處理線切割14。工藝過程如表3-4。表3-4凹模板加工工藝序號工序名稱工序的主要內(nèi)容1備料根據(jù)圖紙下適合的毛胚料2熱處理退火3磨平面銑(刨)六平面4鉗工劃線、打螺紋孔、銷釘孔和穿絲孔5磨平面光上下平面至圖紙要求6熱處理淬火、回火達(dá)到硬度要求7線切割線割內(nèi)型,保證間隙達(dá)到要求3.4 模架選擇模架選用適合中等精度，上下滑平穩(wěn)，可橫向送料，適于大批量生產(chǎn)的后側(cè)導(dǎo)柱模架。根據(jù)

24、凹模尺寸的確定查表得模架參數(shù)：表3-5模架參數(shù)模架L=63B=63開模最大高度115mm上模座63×63×20下模座63×63×30導(dǎo)柱18×90導(dǎo)套18×60×18第4章 總裝圖根據(jù)零件的設(shè)計，凸凹模的設(shè)計，沖壓力的計算，中心壓力的計算，刃口尺寸計算以及其他模具的相關(guān)設(shè)計分析等，繪制模具總裝配圖4-1。 1.下模座； 2.導(dǎo)柱； 3.彈簧； 4.卸料板； 5.活動擋料銷；6.導(dǎo)套；7.上模座； 8.凸模；9.推板；10.模柄； 11.模柄； 12. .沖孔凸模； 13.凸模壓板； 14.凸模固定板.；15.凹模固定板； 1

25、6.凸凹模； 17.落料凹模； 18.墊板；圖4-1模具總裝圖千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。結(jié)論針對圓形墊片的具體結(jié)構(gòu)，所設(shè)計的模具為落料沖孔復(fù)合模具，設(shè)計過程包括對零件的分析，工藝方案的確定，排樣的確定，沖裁力，卸料力和推力的計算，刃口尺寸的計算，工作零件結(jié)構(gòu)，凹模，凸模尺寸計算與設(shè)計，其他模具零部件的選擇以及模架的選擇。通過本次設(shè)計得知圓墊圈采用復(fù)合模是因?yàn)樗哂幸韵乱恍﹥?yōu)點(diǎn)：工件同軸度較好，表面平直，尺寸精度較高； 生產(chǎn)效率高，且不受條料外形尺寸的精度限制，有時廢角料也可用以再生產(chǎn)。它的缺點(diǎn)是：模具零部件加工制造比較困難，成本較高

26、，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些內(nèi)孔間距、內(nèi)孔與邊緣間距較小的下件不宜采用。由于復(fù)合模本身所具有的一些優(yōu)點(diǎn)較明顯，故模具企業(yè)在條件允許的情況下，一般傾向于選擇復(fù)合模結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn)1梅伶 模具課程設(shè)計指導(dǎo)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20102魏春雷沖壓工藝與模具設(shè)計北京：北京理工大學(xué)出版社，20083王衛(wèi)衛(wèi)材料成形設(shè)備北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20104甘永立幾何公差與檢測上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20085楊占堯沖壓模具圖冊北京：高等教育出版社，20086. 孫桓，陳作模，葛文杰機(jī)械原理北京：高等教育出版社，20067. 翁其金冷沖壓技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20008. 丁松聚冷沖模設(shè)計北京：