机械设计专业毕业论文-锁紧板的冷冲模具设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）锁紧板的冷冲模设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 锁紧板冷冲模具设计 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械加工过程中使用的专用模具设计、模具各零部件材料选择、性能参数确定、应力计算方法等机械加工方面的设计规范、计算方法及设计思想等，为学生在毕业后从事机械加工技术工作打好基础。2主要任务1）确定零件冲压所选用的设备类型，查找

2、机床主轴的结构尺寸，确定模具与设备的连接方式；2）根据零件定位、加工需要设计冷冲模具，绘制该模具的装配图及各零部件的分解图；3）对设计过程和设计思路进行详细介绍，包含各零部件的材料选定、直径或厚度确定、热处理参数等进行分步骤详细阐述。4）完成设计说明书一本，内容包括冷冲模具装配图和零件图及设计说明。3主要参考资料1 冲模设计手册编写组.冲模设计手册.-北京:机械工业出版社,1999.6 2 丁松聚.冷冲模设计. - 机械工业出版社,2000.4. 3李维荣.五金手册. -2 版.北京: 机械工业出版社,2002（2007.3 重印）.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 确定加工选用的设

3、备类型，查找设备主轴结构，确定模具与设备连接方式 2015 年 3 月 3 日3 月 23 日2 设计冷冲模具，确定冷冲模具的总体结构 3 月 24 日4 月 13 日3 绘制模具及零部件结构，并进行强度和内力计算 4 月 14 日5 月 4 日4 完成模具的装配图及零件图绘制 5 月 5 日6 月 1 日5 完成毕业论文及答辩工作 6 月 2 日6 月 22 日I锁紧板的冷冲模具设计摘要：锁紧板的冷冲模具设计主要是模具的设计，需要对冲裁件进行工艺分析然后确定冲裁的工艺方案。需要进行必要的工艺计算主要包括:排样设计计算;冲压力计算,初步选择压力机吨位；计算模具的压力中心；凸、凹模的工作部分尺寸

4、和确定制造公差；弹性元件的选用和计算。选择和确定模具的主要零件的部分尺寸和结构，设计出凹模，凸模和其他零件的结构和尺寸，并完成装配图。关键词：工艺分析，工艺计算，零件的结构和设计。Cold die design for locking plateAbstract：The cold drawing die design of the locking plate is mainly the design of the die, and the process analysis and the process plan of the blanking parts are needed. Need f

5、or necessary process calculation mainly includes: layout design and calculation; stamping force calculation, the initial choice of tonnage presses; the die pressure center calculation; convex and concave part of the size and determine manufacturing tolerances; elastic element selection and calculati

6、on. Select and determine the main parts of the mold parts size and structure, design a concave die, punch and other parts of the structure and size, and complete the assembly.Key words: process analysis, process calculation, structure and design of parts.I目 录一.冲压件工艺分析 .3二.冲压工艺方案的确定 .32.1 工艺性质分析 .42.

7、2 工序数量的确定 .42.3 工序顺序的确定 .42.4 方案确定 .4三.冲压工艺计算 .43.1 坯料尺寸计算，排样方式，材料利用率 .53.2 冲压工艺计算及设备的选择 .53.2.1 冲裁力计算 .53.2.2 压力机所需总压力 .53.2.3 压力机的选择 .53.3 弹性元件 .63.4 凸，凹模工作部分公差 .6四.冲模零件的设计与计算 .74.1 凸模 .74.1.1 冲孔凸模 .74.1.2 落料凸模 .84.2 凹模 .104.3 卸料板 .114.3.1 卸料板尺寸确定 .114.3.2 卸料螺钉确定 .124.4 模架的选取 .124.5 凸模压板 .164.6 定位

8、装置 .174.7 起重螺栓 .174.8 模具压力中心确定 .18五.装配图 .19六.主要模具零件的材料及其热处理 .20七.总结致谢 .21II1前言随着冲压工艺的广泛应用于国民经济中，再加上随着数控技术和机械CAD/CAM 的发展，冷冲模的发展很迅速。它以生产率高、成本相对低廉被广泛应用。外国的冲压模发展水平相当高，无论是设计还是制造，都达到较高的水平。以精确的定位，合理的工艺，连续加工精度很高的薄臂零件。而国内模具行业的起步较晚，基本上以单模为主，因此，加工精度够高。冷冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冷冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工

9、等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。冷冲压工艺从 20 世纪 20 年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就使用冲床、压机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件，模具加工除使用少量简陋的通用设备外，以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。随着产品生产大量使用冲压机床，60 年代到 70 年代，冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。又由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多种，精度也由此提高。同时，随着热处理技术的进步和检测手段的完善，冷冲模具使用寿命提高 57 倍。近年来，由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用，又采用硬质合金为模具材料

10、，冷冲模具的制作工艺有了新的发展。硬质合金冷冲模具的使用寿命从原来 3.5 万次跃增到 150 万次以上。目前各专业模具厂、模具车间小组已广泛使用线切割机加工制作冷冲模具。随着国家制造业的飞速发展，制造行业对模具行业的要求越来越高，模具行业因此飞速发展，模具技术突飞猛进，作为生产制造行业的重要工艺装备，模具已经发展为一门重要的产业。二十世纪八十年代以来，中国模具业发展的很快，在近二十年来，行业产值以每年十五个百分点快速增长。2000 年模具业总产值接近三百亿元。在模具产业的总产值中，冲压模具更是起了举足轻重的作用。在冷冲模方面，代表现在模具技术水平的是汽车覆盖模具，我国东风汽车公司模具厂，第一

11、汽车模具公司都能制造，其模具技术水平已达到世界先进水平。目前，国内已可制造具有自动冲切，叠压，铆合，计数，分组，转子铁心扭斜2和安全保护等功能的铁心精密自动叠片多功能模具。生产电动机定、转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可达 2m，寿命可以到达 1 亿次以上。用于生产集成电路引线框架的二十到三十工位的连续模，用于生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调器散热片的连续模也达到较高的水平。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达到三十余家。华中科技大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心

12、等，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、冷冲模和精冲模 CAD 软件、模具的电加工和数控加工技术、快速成形（RP）和快速制模技术、新型模具材料等方面都取得了显著的进步和多项成果。国内相当多的模具企业普及了计算机绘图，应用各种 CAD 软件进行模具设计。第一汽车厂模具制造有限公司制造的大红旗左/右前翼板拉深模和发动机罩外板拉深模均采用 CAD/CAM/CAE 技术及高速铣削加工技术，模具精度高、质量好，基本已达到国际水平。本次毕业设计意义是让同学通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械加工过程中使用的专用模具设计、模具各零部件材料选择、性能参数确定、应力计算方法等机械加工方

13、面的设计规范、计算方法及设计思想等，为学生在毕业后从事机械加工技术工作打好基础。1）查阅相关资料文献，了解冷冲压加工工艺方法、种类和各种材料的力学性能。2）熟悉冷冲压所用机床的主轴结构、加工能力及加工范围。3）学会根据机床结构和零件加工要求设计合适的冷冲模具。4）通过联合冲压、落料模具的设计，熟悉冷冲模具的设计思路和设计方法。通过毕业设计，了解冷冲压加工、落料的变形原理及冷冲模具的设计方法和设计思路，使理论和实践相结合，提高我的动手能力。锁紧板是铁路货车转向架交叉支撑装置中的一个零件，起防止该装置转动和脱落的作用，每辆铁路货车上需要安装 8 个零件，相比较数量较多。其结构是中间一个圆孔，外形结

14、构为不规则形状，通过常规的剪切下料方法不易实现，且钻孔时又需要配备钻模，从长远看来加工过程不经济。因此，本课题设计是通过设计组合冷冲模具，通过压机或冲床在常温状态下将板材通过先冲孔后落料的连贯过程实现零件的加工，可以简化生产过程，提高材料3利用率，从而提高综合生产效率。通过本次毕业设计，学生要综合运用所学过的基础理论知识，并需深入了解和熟悉机械加工过程中使用的专用模具设计、模具各零部件材料选择、性能参数确定、应力计算方法等机械加工方面的设计规范、计算方法及设计思想等。并且可以进一步了解和熟悉冷冲压加工、落料的变形原理及冷冲模具的设计方法和设计思路，使理论和实践相结合，提高学生的动手能力，为学生

15、在毕业后从事机械加工技术工作打好基础。一冲压件的工艺分析1.零件材料：零件材料 Q235A，是一般的碳素钢，任性塑性好，有一定的伸长率，有良好的焊接性能和一定的热加工性。Q235A 一般在热轧的状态下使用，可用其轧制成钢板等。2.工件结构：形状简单，结构不对称，有冲孔，落料件有尖角。孔间距远大于凸凹模允许的最小壁厚，达到了安全冲裁的要求。3.尺寸精度：零件最大外形尺寸 150mm，冲孔直径 260.5mm，零件厚度5mm。冲孔粗糙度 25，周边剪切粗糙度 50。零件按照图纸所示的尺寸公差要求属于自由公差，均按 IT9 级确定零件的公差。4.经济方面：从生产要求上来看零件的生产量较大属于大批量生

16、产，用其他方式来生产则加工成本较高，使用冲压加工则能获得较好的经济效益。5。结论：有上述几点分析结果来确定用冲裁模。二冲压工艺方案的制定1工艺性质的分析工序性质是冲压件所用到的工序种类。比如使材料产生分离的工序有冲孔、落料、切边等；让材料成型的工序有翻边、拉伸等。工序性质的确定主要取决于零件的结构形状，尺寸和精度要求。可以直接从零件图上直观的确定冲压工序的性质。如平板零件的冲压加工，通常采用冲孔，落料等冲裁工序。拉伸件的冲压加工一般采用冲孔，落料，拉边等工序。弯曲件的加工一般采用落料，弯曲等工序。 但在零件图给定的条件下，对零件图进行计算，分析比较后才能确定工序。对零件初步分析确定该零件需要落

17、料，冲孔就可以完成图样标准。观察零件图4效果图，初步确定是落料和冲孔工序得到最后的效果图。2.工序数量的确定工序数量是指冲压件的加工的过程中需要的工序数量的总和。工序数量主要根据要加工的零件的复杂程度，尺寸精度和零件材料有关。在具体生产过程中还需要考虑零件加工的批次和数量。在保证零件的加工精度的前提下，工序数量越少越好。根据所加工的零件形状简单，采用单工序模具完成。零件断面质量和尺寸精度要求并不高，所以无需采用精密冲裁工序。由所给零件图的外形尺寸和精度可以看出，该工件包括落料和冲孔两个工序，且要求精度不算太高可以采用单工序模具，但是考虑到大量批量生产，成本和效率问题，还是采用复合模一次完成两道

18、工序。3.工序顺序的安排工序顺序是指在冲压加工过程中各种工序的先后顺序。工序顺序一般根据所给零件的形状和尺寸精度所决定。而所给零件只有落料和冲孔。按照一般的思路先冲孔然后落料，但是在保证工件外形和孔的配对防止冲孔完成后落料是对冲孔造成变形，所以在复合模冲压时，应该先考虑先落料再冲孔。4.方案确定由图纸分析可知，该工件主要包括两道工序，落料和冲孔。方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。方案二：先落料后冲孔复合模冲裁，采用复合生产。方案三：冲孔落料连续冲裁，采用连续模生产。方案一单工序模在冲床的一次行程内只能完成一道工序所以需要两套模具，模具生产较高，生产效率较低。方案二复合模能在同一部位上同时完成两道工序所以模具生产成本较低，而且复合模生产出来的工件精度高生产效率也搞，特别对冲裁孔和外形的位置精度更高，适用于产量较大的工件。方案三是连续模，结构复杂，精度不高，生产效率一般，制造困难，成本较高。综上所述，选择方案二最佳。三、冲压工艺计算1.坯料尺寸计算，排样及排版方式，材料利用率计算