垫片的冲压模具设计毕业设计(共17页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕 业 设 计 题 目： 垫片的冲压模具设计 院 （系）： 机械电子工程学院 专 业 ： 班 级 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： 完成日期 ： 绪论冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，是其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的以种压力加工方法。它一类典型的金属加工工艺，它是利用金属材料的塑性变形来改变毛坯材料的形状和尺寸，获得所需产品零件的加工过程。冲压加工的特点：（1）生产效率高；（2）材料利用率高；（3）精度高；（4）操作简便；冲裁、弯曲、拉深、成形是四种最基本的冲压加工工序，由此四种工序的组合可以实现复杂产品的冲压加工。各种零件的结构、尺寸

2、、材料、精度各异，所采用的冲压加工方法也各不相同，但冲床、模具和材料是每一个冲压过程不可缺少的。冲床、模具和材料是冲压加工的三个基本要素。与一般机械加工不同，冲压过程对操作者的技术水平要求低，而相关的技术含量实际上体现在模具上，因此模具具有技术密集型的特点。冷冲模就是指进行冲压加工的模具，是冲压加工的基本要素之一。据统计，在各类模具中冷冲模所占的比例约为46。由于冲压加工中产品的形状、尺寸、精度甚至材质等均由模具决定，所以其设计和制造对于提高冲压加工水平、保证冲压产品质量具有重要意义。 复合模它是一种多工序的冲模。是在压力机的一次工作形成中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。它在结构上

3、的主要体征是有一个既是落料又是冲孔凹模的凸凹模。目 录第一部分：设计任务书(4)第二部分：设计过程(5) 一、冲压件的工艺分析(5) 二、冲裁工艺方案的确定 （5） 三、冲压件主要工艺参数计算(5)四、模具的初步设计 (11)五、主要工件部分尺寸计算 (11)六、模具主要零件结构的设计 (12) 第三部分：设计总结(15)第四部分：参考资料(17)第一部分 设计任务书 1.题目来源：生产实践2.题目类型：设计3.设计拟达到的主要目标及技术参数：1） 对冲压件进行工艺分析；2） 工艺方案比较，确定最佳工艺方案；3） 确定各工序模具结构形式；4） 工艺设计：计算毛坯尺寸；画排样图；计算各工序冲压力

4、；选择冲压设备（型号和规格的确定）模具压力中心的确定；模具主要零件尺寸的确定，如凸、凹模刃口尺寸的计算等（必要时，须进行零件的强度校核）；5） 填写冲压工艺卡一套；6） 模具结构设计；7） 画模具装配图和零件图；8） 校核压力机安装尺寸。4.设计具体任务： 模具装配图一份（A1A0） 凸模，凹模，凸、凹模固定板，导料板，定位板和压边圈等零件图。 设计计算说明书一份5.设计要求： 设计图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重模具结构和装配要求，功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简明扼要；计算正确可靠。避免冗长，反对抄袭。6.技术难点： 总体布置方

5、案，模具结构总装图。第二部分 设计过程一、冲压件的工艺分析 冲材件的工艺性是指该工件在冲裁加工的难易程度，良好的冲裁工艺应保证材料消耗少；工序数目少；模具结构简单而寿命长；产品质量操作简单。此工件有冲孔、落料两个工序，将外形视为落料要冲的孔有四个。 材料：该冲压件的材料是10钢是优质碳素结构钢，具有较好的冲压性能。零件结构：工件相对简单，有一个18mm的孔和三个以R20为中心两边偏移2.5mm成60度倒圆角R2.5的腰形槽，最小壁厚2.5mm。工作的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 尺寸精度：工件结构相对简单，有两个18的孔；孔与孔间的距离满足要求。

6、外形50mm由落料获得。腰形槽和18由冲孔同时获得。查 得 zmin=0.246mm zmax=0.36mm ,则 zmax- zmin= 0.36-0.246=0.114mm由于工件的尺寸全部为自由公差，故18mm为IT14级， 取X=0.5mm；50mm为IT14级 取X=0.5mm.设凸凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则冲孔dT=（dmin+X）0-T=（18+0.5*0.43）0-0.057=18.2150-0.057mmdA=（dT+zmin）+A0=（18.215+0.246)+0.0570=18.461+0.0570mm 校核T+Azmax- zmin 0.057+0.057

7、=0.36-0.246 0.114mm=0.114mm(满足间隙公差条件) 落料： DA=（Dmax-X）+A0=（50-0.5*0.62）+0.060=49.69+0.060mm DT=(DA-zmin) 0-T=(49.69-0.246)0-0.05=49.4440-0.05mm 校核T+Azmax- zmin 0.05+0.060.36-0.246=0.114mm(满足间隙公差条件) R22.5mm尺寸转换R22.50+0.52mm，R17.5尺寸转换R17.50+0.43mm,R2.5尺寸转换R2.50+0.25mm，孔心距R20尺寸转换R200+0.52mm。 由计算公式RT=（dm

8、in+X）0-T 和 RA=（dT+zmin/2）+A0 得计 RT=22.760-0.05mm , RA=22.880+0.05mm RT=17.720-0.045mm, RA=17.840+0.045mm RT=2.630-0.04mm, RA=2.750+0.04mm 孔心距LA=L+/8=200.065 校核T+Azmax- zmin ，都满足要求二、冲裁工艺方案的确定生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁， 中批和 大批量生产采用复合冲裁或级进 冲裁。 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有一下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，

9、采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产率较低成本高，难以满足该零件的年生产量要求。方案二只需要一副模具，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产率也高，工件精度也能满足要求。欲保证冲压件的行位精度，需要在模具上设导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。三、 主要设计计算 （1）.排样方式的确定及其计算 此件为圆形件，设计采用单排排样，如下表（2.5.2）确定搭边值，排样是零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺条料，称为搭边。搭边的作用

10、是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件的质量和送料的方便。搭边过大，浪费材料。搭边太小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入 凸 、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。 根据冲压模具设计与制造表2.5.2： 两工件间的搭边：a1=2mm 工件边缘的搭边：a=2.5mm 步距的计算 歩距：指冲压过程中条料每次前进的距离，其值为排样时沿送进方向相邻之间的最小距离。 S=L+A 式中 S冲裁歩距 L沿条料送进方向，毛胚外行轮廓的最大的宽度值 A沿送进方向的搭边值 S=50+=52mm条料宽度的计算 条料宽度：是指根据排样结果确定的毛胚所需条料宽度方向的

11、最小尺寸。 根据冲压模具设计与制造2.5.3式得： B=(D+2a)=50+22.5=55mm冲裁排样的设计 是模具结构设计的依据之一。它影响到材料利用率、冲件质量、模具结构、成本和寿命。确定排样图 一个歩距内的材料的利用率： =100% = 4502/5552 = 68.6%从上式可看出 ，若能减少废料面积，则材料利用率高。废料可分为工艺废料与结构废料两种。搭边和余料属工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料由工件的形状特点决定，一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料利用率。越大，废料所占的面积就越小。一般将作为衡量毛坯排样方案优劣的指标。材料利用

12、率的计算有时候也可以整个条料为基础或者以一块板料为基础计算。排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则： 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 模具结构简单、寿命高。 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。计算工序压力 落料力的计算 计算冲裁力的目的是合理地设计模具和选择压力机。影响冲裁力的因素很多，主要的有材料机械性能与厚度、零件形状尺寸、模具间隙波动及刃口锋利程度等的影响。查冲压模具设计与制造2.6.2得 冲裁力：=

13、KLtb式中 落料力（N）； 取 K =1.3 L工件外轮廓周长，L=d大=157mm ； t材料厚度，t=2mm；b材料抗拉强度。 查材料力学性能表2-86得b =300440Mpa （取它为400Mpa） F=1.31572400=N=163.3KN 卸料力 由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔的部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中;从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为卸料力。 查冲压模具设计与制造2.6.3得 =KF 式中 卸料力因数，其值由冲压模具设计与制造表2.6.1得 =0.040.05； =0.04163.3=6.53KN 推件力 由于冲裁中材

14、料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔的部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力称为推件力。 查冲压模具设计与制造2.6.4得 F推=nKF 式中 n同时卡在凹模内的冲裁（或费料）数 N=h/t 式中 h凹模洞口的直刃壁高度 T板料厚度查冲压设计应用实例得 t=0.55 时，h=510mm F=40.055163.3=35.93KN 冲压工艺总力 Fz Fz=163.3+6.53+35.93=205.76KN 压力机的选择 查冷冲压模具设计表1-3知： 通过校核，选择开式可倾式压力机J23-16能满足使用要求。起主要技术参数如下：滑块

15、行程：55mm形成次数：120次/min最大装模高度：220mm连杆调节长度：45mm工作台尺寸前后左右：300450mm模柄孔尺寸直径深度：3050mm电机功率：1.5KW在生产中，当压力机的吨位不足时，可采用凸模的阶梯布置(各凸模工作端面不在一个平面)；斜刃冲裁(冲孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加热冲裁等措施 以降低冲裁力。如图所示： 图3-7 减小冲裁力的设计a) 斜刃落料； b)斜刃冲孔； c)梯形布置冲头 压力中心的确定 由冲压模具设计与制造式 2.6.10、2.6.11得： X0 =F1L1+F2L2/F1+F2=0 Y0 = F1Y1+F1Y2/F1+F2=0 即该模具的压力中心就

16、是外园的圆心。四、模具的初步设计 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 定位方式的选择 应为模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导正销定距的冲孔落料连续模，无侧压装置。控制条料的送进歩距采用始用挡料销和自动档料销挡料。 卸料、出料方式的选择 因为工件料厚为2mm，故采用卸料板卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作和提高生产效率。 （4）导向方式的选择 为来方便送料，采用后侧导柱式模架。 五、主要工件部分尺寸计算 （1）工作零件的结构设计 落料凸模 结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成整体式，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L可按公

17、式L=h1+h2+h3+h。得L=70mm。式中：L凸模长度（mm） h1凸模固定板厚度（mm） h2卸料板厚度（mm） h3-导料板厚度（mm） t 材料厚度（mm） h增加长度。它包括凸模的修模量、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高度等，一般取1020mm。 冲孔凸模 因为所冲淡孔为圆形和腰形，都所于无需特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面便于加工与更换。结构如下图所示 凹模 凹模采用镶嵌式，各冲裁的凹模孔采用线切割加工。 H=kb式中 b凹模孔的最大宽度 K系数 见冲模设计应用实例表 2-17 得 k=0.4 凹模的厚度则为: H=0.450=

18、20mm 取H=20mm 由冲模设计应用实例式 2-26 计算壁厚为： 大凹模 C=（1.52）H 小凹模 C=（23）H 式中 H凹模厚度 C凹模壁厚 凹模的壁厚则为：C=30-40mm 取C=37.5mm 凹模宽度 B=（b+2c）=（50+237.5）=125mm 凹模长度 L取 250mm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为 250mm*125mm*20mm六、模具主要零件和结构的设计 （1）工作零件的结构设计 落料凸模 结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成整体式，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L可按公式L=h1+h2+h3+h。得L=70mm。式中：L凸模长度（mm） h1凸模固

19、定板厚度（mm） h2卸料板厚度（mm） h3-导料板厚度（mm） t 材料厚度（mm） h增加长度。它包括凸模的修模量、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高度等，一般取1020mm。 冲孔凸模 因为所冲淡孔为圆形和腰形，都所于无需特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面便于加工与更换。结构如下图所示 凹模 凹模采用镶嵌式，各冲裁的凹模孔采用线切割加工。 H=kb式中 b凹模孔的最大宽度 K系数 见冲模设计应用实例表 2-17 得 k=0.4 凹模的厚度则为: H=0.450=20mm 取H=20mm 由冲模设计应用实例式 2-26 计算壁厚为： 大凹模

20、C=（1.52）H 小凹模 C=（23）H 式中 H凹模厚度 C凹模壁厚 凹模的壁厚则为：C=30-40mm 取C=37.5mm 凹模宽度 B=（b+2c）=（50+237.5）=125mm 凹模长度 L取 250mm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为 250mm*125mm*20mm 主要零件结构的设计 常见凹模洞口类型 其中a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料(或制件)的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a)、c)型下出件的用

21、b)或a)型。d)、e)型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大(如30时，刃磨01mm，其尺寸增大0.0017mm)。凹模锥角、后角和洞口高度 h，均随制件材料厚度的增加而增大，一般取1530、2、hmm。落料凹模板的尺寸 如图： 由冲模设计应用实例式2-25得： 模架的选择 模架是基本的导向机构，是连接上模和下模并使他们具有准确位置关系的组合装置，用于凸模和凹模的导向及传递冲压力。采用模架可确保配合精度和模具的整体强度，便于在冲床上安装模具，减少安装时间。同时也可缩短模具制造周期，提高模具质量，降低模具成本。 模架是标准件，各类模架的结构和尺

22、寸已标准化、系列化。模架由五部分组成上模座、下模座、导柱、导套，但标准模架不带模柄。 按导柱在模架上的固定位置不同，导柱模架的基本型式有如下四种： 1-下模座；2-导柱；3-导套；4-上模座图a)为对角导柱模架；图b)为后侧导柱模架；图c)为中间导柱模架；图d)为四导柱模架。根据落料凹模的外形尺寸，参照有关标准，可选择I级精度后侧导柱模架： 凹模周界 L取250mm B取125mm 闭合高度 160200mm 上模座 GB/T2855.590 250mm125mm40mm HT250 下模座 GB/T2855.690 250mm125mm45mm HT250 导柱 G/T2861.190 28

23、150mm 55钢 导套 G/T2861.690 28100mm38mm 55钢 上模垫板厚度取10mm 固定板厚度取20mm 该模具闭合高度； H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-h2 =（40+5+70+30+45-2）=188mm 式中：L-凸模长度，L=61mm ； H-凹模厚度，H=20mm； h2-凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。 可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-16F的最大装模高度（205mm），可以使用 查冷冲压模具设计表1-3知： 通过校核，选择开式可倾式压力机J23-16F能满足使用要求。起主要技术参数如下： 标称压力：160KN滑块行程：70mm形成次数：

24、120次/min最大封闭高度：205mm封闭高度调节量：45mm连杆调节长度：45mm工作台尺寸前后左右：300450mm模柄孔尺寸直径深度：4060mm垫板孔尺寸厚度孔径：40210 电机功率：1.5KW 最大倾斜角：35第三部分 设计总结通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，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

25、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，独立思考的能力也有了提高。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关

26、系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师万智辉对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰

27、辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。致谢 在本次毕业设计中，通过查阅各种有关模具设计方面的资料，及指导老师的精心辅导，使我的模具设计能力有了快速的提高。我要对我的指导教师表示感谢，万老师给了很多指导和帮助，解答了很多我在设计遇到的疑难问题，使我能顺利地完成这次毕业设计。班上的同学们也给了我许多的帮助，我对他们也表示感谢。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。第四部分 参考资料1 冷冲模设计丁松聚丁主编-北京机械工业出版社2 冷冲压模具设计指导 史铁梁 主编 机械工业出版社3 模具制造与设计简明手册4互换性与测量技术基础-长沙湖南大学出版社1998.105金属材料及热处理丁仁亮主编北京机械工业出版社6 机械制图教科书李澄等主编高等教育出版社7 冲压模具设计与制造 刘建超、张宝忠 主编 机械工业出版社专心-专注-专业