垫片倒装模具设计大学论文.doc

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1、 垫片倒装模具设计【摘要】现如今工业生产中大量的使用冲裁工艺来完成工业出产，冲裁模具设计与制造时一项非常需要技巧和经验的脑力工作。这次我的毕业设计根据毕业设计任务书所提供的零件图纸要求，用AUTOCAD进行设计。依据分析结果选择合理的模具结构和冲压工艺，以此为基础选择合适的零件材料。翻阅资料和工作经验结合分析可知，拿到零件样品时最开始选用合理的制造冲裁工艺，根据生产实际对比得到产品的生产工序冲孔落料方式，查看企业的压力机类型结合计算出的冲裁力选择合适的型号，为了满足冲裁件的需求采用合理的模具类型。此次论文讲述了冲压倒装复合模的构造设计的主要计算及工作过程中的注意要求。这类模具安全可靠，人力劳动

2、强度低，需求人力少劳动成本低，采用的是半自动化生产生产效率高产品结构非常稳定，使用大批量的生产。关键词：冲裁；模具结构，倒装复合模；落料冲孔目录【摘要】2引言4一、垫片产品零件分析及工艺选择5二、模具总体设计6三、模具设计计算7四、落料凹、凸模刃口尺寸计算9五、主要零部件设计及工艺11六、模架及其他零部件的选用12七、总装图及其它非标准件绘制13总结14参考文献15谢辞16引言模具是由主要工艺设备的使用在现代化工业生产，用于日常必需品和重要的工艺设备和其他工业产品的大规模生产。模具生产是将一定批量的的产品通过快速稳定的方式生产形状结构误差小的工艺工艺生产，因为其成本低效率高所以在现代化工业产品

3、出产中六成到九成的工业产品为了降低成本来使用模具出产。模具水平高低体现可国家发展工业水平的基准，因而像轻工业航空航天石油化工汽车零部件电子产业摩托车制造业等新产品的研制和开发出产在主要的出产都依赖于模具出产为了在市场竞争中占据有利地位。跟随着社会经济的快速发展，人们从只重视对工业产品的质量，发展到现在需要产品外观漂亮性能优越价格低廉的苛刻需求。为了使人们的需求满足，世界上各工业发达的国度为了占据市场都大力发展模具工业重视模具的改革创新引进先进的模具工艺技巧和优良的模具设备，提升生产效率、获得非常高的经济效益。模具生产由于具备生产成本低、劳动强度低、生产效率高的优点使得考量一个国家制造业出产水准

4、和改革创新能力的首要标准就是这个国家的模具制造业的发展水平。 模具是制造业的重要基础工艺设备。模具在制造业产品创新、研发和出产中所拥有的最主要的地位，而中国的模具种类远远落后发达国家，平衡发展模具工业的重视。所以近10年来，钢的出产发展模式持续快速发展，维护中国模具出产、质量进一步得到提高。中国模具市场需求量十分巨大，主要表现在IT产业及汽车制造业跨越式发展的推动下，使模具的需求量提升和档次愈来愈高。同时IT技术的发展为模改良和创新具提供理论知识和技术保障了模具设备的高精度制造和为模具技术水准的提升打下了一份坚实的基础实施保障。 虽然日前中国模具产业的飞快发展，但在整套模具设计制造水准及和标准

5、化进程上，和德国日本美国等的发达国家相比还存在非常大的距离。新形势下在中国产品加工业在加入世贸组织以后和地球村以及经济全球化的，中国为了保证其自身的竞争力跟随着技术、资本及劳动力市场的产业结构的重新分布大力发展模具制造技术，开发技术。中国现已成为世界最大加工制造业的出产基地，而在现代化出产作业中，而不论哪一个行业的出产设备，都愈来愈多的应用由模具产业的产品。因此为了占领市场必需降低成本提高生产效益快速完成生产和满足用户对模具制造价格低、高精度的迫切需求，模具产业需要大量使用现代先进制造技巧来改革模具工业的技术。迎合各行各业迫切要求模具基础工艺设备的，以此来实现国家模具产业的飞速发展减少与发达国

6、家的差距。一、 垫片产品零件分析及工艺选择产品分析：该零件只是一块垫片应用范围广泛，厚度为2MM ，外观需求较高，且产品精度需求不高，需求量大因此成型可以利用冷冲压工艺加工。产品每年生产批量非常大，需求应力求耐用和简单易制的模具生产。有三种形式冲裁工艺方案可以采利用，方法一选用先冲孔后落料的简单的单工序模具出产，适用加工各类形状的零件，但效率低加工产品表面平直度差，安全性能差，制造成本在2000元左右。方法二是利用冲孔、落料复合冲压的复合模出产模具适用加工公差等级较高的产品，生产效率高加工平面平直度好，相对安全，生产效率高，半自动化生产劳动成本低，造价在2500元左右。方应法三用冲孔、落料级级

7、进模出产模具适用一般公差等级产品生产，再生产中小零件产品表面平直度差，安全性好造价在4500左右。分综上所述，方法一生产需要两台设备及两副模具，虽然模具构造简单，制造方便，制造周期短，但出产效率低下和劳动力成本高，无法适应大批量出产的需求。方案三仅需一副模具，出产效率高，作业方便，精度也能适应需求，但模具外轮廓尺寸较工艺造价高设计工艺复杂，产品不大会造成表面不平。方案二也只需一副模具就能完成生产，生产个合理冲裁出的零件制作成本相对较低适应大批量出产效率都较高，产品生产自动化高。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，模具外轮廓尺寸较小，制造方式远简单于方案三。通过对比上述所说的三种方案的分析可知

8、，该产品的冷冲压出产依据方案二为最好的，采纳复合模模具出产。二、 模具总体设计(一) 复合模具的类型特点正装复合模广泛应用于表面面积较大或这冲制孔边距小的冲件需求，还应用于冲制材质板料较软或较薄的平面度比较高的冲件但不适宜机械化生产。倒装复合模结构简单操作简单废料又可以直接从下模脱落模具使用寿命高，虽然倒装式复合模不适宜冲制孔边距较小的冲裁件，但为机械化出件提供了有利条件和减少劳动力及劳动强度因此得到广泛应用。零件构造分析可得工件尺寸精度需求不严孔边距大结构形状简单出产批量大，材料厚度仅为2MM和确保冲模出产效率及经济效率的基础上。通过对比分析决定实行倒装复合工艺方式，采用弹性卸料装置生产产品

9、零件，废料下漏，弹簧推力自热卸料方式。(二) 定位与操作方式（1）定位方式为节省人力资源和考虑到模具的具体构造兼顾经济效益，因而使用卷料机卷料利用用导料销控制卷料的送进方向和卷料机控制送料步距的方式进行。（2）操作方式由于产品生产批量大，使用手动生产劳动成本高经济效益地下因此为提高经济效益选用的冲压设备为开式压力机自动送料模式，所以送料方式为纵向送料即为从前向后送料 卸料、出件方式(三) 卸料方式的选择弹性卸料与刚性卸料弹性卸料生产使用弹性卸料不仅仅只起到卸料作用还要起到压料的功能由于使用弹簧提供力量因此适用生产厚度小于等于2mm的板料有其具有压料作用所以得到产品表面平直度高常使用在冲孔、落料

10、模具生产中一般与凸模之间的单边配合间隙小于产品厚度值得五分之一。刚性卸料是应用固定卸料板结构模式其结构笨重主要应用范围是较厚、精度要求不高且较硬的工件冲裁后卸料。如若要起到导正作用时，脱料时候凸模与卸料板还需要接触并且的冲裁间隙应该大于配合间隙。只起到卸料的作用是凸模与卸料板之间则不需要接触随材料厚度的减小而减小两者间隙，单边间隙要小于产品厚度的二分之一大于产品厚度的五分之一。主要适用倒桩模具场合中卸料力较大、材料厚度大于2mm模具构造。 产品需求平面度较高不需要较大的卸料力，产品较薄厚度仅为2mm。为了使操作人员可以看清条料运行的动态和满足产品的平直度需要。采用不会出现压痕的卸料方式因此选用

11、弹性卸料方式生产导向、出件方式导向方式有四种方式可以选择利用对角导柱模架、利用后侧导柱模架、采用中间导柱模架、使用四导柱模架。根据产品选用自动送料方式所以不能使用对角导柱和中间导柱，为提高模具寿命和生产效率以及方便取件挺高生产率因此采用后侧导柱的导向方式。而出件方式采用下出件。三、 模具设计计算(一) 排样方法方法一：有废料排样 实际应用广泛，但材料利用率低。方法二：少废料排样 冲模结构简单，材料利用率稍高。方法三：无废料排样 利用率最高但是用寿命更低使用贵重金属生产。通过上述三种方法的分析比较综合考虑实际产品形状和批量要求及模具制作的难易程度和冲裁件质量因素，因而选用有单排废料的方式排样(二

12、) 计算条料宽度为了确保产品质量以及方便性的送料所以需要零件与条料之间有一定距离来确保条料刚度补偿模具的定位误差，这个值就是搭边。搭边的确定非常重要搭边值过大造成产品生产成本高，搭边值过小产品会出现毛刺、翘曲、拉断等问题还会造成模具的损伤损坏凸、凹模具的刃口尺寸影响产品精度降低模具的使用寿命，还有可能会影响送料。表3-1 搭边值和侧边值的数值圆件及r2t圆角材料厚度t0.25以下10.25-0.5 0.5-0.80.8-1.21.2-1.51.6-2.01.6-2.0工件间a1 1.81.21.00.81.01.21.5侧边a 21.51.21.01.21.51.8用于冲裁的条料是从板料上剪裁

13、得到的，根据表3-1中的的数据和产品结构从而选择单边测边值a1=1.5mm，两工件件之间的的距离为a=1.8mm, 为确保送料方便快捷，依据经验下偏差要小于零他的上偏差为等于零。料板宽度B=（Dmax2a）-0 =（105+2*1.8）=108.60-1(mm (3-1) 查表3-2可以知道剪裁的下偏差=1排样方式为单排，所以条料宽度在107.6-18.6mm。表3-2 剪裁的下偏差（mm）条料宽度(mm)条料厚度(mm)113500.50.5501000.51.01002000.71.02001.01.0(三) 步距确定 送料步距S：条料在模具上完成一步骤后向前行进一定的距离，此产品每个步距

14、只能够冲出一个零件。为了保证产品可以正常冲裁避免出现毛刺不平蹋脚情况需在工件与工件之间留一定的距离由上表出可知取1.5mm送料步距S=105+1.5=106.5mm(四) 计算材料利用率由于采用的是有废料是排样板料无法全部使用，因而有了材料的利用率来衡量设计是否合理，利用的面积占条料面积的多少。整个材料利用率计算是以一个进给行程内的材料利用率为基准/BS100% =0.5*3.14*（105*105-50*50）108*106.5100%=58.1% (3-2)(五) 涉及的压力计算（1）.冲裁力的计算冲裁力F一般按下式计算：冲裁力F=LKbt (3-3)式中:；b材料抗剪强度350Mp一般取

15、=1.3。本课题代入计算F=LKbt =329.7*1.3*350*2=30003(N)（2）推料力、卸料力的计算推料力FT 计算： 推料作用 FT =nKTF =50.05530003 =8250.8(N) （3-4）卸料力FX 计算：卸料施加 FX=FKX =300030.04=1200.2(N) （3-5）式中：为卸料力KX 取0.04推件力系数=0.55表3-3 钢件卸料力推件力和系数料厚t/mmKXKT0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.045 0.025

16、所以总冲压力FZ=F+FX+FT=30003N+1200.2N+8250.8N=39454(N)，根据我们单位的实际出产情况为基础结合计算结果选压力机规格为J2325。四、 落料凹、凸模刃口尺寸计算产品满足TAZmaxZmin的条件冲裁的工艺结构要求简单无需较核并且产品的制造公差要求不严格可以增大从而降低模具制造难度，因此采用模具凸凹模的间隙配做来完成的配做法来加工制作。产品分析可知落料凹模刃口经过长时间的使用磨，凹模刃口由于和零件产品长时间接触发生磨损刃口尺寸会变大因此在模具设计过程中凹模得刃口尺寸一般采用得是公式（4-1）：A=（Amax-x）0+0.25 （4-1）式中： x凹模磨损系数

17、；产品的制造公差；凹模刃口尺寸计算 基本尺寸1050-0.40， Dd=(Dmax-X)+d0 DD=(Dd-Zmin)0p 公式中X得在由于产品是圆形料件所以在取0.75或者0.5又有产品厚度为2mm公差为0.20mm所以取X为0.5。根据零件基本尺寸查阅资料可以知道凹模偏差合凸模偏差分别为0.035mm 、0.025mmZmin=0.246mm,Zmax=0.36mm （Z为双面间隙）0.035+0.025=0.06mmZmax-Zmin=0.36-0.246=0.114mm 满足上下偏差和小于双面间隙差的条件凹模Dd=（105-0.5*0.40）+0.0350=104.98+0.0350

18、凸模Dp=（104.98-0.246）0-0.025=104.7340-0.025冲孔50+0.200分析仲裁件冲孔凸模磨损，刃口尺寸变小采用B类计算 bp=（bmin+x）0-/4 公式中X得在由于产品是圆形料件所以在取0.75或者0.5又有产品厚度为2mm公差为0.20mm所以取X为0.5。根据零件基本尺寸查阅资料可以知道凹模偏差合凸模偏差分别为0.025mm、0.020mm。Zmin=0.246mm d+p=0.020+0.025=0.045mm0.114mm Dp=（50+0.5*0.20）-0.05+0=50.1-0.05O Dd=（50.1+0.246）0-0.025=50.346

19、-0.0250（四）产品压力中心：由于产品结构简单，所以其压力中心为产品几何中心。五、 主要零部件工艺设计及材料选用(一) 倒装模具主要工件结构设计1落料凹模的结构此产品结构简单及其凹模采用圆柱形材料加工可以利用普车加工完成，其压力中心为凹模的几何中心安装采用镶嵌式与模柄压力中心重合即可。2.冲孔凸模的结构冲孔凸模采用的是整体式台肩固定的方式为满足强度刚度和方便加工与装配设计成阶梯式，模具形状为圆形可以利用普通车床加工完成。3.凸凹模的结构尺寸依据零件的结构和尺寸需求为满足生产，考虑加工和强度，把凸凹模设计成台阶式，采用用普通割车床和数控铣床加工。 以送料方向为横向基准 纵向凹模宽度（B）为凹

20、模宽度方向刃口尺寸(b)加上俩个凹模壁厚（c查表可知C=42）105+2*42=189mm横向的凹模宽度为（L）为凹模长度方向刃口尺寸(l)加上俩个凹模壁厚（c）105+2*42=189mm 凹模厚度计算：H=k1k2（0.1F）1/3=1*1.5（0.1*30003）1/3=21.6mm（取K1=1 K2=1.5） 凹模板轮廓尺寸L*B*H=189mm*189mm*21.6mm 上述模具材料选用都使用SLD生产，工作部分热处理淬硬58-62HRC表5-1 凹模壁厚C条料厚度(mm)条料宽度(mm)0.80.81.51.5335402025212824322736405022282332283

21、631405070273630403142344470903142354538484052901203545405242544558六、 模架及其他零部件的选用根据企业卸料需求和留有一定的行程空间以此来确保卸料能够正常作业一般采用卸料板上设置4卸料螺钉，公称直径为10mm,螺纹部分为M840mm。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板高出凹模端面2mm,用来导正送料条料。以凹模尺寸及企业的出产情况为基础，选择模架规格使240mmx200mm，为了辨别方向因而选用选一大一小两组导柱、导套。大的导柱导套标准尺寸分别为36mm210mm、36mm115mm43mm；小一些得导柱导套标准尺寸分别为32mm210

22、mm, 32mm0115mm43mm下模座厚度H1取45mm上模座高度取40mm垫板厚度取10mm,卸料板厚度为10mm,固定板厚度取20mm凸凹膜厚度为20+15+10+20=65mm凹模厚22mm模具闭合高度H=45+40+20+65+22+10-2=200mm， 七、 总装图及其它非标准件绘制图7-1 装配图为了可以使模具正确安装在压力机上并且能够安全生产。在模具安装之前需要选择可以正常工作的工艺规程需要的压力机的生产并将滑块和模具的表面工作部分都需要擦拭干净。依据模具装配作业指导书对模具种类、标识进行一一确定。根据零件制图工作顺序检查模具尺寸参数是否可以生产出满足工艺的产品掌握模具的结

23、构特点及操作方法。根据作业书将模具正确安装在压力机后，将压力机的转换开关放在寸动的位置上是在开始对模具进行调试，如果需要调整压力机与模具之间的高度，如需采用是垫块必须要放在上模板上才能完成生产一定要在模具钳工指导下来完成放置，否则垫块必须放置在下模板下面。为保证模具的平稳性能再紧螺丝是需要对角慢慢拧紧，在其他工作准备完成后将压力机开关调到调整位置上面，来进行行程深度调整。总结本次毕业设计使我加倍理解到模具加工制作在实际出产中的首要地位，次毕业设计验正了我大学三年学习的成果，不仅我认真的结果，同时我架起工作的主要地一步，同时也使我系统地巩固了大学三年的学习课程本。此次毕业设计是在成立老师的指导下

24、对产品零件图进行分析选用模具类型同时结合机械制造基础、模具材料与热处理、机械制图、冲压模具及设备等许多课程以及自身在企业实习情况从设计出产品每一个模具、选用标准部件及其绘制出的装配图这次的毕业设计使我掌握简单冷冲模具设计的整个过程先根据产品的零件形状尺寸、工艺需求和批量要求选用了零件的生产方式倒装模具生产，考虑到实际的情况选用单排有废料排样方式采用卷料半自动化生产。为了方便安装模具利用企业自己生产的模架和想用两套导柱导套，从而满足了加工要求以及生产需求。在此过程中我学会了从书中快速查阅需要模具方面的知识，跟企业师傅学会了模具选用和装配尺寸的配合要求的经验，以及对不同的模具零件加工采用不同方式加

25、工来节约生产成本降低生产时间从而降低劳动成本。在此过程中使我了解模具生产的意义以及合适的模具设计技巧及其方法的选用对生产和个人事业发展的重要意义。整个过程理论与实践的结合，增强了自己的思维逻辑和动手能力，了解到实际生产只需要保证最主要的模具结构尺寸配合以及冲裁的分析。其他的零部件不需要一定按照理论值去生产制作，而只要可以满足生产需求可以保证零件加工的精度要求就可以了。14 参考文献1杜东福主编.冷冲压工艺及模具设计.北京：机械工业出版社出版，2000.12成虹主编.冲压工艺与模具设计.成都：电子科技大学出版社出版，2000.33张铮主编.模具设计与制造实训指导.北京：电子工业出版社出版，2000.44翁其金主编.冷冲压技术.北京：机械工业出版社出版，2001.35刘民主编.机械制图.北京：高等教育出版社出版，2004.56徐政坤主编.冲压工艺与冲模设计.北京：化学工业出版社出版，2003.37涂光琪主编.冷冲技术.北京：机械工业出版社出版，2001.38王芳主编冷压模具设计指导.北京：机械工业出版社出版，1998.5