齿形垫片冲压模具方案设计书.doc

冲压模具设计说明书

班级:模具1121

姓名:王晨嘉

学号：28

组别序号：4-8
17

前言
近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1～2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
1. 模具CAD/CAM技术状况
我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
2.模具设计与制造能力状况
在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
目录
1． 冲压模具的工艺分析与制造
2． 排样的设计
3． 冲压设备的选择
4． 刃口的计算
5． 模具的主要零件设计及部分零件图
6． 模具的总体设计及装配图
7． 小结
8． 参考文献

一.冲压模具的工艺分析与制造
（1）.此工件冲孔、落料两个工序。 材料T8A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ27mm的齿顶圆和1个φ10mm的孔；。工件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。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

（2）该工件包括冲槽冲孔落料、三个基本工序，可有以下三种工艺方案：
　　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。采用复合模生产。
　　方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
各类模具结构及特点比较
模具种类比较项目
单工序模
级进模
复合模
无导向
有导向
零件公差等级
低
一般
可达IT13—IT10级
可达IT10—IT8级
零件特点
尺寸不受限制厚度不受限制
中小型尺寸厚度较厚
小零件厚度0.2—6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件
形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm
零件平面度
低
一般
中小型件不平直，高质量制件需较平
由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面
生产效率
低
较低
工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高
冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低
安全性
不安全，需采取安全措施
比较安全
不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本
低
比无导向的稍高
冲裁简单的零件时，比复合模低
冲裁较复杂零件时，比级进模低
适用场合
料厚精度要求低的小批量冲件的生产
大批量小型冲压件的生产
形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产

方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但模具制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。在此，我选择方案三复合模冲孔茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

（3）齿轮的相关数据及计算
模数是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距p与圆周率π的比值(m=p/π)，以毫米为单位。模数是模数制轮齿的一个最基本参数。模数越大，轮齿越高也越厚，如果齿的齿数一定，则轮的径向尺寸也越大。模数系列标准是根据设计、制造和检验等要求制订的。对於具有非直齿的齿轮，模数有法向模数mn、端面模数ms与轴向模数mx的区别，它们都是以各自的齿距(法向齿距、端面齿距与轴向齿距)与圆周率的比值，也都以毫米为单位。对於锥齿轮，模数有大端模数me、平均模数mm和小端模数m1之分。对于刀具，则有相应的刀具模数mo等。标准模数的应用很广。在公制的齿轮传动、蜗杆传动、同步齿形带传动和棘轮、齿轮联轴器、花键等零件中，标准模数都是一项最基本的参数。它对上述零件的设计、制造、维修等都起著基本参数的作用(见圆柱鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

  籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
齿轮传动、蜗杆传动等)。
齿轮计算公式：
齿顶圆直径D=m*(z+2)
分度圆直径 d=mz=16X1.5=24 m 模数　z 齿数
齿顶高　ha= m
齿根高　hf=(ha*+c*)m
齿全高　h=ha+hf=(2 ha*+c*)m
一般ha*=1 c*=0.25短齿ha*=0.8 c*=0.3
图片中的应该两箭头之间距离是p。
我国规定的标准模数系列表：
第一系列
0.1
0.12
0.15
0.2
0.25
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1
1.25
1.5
2
2.5
3
4
5
6
8
10
12
16
20
25
32
40
50

第二系列
0.35
0.7
0.9
1.75
2.25
2.75
(3.25)
3.5
(3.75)
4.5
5.5
(6.5)
7
8
(11)
14
18
22
28
(30)
36
45
注：选用模数时,应优先采用第一系列,其次是第二系列，括号内的模数尽可能不用。

。

二．排样的设计
排样是模具设计的核心部分，是冲孔模设计的重要依据。条料排样图的设计可以确定以下内容：第一，模具的工位数和各工位的工序内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序；工件的排列方式；模具的步距、条料的宽度和材料的利用率；基本确定模具结构。排样图设计的好坏，对模具设计影响很大，因此要设计出多种方案进行比较，以选出最合理的方案。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
对于冲孔模具的排样的方法和特点：
1） 排样图的绘制，可以先从平面展开图开始，由右设计总裁工位，向左设计成形工位，然后根据实际情况逐步修改。
2） 考虑增加模具强度必需的工位。连续模拉深次数较多时，在首次拉深后加上备用空工位，以便增加拉深次数。
3） 决定工序件携带的方法。
4） 注意材料辗纹方向，辗纹方向能影响排样的经济效果，也影响工件的性能。
5） 弯曲件的毛刺，应位于内侧。
6） 考虑要不要侧刃切边。薄料采用导正销，可以不切边。对于厚料或重料的条料，为避免导正销折断，需要切边。
7） 合理安排导正销。
8） 考虑一出二或一出四是否合适。
9） 冲压过程中不允许有零星碎料残余在模具表面。
10） 考虑残料上冲压其它工件的可能性。
设计冲孔单工序模，首先要设计条料排样图。同心圆垫片的形状具有圆形的特点，直排时材料利用率较高，应采用直排，如图下图所示的排样方法。条料宽度30mm，步距离为28mm，一个步距的材料利用率为58.4%。工件排样根据冲孔工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计。由表1-11（冲压模具设计项目教程）查得 ， 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
那么：条料的宽度：B=27+2a1=30mm
条料的步距：S=27+a=28mm
导料板的导料尺寸:=B+=30+1=31mm(采用无侧压装置,条料与导料板间间隙=1
2导料板与最宽条料之间的间隙表

条料厚度
无侧压装置
条料宽度
100以下
100～200
～0.5
0.5
0.5
0.5～1
0.5
0.5
2～3
0.5
0.5
3～4
0.5
1
4～5
0.5
1

冲裁单件材料的利用率计算：

排样图如下所示：

三．冲压设备选择
冲压力与压力中心计算
1) 冲孔力: F=kLtT=1.3X78.5X0.8X260=30513N(08刚抗剪强度为T)
2) Fx=Kx*F=0.04*30513=1220N
3) Ft=n*Kt*F=0.05*1*30512=1525N
4) Fd=KF=0.06*30512=1830N

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机J23—3.15
型号
公称压力/kN
滑块行程/mm
最大封闭高度/mm
立柱距离/mm
封闭高度调节量/mm
J23-3.15
31.5
25
200
120
25

四．工作零件刃口尺寸计算
磨损系数x=0.5 △=0.36 T6=0.43 T7=0.52 Zmax=0.14 Zmin=0.1铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
Sd=0.009 Sp=0.015
对于冲孔，有dp=(dmin+x△)=(10+0.5*0.36)0.009=10.1
Dd=(dp=Zmin)=10.2
Sd+Sp<=Zmax-Zmin=0.04 符合

五．模具的主要零件设计
（1）凹模的设计
凹模的外形尺寸一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度和刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲材件的最大外形尺寸来确定的。该凹模的外形为圆形。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
凹模厚度：H(>=15mm)=kb1=0.35*5=1.75 取15mm
b—冲裁件的最大外形尺寸 K—系数，考虑板料厚度的影响。
凹模宽度：B=b1+(2.5~4)H=5+2.5*15=47.78≈45m
凹模长度：L=L1+2c=5+2*22=49mm
系数K值
b/mm
料厚t/mm
0.5
1
2

>=50
0.3
0.35
0.42

（2）凸模固定板
凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样一般选择0.60.8倍的凹模厚度确定也可以通过标准查得基本与凹模外形尺寸相当。这里取0.8倍H凸=0.8×15=12mm材料可选用Q235或Cr12本次选Cr12。垫板的作用是承受凸模或凹模的轴向压力,防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑,影响模具正常工作。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
（3）卸料板
设计的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。常用的卸料方式有刚性卸料和弹压卸料板。此次设计选用弹压卸料板，材料选择为10钢，冲裁时条料容易粘在凸模上，固需要卸料装置，来使条料脱离凸模。 由卸料板、弹性元件、卸料螺钉组成。卸料板形状与凹模相似，厚度h=15mm。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
（4）导料板
为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置,冲裁出外形完整的合格零件,模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构的不同所以定位零件的总类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。 本模具依靠导料板保证条料的正确送进。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
其材料为08钢,热处理硬度在36~40HRC,导料板的间距应等于条料的最大宽度加上一定间隙,一般不大雨0.5mm,导料板的高度H视材料的厚t与挡料销的高度h而定,可查【冷冲压工艺与模具设计】表2-28选取得 取8mm.買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
材料厚度t
高度h
倒料板厚度H
0.3~2
3
6~8
（5）凸模的设计
凸模固定尺寸 ：D1=d+(3~5)=5+3=8
台肩外圆尺寸： D=D1+（3~5）=11
凸模的长度：L=h1+h2+h=h1+h2+20=57
H1—为凸模固定板的厚度 H2—为卸料板的厚度 t—为导料板的厚度 h—为附加的长度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5~1mm），凸模固定板与卸料板的安全距离等。一般取10到20。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

（6）模柄的设计
模柄选择压入式模柄,大小根据压力机模柄孔来选择。材料为Q235,可参照GB2862.1-81查【模具设计指导】表4-33。选用A30X88驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

（7）模架的选用
模架是由上、下模座，模柄及导向装置，最常用的是导柱、导套，组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模座之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。一般模架均已列入标准，设计模具时，应加以正确选用。我选择中间导柱模架.猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
(8)其他零件的设计
挡料销：高度H=3(<<冲裁工艺与冲裁模的设计>>P108)
垫板：冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这时需要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下需加垫板。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

式中 —凸模端面的压应力，其数值为；
—模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为100MPa，钢约为200 MPa；
—冲裁力；
—凸模上端面面积。
垫板的下载与凸模固定板一致，厚度一般取4～12mm。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度Ra≤0.32～0.63。由于本套模具选用压入式模柄，在上模座与凸模固定板之间也必须安装垫板，厚度取为8mm。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

六．模具的总体设计

七．小节
经过这次对模具的亲手的设计与制造的过程中，我进一步的了解了模具的内部结构，也使我对利用软件对模具进行设计与制造有了进一步的锻炼与提高。在一个星期的学习与设计中，我学习到了许多知识，在和同学的合作中，我也深深的认识到自己的不足，这对我以后设计模具是十分有帮助的。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

八．参考文献
[1].袁小江、刘进明.冲压模具设计项目教程.机械工业出版社.2012
[2].梅伶.模具课程设计指导。机械工业出版社.2012
[3].熊建武.模具零件材料与热处理的选用.化学工业出版社.2011尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
[4].刘建超、张宝忠.冲压模具设计与制造.高等教育出版社.2004
[5].殷玉枫.机械设计课程设计.机械工业出版社.2006
[6].冲压模具课程设计指导与范例，北京：化学工业出版社，2003
[7].许发樾，模具标准应用手册，北京：机械工业出版社，1980。