04x40矩形圆孔垫片零件的复合模具设计.doc

芜湖职业技术学院毕业设计

XX 职 业 技 术 学 院
XX Institute of Technology

毕 业 设 计

题 目 40x40矩形垫片零件的复合模具设计

姓 名 学 号
学 院 年 制
专 业 班 级

2016 年 X 月 X 日

XX 职 业 技 术 学 院
毕 业 设 计 任 务 书

2015— 2016学年

机械工程 学院 专业

编号 批准日期
学生 院 长

1.设计题目：40x40矩形垫片零件的复合模具设计
2.原始资料：

毕业设计任务书

第 3 页

芜湖职业技术学院毕业设计 致谢

指 导 教 师 评 语

签名：
年 月 日
教研室主任签名：

毕业设计任务完成清单

说明书： 1 份 共 25 页；
图 纸：共 10 张，
其中装配图 1 张，零件图 9 张；
电子文档：文件夹 1 个；
文 档 2 个；
内 容： 毕业设计说明书
全套CAD图纸

XX职业技术学院

XX Institute of Technology

毕业设计说明书

论 文 题 目 40x40矩形垫片零件的复合模具设计
学 院 机械工程学院
专 业 机械设计与制造
毕 业 生 学 号 XXXXX
及 姓 名 XXXXXX
指导教师 姓 名 XXXXXX

2016 年 X 月

摘要

对于这次的毕业设计，我设计的是40×40矩形垫片零件的复合模具设计，本次设计运用的我所学习的冲压工艺与模具设计、机械制图、互换性、工程材料、机械设计等的专业知识，是对它们的一次复习和总结。经过查阅我们的教材和图书馆的资料书及网上搜索很用心的来完成这份设计。
本次设计先对零件进行工艺分析及计算，确定压力计的型号，然后再将主要的部件表达出来，选择标准件并校核，然后再完成整个模具的整体设计及装配图。
模具对于批量生产效率很高，人工需求很低，而且安全系数高，降低安全隐患对一个企业来说是非常重要的，而且模具根据设计经验和加工技术的提高，可以加工出更精密的产品，而且能很好的实现产品的互换性。
本次设计还要考虑它的工作环境和加工需求以及存放和运输是否方便，以及后续维修等方面的问题本次设计采用倒装复合模，计算并设计模具的主要零件，凸模的结构及尺寸的确定，凹模尺寸，凸凹模的外形尺寸及内型孔大小，垫板，模柄等。

关键字：冲压模，凸凹模，复合模，凸模，互换性

目 录

摘要 7
第1章 工艺分析 9
1.1零件分析 9
1.1.1材料  10
1.1.2零件结构  10
1.1.3尺寸精度  10
1.2冲压方案 10
1.2.1方案的种类 10
1.2.2方案的比较 11
1.2.3方案的确定 11
第2章 压力机的选取 11
2.1模具结构形式的确定 11
2.2压力机的选择 12
2.2.1冲压力的计算 12
2.2.2压力机的选取 13
第3章 压力中心的选取和排样设计 13
3.1压力中心的选取 13
3.2排样设计 14
3.2.1排样 14
3.2.2材料利用率 14
第4章 冲裁间隙及刃口尺寸计算 15
4.1冲裁间隙 15
4.2刃口尺寸的计算 16
4.2.1冲孔 16
4.2.2落料 17
第5章 凸凹模的设计 17
5.1凸模设计 17
5.1.1凸模的结构形式 18
5.1.2凸模的材料 18
5.1.3凸模长度的确定 18
5.1.4凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核 18
5.2.1凹模洞口类型 19
5.2.2凹模的外形尺寸 19
5.2.3凹模的固定方法和主要技术要求 20
5.3凸凹模的设计 20
5.4固定板的设计 20
5.4.1凸模固定板 20
5.4.2凸凹模固定板 20
5.5推件块、垫板、卸料板设计 20
5.5.1推件块设计 20
5.5.2垫板的设计 20
5.5.3卸料板的设计 21
第6章 标准件的选择 21
6.1模架选择 21
6.1.1模架的形式确定 21
6.1.2材料选择 22
6.2模柄的选择 22
6.3 绘制40x40零件复合模具装配图 22
总结与展望 22
参考文献 24
致谢 25

第1章 工艺分析
1.1零件分析
材料：20
材料厚度：1mm 

1.1.1材料  图1-1
该冲裁件的材料是20钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。 
1.1.2零件结构 
该零件结构简单，在对称中心线上有一个直径为20mm的圆孔。孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为10mm≥2t，孔在中心。由此可以看出该零件具有良好的冲压性能。 
1.1.3尺寸精度 
零件上所有未标公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。 
零件外形尺寸：长度：40 -0.62 /0mm； 宽度：40 -0.62 /0mm；       
零件内形尺寸：  ∅20 +0.52mm ； 
 结论：适合冲裁 

1.2冲压方案
1.2.1方案的种类
40X40矩形垫片需要冲孔和落料两个基本工序，以下三个方案：
方案一：采用冲孔落料，级进冲压，采用级进模来完成40×40矩形垫片的加工任务。
方案二：采用先落料，然后再采用另一套冲孔模具来完成加工，采用单工序模具完成40×40矩形垫片加工任务。
方案三：采用落料冲孔同时进行的复合模加工40×40的矩形垫片。
1.2.2方案的比较
方案一：虽然级进模加工效率也很高，但是级进模具外形较大，制造麻烦且成本高，而且级进模不适合加工这种结构简单且尺寸小的零件。
方案二：虽然这种模具比较简单且易加工，但是要用两个模具加工，加大了成本而且效率很低，也不适合加工40X40矩形垫片。
方案三：复合模适合加工此零件，复合加工要求的同时，效率高，成本也不是太高。
1.2.3方案的确定
最终选择方案三，采用冲孔落料复合模具加工40X40矩形垫片。

第2章 压力机的选取
2.1模具结构形式的确定
复合模有顺装复合模和倒装复合模两种，但考虑到成型后拿料问题，最终确定使用倒装复合模具。
2.2压力机的选择
2.2.1冲压力的计算
冲裁力：
式中： —系数，=1.3；
L—冲裁周边长度（mm）；
t—冲裁件的厚度（mm）；
τ—材料的抗剪强度（MPa）

=1.3×1×222.8×350
=101.37(KN)
卸料力：
式中：K—卸料力系数，0.02-0.06
—冲裁力，N；

=0.05×101.37
=5.07（KN）
顶件力：·
式中：—冲裁力，N； —顶件力系数0.04-0.08
·
=0.06×101.37
=6.08（KN）
总压力：＋＋
=101.37＋5.07＋6.08
=112.52（KN）
2.2.2压力机的选取
根据总压力的大小选取压力机，112.52160，查资料可知选取：开式双柱可倾式压力机
型号：JH23-16
公称压力：160KN
滑块行程：50mm
最大闭合高度：220 mm
闭合高度调节量：45 mm
工作台尺寸：300 mm×450 mm
模柄孔尺寸：φ40mm×60mm垫板厚度：80mm

第3章 压力中心的选取和排样设计

3.1压力中心的选取
压力中心是指冲裁力合力的作用点，対称几何图形的压力中心就是几何中心。
如右图，压力中心在几何中心O点。

3.2排样设计
3.2.1排样
排样设计分为：有废料排样、少废料排样、无废料排样
本零件采用有废料排样，由于t=1mm，查表2.5.2的搭边a=1.5,=1.2
条料宽度方向零件轮廓最大尺寸为D=40mm
查表2.5.3得条料下料剪切公差为：
B=
=43.4

3.2.2材料利用率
材料的利用率直接影响产品的成本，而在冲压零件的成本中，材料费用占到约60%以上，所以设计生产必须考虑到。
利用率:
=
=71.9%
式中：η—材料利用率
S—工件的实际面积
—所用材料面积，包括工件面积及废料面积

第4章 冲裁间隙及刃口尺寸计算
4.1冲裁间隙
冲裁间隙对冲裁件断面有极其重要的影响而且还影响着模具的寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。
查表2.2.3得， ，
4.2刃口尺寸的计算
冲孔部分按冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制；落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙配制，即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸、凹按间隙配制。
由于零件为注公差尺寸，按IT14级取值，料厚1mm，故x均取0.5。
Φ20由冲孔获得，40×40由落料获得，查表2.2.3知 ，间隙值mm ，mm
4.2.1冲孔（Φ）
；
凸模下偏差：=0.016mm
凹模上偏差：=0.024mm
=（20+0.5×0.52）=
=（20.26+0.1）=20.36
式中：——冲孔凸模基本尺寸，mm；
——冲孔凹模基本尺寸，mm；
△——制件公差，mm；
——冲孔件空的最小极限尺寸，mm；
——冲孔凹模上偏差，mm；
——冲孔凸模下偏差，mm；
X——系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。详见上表2.3.1；
4.2.2落料（40）
=（-） ； =（-）
凸模下偏差：=0.016mm
凹模上偏差：=0.024mm
=（40-0.5×0.62）=39.69
=（39.69-0.1）=39.31
式中：——落料件的最大极限尺寸，mm；
——落料凸模基本尺寸，mm；
——落料凹模基本尺寸，mm；
——凹模上偏差，mm；
——凸模下偏差，mm；
△——制件公差，mm；
X——系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。详见上表2.3.1；
第5章 凸凹模的设计
5.1凸模设计
5.1.1凸模的结构形式
由于考虑到凸模用于冲孔，条料较薄，孔径适中，故选择整体台阶式凸模最合适。
5.1.2凸模的材料
毛坯材料为20钢，由于考虑到凸模的精度和使用寿命，凸模材料选择Cr12MoV满足需要。
5.1.3凸模长度的确定
由于复合模具使用弹压卸料，故模具长度为：

——凸模固定板厚度，16mm；
——卸料板厚度，10mm；
t——板料厚度，1mm；
mm——附加长度，包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。
5.1.4凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核
（1）凸模承载能力校核
凸模最小断面承受的压应力，必须小于凸模材料强度允许的压力，即：

——凸模最小断面的压应力，MPa；
——凸模纵向总压力，N；
——凸模最小截面积，；
——凸模材料的许用压应力，MPa；

故满足要求。
（2） 凸模失稳弯曲极限长度
该凸模长度一般，毛坯料较薄，材料抗剪强度不大，故凸模强度满足需求。

5.2凹模设计
5.2.1凹模洞口类型
为了凹模制造方便，刃口强度高，且刃磨后工作部分尺寸不变，冲裁公差要求较小，选用直筒式刃口凹模。
5.2.2凹模的外形尺寸
凹模外形选用矩形，外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修模量；
凹模厚度： H=Kb
凹模壁厚： C=
b——冲裁件的最大外形尺寸，40mm；
K——考虑到板料厚度的影响系数，查表2.8.2得K=0.35
故： H=14mm C=30mm
根据冷冲模国家标准手册中选取:
H=15mm C=30mm
5.2.3凹模的固定方法和主要技术要求
凹模一般采用螺钉和销钉固定，凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上、下平面应保持平行。型孔的表面有表面粗糙度要求，Ra=。凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。
5.3凸凹模的设计
由于零件结构的要求，凸凹模不需要考虑最小壁厚；由于凸凹模易磨损等的影响，故选择嵌入式固定方式。材料选用和凸模相同，热处理去应力，硬度略高于凸模。
5.4固定板的设计
5.4.1凸模固定板
凸模固定板厚一般为凹模的60%-80%，平面尺寸根据零件尺寸确定，材料选用45钢，热处理45—50HRC。
5.4.2凸凹模固定板
凸凹模固定板厚度选用凹模的60%-80%，材料选用45钢，热处理45—50HRC。
5.5推件块、垫板、卸料板设计
5.5.1推件块设计
通过压力机的模梁作用在一些传力元件上，使推件力把料推出凹模，材料选用45钢。
5.5.2垫板的设计
垫板的作用是防止凸模传递的压力使模座产生局部压陷，故可用凸模传递的单位面积压力校核。

F=90KN A=530.66
故；
所以垫板采用45钢，热处理45—50HRC，厚度取3—10mm。
凸模垫板尺寸：mm
凸凹模固定板：mm
5.5.3卸料板的设计
由于采用弹性卸料装置，卸料板采用固定式；装在凹模上，与凹模距离不变。

第6章 标准件的选择
6.1模架选择
6.1.1模架的形式确定
根据工件及其加工要求选用后侧导柱模架，前面和左右不受限制，送料和操作方便。（滑动式）
查询资料选择标准模架:GB/T2851.3-90 H*B*H=100*100*170
上模座：GB/T2855.5-90 100*100*30
下模座：GB/T2855.6-90 100*100*40
导套：GB/T2861.1-90 22*130
导柱：GB/T2861.6-90 22*70*28
6.1.2材料选择
模架材料选择HT200满足要求。导柱、导套一般选用20钢制造，为了增加表面硬度和耐磨性，采用渗碳淬火处理，硬度为58-62HRC，而工作表面粗糙度Ra为0.2-0.1。
6.2模柄的选择
采用旋入式模柄；查资料可知选用JB/T7653。
6.3 绘制40x40零件复合模具装配图

总结与展望
几个月的毕业设计已经接近尾声，请老师对我的毕业设计——40x40矩形垫片进行最后的检查。
现在工业中利用模具生产已经相当普遍，无论是轻工业还是重工业，都广泛的使用模具来生产，因为使用模具生产不仅效率高而且成本也很低，现在不仅影响着我们的生活，还影响着各个行业的方方面面。
对于模具我国起步不是太早，所以对于一些大型的、精密的模具还是依赖于进口，但我相信就目前的发展速度，我国会赶上其他国家的水平，而能独立的生产出大型高精密的模具。
对于学校安排的这次毕业设计，对我个人影响也是很大的，做这次设计是对自己所学知识的一次系统总结和巩固，是让我们学着设计的第一步。提高了我的自主学习、查询资料和分析问题的能力，让我懂得了“一件事只有做好了，才会感觉简单”

参考文献
（1） 成虹. 冲压工艺与模具设计. 北京：高等教育出版社，2014.
（2） 李澄. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2008.
（3） 高晓康、陈于萍. 互换性与测量技术. 北京：高等教育出版社，2014.
（4） 姜敏凤. 工程材料及热成型工艺. 北京：好等教育出版社，2006.
（5） 许发越. 模具标准应用手册. 北京：机械工业出版社，1997.
（6） 《冲模设计手册》.编写组编.冲模设计手册. 机械工业出版社
（7） 孙志礼. 机械设计手册. 东北大学出版社.2006.6
（8） 彭建生. 模具设计与加工速查手册. 北京：机械工业出版社2005.7

致 谢
对于完成这次设计，首先要感谢所有老师对我的教导，好要感谢指导老师给予的指导和帮助，经过老师细心地知道和同学们的帮助，我终于完成了我的设计初稿，还望老师给予指导和评论，以便我能认识到自己的不足，从而更好的提升自己。
尽管我做的不是很好，但是我相信会在此基础上、导师的指导下很好的改正。

XXX
2016年X月X号
目 录
第一章 概 论 1
1.1项目名称 1
1.2项目地点 1
1.3区域特点 1
1.4建设规模 1
1.5可行性研究范围 2
1.6项目估算总投资额 3
第二章 项目市场分析 3
2.1####县经济发展趋势分析 3
2.2####县房地产发展概况 4
2.3区域市场分析 10
2.4项目利弊分析 11
第三章 项目定位及销售预测 12
3.1项目定位 12
3.2销售情况预测 14
3.3销售价格预测 14
第四章 项目的工程技术方案 15
4.1总平面及建筑方案 15
4.2结构 16
4.3供配电工程 16
4.4给排水工程 16
4.5人防 17
4.6弱电工程 17
4.7主要设备设施 17
4.8交通与停车 17
4.9环境保护 17
第五章 项目管理与建设进度计划 19
5.1项目运作模式 19
5.2招投标管理 19
5.3工程监理 19
5.4物业管理 19
5.5建设进度计划 19
5.6销售计划 20
第六章 项目营销和招商方案 21
6.1销售、租赁比例 21
6.2运营策略 21
6.3招商策略 22
第七章 投资估算和资金筹措 25
7.1投资估算 25
7.2资金筹措 27
7.3资金平衡计划：见下表 28
第八章 效益分析 29
8.1销售收入、销售税金及附加估算 29
8.2经营成本及费用估算 30
第九章 项目风险及防范措施 31
9.1市场风险 31
9.2筹资风险 31
9.3销售不确定性风险 31
9.4项目开发的风险 32
9.5成本控制的风险 32
第十章 结论及建议 33
10.1结论 33
10.2建议 33

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