异形垫片冲压模具毕业设计.doc

毕业设计（论文）题 目 异形垫片 系 别 学生姓名 学 号 专业名称 指导教师 2023 年 12 月 9 日前言 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，随着着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、精细化、无图化、数字化、自动化方面发展；模具公司向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 冲压是高效的生产方法，采用复合模、级进模，特别是多工位级进模，可在一台压力机上完毕多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成型、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 冷冲压一般不再经切削加工，活仅需要少量的切削加工。热冲压精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且反复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成型加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或压力加工），合成断压。冲压的坯料重要是热轧和冷轧的钢板和钢带。摘 要 本次设计的是级进模，该模具实例结构简朴实用，使用方便可靠。一方面根据工件图算工件的展开尺寸，再根据展开尺寸算该零件的压力中心，材料运用率，画排样图；另一方面依据凸、凹模不同的制造方法和冲裁工艺方案计算出凸、凹模的刃口尺寸；计算冲压力，选择冲压设备；根据零件的几何形状规定和尺寸的分析，进行凸、凹模结构设计,最后总体设计。当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，对重要零件的设计和装配规定技术规定都进行分析。在设计过程中除了设计说明书外，还涉及模具的装配图，非标准零件的零件图关键词：级进模 ；模具；凸凹模Abstract This design is the progressive die, the mold instance structure is simple and practical, easy to use and reliable. First of all, according to a development size work-piece figure to calculate according to unfold size to calculate the pressure center of the parts, material utilization, painting row kind diagram. Secondly on the basis of different methods and convex and concave die blanking process program to calculate the convex and concave die cutting edge dimension; Calculated pressure and choose stamping equipment; According to the requirements of the part geometry and dimension analysis, convex and concave die structure design, the overall design. When all the parameters are calculated, the mould assembly scheme, the design of main parts and assembly technology requirements are analyzed. In the design process in addition to the design specification, also including the mold assembly drawing, of non-standard partsKey words: progressive die; The mold; intensive目 录 前 言1摘 要2目录4 一、冲裁件的工艺分析.71.冲裁工艺方案的拟定7二、工艺与设计计算82.1.排样设计算82.2.搭边值得拟定92.3.送料进距102.4.条料宽度拟定112.5.材料运用率计算122.6.压力机的选用.132.7.计算凸凹模刃口尺寸及公差.162.8.刃口计算.19三、模具的总体设计213.1.模具类型的选择213.2.操作与定位方式的选择213.3.卸料方式的选择223.4.出件与送料方式的选择223.5.导向方式的选择22四、模具零件的设计234.1.定位零件的设计234.2.卸料部件的设计264.3.工作零件的设计264.4.模架的设计294.5.其他零部件的设计31五、制定模具零件加工工艺过程325.1.冲孔凸模加工工艺过程325.2.落料凸模加工工艺过程32六、模具图纸绘制326.1.模具装配图的设计绘制336.2.模具零件图的设计绘制35七、模具的装配 37 设计总结 38 参考文献39 致 谢40设 计 任 务 书设计课题: 异形垫片的冲压模具设计 冲压件名称材料板厚工件精度异形垫片H680.15mmIT13工件图设计规定： 1. 绘制该工件的零件图和三维实体图。 2. 拟定该零件的冲压工艺方案，编写工艺卡。3. 绘制该工件制作所需模具的总装配图。 4. 绘制该模具的凹模 凸模零件图。 5. 编写完善的设计说明书。一、冲裁件的工艺分析 该零件是许多机械上使用的手柄，要对该零件进行中批量生产，外精度不高，只需平整，圆孔是该零件需要保证的重点。1.1冲裁工艺方案的拟定 该制件的冲裁工序涉及落料和冲孔，其冲裁加工有以下三种方案：方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。级进模生产。表 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模复合模级进模无导向有导向零件公差等级低一般可达IT10IT8级可达IT13IT10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小零件厚度0.16mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件零件平面度低一般由于压料冲件的同时得到了较平的制件，制件平直度好且具有良好的剪切断面中小型件不平直，高质量制件需较平生产效率低较低冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高安全性不安全，需采用安全措施不安全，需采用安全措施比较安全模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁简朴的零件时，比复合模低合用场合料厚精度规定低的小批量冲件的生产平直度规定高的中小型制件的大批量生产大批量小型冲压件的生产方案一模具结构简朴，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。其缺陷在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准拟定位不宜，容易使人受伤，生产率低。单冲模结构简朴，制导致本低，易于加工和模具的维修，合用于小批量或试制件。 方案二也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足规定。模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边沿间距较小的下件不宜采用。 方案三只需一副模具，生产效率高，模具寿命长，操作方便，精度也能满足规定，生产成本较低， 通过对上述三种方案的分析比较,采用级进模较合理，精度较高。二、工艺与设计计算 2.1.排样设计与计算 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理运用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。根据材料经济运用限度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三种方案：方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料运用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料运用率稍高，冲模结构简朴。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料运用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制导致本有废料排样的具体形式选择直排最佳。2.2.搭边值得拟定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，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，减少模具寿命。或影响送料工作。根据制件厚度与制件的排样方法查表2-1得：两制件之间搭边值=1.8mm.侧搭边值a =2.0mm.表2-1搭边值和侧边值材料厚度t圆件及r2t圆角矩形边长l50矩形边长l50或圆角 r2 工件间侧边a 工件间a侧边工件间侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.92.01.62.01.21.52.02.22.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t2.3.送料进距条料在模具上每次送进的距离称为送料进距，每个进距可冲出一个或多个零件。 A=D+ 式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度冲裁件之间搭边值根据公式： A= D+=55+1.8=56.8mm模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式，这重要取决于凹模的周界尺寸。如：LB时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，采用横向送料方式。（注：L为送料方向的凹模长度；B为垂直于送料方向的凹模宽度）。 图 排样形式2.4.条料宽度拟定(1).计算板料宽度由于采用了有废料排样，沿制件部分外形冲裁，所以条料宽度为49mm.(2).拟定板料规格选用H68板料，采用板料的长度为500mm, 宽度为49mm, 采用横裁的方法排样方式和搭边值拟定以后，条料的宽度也就可以设计出。计算条料宽度有三种情况需要考虑：（1）有侧压装置时条料的宽度。（2）无侧压装置时条料的宽度。（3）有定距侧刃时条料的宽度。 本设计采用的是无侧压装置的模具。无测压装置的模具，其条料宽度应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小。为了补偿侧面搭边的减小部分，条料宽度应增长一个也许摆动量。即：B=D+2（a +）+c式中 B条料宽度基本尺寸；D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸；a侧搭边值； 条料下料剪切公差 c条料与导板之间的间隙表 剪切公差及条料与导料板之间间隙条料宽度B条料厚度t11-22-33-5cccc5050-100100-150150-220220-3000.40.50.60.70.80.10.10.20.20.30.50.60.70.80.90.20.20.30.30.40.70.80.91.01.10.40.40.50.50.60.91.01.11.21.30.60.60.70.70.8跟据零件图查上表拟定剪料公差及条料与导板之间的间隙=0.5，c=0.1。根据公式： B=D+2（a +）+c =45+2（2.2+0.4）+0.1 =59.7mm2.5.材料运用率计算材料运用率单个零件的材料运用率=S/S0100%=S/AB100%冲裁面积SS=4555=2475 n=1 B=49 L=55+1.8=56.8S冲裁件面积S0所用材料面积，涉及工件面积与废料面积B调料宽度A送料步距n一个步距内冲件数=S/AB=100%89%由此可知，值越大，材料的运用率就越高，废料越少。工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料运用率，就要合理排样，减少工艺废料。2.6.压力机的选用冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。平刃口模具冲裁力，Fp=KP L t查常用黄铜的力学性能表得 =530660Mpa 取=600Mpa查表得 K=0.06 K=0.07F=Ltb=1720.1560015480NF冲孔=Ltb=106.760.15600=9608.4NFQ=KFP=0.0615480=874.8NFQ1=nk1FP=60.07154806501.6NFQ2=K2FP=0.0815480=1238.4NF总=Fp+FQ+FQ1 =22856.4N冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机（以表达其型号）和液压机（以表达其型号）。常用冷冲压设备的工作原理和特点如表：表 常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械式压力机摩擦压力机运用摩擦盘与飞轮之间互相接触传递动力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简朴，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘摩擦损坏大，生产率低。合用于中小件的冲压加工，曲柄式压力机运用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。生产率高，合用于各类冲压加工。高速压力机工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，合用于大批量生产，模具一般采用多工为级进模。液压机油压机水压机运用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，并且是静压力，但生产率低。合用于拉深、挤压等成形工序。表2-4 J23系列开式双柱可倾压力机重要技术参数技术参数代号单位型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40滑块公称压力P eK N31.563100160250350400滑块行程Smm2535455565100100封闭高度mm120150180220270290330连杆调节量mm25303545556065滑块中心线至机身距离mm90110130160200200250滑块地面尺寸左右amm100140170200250250300前后bmm90120150180220220260模柄孔尺寸直径dmm25303040404050深度lmm40555560606070垫块厚度mm30303540506565最大倾斜角45453535303030工作台尺寸左右amm250310370450560610700前后bmm160200240300370380460根据冲压力的计算，选择开式双柱可倾压力机的型号为J23-40（1） 压力机的校核(1)工称压力： 型号J23-40 压力为400KN 得以校核(2)滑块行程： 材料厚度t=0.15mm，导料板厚度10mm，凸模进入凹模的最大深度15mm， S1=0.15mm+10mm+15mm=28mmS=55mm 得以校核(3)行程次数： 次数为80/min，由于大批量生产，有是手工送料，得以校核 (4)闭合高度： 闭合高度H：在本模具中模具闭合高度为上模座、下模座、垫板、凸模、凸凹模厚度的总和。即 H=45+30+30+24+10+4541=225mm经计算该模具闭合高度H=225mm，开式双柱可倾式压力机J2340（330mm）满足规定,得以校核。（2）压力设备的选用通过校核，选择开式双柱可倾式压力机J2340能满足使用规定。其重要技术参数如下：公称压力：400kN滑块行程：80mm最大闭合高度：330mm工作台尺寸（前后左右）：460mm700mm 垫板尺寸（厚度）：10mm2.7.计算凸凹模刃口尺寸及公差（1）冲裁间隙的拟定图2-4冲裁间隙间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值涉及两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具自身的制造偏差。间隙对模具寿命的影响模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最重要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，并且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。间隙对冲裁工艺力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的减少并不显著，当单边间隙在材料厚度的520%左右时，冲裁力的减少不超过510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力，当单边间隙达成材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，由于毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。间隙值的拟定 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的规定，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的规定拟定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。拟定合理间隙的方法有经验法、理论拟定法和查表法。根据近年的研究与使用的经验，在拟定间隙值时要按规定分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度规定高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度规定不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来拟定间隙值。（2）刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度重要取决于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。对的拟定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模重要任务之一。从生产实践中可以发现： （1）由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 （2）在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 （3）冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： （1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上。 （2）考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹模磨损到一定限度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 （3）拟定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差规定。假如对刃口精度规定过高（即制造公差过小），会使模具制造困难，增长成本，延长生产周期；假如对刃口精度规定过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有也许不合格，会使模具的寿命减少。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家“配合尺寸的公差数值”IT14级解决，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。2.8.刃口计算（1）落料凹模设计刃口计算工序性质凹模刃口尺寸磨损情况基准件凹模的尺寸配置凸模的尺寸落料磨损后增大的尺寸A=(Amaxx) 按凹模实际尺寸配置，保证双面合理间隙2cmin2cmax磨损后减小的尺寸B=(Bmin+x)磨损后不变的尺寸C=(Cmin+x)0.125 X=0.75=0.2A1=(10.20.750.2)=10.05A2=(3.80.750.2)=3.95A3=(16.20.750.2) =16.05A4=(190.1)0.125=19.01A5=(3.80.750.2) =3.95A6=(5.20.750.2)=5.05A7=(200.1)0.125=20.1A8=(8.20.750.2)=8.05A9=(2.80.750.2)=2.95A10=(120.1)0.125=12.10.125=12.1（2）冲孔凸模设计刃口计算工序性质凸模刃口尺寸磨损情况基准件凸模的尺寸配置凸模的尺寸冲孔磨损后增大的尺寸a=(amaxx)按凸模实际尺寸配置，保证双面合理间隙2cmin2cmax磨损后减小的尺寸b=(bmaxx) 磨损后不变的尺寸c=(cmax0.5)0.125b1=(15.80.15) =15.95b2=(11.80.15) =11.95b3=(5.80.15) =5.95三、模具的总体设计 3.1.模具类型的选择经分析，工件尺寸精度规定不高，形状较简朴，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，刚性卸料装置的普通导正销定距的级进模。3.2.操作与定位方式的选择零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。 由于导正销和挡料销结构简朴，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用活动挡料销，控制送料步距采用固定挡料销。 3.3.卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于精度规定不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增长而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应当小于冲裁间隙。 工件规定精度不高，料厚为0.15mm相对较薄，故可采用刚性卸料。3.4.出件