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1、杨伟伟：垫圈的冲压工艺及模具设计目 录第一章 冲压工艺设计概述 21.1冲压的概念、特点及应用 21.2冲压的基本工序及模具 41.3冲压技术的现状及发展方向 4第二章 零件的工艺性分析 82.1冲压工艺过程分析 82.2冲压工艺方案确认 10第三章 冲压工艺设计计算 113.1排样、计算条料宽度及确定步距 113.2计算冲压力 12第四章 冲裁模具总体设计 134.1确定压力中心 134.2凸凹模间隙值确定及刃口尺寸的计算原则 134.3冲模刃口尺寸及公差的计算144.4确定各主要零件结构尺寸及冲压设备的选择 164.5模具设计 17第五章 模具总装图和零件图 19第六章 总结 24毕业设计
2、参考文献 25 第一章冲压工艺设计概述1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压
3、设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的
4、零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、
5、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现 的。1.2 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工
6、序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行
7、程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下
8、或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析
9、方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹
10、模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残
11、余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了
12、迅速发展。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技
13、术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样
14、），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达1.5微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良
15、好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂
16、冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠
17、成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设
18、计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既
19、具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展
20、，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。- 25 -第二章 零件的工艺性分析设计原始资料如下：冲裁模零件如下图：图2-121冲压工艺过程分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。因此，冲裁件的结构形状，尺寸大小，精度等级，材料及厚度等是否符合冲裁的工艺性要求，对冲裁件质量，模具寿命和生产效率有很大影响。冲裁件应满足如下要求：(1)冲裁件的形状冲裁件的形状应力求简单，对称，有利于材料的
21、合理利用。(2) 冲裁件内形及外形的转角冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过度，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。(3) 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽宽度也不宜过小，其许可值如书洪慎帐主编的模具设计与制造3-37所示，对孔内不积聚废料或工件的凸凹模，最小壁厚C为1.5t。 (4)冲裁件的最小孔径冲裁件孔径太小时，凸模容易折断。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能，孔的形状及模具结构。(5) 孔边距与孔间距为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小否则会产生孔间材料的扭曲，或者使边沿材料变形。(6)
22、提高材料利用率在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。图1所示是垫圈冲压件及其冲裁排样图。如果单纯为了提高原材料的利用率而采用三排或三排以上、一模多件的冲载方案，虽然确实有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本却随之大幅提高，其结果往往得不偿失。排样图上搭边值设计是否合理，直接影响到原材料的利用率和模具制造的难易程度。总是采用最小许用搭边值amin、a1min往往人为地提高了模具的制造难度，而在通常情况下却并不能提高原材料的利用率。以一条长1000mm的料条为例，若对图2所示的垫圈冲压件以amin=0.8mm进行排样，
23、可排(1000-0.8)/(34+0.8)=28.7个，实际为28个；若以a=1.5mm进行排样，则可排(1000-1.5)/(34+1.5)=28.1个。可见每个步距上省下0.7mm长的料，最终整张条料上并不能多排一个工件，两者的利用率是完全相同的。除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在amin的基础上圆整(料宽尺寸也须圆整)，以降低模具制造难度。（7）确定模具的主要结构形式 1) 确定送料方式 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，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模长度)B(垂直于送料方向的凹模宽度)时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横
24、向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本例的圆形凹模板而言，其送料方式应采用纵向送料。另外采用何种送料方式，还得考虑压力机本身是开式还是闭式而定。 2) 确定卸料形式 模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧)，弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用
25、弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为1mm，因此可采用弹压卸料板。 3) 模架形式 如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架(对角导柱导套模架也可)；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料(纵横向均可且送料较顺畅)，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具采用中间导柱导套模架，一是对纵向送料方式较适宜，二是中间导柱导套模架工作时受力比较均衡、对称。2.2 冲压工艺方案确认首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。而工序顺序
26、有决定于工序性质和工序数量。工序性质是指所选用的基本冲压工序，她可以根据产品的尺寸和形状大体确定，有时也需要必要的分析计算。工序数量是指同一工序重复进行的次数，主要取决于冲压件的材料性能，几何形状和尺寸精度。工序顺序是指工序的先后次序，主要取决于冲压变形规律和零件的质量要求，如果工序的顺序变更不影响零件质量，则应根据操作，定位和模具结构等因素来确定工序的顺序。冲压成型的方法及比较:方案一采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 方案二采用级进模加工。级
27、进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲制有困难时可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。比较方案一与二：在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。图1所示的垫圈冲压件，因外形比较简单，且壁厚较大，所以采用复合模冲裁排样方案就比采用级进模冲裁的方案好。倒装复合模的结构比顺装复合模简单，所以应优先考虑采用倒装复合模。最终能否采用复合模冲裁方案以及采用何种复合模结构的关键是验算冲压件的最小壁
28、厚。经验算垫圈冲压件的最小壁厚，可用倒装复合模冲裁方案。第三章 冲压工艺设计计算3.1排样、计算条料宽度及确定步距采用排样方案如图3-1。 由书实用冲压工艺及模具设计中的表39确定搭边值，且LY12为硬铝应乘以系数11.2，根据零件形状按圆形取搭边值a=1mm,侧边取搭边值a1=1.2mm。 则 进距： h=34+1=35mm 条料宽度：查书实用冲压工艺及模具设计中的表310和表311知道=0.5，Z=0.6。 图313.2 计算冲压力冲压力包括冲裁力、卸料力、推料力、顶料力。查书实用冲压工艺及模具设计中的表3-7得。（1）冲裁力 (2)卸料力卸料力是将箍在凸模上的材料卸下所需要的力。即：（3
29、）推料力推料力是将落料件顺着冲裁方向从凹模孔推出所需要的力，即：（4）顶料力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模孔所需要的力，即：因此第四章 冲裁模具总体设计41 确定压力中心冲压力合力的作用点称为压力中心。在设计冲裁模时，应尽量使压力中心语压力机滑块中心相重合，否则会产生偏心载荷，使模具导向部分与压力机导轨非正常磨损，使模具间隙不均，严重时啃刃口。对有模柄的冲模，使压力中心与模柄的轴线重合，在安装模具时，便能实现压力中心与滑块中心重合。对于简单形状的冲压件，压力中心位于冲压件轮廓的几何中心。冲裁直线时，其压力中心位于直线段的中点。由于本课题几何形状是对称的（如图4-1），且结构简单。因此压力中心位
30、于几何中心O1处。图4-14.2凸凹模间隙值确定及刃口尺寸的计算原则（1）冲裁凸模和凹模之间的间隙对冲裁件质量，冲裁力，模具寿命都有很大影响，因此设计模具时一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较高。而常用的确定合理间隙的方法主要有两种：理论确定法和经验确定法，在实际运用中，我们应视具体情况而定。（2）刃口尺寸的计算原则A、 模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的主要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。因此正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的重要工作，凸凹模尺寸有以下特点：B、 在测量与使用中，落料件是依大端为基准，冲孔孔径是以小端为
31、基准。这是因为落料件与其他零件发生配合连续时，大端尺寸为控制尺寸，而冲孔件的控制尺寸则为小端尺寸。C、 冲裁过程中，凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小凹模越磨越大，其结果是间隙越来大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，确定凸，凹模刃口尺寸应首先区分落料和冲孔工序，应遵循如下原则：（1）设计落料模先设计先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。（2）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基准尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；
32、设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸凹模在磨损到一定程度时，仍然能冲出合格的零件。（3）凸模、凹模、凸模固定板和卸料板四个非标准零件图样4.3冲模刃口尺寸及公差的计算设计原则：落料时，制件尺寸决定于凹模尺寸；冲孔时，孔的尺寸决定于凸模尺寸。故设计落料模时，应凹模为基准，间隙取在凹模上；设计冲孔模时应以凸模为基准，间隙取在凹模上。因为使用中，随着模具的磨损，凸凹模间隙将越来越大，所以初始设计时，凸凹模间隙应取最小合理间。1）冲孔部分对冲孔和采用凸、凹模分开的加工方法由书实用冲压工艺及模具设计中的表34查得由杨玉英主编的实用冲压工艺及模具设计手册中的表3-1查得凸
33、凹模的极限偏差分别为： 对冲孔有： 所以 对冲孔有：所以 不论是冲孔和都满足的条件。查实用冲压工艺及模具设计中的表36得x=0.5,因此孔的冲孔模刃口尺寸：孔的冲孔模刃口尺寸：2）落料部分由于冲裁凸凹模的磨损，故在设计落料模时，凹模尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。查书实用冲压工艺及模具设计中的表36得x=0.5,落料模刃口尺寸为4.4确定各主要零件结构尺寸及冲压设备的选择1）凹模外形尺寸的确定 凹模厚度的确定：凹模外形尺寸的经验公式为凹模壁厚（即凹模刃口与外边缘的距离）小凹模 c=(1.5-2)H大凹模 c=(2-3)H 其中（c15mm）式中 b凹模孔的最大宽度 K系数，见表3-14;
34、查书实用冲压工艺及模具设计的表3-14得K=0.4。 H=K*b=0.438=15.2mm D34+22278查阅GB2858.4-81，根据”就近就高”的原则初定凹模周界：HD=1680。 2）冲压设备的选择 冲压设备的选择是模具设计的一项重要内容。它直接关系到设备的安全使用和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命、板料的性能与规格、成本的高低等一系列重要的问题。在冲压生产中，为了适应不同的冲压工作需要，采用各种不同类型的压力机。压力机的种类很多，按传动方式的不同，主要分为机械压力机和液压压力机两大类。其中机械压力机在在冲压生产中应用最广泛。随
35、着现代冲压技术的发展，高速压力机，数控回转压力机等也得到广泛的应用。压力机型号确定主要取决于冲压工艺要求和冲模结构情况。选用曲柄压力机时，必须满足下列要求A、压力机的公称压力必须大于冲压计算的总压力，即FgFB、压力机的装模高度必须符合模具闭和高度的要求，即Hmax-5mmHmHmin+10mm式中：Hmax,Hmin-分别为压力机最大最小装模高度（mm） Hm-模具闭和高度（mm）当多副模具联合安装到一台压力机时，多副模具应有一个闭和高度。C、压力机的滑快行程必须满足冲压件的成形要求，对于拉深工艺，为了便于放料和取料其行程必须拉深件高度的22.5倍。D、为了便于安装模具，压力机的工作台面尺寸
36、应大于模具尺寸，一般每边大于5070mm台面上的孔应保证冲压件或废料能漏下。按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-16开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。 双柱可倾压力机J23-16参数：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：连杆调节量：工作台尺寸（前后左右）： 垫板尺寸（厚度孔径）：模柄尺寸（直径深度）： 最大倾斜角度：4.5 模具设计 计算凹模周界及确定模具的主要结构是为了选用合适的模具结构典型组合。根据本模具采用纵向送料方式、弹压卸料板、倒装复合模、中间导柱导套模架及凹模周界为HD=1680，可从冷冲模国家标准查到复合模圆形厚凹模典型组合(GB2873.3-8
37、1)。各模具零件的标准外形尺寸HD如下： (1)上垫板(GB2858.6-81) 480 1块； (2)固定板(GB2858.5-81) 1280 1块； (3)凹模(GB2858.4-81) (2280)调整至1880 1块； (4)卸料板(GB2858.5-81) 1080 1块； (5)固定板(GB2858.5-81) 1480 1块； (6)下垫板(GB2858.6-81) 480 1块； 本典型组合推荐使用3只M8的紧固螺钉、2只8的圆柱销、3只杆部直径为8的台肩式卸料螺钉、凸凹模的推荐长度为42mm、配用模架闭合高度在140165mm之间。 有了模具结构的典型图，模具设计就大为简化
38、。只要根据排样图中凸模或凸凹模的位置，分别把各个凸模或凸凹模画入典型组合可，并相应地在凹模板或凸凹模上开制相应的凹模洞口及在其它零件上画出漏料孔、打料系统等，就可得到一张完整又正确的装配图。第五章 模具总装图和零件图1、按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。绘制总图。如图5-1所示。图5-11下模座2、3导柱4卸料螺钉5下垫板6凹模固定板7凸凹模 8弹压橡皮9卸料板10挡料顶11推块12、27冲孔凸模13冲孔凸模固定板 14开制三叉通孔的垫板15、25、33圆柱销16上模座17、18导套19模柄 20防转销21打杆22三叉打板23上垫板24顶杆26凹模28内六角螺钉 29活动挡
39、料销30半圆头螺钉31扭簧32内六角螺钉2、绘制凸模、凸模固定板、冲孔凸模、开制三叉型孔的上垫板和推块非标准零件图样。图5-2 凸模(材料：T10A)图5-3 冲孔凸模固定板(材料：Q235) 图5-4 开制三叉型孔的上垫板(材料：45)图5-5 推块(材料：45)图5-6 冲孔凸模(材料：T10A)总结以前学习机械，只是一方面的学习，这次通过搜集资料让我更清楚的理解了机械这个名词，机械的科技含量是一个国家的科技生产力的代表，我们生活中时时刻刻都离不开机械。我很高兴我选择了机械这个专业。我这次设计的课题是冲压工艺及其模具设计（垫圈）。通过设计垫圈模具设计，我了解到机械设计是一个非常伟大的工程，
40、在设计过程中不能有一点马虎，否则将牵一发而动全身，从你出现错误的地方开始往后做的可能都是无用功了。所以机械设计要求处处谨慎，而且还要学会检查与验证。当然在机械设计中还有一项非常重要的就是要会查工具书，而且要熟练。这些方面在这次设计过程中我掌握了许多，收获颇多。在这次设计中，接到课题之后我首先按照老师的建议搜集冲压工艺及其模具设计的相关书籍，其中我了解到（1）冲压的概念及应用：冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。（2）冲压的基本工序及模具：由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和
41、精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。（3）冲压技术的现状及其发展方向体现在多个方面：冲压成形理论及冲压工艺方面、冲压设备和冲压生产自动化方面、冲压标准化及专业化生产方面。很快的进入了设计阶段，我首先分析了零件的工艺性，冲裁件形状简单，有利于材料的合理利用；然后对零件的外形及外形的转角、凸出的悬臂和凹槽、最小孔径、孔边距及孔间距、提高材料利用率。模具的主
42、要结构形式等方面进行分析。根据以上分析确定冲压工艺方案。方案确定之后，接下来就是冲压工艺设计计算了。首先对工件进行排样、计算条料宽度及确定步距设计计；然后计算冲压力。接着要做的就是冲裁模具总体设计，首先确定压力中心，然后是凸凹模间隙值确定及刃口尺寸的计算原则和冲模刃口尺寸及公差的计算，通过以上计算就可以选择设备和确定一些设备尺寸了。最后就是模具设计了。当一切都完成之后，为了生产的方面，还要做出装配图和一些零件的图。通过以上一些准备和亲身设计之后，我学会了很多，比如如何快速的搜集你需要的资料，如何对计算进行验证，如何有条理的设计，如何运用所学的专业知识等。参考文献1 洪慎章. 实用冲压工艺及模具
43、设计. 北京：机械工艺出版社，2008.12 杨玉英，崔令江. 实用冲压工艺及模具设计设计手册. 北京：机械工业出版社，2005.103 薛啓翔.冲模制造实用技能.北京：机械工业出版社，2005.4.4 吴宗泽，罗圣国.设计课程设计手册（第3版）.北京：高等教育出版社，2006.5.5 丁松聚. 冷冲模设计M. 北京：机械工业出版社，2005.6 中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典：第3卷冲压M. 南昌：江西科学技术出版社，2003.7 许发樾. 模具标准应用手册.北京:机械工业出版社,1994.8 冯炳尧. 模具设计与制造简明手册.上海:上海科学技术出版社,1985.9 大隽.冲模结
44、构设计要领与范例M. 北京：机械工业出版社，2006.10 万战胜. 冲压模具设计.北京:中国铁道出版社,1983.11 田嘉生，马正颜. 冲模设计基础M.北京:航空工业出版社,1994.12 模具实用技术丛书编委会. 冲模设计应用实例M.北京: 机械工业出版社,2000.13 简明冷冲压工手册编写组. 简明冷冲压工手册M.北京: 机械工业出版社,2000.14 王芳主编.冷冲压模具设计指导.北京:机械工业出版, 199915 k.lang.Handbook of Metal Forming,McGraw Hill Book Company,1985.致谢词值此毕业论文的完成之际，我首先要感谢帮助我的指导老师吴老师的真诚指导。同时要感谢我的同学的不断帮助。在设计过程中由于经验的匮乏，很多东西考虑不周全。幸好受到了各级领导的重视，尤其感谢我的指导老师吴老师，他一丝不苟的作风和平易近人的人格给了我很大的帮助，在老师的悉心指导下，顺利完成了本次的毕业设计，并且学到了很多知识，在这里我想说老师，你们辛苦了！同时在即将毕业之际，感谢我的母校铜陵学院对我三年的培养，给我们这么好的学习环境，提供比较好的待遇。学校的一草一木，我将永远记在心中。活到老学到老，无论将来去往何处，我都将继续努力