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1、乡职业技术学院毕业设计题目名称：学生姓名：学号专业：指导教师：填写时间：垫片冲压模具模具设计与制造摘要本文分析了垫片的成型工艺特点，其中包括利用对工件的尺寸计算、工件的工艺分析、冲裁力的计算、模具设计的难点，确定了级进模的排样方案和模具的总体构造。该级进模有冲孔、落料、等工位。具体介绍了凸模、凹模、固定板、卸料装置等零部件的设计和制造，以及压力机的选择。阐述了模具的工作过程、以及凸模和凹模的装配间隙，并制定典型的零件加工工艺。关键词: 垫片，级进模 ，模具设计10目录内容摘要1一、绪论51 课题背景及意义52 本课题及相关领域的国内外进呈现状52.1 国内模具的现状52.2 国内模具的进展趋势
2、62.3 国外模具的现状和进展趋势63 垫片级进冲压模具设计与制造方面3.1 垫片级进冲压模具设计的设计思路6二、 级进冲压模具设计71 冲裁件工艺性分析71.1 产品的构造、外形、精度71.1.1 零件构造71.1.2 尺寸精度71.2 模具构造确实定71.3 工艺方案的制定和选择72 工艺与计算82.1 排样方案分析92.1.1 条料宽度92.1.2 步距92.1.3 材料利用率92.2 计算冲压力与初选压力机102.2.1 冲裁力102.2.2 卸料力102.2.3 总冲压力102.2.4 压力机选用112.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差112.3.1 尺寸计算的原则112.3.2 尺寸计
3、算凸、凹模133 模具的总体设计153.1 模具类型的选择153.2 卸料方式的选择153.3 送料形式153.4 定位零件154 模架类型及精度154.1 模架154.2 精度155 模具零件的设计165.1 工作零件的设计165.2 导向零件的设计165.3 模架的设计175.4 其他零部件设计186 模具零件加工工艺过程206.1 凹模加工工艺过程216.2 落料凸模加工工艺过程226.3 冲孔凸模加工工艺过程226.4 凸模固定板加工工艺过程237 模具图纸绘制247.1 模具装配图的设计绘制25参考文献26设计总结27致谢一、绪论1 课题背景及意义冲压利用安装在冲压设备主要是压力机上
4、的模具对材料施加压力，使其产生分别或塑性变形，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展冷变形加工，且主要承受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。本次设计为冲压工艺与模具设计的课程设计，通过这次设计稳固所学冲压工艺学问，并能够独立设计完成一些简洁冲压件的模具设计，为我们以后的工作学习打下根底。2 本课题及相关领域的国内外进呈现状2.1 国内模具的现状我国模具近年来进展很快，精冲模具技术在“十一五”期间取得了长足的进步， 并在精冲工艺、材料、精冲压力机、模架、模具和润滑等方面取得了
5、一系列的科研成果。金属材料从有色金属冲裁扩展到黑色金属的冲裁。低碳钢、低合金钢和不锈钢的冲裁厚度到达 12mm；有色金属如铝合金和铜合金的冲裁厚度到达 18mm；随着模具材料和处理方法的进步以及被冲板材球化处理工艺的完善与普及，一些较硬的高碳钢、高合金钢以及其他低韧性的材料诸如镍基或钴基 合金材料等也开头用于生产精冲零件。另外，自主开发的级进复合精冲模、传递模和模块化模具在国内精冲模具中的比例显著提高，特别是面对汽车传动系统的简单零件的级进复合精冲模，根本实现国产化。针对精冲程序、针对精冲成形过程的有限元数值仿真技术、精冲模具构造优化技术、精冲模具智能设计与学问库技术等的争论、开发与应用，提升
6、和充实了我过精冲模具的技术内涵。但是、目前精冲企业普遍规模小、资源分散、生产效率低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方面具备了肯定的开发力量。但在简单精冲模具特别是精冲复合成型模的开发方面仍缺乏阅历，进口模具照旧占有较大比重。目前，中国 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。工业总产值中企业资产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一，在模具工业的总产值中， 冲压模具占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%。2.2 国内模具的进展趋势在中国，人们已经越来越生疏到模具再制造中的重要根底地位，生疏到模具技术水平的凹凸，已成为衡量一个
7、国家制造业水平凹凸的重要标志，并在很大程度上打算着产品质量、效益和产品的开发力量。很多模具企业格外重视技术进展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业进展的重要动力。依据国内和国际模具市场的进展状况，有关专家推测，将来我国的模具经过行业构造调整后，将呈现十大进展趋势:一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步进展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将渐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大进展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景格外宽阔；八是压铸模的比例不断提高，同时对压铸模的寿命和简单程度也将提出越来越
8、高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品构造调整所导致的模具市场将来走势的变化。2.3 国外模具进呈现状与趋势目前，国外的模具制造产业进展的相当快速。首先，国外的模具制造企业的人数一般不超过百人，大局部模具制造厂人数在五十人以下，其人员构造安排的也格外合理。但是，国外的模具制造产业对模具人员专业素养要求较高，要求其技术人员一专多能。其次，国外的模具制造产业在技术水平上具有肯定的实力， CAD/CAM/CAE 技术的应用比较广泛，快速原型、逆向工程制造模具使用也比较多，这些都成为国外模具制造产业进展的优势。3 垫片级进冲压模具设计与
9、制造方面3.1 垫片级进冲压模具设计的设计思路冲裁是冲压工艺的最根本工序之一，它是利用模具是板料沿着肯定的轮廓外形产生分别的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、刨切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。冲裁在冲压加工中应用极广。它既可以直接冲出成品零件，还可以对已成形的工件进展在加工。一般冲裁加工出来的制件的精度不高， 一般状况下，冲裁件的尺寸精度应在 IT10 级以下。只有加强冲裁变形根底理论的争论，才能供给更加准确、有用、便利的计算方法， 才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作局部的几何外形与尺寸，解决冲裁变形中消灭的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。垫片是典型的冲压
10、件，该模具工作过程很简洁就是冲孔和落料，依据零件图的构造尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型。因此，综合考虑各种因素后承受级进模。依据计算的结果，来选用的标准模架。二、 级进冲压模具设计1、冲裁工艺性分析1.1 产品的构造、外形、精度 ,图11零件的材料为 Q235，t=1mm 的一般碳素钢，具有较好的冲裁成形性能。1.1.1 零件构造: 该冲裁件构造简洁，比较适合冲裁1.1.2 尺寸精度: 零件图上全部未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按工 T14 级确定工件尺寸的公差。查 冲压模具设计指导书 可知孔中心与边缘距离尺寸公差为 0.2mm。1.2 模具构造确实定：将以上精度与零件简
11、图中所标注的尺寸相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证其它尺寸标注、生产批量等状况，也均符合冲裁的工艺要求，故打算承受利用导正销进展定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进展加工.1.3 工艺方案的制定和选择方案一：单工序模生产。先冲孔，后落料；尺寸不受限制，生产效率低。制造成 本低，精度要求低，适于小批量生产。方案二：承受复合模加工。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。但复合模构造简单，制造精度要求高，本钱高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案三： 承受级进模加工。级进模比单工序模生产率高，削减了模具和设备的数
12、量， 工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别简单或孔边距较小的冲压件，用简洁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，制造较简单，本钱较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。依据分析结合表分析：方案一 模具构造简洁，制造周期短，制造简洁，但需要两副模具，本钱高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。比较方案二与方案三，对于所给零件，由于四小孔比较接近边缘，复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具构造与强度方面相对较难实现和保证，所以依据零件性质故承受级进模加工。2、 工艺与计算2.1 .排样方案分析方案一：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
13、全冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。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，但材料利用率稍高，冲模构造简洁。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 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。考虑模具构造和制造本钱有废料排样的具体形式选择直排最正确。承受单排方案，如图 2图 22.2 条料宽度由冲压工艺与模具设计表 2.5.4 确定搭边值，依据零件外形两式件间按矩形取搭边值a1 =1.5，侧边取搭边值 a=1.8。查表 2.5.3 得=0.5，c=0.1剪切
14、公差及条料与导料板之间间隙 mm条 料 宽 度 B1c12c500.40.10.50.2501000.50.10.60.21001500.60.20.70.3条 料 厚 度 tB条料宽度，mm； D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸，mm；B=( D+2a+d+c)0=(76+1.82+0.5+0.1)0-=80.20mm- d0.5- 0.52.3 步距：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关。A=D+ amax1=38+1.5=39.5mmA步距，mm；maxD零件横向最大尺寸，mm；a搭边，mm ；12.4 材料利率用率：在冲压零件的本钱中，材
15、料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有格外重要的意义。SSh= S 100%= AB 100%0h= (3.14 9 2 + 18 10 + 48 38) - 3.25 2 3.14 439.5 80.2= 67.1%材料利用率； 100%S工件实际面积， mm 2；S所用面积材料， mm 2； 02.2 计算冲压力与初选压力机2.2.1 冲裁力 FPF=KtL tPP= 1.3 1 (212.52+ 81.64) 320= 122370.56Nt材料抗剪强度 320MPa；L冲裁周边总长，mm； T材料厚度，mm；PK安全系数 1.3；12.2.2 卸料力 FQF=KFQ 1P=0.0
16、5 122370.56=6118.53NK卸料力系数 0.05；2.2.3 总冲压力 F总PF总 =F+ FPPQ 2= 122370.56+ 6118.53 129KN2.2.4 压力机的选用冲压设备的正确选择及合理使用将打算冲压生产能否顺当进展，并与产品、模具寿命、生产效率、产品本钱等亲热相关。（1） 压力机的选择原理冲压社设备的选择主要是依据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的外形、尺寸及精度要求等因素来打算的。冲压生产中常用的设备种类很多，选用设备时主要考虑下述因素：1 .冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求。2 冲压设备的压力和功率是否满足应完
17、成任务工序的要求。3 .冲压设备装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序收使用的模具。4 .冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。（2） 选择压力机一般状况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和关心工艺力总和的1.3 倍，对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力的标称压力选择设备。因此压力机的标准压力必需大于冲载力。依据计算和冲压形式，查中国模具设计大典表22.6-18 开式压力机型式与公称力范围摘自GB/T143471993选用开式固定台压力机，标准工作台类公称力范围/kN(402500).查表 22.6-19 开式压力机根本参数摘自 GB/T143471993选用公称
18、力 160kN 压力机，最大装模高度 160mm.2.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差2.3.1 凸凹模尺寸计算原则：实践证明,落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸,而冲孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。因此,在打算模具刃口尺寸及制造公差时,需考虑下述原则:a) 落料件的尺寸取决于凹模尺寸,冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。设计落料模时,以凹模为设计基准件,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,以凸模为设计基准件,间隙取在凹模上。b) 考虑到冲裁时凸、凹模的磨损,在设计凸、凹模刃口尺寸时,对基准件刃口尺寸在磨损后增大的,其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值;对基准件刃口尺寸在磨损后减小的,其刃口的公称尺寸应取
19、工件尺寸公差范围内较大的数值。这样,在凸、凹模磨损到肯定程度的状况下,仍能冲出合格的零件。c) 在确定模具刃口制造公差时,要既能保证工件的精度要求,又能保证有合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高 34 级。假设零件没有标注公差,可按国家标准非协作尺寸的 IT14 级来处理。当凸模与凹模分别按图样要求加工时,为保证间隙值,必需满足以下条件：。d+d c-c凸凹maxmin查冲压工艺与模具设计表 2.2.4 冲裁模初始用间隙得2c造精度 IT11；min=0.10， 2cmax=0.13，制材料名称Q235 钢 板力学HBS70140性能/MPa3004000.80.070.101.00.
20、100.131.20.130.16厚度 t2cmin2cmax查中国模具设计大典表 18.2-1 得冲裁件长度 L、直径 d 的极限偏差 mm；基 本尺寸精 度厚 度t的尺 寸 范围大于至等 级0.11133616A0.050.100.15618A0.100.130.151850A0.120.150.2050180A0.150.200.25材 料 厚 度非圆形圆形t/mm10.750.50.50.75工件公差查冲压工艺与模具设计表 2.3.1 得冲孔制件D = 0.16 ，落料制件D = 0.32 ；10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.20
21、0.202.3.2 尺寸计算冲孔：d=( d+x D) 0=(6.5+0.750.16)0-=6.620p- d p- 0.10.1d= ( d+ 2 c+ d)d= ( d+ x D + 2 c) + ddpm i n0m i nm i nd= (6.5 + 0.75 0.16+ 0.10) + 0.100落料：D= 6.72 + 0.100L = 48mm=( D-x D ) + d ddmax0=(48-0.750.32)+ 0.150=47.76+ 0.150D=( DPd- 2 c) 0min- dp=( Dmax-x D- 2 c) 0max- dp=(47.76- 2 0.10)
22、0- 0.15=47.560- 0.15L = 58mmD=( Ddmax-xD)+ d d0=(58-0.750.32)+ 0.20=57.76+ 0.20D= ( DPd- 2 c) 0min- dp= ( Dmax- x D - 2 c) 0min- dp= (57.76- 2 0.10) 0- 0.2= 57.56 0- 0.2L = 38mmD=( Ddmax-x D) + d d0=(38-0.750.32)+ 0.150=37.76+ 0.150D= ( DPd- 2 c) 0min- dp= ( Dmax- x D - 2 c) 0min- dp= (37.76- 2 0.10
23、) 0- 0.15= 37.56 0- 0.15R = 9mmD=( Ddmax-x D )+ d d0=(9-0.750.32)+ 0.400=8.76+ 0.400D= ( DPd- 2 c) 0min- dp= ( Dmax- x D - 2 c) 0min- dp= (8.76- 2 0.10)0- 0.40= 8.560- 0.40D落料凹模根本尺寸，mm；dD落料凸模根本尺寸，mm；PD落料件最大极限尺寸，mm；maxd冲孔凹模根本尺寸，mm；dd冲孔凸模根本尺寸，mm；pd min冲孔件的最小极限尺寸，mm；dL同一工步中凹模孔距根本尺寸，mm；L min 制件孔距最小极限尺寸，mm；D制件公差，mm；2c凸模、凹模最小初始双面间隙，mm；minpd凸模下偏差，mm；dd凹模上偏差，mm； x系数，本制件公差为 IT11，x 取 0.75； 3 模具的总体设计3.1 模具的类型的选择由冲压工艺分析可知，承受级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。