平垫圈冲裁复合模设计Word下载.docx

1、镁合金的冲压成型是一种难度较高的生产工艺，但其生产效率高，可直接使用性能优良的轧制板材，具有市场优势和广阔的发展前景。此手机饰板用冲压的方法进行生产需要两道工序，即：落料，冲孔。考虑到实验的特点，我们可以设计制造一套冲压模具设备复合模，进行落料和冲孔。手机饰板是和其他多种小零部件相互配合，有严格装配关系的零件，考虑到实际使用时的互换性，在进行设计时要对模具的型腔尺寸精度严格要求。 模具的主要零件、作用及安全要求 1. 工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的关键零件。凸凹模不但精密而且复杂，它应满足如下要求：（1）应有足够的强度，不能在冲压过程中断裂或破坏；（2）对其材料及

2、热处理应有适当要求，防止硬度太高而脆裂。 2. 定位零件是确定坯件安装位置的零件，有定位销（板）、挡料销（板）、导正销、导料板、定距侧刀、侧压器等。设计定位零件时应考虑操作方便，不应有过定位，位置要便于观察，最好采用前推定位、外廓定位和导正销定位等。 3. 压料、卸料及出料零件压料零件有压边圈、压料板等。压边圈可对拉延坯料加压边力，从而防止坯料在切向压力的作用下拱起而形成皱褶。压料板的作用是防止坯料移动和弹跳。顶出器、卸料板的作用是便于出件和清理废料。它们由弹簧、橡胶和设备上的气垫推杆支撑，可上下运动，顶出件设计时应具有足够的顶出力，运动要有限位。卸料板应尽量缩小闭合区域或在操作位置上铣出空手

3、槽。暴露的卸料板的四周应设有防护板，防止手指伸入或异物进入，外露表面棱角应倒钝。 4. 导向零件导柱和导套是应用最广泛的一种导向零件。其作用是保证凸凹模在冲压工作时有精确的配合间隙。因此，导柱、导套的间隙应小于冲裁间隙。导柱设在下模座，要保证在冲程下死点时，导柱的上端面在上模板顶面以上最少5至10毫米。导柱应安排在远离模块和压料板的部位，使操作者的手臂不用越过导柱送取料。 5.支承及夹持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、垫板、限位器等。上下模板是冲模的基础零件，其他各种零件都分别安装固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向应与制件相适应，过大或过小均不利于操作。有些模具（落料、冲孔类模

4、具）为了出件方便，需在模架下设垫板。这时垫板最好与模板之间用螺钉连接在一起，两垫板的厚度应绝对相等。垫板的间距以能出件为准，不要太大，以免模板断裂。 6. 紧固零件它包括螺钉、螺母、弹簧、柱销、垫圈等，一般都采用标准件。冲压模具的标准件用量较多，设计选用时应保证紧固和弹性顶出的需要，避免紧固件暴露在表面操作位置上，防止碰伤人手和妨碍操作装配设计建模的方法主要有自底向上、概念设计、自顶向下等三种方法。自底向上方法是先设计出详细零件，再拼装产品。自顶向下是先有产品的整个外形和功能设想，再在整个外形里一级一级的划分出产品的部件、子部件，一直到底层粗糙的零件。在模具中，由于有些模具的结构非常的复杂，在

5、模具设计时只有采用自顶向下的设计方法，变量装配设计才支持自顶向下的设计。 变量装配设计把概念设计产生的设计变量和设计变量约束进行记录、表达、传播和解决冲突，以满足设计要求，使各阶段设计（主要是零件设计）在产品功能和设计意图的基础上进行，所有的工作都是在产品功能约束下进行和完成。变量装配技术也是实现动态装配设计的关键技术，所谓动态装配设计是指在设计变量、设计变量约束、装配约束驱动下的一种可变的装配设计。冲压模具结构对安全的影响，冲压模具是冲压加工的主要工艺装备，冲压制件就是靠上、下模具的相对运动来完成的。加工时由于上、下模具之间不断地分合，如果操作工人的手指不断进入或停留在模具闭合区，便会对其人

6、身安全带来严重威胁。 在结构上应尽量保证进料、定料、出件、清理废料的方便。对于小型零件的加工要严禁操作者的手指、手腕或身体的其他部位伸入模区作业；对于大型零件的加工，若操作者必须手入模内作业时，要尽可能减少入模的范围，尽可能缩短身体某部位在模内停留的时间，并应明确模具危险区范围，配备必要的防护措施和装置。 模具上的各种零件应有足够的强度及刚度，防止使用过程中损坏和变形，紧固零件要有防松动措施，避免意外伤害操作。 不允许在加工过程中发生废料或工件飞弹现象，影响操作者的注意力，甚至击伤操作者。另外要避免冲裁件毛刺割伤人手。不允许操作者在进行冲压操作时有过大的动作幅度，避免出现使身体失去稳定的姿势；

7、不允许在作业时有过多和过难的动作。应尽量避免冲压加工时有强烈的噪声和振动。模具设计应在总图上标明模具重量，便于安装，保障安全。20千克以上的零件加工应有起重搬运措施，减轻劳动强度。装拆模具零件时应方便安全，避免有夹手、割手的可能；模具要便于解体存放。总之，模具中的哪怕是细微的问题都会影响安全，只有对每种作业中的具体问题进行分析，才能提出模具中的安全注意事项。第 2 章 垫片连续模具设计摘要2.1工艺分析根据冲压模工艺原理，结合产品（平垫圈）结构的特点，采用倒装复合模冲裁生产和弹性卸料的结构形式，设计的复合模经生产实践验证，其结构简单实用，冲压工艺过程稳定可靠。此次设计为简单的单工序模,工序只有

8、一道,落料。是冲压模具的基本形式。设计选用最普通的压力机，使用简单的定位件，尽量选用标准件。模具零件材料则大多取用常用材料，以减少成本。该模具易于制造，可件。模具零件材料则大多取用材料，以减少成本。该模具易于制造，可在普通冲床上使用，适合在生产中推广应用。2.2 模具结构形式的确定冲模分类：根据工艺性质可分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模。冲裁模是指沿封闭或长空的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；弯曲模是指板料毛坯或其他坯料沿着直线或弯曲线产生弯曲变形，从而获得一定角度或形状的工件的磨具；拉深模是把板料毛坯制成开口空心件进一步改变形状和尺寸的模具

9、；成型模具是指将毛坯或半成品工件按凸凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。2.3工艺方案确定根据工序组合成都分，可分为单工序模、复合模、和级进模。单（_dan1）工序模是指在压力机的一次行（mo shi zhi zai ya li ji de yi ci xing）程中，只完成一道冲压工序的模具，复合模是指只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具；级进模又称连续模，是指在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。关键词：倒装复合模、弹性卸料。制件: T=2m

10、m 材料: 10钢 批量: 30万件年2.4工艺方案确定该制件形状简单、对称，零件的精度要求和生产批量符合冲裁工艺要求，故采用冲孔落料复合模进行加工。排样图: 根据材料厚度查表2-14确定最小搭边值工件间a1=2mm 。第3章 垫片复合模有关计算3.1 计算冲压件计算（1）冲裁力F=KLtb=1.323.14（20+4+4）353 =161385（N）=161.4KN（F冲裁力、L-冲裁周边长度、t材料厚度、b-材料抗剪强度（查表412）、K-系数）（2） 卸料力：Fx=KxF=161.40.05=8KN（3） 推件力：Ft=nKtF=161.40.055=17.7KN（Kx、Kt-卸料力、推

11、件力系数）查表319（4）压力机公称压力的确定：采用弹性卸料装置和下出方式的冲裁模时FZ= F+ Fx+ Ft=161.4+8+17.7=187.1KN类型为机械开式固定压力机,型号是JH2125查表附录J.3.2 计算凸凹模刃口尺寸 （1） 凸凹模刃口尺寸：根据刃口尺寸计算原则：1、基准刃口磨损变大，则按制件的最小极限尺寸计算。2、基准刃口磨损变小，则按制件的最大极限尺寸计算。可计算凸凹模刃口基本尺寸为：40、8 冲裁间隙： C=5%t=5%2=0.1mm 8+C2+0.1=8.3 公差按制件公差的1/4计算；得尺寸为：40、8.3（2） 凸模刃口尺寸：按刃口尺寸计算原则，取接近或等于冲孔件

12、的最大极限尺寸，可得： 刃口尺寸为8.1（3）凹模刃口尺寸：按凸凹模刃口尺寸进行配制，并保证双面间隙为0.02mm.可得：40.2因为此制件为对称圆形故其压力中心为压力机的正中点.即通过模柄的中心线。第4章 模具总体设计及主要部件设计4.1模具类型的选择有冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型为级进模。4.2定位方式选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销，导正销精定距。而第一件的冲压位置英文条料长度有一定余量，可以靠操作工作目测来定。4.3卸料、出件方式的选择因为工件厚度2.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸 （

13、1）工件零件的结构设计 落料凸模结合工件外形并考虑加工，讲落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工， 凸模的直径较大可以采用台阶式固定，与凸模固定板的配合按H6/m5制造。其总长L按公式2.9.5计算： 卸料板凸台的高度为 h=H-（0.10.3）t=9-（0.10.3）2.5=8.50mm 式中：h-卸料板的高度 H-导料板的高度 t-板料的厚度 卸料板的厚度为h2=16.5mm 落料凸模的长度为 L=h1+h2+t+h=20+16.5+2.5+15=54mmh1-凸模固定板的厚度为20mm h2-卸料板厚度 t-板材厚度 h-增加长度冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不素养需要特别保护的

14、小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，计算和固定方式于落料凸模相同，一方面加工简单，另一方面有变异装配与更换。凹模凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔采用线切割床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与垫圈中心重合。气轮廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4计算：凹模厚度 H=kb=0.524=12mm 查表2-11 取H=25mm，凹模壁厚c=34mm凹模宽度 B=b+2c=（24+234）=92mm 凹模长度 L=步距+工件宽+2c=26+24+234=118mm 凹模轮廓尺寸为LBH=118mm92mm25mm（2）定位零件的设计落料凸模下部件设置两个导正销，分别借用

15、工件上2mm和5mm两个孔作导正销。5mm导正孔的导正销的结构如图所示。导正应在卸料板压紧板料之前完成考虑，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出端面1mm所以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与正孔采用H7/h6配合。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为816（3）卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为16.5mm。 卸料板采用45钢制作，淬火硬度为40-45HRC。 卸料螺钉的选用 卸料螺钉设置、6个卸料螺钉，公称直径为10mm。螺纹部分为M88卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应山谷卸料板超出

16、凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。4.4模架级其他零部件的设计该模采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压是可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。导柱d/mmxL/mm为15x120：导套d/mmxL/mmxD/mm为15x62x34。上模座厚度H（上模）取25mm，上模垫板厚度H（垫）取8mm，固定板厚度取H（固）20mm，下模座厚度H（下）取30，那么该模具的闭合高度：H（闭）=140mm可见该模具闭合高度小于想、所选压力机J23-25的最大装模高度（220mm），可以使用。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模、凸模

17、固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模座、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用固定挡料销19作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销，利用条料上空作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在固定挡料销19上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的集合位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm而完成精确定距。用这种方法定距，精确可达0.02mm。 冲压设备

18、的选定通过校核，选择开式双柱可倾压力机JG23-40能满足要求。其主要技术参数如下：公称压力：100KN滑块行程：45mm最大闭合高度：180mm 连杆调节长度:35mm垫板尺寸：模柄孔尺寸：30mm70mm工作台尺寸：240370mm作台孔尺寸：130200mm大倾斜角度：35第5章 重要零件部位的加工工艺5.1 凸模、凹模的设计冲模的零部件：通常模具由两类零件组成，一类是公益零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；另一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善

19、作用，包括导向零件、紧固零件、标准件及其他零件等。1、凸模：因其形状为圆柱状，故可用车削的方法将其加工出，半精加工后进行淬火处理，硬度为HRC5660，淬火后用外圆磨床磨削精加工，达到尺寸要求。2、凹模：安装精定位销孔采用打生铁的方法加工，然后把外型铣出来。淬火前，先加工出安装螺孔、15的生铁孔和线切割用穿线孔，然后将螺孔上螺钉后进行淬火处理，这样可以防止产生裂纹，淬火后，硬度为HRC6064，凹模孔采用线切割加工，可节省余料以备用。3、凸凹模：因其形状为圆柱状，故可用车削的方法将其加工出，再加工出安装螺孔、8的生铁孔和线切割用穿线孔，然后将螺孔上螺钉，精加工后进行淬火处理，硬度为HRC566

20、0，淬火后用外圆磨床磨削精加工，最后凹模孔采用线切割根据模具制造的加工工艺，来编写加工工艺卡片。第6章 模具总装配图根据以上各模板及重要零件的设计和选用的标准件，可设计如图所示的模具结构装配图：模具结构装配图模具工作过程 该模具为单工序模，工作过程较为简单，先是送料然后是合模，当模具闭模冲裁时，推件块先压住材料，凸凹模与冲孔凸模同时对制件进行落料和冲孔；当模具开模返回时，落料件由推件块推出，冲孔废料由底孔排出。第 7 章 冲压加工的特点及其应用 冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法相比，在技术和经济方面有如下特点：（1）冲压件的尺寸精度由模具来保证，具有一模一样的特征，所以质量稳

21、定，互换性好。（2）由于利用模具加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的壁薄、质量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。（3）冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样，大量切削金属，所以它不但节能，而且节约金属。（4）普通压力机每分钟可生产几十件冲压件，而高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件。所以它是一种高效率的加工方法。由于冲压工艺具有上述突出的特点，因此在国民经济各个领域广泛应用。例如，航空航天、机械、电子信息、交通、兵器、日用电器及轻工等产业都有冲压加工。不但产业界广泛用到它，而且每一个人每天都直接与冲压产品发生联系。冲压可制造钟表及仪器中的小型精密零件，也可制造汽车、拖拉

22、机的大型覆盖件。冲压材料可使用黑色金属、有色金属以及某些非金属材料。在大批量生产中，发展高效率、高寿命、高精度冲模 ，如适用于复杂形状零件的多工位连续模、适用于单一品种零件的自动化专用冲模等；在小批量生产和新品试制中，发展通用冲模、组合冲模和锌合金模、聚氨酯橡胶模、薄板冲模、钢带冲模等简易冲模，以便缩短冲模加工周期，降低制模成本，使冲压加工能适应小批量生产和新品试制的需要；组织冲模专业化生产，减少制模手工操作，采用各种先进加工、检测设备和各种新的制模技术，以适应大型、复杂、精密、先进冲模的加工；改进冲模热处理，发展模具表面强化新工艺，开发制模新材料，以便提高冲模的使用寿命和冲压件的质量；大力加

23、强冲模典型化和标准化研究，积极开展冲模的计算机辅助设计与计算机辅助制造，以便简化冲模的设计与加工，缩短冲压生产准备周期，降低制模成本，提高制模质量；在冲压设计中采用先进技术，如在冲模结构上配置能在冲压过程中控制定位不准、工件重叠、尺寸超差的装置。改进通用压力机的结构，提高刚度和精度；积极开发高速压力机、多工位压力机、数控压力机，提高生产效率，满足大批量生产的需要等等。冲压也存在一些缺点：1、 噪声和振动大。2、 模具要求高、制造复杂、周期长、制造费用昂贵，因而小批量生产受到限制。3、 零件精度要求过高，冲压生产难以达到要求。由于冲压工艺具有上述突出的特点，一次在国民经济各个领域得到了广泛应用。

24、例如，航空航天、机械、电子信息、兵器、日用电器及轻工等产业都应用冲压加工。第8章 冲压技术的发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压工艺和冲模技术也在不断地革新和发展。冲压加工技术在今后的发展方向和动向，主要有以下几个方面：（1）工艺分析计算的现代化。冲压技术与现代数学、计算机技术联姻，对复杂曲面零件（像汽车覆盖件）进行计算机模拟，达到预测某一工艺方案对零件成型的可能性与成型过程中将发生的确问题，供设计人员进行修改和选择。这种设计方法是将传统的经验设计升华为优化设计，缩短了模具设计与制造周期，节省了昂贵的模具实模费用等。（2）模具计算机辅助设计、制造与分析（

25、CAD/CAM/CAE）的研究也应用，将极大地提高模具制造效率，提高模具的质量，使模具色与制造技术实现CAD/CAM/CAE一体化。（3）冲压生产的自动化。为了满足大批量生产的需要，冲压生产已向自动化、无人化方向发展。现已实现了利用高速冲床和多工位精密激进模实现单机自动冲压，其每分钟可冲压几百乃至上千次。大型零件的生产已实现了所机联合生产线，从板料的送进到冲压加工、最后检验可全由计算机控制，极大地减轻了工人的劳动强度并提高了生产效率。目前冲压生产形成的柔性冲压加工中心发展。这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的

26、数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。（4）为适应市场经济需求，大批量与多品种小批量共存。发展适宜与小批量生产的各种简易模具、经济模具和标准化且容易变换的模具系统。（5）虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。设计总结通过对垫片连续模具的设计，对常用冲压件在冲压过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了冲压成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了

27、一次新的锻炼。在今次的设计过程中，有很多的问题需要独立思考，在用常规的方法解决不了的问题时，还要从反向去思考。从而使我的思维能力得到了很大的提高。设计中所涉及一定的创新，给我提供了一劲儿很好的提高应变能力的训练机会。设计时，经过不断的到学校图书馆认真地查找和借阅相关的参考资料，不但提高了个人查阅资料能力，还扩阔了我的知识视野。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用CAD软就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及凸凹模与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似冲压模具设计效率更为提高。总之，通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用CAD技术进行设计，在模具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美的模具。在设计的过程中，也出