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李洋冲压模具自考论文

武汉科技大学继续教育学院

毕业论文（设计）

鄂州职业大学教学站（点）

2013届模具设计与制造

题目：

垫片落料冲孔复合模具设计

学号：

014910210429

学生：

李洋

指导教师：

柳松柱

批阅教师：

柳松柱

2013年06月03

摘要

本文通过在江门职业技术学院的学习,设计该零件的冲裁模.首先对冲压件进行工艺性分析,对冲压模具总体结构设计,画装配图.

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技术

关键字:

冲压凸模凹模模架凸凹模

绪言

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）流动，使之形成所需要的形体，用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料厂消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改选序列的第一位。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。

模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%~90%的产品的零件，组件和部件的生产加工。

目录

1.冲压件............................................................5

2.零件的工艺性分析..................................................5

2.1零件的工艺性分析................................................5

2.2冲裁件的精度与粗糙..............................................5

2.3确定工艺方案....................................................6

3.冲压模具总体结构设计.............................................6

3.1模具类型........................................................6

3.2操作与定位方式..................................................6

3.3卸料与出件方式..................................................6

3.4模架类型及精度..................................................7

4.冲压模具工艺与设计计算............................................7

4.1排样设计与计算..................................................7

4.2设计冲压力与压力中心,初选压力机................................8

4.3计算凸凹模刃口尺寸及公差........................................8

5.模具的总张图与零件图..............................................9

5.1冲压模具的零件图................................................9

5.1.1凹模的设计....................................................9

5.1.2凸模的设计...................................................10

5.1.3凸凹模的设计.................................................10

5.2选择坚固件及定位零件...........................................11

5.2.1螺钉规格的选用...............................................11

5.2.2活动挡料销...................................................11

5.3设计和选用卸料与出件零件.......................................12

5.3.1卸料板.......................................................12

5.4选择模架及其它模具零件.........................................12

5.4.1模架.........................................................12

5.4.2模柄.........................................................13

5.4.3垫板.........................................................13

5.4.4凸模固定板...................................................13

5.4.5凸凹模固定板.................................................14

5.5压力机的校核...................................................15

5.6级进模具的装配图...............................................16

6.总结.............................................................17

7.致谢.............................................................18

8.参考文献........................................................19

1．冲压件

冲压件图如下图所示:

冲压技术要求:

材料:

08钢

材料厚度:

3mm

生产批量:

大批量

2.零件的工艺性分析.

2.1零件的工艺性分析

该零件材料为08钢结构简单,抗剪强度为300mpa形状对称,只有落料，冲孔两个工序具有良好的冲压性能，适合冲裁。

工件结构相对简单，有一个φ20mm的孔两个φ8mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的的距离也满足要求，最小壁厚为6mm（φ20mm孔与φ35mm的孔、φ8mm的孔与R10mm的外圆之间的壁厚。

）

2.2冲裁件的精度与粗糙度

冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较底，普通冲裁完全能满足要求。

根据表8-14得出零件图如下：

2.3确定工艺方案.

该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种：

方案一:

单序模：

零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;

方案二：

复合模：

若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,凸凹模最小壁厚为3.2mm。

方案三:

级进模：

大批量生产、冲裁精度较高，冲裁件孔与孔、孔与边缘尺寸较小时使用，计算该件的最小壁厚为6mm。

综上所述可选方案二复合模。

3.冲压模具总体结构设计

3.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案,采用复合冲裁模.

3.2导向与定位方式

导向形式：

滑动导柱导套导向

定位方式：

板料定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销完成，因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用的是导料板，无侧压装置。

控制条料的送进步距采用挡料销定距。

3.3卸料与出件方式

冲孔凸模与凸凹模冲孔，冲孔废料直接落料。

利用推件块将制件顶出。

3.4模架类型及精度

该模具采用后侧导柱模架，以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。

4.冲压模具工艺与设计计算

4.1排样设计与计算

1.根据零件形状和增大利用率而采用斜排。

2.搭边值设定：

查表2.5.2得a1=2.5a=2.8

3.条料宽度与导料板间距离计算

采用无侧压装置条料宽度与导料板间距离

条料的宽度B

=（Dmax+2a+C）

查表2.5.3得条料宽度偏差△=0.9mm

导料板与条料之间的最小间隙C查表2.5.5得C=0.5

B=（35+2x2.8+0.5）

=41.1

mm,根据实际取料宽为42mm

导料板间的距离:

A=B+C=42+0.5=42.5mm

步距S=2X+a1如图4-1,x=35.28,

S=35.28X2+2.5=73.06,

图4-1（斜排）

4.条料的利用率η=（A/BS）X100%

由零件图用CAD计算得一个零件的面积为1600.77mm

一个进距内的坯料面积:

BXS=42X73.06=3068.52mm

因此材料利用率为:

η=（A/BS）X100%

=（1600.77/3068.52）X100%

≈53%

4.2设计冲压力与压力中心,初选压力机.

（1）落料力根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件外周边之和L=186.6mm,冲孔内周边之和L=113.1mm,又因为τ=300Mpa,t=3mm,取K=1.3,则根据式,F1=KLtτ=1.3X186.6X3X300=218.322KN

冲孔力:

F2=KLtτ=1.3X113.1X3X300=132.327KN

所以冲裁力F=F1+F2=218.322+132.327=350.649KN

推件力:

由表2.9.4,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=9mm,,故n=h/t=9/3=3,查表2.6.1,取KT=0.45则

FT=nKTF冲=3X0.45X132.327=178.641KN

卸料力FX由表2.6.1,取KX=0.04,则

FX=KXXF落=0.04X218.322=8.732KN

所以FZ=F+FX+FT=350.649+178.641+8.732=538.02KN

公称压力F=1.3FZ=1.3X538.02=699.43KN

根据公称压力选取压力机

因此可选压力机型号为J23-80

闭合高度为380≥H≥290

（2）压力中心

因为该制件是简单对称件,所以压力中心为该制件的几何中心.

4.3计算凸凹模刃口尺寸及公差

1.冲孔尺寸2-￠

根据表2.3.3,由材料厚度可得Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.

查表2.4.1￡T=0.020￡A=0.020

磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,

校核:

︱￡T︱+︱￡A︳=0.04≤Zmax-Zmin=0.18

dT=（dmin+x△）

=（8+0.5X0.36）

=8.18

dA=（dT+Zmin）

=（8.18+0.46）

=8.64

2.冲孔尺寸￠20

根据表2.3.3,由材料厚度可得Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.查表2.4.1￡T=0.020￡A=0.025

磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,

校核:

︱￡T︱+︱￡A︳=0.045≤Zmax-Zmin=0.18

dT=（dmin+x△）

=（20+0.5X0.52）

=20.26

dA=（dT+Zmin）

=（20.26+0.46）

=20.72

3.落料尺寸￠20

根据表2.3.3,由材料厚度可得Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.查表2.4.1￡T=0.020￡A=0.025

磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,

校核:

︱￡T︱+︱￡A︳=0.045≤Zmax-Zmin=0.18

DA=（Dmax-x△）

=（20-0.5X0.52）

=19.74

DT=（DA-Zmax）

=（19.74-0.64）

=19.1

4.落料尺寸￠35

根据表2.3.3,由材料厚度可得Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.查表2.4.1￡T=0.020￡A=0.030

磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,

校核:

︱￡T︱+︱￡A︳=0.05≤Zmax-Zmin=0.18

DA=（Dmax-x△）

=（35-0.5X0.62）

=34.69

DT=（DA-Zmax）

=（34.69-0.64）

=34.05

5.孔心距60±0.74

L=L平±1／8△=60±1／8X1.48=60±0.185

5.模具的总张图与零件图

5.1冲压模具的零件图

5.1.1凹模设计

各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,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模柄中心重合,其轮廓尺寸按公式2.9.32.9.4计算用CAD计算出凹模刃口的最大尺寸b=78mm查表2.9.5得k=0.3

凹模厚度H=kb=0.3X78=23.4mm凹模厚度取24mm

凹模壁厚C=（1.5-2）H=40mm所以凹模壁厚度为40mm

凹模长度L=l+2C=78+2X40=158mm

凹模宽度B=l+2C=35+2X40=115mm

由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=158X115X24,查有关国家标准,并无厚度合适,因此我选LXB为标准尺寸,得LXB=160X125

凹模材料的选用:

材料选用Cr4WmoV。

5.1.2凸模设计

凸模材料：

参照冲压模具设计与制造选用T10A.因为所冲的孔均为圆形，而且都都不属于特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用阶梯式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，冲孔凸模结构如图：

凸模长度L=H固+H凹=1.8H凹=1.8X24=43.2

H1=0.8H凹=0.8X24=19.2

5.1.3凸凹模设计

由表2.9.6得凸凹模最小壁厚￡=6.7

5.2选择坚固件及定位零件

螺钉规格的选用:

根据标准GB699选取材料为45钢.热处理硬度值HRC35~40卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉,卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为12mm卸料钉尾部应留有足够的行程空间,卸料螺钉拧紧后应使卸料板超出凸凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整.

活动挡料销:

在卸料板上固定了3个导料销,用于条料送进的定位.在送进方向上用一个弹簧弹顶装置的挡料销,挡料销,的尺寸如下图:

5.3设计和选用卸料与出件零件

卸料以卸料板卸料,出件是以凸凹模往上冲出即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取10，LXBXH=158X115X10材料为45号钢由以上根据凸凹模可设计出卸料板如图5-13.

5.4选择模架及其它模具零件

5.4.1模架:

根据GB/T2861.5-90,由凹模周界158X115,及安装要求,选取

凹模周界:

LXB=160X125,闭合高度:

H=170~205,上模座:

160X125X40

下模座:

160X125X50导柱25X160,

导套:

25X95X38,

5.4.2模柄

由压力机的型号J23-80.可查得模柄孔的直径为60,深度为80,由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小5~10mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，所以根据GB2862.1-81得图5-15所示:

5.4.3垫板

垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取3~10mm,这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格为LXBXH=160X115X10

5.4.4凸模固定板:

凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致,厚度为20mm,根据核准选取板的规格为

LXBXH=160X115X20;

5.4.5凸凹模固定板

凸凹模固定板的尺寸与垫板的尺寸一致,厚度为20mm,规格为LXBXH=160X115X20;

5.5压力机的校核

5.5.1公称压力

根据公称压力的选取压力机型号为J23-80,它的压力为800>699.43所以压力得以校核;

5.5.2闭合高度

由压力机型号知Hmax=380M=90H1=100

Hmin=Hmax–M=380-90=290

（M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm）

根据GB/T2851.3-90得模具闭和高度为170≤H≤205,根据公称压力选用压力机闭和高度290≤H≤380,H垫=100

因为Hmin+10-H垫≤H≤Hmax-5-H垫200≤H≤275

所以H=205选顶定压力机J23-8符合要求.

H=H（上）+H（垫）+H（凸凹）+L+H（下）=40+10+43.2+H（凸凹）+50=145+H（凸凹）

145+H（凸凹）=205H（凸凹）=60

5.6根据前面的设计与分析,可以得出如级进模具的总张图

如图5-1所示:

5-1复合模总装图

模柄，2.上模座,3.凸模,4.导套,5.凸凹模固定板,6.卸料螺钉,

7下模板8.螺钉,9.卸料推杆,10.螺钉,11.打料杆,12.凸模固定板13.凸凹模14.螺钉15.活动挡料销16.卸料板17.弹簧18.螺钉

总结

在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节。

是我们步入社会参与实际工作的一次极好的演示，我十分有幸提早把毕业设计和实际工作有机的结合起来。

此次的毕业设计是我们从大学毕业走向未来工作的重要一步，从最初的选题、开题到计算、绘图直到完成设计，期间查找资料、老师们的指导与同学的交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。

不但使我更进一步理解和懂得了以前学到的知识而且还把以前课本上学到的知识连接在了一起。

使我能更好的融会贯通。

此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，毕业设计收获很多，提高自己的绘图能力。

但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解。

这次实践是对自己大学所学的一次大的检阅，使我明白了自己知识还很浅薄。

虽然马上要毕业了但是自己的求学之路还很长，以后更应在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。

致谢

首先感谢鄂州职业技术学院，给我提供这么好的学习生活环境，在校学习和生活的日子是我一生中一段难忘的经历！

本文是在柳松柱老师精心指导和大力支持下完成的。

柳松柱老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。

他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。

最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢

参考文献

1.许发樾主编《冲模设计应用实例》机械工业出版社1999年6月出版

2.钟毓斌主编《冲压工艺与模具设计》机械工业出版社2000年5月出版

3.《冲模设计手册》编写组编著《冲模设计手册》机械工业版社1999.6出版

4.冯炳尧韩泰荣殷振海蒋文森编《模具设计与制造简明手册》上海科学技术出版社1984年12月出版

5.贺光谊唐之清主编《画法几何及机械制图》重庆大学出版社1993.10出版

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