衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计本科毕业设计.docx
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衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计本科毕业设计
宜宾职业技术学院
毕业设计
题目：
衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
宜宾职业技术学院
毕业论文（设计）选题报告
姓名
王宇
性别
男
学号
201012767
系部
现代制造系
班级
模具1103
论文（设计）
题目
衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计
课题来源
教学
课题类别
毕业设计
选做本课题的原因及条件分析：
原因：
这个题目能够将所学的专业基础课：
如机械制造基础、机械制图、机械设计基础，CAD/CAM、冲压模具等方面知识综合运用。
在该题目中能学到更多的专业知识。
条件：
学校图书馆、实验室等进行模具的设计和UG造型等。
所以：
我申请此课题，望指导老师及系领导批准。
内容和要求
内容：
1.主要零件工艺分析，冲裁工艺方案的确定，模具结构形式的选择，排样，压力机初选，工作零件刃口尺寸的计算等；2.非标准零件的加工工序工艺卡片编制；3.定位零件结构尺寸确定，工作零件结构尺寸的确定及材料的选取，导柱导套，模架的选取等。
要求：
按时独立完成毕业设计的各项工作，严格按照国家标准绘制相关零件图图形，按照毕业论文的要求完成毕业设计的各项工作；分析处理科学，文字通顺，专业用语准确，符号统一，编号其全，书写工整。
指导教师意见
（签章）
年月日
系部毕业论文（设计）领导小组意见：
（签章）
年月日
衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计
摘要
本文介绍了衣柜门扣垫片复合模设计的全过程。
首先对制件进行冲压工艺分析以及确定模具的总体结构、计算各工艺参数等，又确定了该冲压模主要零件的结构形式，并对所设计的主要零件进行分析说明，采用CAD软件绘制冲压模具工作零件的零件图；最后绘制装配图，编写说明书。
关键词：
垫片；冲压模；工艺参数
1绪
论
在现代化生产中，模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一，模具在机械、电子、航空、航天、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业、机械及日常生活用品的生产中，已占有十分重要的地位，在产品竞争和产品不断更新的年代，要使产品不断降低成本并具有价格优势，采用模具成形技术来制造产品是非常重要的途径之一。
现代工业生产中，60%～90%的工业生产需要使用模具来加工。
作为一种高效率的生产工具，模具是工业生产中使用极为广泛、地位极其重要的工艺装备。
采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再次加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产自动化的特点。
本设计是衣柜门扣垫片复合模的设计。
对衣柜门扣定位块模具进行冲压工艺的设计，冲模的装配图进行设计，利用电脑设计模具的零件图以及模具零件的制造工艺设计等。
我们通过借助资料、手册、图册等设计所需的工具书，在导师的指导下，设计了衣柜门扣垫片复合模。
2冲压件工艺分析
-
图2-1衣柜门扣垫片零件简图
生产批量：
大批量
材料：
10
材料厚度：
1mm
毛坯精度：
IT14
（1）材料分析：
表2-1部分碳素钢抗剪性能
材料名称
牌号
材料状态
抗剪强度（Mpa）
碳素结构钢
10F
已退火
220～340
10
260～340
15
270～380
该冲裁件的材料10为碳素结构钢，具有良好的冲压性、压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。
综合评比均适合冲裁加工。
（2）零件结构：
该冲裁件结构简单，孔的中心与边缘的距离满足加工要求。
（3）尺寸精度：
零件图上所有尺寸均未注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸，普通冲裁完全能满足要求。
（4）冲压工序：
根据零件图可知有内孔所以采用冲孔，零件的外形轮廓采用落料。
表2-1标准公差数值（摘自GB/T1800.3-1998）
公差等级
IT2
IT3
IT4
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
基本尺寸/mm
/μm
/mm
≤3
＞3～6
＞6～10
＞10～18
＞18～30
＞30～50
＞50～80
＞80～120
＞120～180
＞180～250
＞250～315
＞315～400
＞400～500
1.2
1.5
1.5
2
2.5
2.5
3
4
5
7
8
9
10
2
2.5
2.5
3
4
4
5
6
8
10
12
13
15
3
4
4
5
6
7
8
10
12
14
16
18
20
4
5
6
8
9
11
13
15
18
20
23
25
27
6
8
9
9
13
16
19
22
25
29
32
36
40
10
12
15
18
21
25
30
35
40
46
52
57
63
14
18
22
27
33
39
46
54
63
72
81
89
97
25
30
36
43
52
62
74
87
100
115
130
140
155
40
48
58
70
84
100
120
140
160
185
210
230
250
60
75
90
110
130
160
190
220
250
290
320
360
400
0.10
0.12
0.15
0.18
0.21
0.25
0.30
0.35
0.40
0.46
0.52
0.57
0.63
0.14
0.18
0.22
0.27
0.33
0.39
0.46
0.54
0.63
0.72
0.81
0.89
0.97
0.25
0.30
0.36
0.43
0.52
0.62
0.74
0.87
1.00
1.15
1.30
1.40
1.55
3冲压工艺方案确定
3.1冲裁工艺方案的确定
在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。
工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。
3.1.1冲裁工艺方法的选择
冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。
单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。
复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。
级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。
其三种工序的性能见表3-1。
表3-1单工序冲裁、级进冲裁和冷冲冲裁性能
比较项目
单工序模
复合冷冲模
级进模
生产批量
小批量
中批量和大批量
中批量和大批量
冲压精度
较低
较高
较高
冲压生产率
低，压力机一次行程内只能完成一个工序
较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序
高，压力机在一次行程内能完成多个工序
实现操作机械化自动化的可能性
较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化
制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作
容易，尤其适应于单机上实现自动化
生产通用性
通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产
通用性较差，仅适合于大批量生产
通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产
冲模制造的复杂性和价格
结构简单，制造周期短，价格低
冲裁较复杂零件时，比级进模低
冲裁较简单零件时低于冷冲模
复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。
由于零件的生产要求的是中批量生产、零件的尺寸较小且结构较复杂，制造相对比较难，为提高生产率，根据上述方案分析、比较、宜采用复合模。
3.1.2冲裁结构的选取
按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表3-2：
表3-2正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围
比较项目
正装（顺装）式复合模
倒装式复合模
结构
凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模
凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模
优点
冲出的冲件平直度较高
结构较简单
缺点
结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作
不宜冲制孔边距离较小的冲裁件
适用范围
冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件
不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛
通过对正装式复合模和倒装式复合模两种优点、缺点及适用范围的分析比较，正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。
而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。
综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。
3.2模具总体结构确定
3.2.1送料方式的确定
由于零件的生产批量是大批量，及模具类型的确定，合理安排生产可用自动送料方式。
3.2.2定位方式的选择
定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。
由于毛坯选择的是条料，所以可以采用挡料销进行送料方向的定位，采用导料销进行垂直方向的导料。
3.2.3卸料方式的选择
刚性卸料是采用固定卸料板结构。
常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。
弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。
弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。
因为工件料厚为1mm，卸料力不大，可采用弹压卸料装置。
因选用的冲压设备为开式压力机，采用竖向送料方式，即由后到前自动送料。
3.2.4导向方式的选择
方案一：
采用对角导柱模架。
由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。
常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、冷冲模。
方案二：
采用后侧导柱模架。
由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。
因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。
但是不能使用浮动模柄。
方案三：
四导柱模架。
具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。
常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。
方案四：
中间导柱模架。
导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。
只能一个方向送料。
图3-1导柱模架
根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。
由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。
即方案二最佳。
4零件工艺计算
4.1排样方式选择
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利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。
排样的方法有：
直排、斜排、对直、混合排，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。
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，冲模结构简单。
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。
采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响。
冲裁件的尺寸精度不易保证。
如图4-1、4-2所示：
图4-1直排样一
图4-2直排样二
由于零件的尺寸精度要求较高，为了提高材料的利用率简化模具结构可以采用少废料排样，因此排样图选用图4-1直排一排样。
4.2送料步距和条料宽度的确定
（1）送料步距及送料方式
所谓送料步距是指条料在模具上每次送进距离。
每个步距可冲出一个零件，也可以冲出多个零件。
每次只冲一个零件的步距S的计算公式如下：
S=D+a（4-1）
式中：
D-平行于送料方向的冲裁件宽度；
a-冲裁件之间搭边值；
根据公式（4-1）得步距：
S=53+1.5=54.5mm
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＜B时，采用纵向送料方式；L＞B时，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-送料方向的凹模长度；B-垂直于送料方向的凹模宽度）。
（2）条料宽度
所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。
因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值-△。
其计算公式如下：
（4-2）
式中：
D-条料宽度方向上冲裁件的最大尺寸；
a1-工件边缘搭边值；
-条料宽度的单向（负向）偏差；
查表4-2得：
a1=1.5mm
查表4-3得：
=0.4
根据公式（4-2）得条料宽度：
=（50+2×1.5）-00.4
=53-00.5mm
表4-2最小搭边值
材料厚度
t/mm
圆件及r>2t的工件
工件间a1
沿边a
0.25以下
1.8
2.0
0.25-0.5
1.2
1.5
0.5-0.8
1.0
1.2
0.8-1.2
0.8
1.0
1.2-1.6
1.0
1.2
1.6-2.0
1.2
1.5
2.0-2.5
1.5
1.8
2.5-3.0
1.8
2.2
3.0-3.5
2.2
2.5
3.5-4.0
2.5
2.8
4.0-5.0
3.0
3.5
表4-3剪切条料宽度偏差
条料
/mm
材料厚度t
～１
１～２
２～３
３～５
0～50
0.4
0.5
0.7
0.9
50～100
0.5
0.6
0.8
1.0
4.3材料利用率
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用率材料的指标。
一个步距内的材料利用率
可用下式表示：
（4-3）
式中：
A-一个步距内冲裁件的实际面积；
B-条料宽度；
S-步距。
计算冲压件的面积：
A=2535.04-230.665
=2304.375mm2
根据公式（4-3）一个步距的直排样一材料利用率为：
=[2304.375÷（50×67.5）]×100%
=68.28%
根据公式（4-3）一个步距的直排样二材料利用率为：
=[2304.375÷（66×51.5]×100%
=67.86%
由此可知，η值越大，材料的利用率就越高，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，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。
该排样材料利用率为68.28%，因此，采用少废料排样方式的直排。
如图所示：
图4-3排样示意图
5冲裁力相关计算
5.1计算冲裁力相关公式
计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，
压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp一般可以按下式计算：
（5-1）
式中：
Τ-材料抗剪强度（MPa）；
L-冲裁周边总长（mm）；
t-材料厚度（mm）；
系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数Kp，一般取1～3。
当查不到抗剪强度τ时，可以用抗拉强度σb代替τ，而取Kp=1.3的近似计算法计算。
的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计取值
的通过查下表确定，材料厚度
＝1
，取
＝300
。
表5-1部分碳素钢抗剪性能
材料名称
牌号
材料状态
抗剪强度（Mpa）
碳素结构钢
10F
已退火
220～340
10
260～340
15
270～380
5.2计算总冲裁力FP
由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式。
F总-总冲压力
F冲-总冲裁力
F卸-卸料力
F推-推料力
F冲=F1+F2（5-2）
F1-落料时的冲裁力。
F2-冲孔时的冲裁力。
冲裁周边的总长（mm）
落料周长为：
L1=42+6.28×2+26×2+3.14×16+20×2+9×2=214.8（mm）
冲孔周长为：
L2=3.14×12＋3.14×5×2+3.14×10
=100.48（mm）
落料冲裁力由公式（5-1）得：
F1=KptL1τ
=1.3×1×214.8×300
=83772（N）
冲孔冲裁力由公式（5-1）得：
F2=KptL2τ
=1.3×1×100.48×300
=39187.2（N）
所以可求总冲裁力由公式（5-2）得：
F冲=F1+F2=83772+39187.2=122959.2（N）
5.3计算卸料力FQ
查表（5-2）得Kx=0.045
根据公式（5-2）得卸料力：
F卸=K卸F冲
=0.045×122959.2≈5533.164N
5.4计算推料力FQ1
查表5-2得：
Kt=0.055
根据公式（5-3）得推料力：
F推=nK推F冲
=1×0.055×122959.2
=6762.756N
5.5计算顶件力FQ2
查表5-2得：
Kd=0.06
根据公式（5-4）得顶件力：
=0.06×122959.2
=7377.552N
表5-2卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
钢
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～2.5
＞2.5～6.5
＞6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜，黄铜
0.025～0.08
0.02～0.06
0.03～0.07
0.03～0.09
5.6压力机公称压力的选取
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。
采用弹压卸料装置和下出件的模具时：
Fp总=FP+FQ+FQ1（5-6）
采用弹压卸料装置和上出件的模具时：
Fp总=FP+FQ+FQ2（5-7）
采用钢性卸料装置和下出件的模具时：
Fp总=FP+FQ1（5-8）
由于本设计采用弹压卸料装置和上出件的模具，所以根据（5-7）得：
Fp总=FP+FQ+FQ2
=122959.2+7377.552+5533.164
=135869.92N
冲压设备属锻压机械。
常见的冷冲压设备有机械压力机（以Jxx表示其型号）和液压机（以Yxx表示其型号）。
常用冷冲压设备的工作原理和特点如表5-3。
表5-3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
利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。
结构简单，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。
适用于中小件的冲压加工，对于校正、亚印和成形等冲压工序尤为适宜。
曲柄式压力机
利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。
曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。
偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。
生产率高，适用于各类冲压加工。
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，适用于大批量生产，模具一般采用多工为级进模。
液压机
油压机
水压机
利用帕斯卡原理，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，而且是静压力，但生产率低。
适用于拉深、挤压等成形工序。
根据综上所计算出来的总压力与常用冷冲压设备的工作原理和特点初选压力机为J23-40。
6压力中心的计算
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
解析法的计算依据是：
各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力作用点的坐标位置X0，Y0（即x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。
单个零件的压力中心计算如下：
X0＝（L1X1+L2X2+……LnXn）／（L1+L2+……Ln）
Y0＝
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