直角垫片模具设计.docx

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直角垫片模具设计

前言……………………………………………………………………………………6

摘要……………………………………………………………………………………7

1工艺分析……………………………………………………………………………8

2工艺方案的确定……………………………………………………………………8

3模具结构形式的确定………………………………………………………………8

4工艺设计……………………………………………………………………………9

4.1计算毛坯尺寸…………………………………………………………………9

4.2画排样图………………………………………………………………………9

4.3计算材料的利用率……………………………………………………………10

4.4计算冲压力……………………………………………………………………10

4.5初选压力机……………………………………………………………………10

4.6计算压力中心…………………………………………………………………10

4.7计算凸、凹模刃口尺寸………………………………………………………11

5模具结构设计………………………………………………………………………12

5.1凸凹模尺寸……………………………………………………………………12

5.2模架及其它冲模零件尺寸……………………………………………………13

5.3凸模固定板固定形式…………………………………………………………14

5.4卸料与出件装置………………………………………………………………14

5.5卸料板………………………………………………………………………15

5.6卸料装置………………………………………………………………………16

5.7模架及其他零件的选用………………………………………………………17

5.8冲压设备的选择………………………………………………………………18

6.校核压力机安装尺寸……………………………………………………………19

7.装配图和零件图…………………………………………………………………21

参考文献……………………………………………………………………………22

致谢………………………………………………………………………………23

前言

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。

冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。

冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。

全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。

汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。

仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。

冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。

冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。

由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。

冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。

生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。

冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。

生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。

冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。

分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。

成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。

在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。

冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。

因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。

由于自身知识的不够完善，在设计的过程中存在着一些不足和不完善的地方，恳请老师指正。

直角垫片模具设计

[摘要]本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件尺寸、材料、批量生产要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案和模具结构方案，然后通过工艺设计计算。

确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。

其中在结构设计中，对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出料装置、模架、冲压设备，紧固件等进行设计。

对于部分零件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零件进行加工工艺分析，最终完成这篇毕业设计。

关键词

（a）

直角垫片模具制作

作者:

李亮

指导老师:

邓毅

（永州职业技术学院2011级模具设计与制造专业，永州425000）

一.工艺分析

（1）材料：

Q235钢板属于普通碳素钢，查附表1可知，其屈服强比1，延伸率较高，具有良好的冲裁性能。

（2）工件结构形状：

该冲件结构简单，有利于凸凹模的加工及使用寿命。

（3）尺寸精度：

零件内、外形尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。

经查公差表，各尺寸公差分别为：

零件外形尺寸：

R100-0.６２mm400-0.43mm　500-0.６２　mm

零件内形尺寸：

Φ80+0.36mm　　

结论：

适合冲裁。

二.工艺方案的确定

该零件包括有落料、冲孔两道工序，可以采用以下三种工艺方案。

1先落料，再冲孔，采用单工序模生产。

2落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。

3冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。

三.模具结构形式的确定

方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效益低，难以满足零件大批量生产的需求。

由于零件结构简单，为提高生产效益，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。

为了更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁方式进行生产。

由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。

四.工艺设计

4.1计算毛坯尺寸

计算毛胚尺寸是为了更好的节约材料及成本。

零件外形尺寸近似矩形，轮廓尺寸为65x52.2，考虑操作方便并为了保证零件精度，采用直排有废料排样。

查表3-13得搭边的参考值为a=2.2，侧边安圆形取搭边值a=2.5.

送料布距为S=24+2.2=26.2mm。

条料宽度按表3-14中公式计算：

B=（D+2a1）0查表3-15得：

Δ=0.6

B=0-0.6（60x2x2.5）=650-0.6mm零件如a图

4.2画出排样图B:

（b）

4.3计算材料的利用率

在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。

冲压件在条料或板料的布置方法称为排样。

不合理的排样会浪费材料，衡量拍样经济性的指标是材料的利用率.

查附表选用板料规格为900x2000x2，采用横裁，剪却条料尺寸为65x900，一块板料可裁的条料为32，每块板料可冲零件的个数为个零件1114，则一块板料的材料利用率为：

采用纵裁是的材料利用率依次计算

4.4计算冲压力

（1）计算工序冲压力，选用压力机

查附表1.

表3-18，

=0.05

=0.055

落料力

=

=1.3x171.4x２x260≈115.86KN

冲孔力

=

=1.3x８πx260≈16.78KN

卸料力

＝

＝0.05x115.87＝5.79KN

推件力取n＝８

＝

＝

＝6x0.055x16.78≈3.73KN

总冲压力

FZ＝

＋

＋

＋

≈274.22KN

4.5初选压力机

根据计算总力，查附表5可初选JB23-30的压力机。

当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。

总压力为274.22KN，因此选压力机的型号为JB23-30.

4.6计算压力中心

画出凹模刃口，用公式

4.7计算凸凹模刃口尺寸

1.根据已确定的工艺法案，模具结构可采用左右送料，挡料销定距、弹性卸料装置、下落料方式的倒装式冲裁模结构形式。

模架可采用后导式标准模架。

据此，画出模具结构草图。

2.冲模刃口尺寸及公差的计算

解：

该冲裁件有落料、冲孔两道工序，依题意可知该模应以凹模为基准配制加工凸模，A图虚线为凹模轮廓磨损后的变化。

按配制加工方法，只需计算落料的刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配制。

（1）根据A图，凹模磨损后变大的尺寸有Ad1（５０0-0.６２）Ad2（４０0-0.６３）.其中Ad2（８0-0.43）为半边磨损尺寸，制造偏差δ＝0.25/2。

刃口尺寸计算公式：

由表2.3.1查得：

对于以上要计算的尺寸，其磨损系数均为x＝0.5

Ad1＝（50-0.5x0.62）

＝49.690+0.155mm

Ad2＝（40-0.5x0.43）

＝39.690+0.155mm

Ad３＝（10-0.5x0.43）

＝9.7950+0.053mm

（2）根据A图，凹模磨损后变小尺寸有Bd1（Φ80+0.36）Bd2（Φ6

）。

刃口尺寸计算公式：

由表2.3.1查得：

Bd1、Bd2的磨损系数均为x＝0.5

Bd1＝（8+0.5x0.43）

＝8.215

mm

（3）凸模刃口尺寸确定，查表2.2.3，冲裁合理间隙2cmin＝0.126mm2cmax＝0.180mm，故：

凸模刃口尺寸按凹模相应部位的相应尺寸配制，保证双面最小间隙2cmin＝0.132mm。

该冲裁件落了料凹模和凸模的刃口尺寸标注C图如所示

（c）

5.模具结构设计

冲裁模是冲裁工序所用的模具。

冲裁莫的结构类型较多，可按不同的特征进行分类。

模具结构设计是在满足生产条件下尽量减少成本的一种措施。

5.1凸凹模尺寸

查表3-34得k＝0.4，查表3-25得s2＝36

凹模厚H

＝0.4x60＝24mm

B＝s＋（2.5~4.0）H＝60＋（2.5~4.0）×24＝120~156mm

L＝s1＋2s2＝60+2×36＝132mm

查标准JB/T-6743.1-94：

确定凹模外形为：

160×160×24（mm）。

将凹模板作成薄型形式并加工空心垫板后实取为：

160×160×10（mm）。

　　　如图ｄ所示：

（1）凸模长度L1的确定

凸模长度计算为：

L1＝h1+h2＋h

其卸料板厚h2＝10；凸模固定板厚度为h1＝16;凸模修模量h＝24则

L1＝16＋10＋24＝50mm

（2）凹凸模内外刃壁厚校核：

由于该冲裁件最小壁厚为7mm，查表3-28可知，

倒装式复合膜的最小壁厚要求为3.2mm，因此，凹凸模壁厚足够。

（3）冲孔凸模尺寸

凸模长度：

L凸＝h1+h1+h3

＝14+12+14

＝40mm

5.2模架及其他冲模零件尺寸

凸凹模的的结构简图ｅ所示:

（ｅ）

（O）

5.3凸模固定板固定形式：

凸凹模与凸凹模固定板的采用H7／m6配合。

凸凹模固定板的结构简图如O所示：

5.4卸料与出件装置

出件方式采用凸模直接顶出的下出料方式。

由于卸料采用弹性的卸料方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉、和弹性原件组成。

5.5卸料板：

弹性卸料的平面尺寸等于或稍大凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍，卸料板与凸模的单边间隙按《冷冲压工艺与模具设计》表3-32选取，t＞1mm时，单边间隙为0.15mm。

为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平台应高出凸模刃口尺寸尺寸端面0.3～0.5，卸料版的尺寸规格大小：

160x160x10mm，材料为45#钢,如图ｆ所示.

卸料螺钉：

卸料螺钉采用标准的梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择4个卸料螺钉，规格为，JB/T7650.5-94。

如图g所示：

（g）

5.6卸料装置：

由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性原件，卸料橡皮的选用原则：

为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或卸料力Fx

5.79KN

式中

-橡皮工作时的弹力，Aˉ橡皮的橫截面积，Pˉ与橡皮压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为10%～15%。

由《冷冲压工艺与模具设计》图3-64知，取P=0.6Mpa，求得A=91.6m2，《冷冲压工艺与模具设计》表3-33的公式求的橡皮的尺寸规格35x26x24

根据工件的厚度为2mm，冲裁时进入凹模的深度为1mm，模具维修时的刃磨量为2mm，开启时卸料板高于凸模1mm，则求的总工作行称：

h工件=8mm，

使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35%～45%。

自由高度应为：

H=h/（0.25～0.30）

=8/（0.25～0.30）

=26～30mm

模具的预压缩量为：

H预=（10%～15%）H

=2.4～3.6mm

取H预=3mm

由此可知：

安装橡皮高度尺寸为21mm

式中的H————所需的工作行程。

由式上的高度，还在按下式进行校核

0.5≤H/B≤1.5

如果H/D超过1.5，应把橡皮分成若干段，并在橡皮之间垫上钢圈。

由《冷冲压工艺与模具设计》变3-33求的橡皮的尺寸规格为33x26x24

5.7模架及其他零件的选用：

模柄

模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心固定在压力中心，模柄的的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用压入式模柄，用3～4个螺钉固定在上模座上。

如图H所示：

（H）

模座：

标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，

上模座：

160x160x40mm

下模座：

160x160x40mm

模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性。

采用牌号为HT200。

5.8冲压设备的选择：

选用开式双柱可倾压力机JB23-30

公称压力为30t

滑块行程为65mm

滑块行程次数105mm

最大闭合高度为270mm

滑块中心线至床身距离为200mm

工作台尺寸：

370mm～560mm

垫板厚度为：

50mm

模柄孔径为：

Φ50x110mm

最大倾角/0：

30

电动机功率/KW：

2.20

6校核压力机安装尺寸

6.1公称压力：

根据公称压力的选取压力机型号为JB23-30，它的压力为30t〉15.79t，所以压力机得以校核。

6.2滑块行程：

滑块行程应保证胚料能够顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出，这里只是材料的厚度t=2mm，卸料版的厚度H=10mm，及凸模冲入凹模的最大深度2mm，即S1=2+10+2=14mm〈S=60mm，所以得以校核。

6.3行程次数：

行程次数为105次/min，因为生产批量为大批量，又是手工送料，因此得以校核。

6.4工作台的尺寸：

LXB=160x160mm，且每边留出60～100mm，即L1XB1=416X416mm,而压力机的工作台面L2XB2=760x473mm，冲压件与废料从下模漏出，漏出尺寸小于60mmx50mm，而压力机的孔尺寸为250x250，故符合要求，得以校核。

6.5滑块模柄空尺寸：

滑块上模柄孔的直径为50mm，模柄孔深度为60mm，而所选的模柄夹持部分直径为40mm，长度为48mm，故符合要求，得以校核。

6.6闭合高度：

由压力机型号知

=270mm，

=50

=70

=270-50=210mm

（

为闭合高度调节量/mm，

为垫板厚度/mm）

由公式得：

（

）-5≥

≥（

）+10,得

（270-70）-5≥200≥（210-70）+10.

即195≥200≥150，所以所选压力机适合，即压力机得意校核。

7装配图和零件图：

总装图如图J所示：

绘制模具总装图，如图。

按模具标准，选取所需的标准件，查清楚标准件代号几标记，写在总图明细表内见.并将各个零件标出统一代号。

如表一所示

（J）

参考文献

[1]成虹主编.冷冲压工艺与模具设计[M]成都：

电子科技大学出版，2000

[2]徐茂功桂定一主编。

公差配合与技术测量北京：

机械工业出版社，2000

[3]曾霞文徐政坤主编。

冷冲压工艺与模具设计（修订版）。

长沙：

中南大学出版社，2008

[4]史铁梁主编。

北京：

机械工业出版社，2003

致谢

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。

离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。

从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!

　　面对神秘瑰丽的古代典籍茫茫然不知从何处下手，几经酝酿思索，最后在任课老师的鼓励和帮助下，最终写下了此冷冲压模具设计论文。

　　本学位论文是在我的指导老师邓毅老师的亲切关怀与细心指导下完成的。

从课题的选择到论文的最终完成，邓老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持，并且在耐心指导论文之余，陈老师仍不忘拓展我们的文化视野，让我们感受到了文学的美妙与乐趣。

虽然经理有点辛苦，但是为我将来步入学术研究的殿堂打开了不可多得的方便法门。

值得一提的是，邓老师宅心仁厚，闲静少言，不慕荣利，对学生认真负责，在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我们获益菲浅，并且将终生受用无穷。

毕竟“经师易得，人师难求”，希望借此机会向邓老师表示最衷心的感谢!

　　此外，本文最终得以顺利完成，也是与机械系其他老师的帮助分不开的，虽然他们没有直接参与我的论文指导，但在开题时也给我提供了不少的意见，提出了一系列可行性的建议，他们是周贤文老师，邓子林老师，向国玲老师等，在此向他们表示深深的感谢!

　　最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。

在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望!

我一定会好好孝敬和报答他们!

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