垫圈零件的单工序冲压模具设计毕业作品.docx

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垫圈零件的单工序冲压模具设计毕业作品

垫圈零件的单工序冲压模具设计

摘要

目前，随着我国模具产量的日益提高，冲压模具是模具重要的组成部分，因此必须要改进模具的生产方式，提高生产效率，改进冲压模的结构，优化设计步骤。

本文对国内冲压模具和模具产业及现状、进行了讨论和比较，以及对于以后模具行业的前进方向和改进方法进行了讨论。

我们进行改进的最主要的目的还是为了提高效率，改进方法，让产量有所提高才是关键问题之一。

如何通过自己的学习理解模具的结构以及生产方法，能够让模具这门产业恢复活力。

关键词：

冲压模；改进；提高效率；学习

前言

冲压模具作为磨具行业中最重要的组成部分，我们生活中或多或少都会和它接触，所以冲压模具的水平的高低，发展的前景等都会影响到制造业的发展，随着经济的快速发展，对于模具和对于我们的要求越来越高，也同时对我们是一种挑战，这次设计是学校为了提高我们的能力和水平，让我们自己动手自己开大脑去思考，让我们把零碎的知识结合起来，巩固我们学到的知识。

学到的更多吧。

我们的实训课程十分有必要的，因此我们也会有更加深入的认识。

我们会通过这次设计对于模具行业和冲压模具有一个更加新的认识和理解对于以后我们从事模具行业更加的有帮助，还要感谢老师的帮助，才能够使我更加的理解和认识到做好一套模具是多么不容易的事情，书本上学到的东西是很少的，我们必须自己动手去干和去做，才能够了解自己的不足和真正想要学到什么东西，真正的能够学到一个特长能够让自己成为一个有用的人，去为了自己的理想去奋斗和加油。

我国的模具虽然是个模具大国但不是模具强国，我们必须要好好奋斗和加油，我们是这一代的希望尽管这是一个漫长和非常枯燥的过程我们必须通过自己的努力结合自己在学校学到的才能够有所突破，有所提高这才是我们来这边想要学到的，虽然在平常的实训中我们我们没有非常努力但是在以后的道路上我会努力，这一次的设计通过自己和同学们和老师等很多人的帮助下完成的，或许做的不好还很差，但是还是要感谢很多人，我自己一个人是完成不了的，我知道自己要学的东西还有很多，自己加油吧，希望能够在今后的学习中，能够有所改进。

关于冲压模具的成本问题也是一个重要的问题之一，冲压模具精度高但是必须结合多套模具的帮助，因此必须减少成本，优化模具结构，减少废料，才能够真正的使成本降低，冲压模具适合大批量生产，必须时刻想着多种方案，结合实训和课上所学才能够真正有所提高，今后在厂里必须要多问，多看，多学，学以致用，不仅仅是冲压模具并且是模具这个行业，以后我们要学的还有很多很多，在学校里学到的只不过是一些皮毛而已，想好自己想做什么，心里有数，冲压模具是模具行业重要的组成部分，因此想要学好它是很不容易的，必须要下功夫，多学习别人的经验，结合自己所学，模具行业在近几年虽然不景气，但是我相信过不了多久，它会恢复以前的生气，我们也即将要进入工厂要进行为期6个月的实习期，在实习期里面要学习的还有很多很多，我也发现想要做好一套模具是多么不容易，要掌握好多方面，如果只会一个方面的话那么肯定做不好的，必须多问多看多学。

自己会的太少，关于模具的结构必须要选好只有选好模具的结构才能够更快的和更加方便的做出一套好的模具，冲压模具要看很多方面，压力和温度等很多的方面，冲压模具精度高，数量快，适合大量生产，老师们的教导才能够让我懂得的很多，虽然这三年里尽管学到的很少，但是以后我一定会好好学的，排样设计也是一个关键之一，通过合理的排样。

现在随着时代的进去人们的生活水平以及生活质量的提高，对于我们来说要求也是越来越高，因此我们必须掌握更多的知识以及书本上和电脑上的知识才能够有所创新和有所突破，才不会被时代所淘汰，因此我们必须要掌握先机，把握好时代的脉搏，对于CAD,CAM等一些东西必须要了解的更多和明白去用和结合自己的工作，真正的做到学以致用，虽然只有一点点，但是如果每天都学一点，都去练习一点，那么会发现收获还是很多很多的，必须要花很多的时间才能够完成一件工件和产品，不是马马虎虎的能做好的，通过自己的努力和学习和询问，自己才能够得到一种提高和改变，这才是我们当初想要学到的吧，在三年里学的其实更多是一种方法，也许其中结合了很多方面，比如材料力学，动力学等等但是书本上的还是太少了，必须自己的探索和认知，了解自己的缺陷。

1垫圈冲裁工艺设计

1.1尺寸和材料的具体分析（见图1-1）

图1-1

⏹工作任务：

垫圈冲裁工艺设计

材料：

Q235钢

料厚：

2cm

批量生产，工件结构简单，并且精度要求也不高，因此可以采用连续冲压，冲压可以满足该零件的尺寸要求。

1.2冲压工艺性分析

⏹材料：

Q235—是一种材质为低合金钢的优质钢材。

广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器、特种设备等。

“Q”意为屈服强度，Q235表示这种钢材屈服强度为345MPa。

⏹工艺结构：

该零件形状简单对称，无异形形状，尺寸中等。

⏹尺寸精度：

零件确定自由图上的若干尺寸均为自由公差，一般按级确定工件的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度的要求。

精公差查表，尺寸公差为0.26~0.38。

1.2.1生产精度和结论

⏹生产纲领：

大批量生产适合冲压加工。

⏹结论：

可以冲裁。

冲压精度可以达到很高IT12-IT13,看图可知，图中没有标注尺寸公差，冲裁件的表面的粗糙度查表也可得到为50RAmm,精度可以达到很高的T10,该零件的精度也可以得到保证，可以进行大批量的生产。

2冲压工艺方案的确定

2.1加工方法的讨论和研究

两种典型工艺介绍：

从该零件的结构分析9以及冲压的角度来说，该零件有冲孔和落料等方法，但是有冲孔和落料等几种方案，因此可以可能的冲压方案有以下几种。

方案一：

先冲孔，后落料。

采用单工序模，横向冲裁。

方案二：

落料-冲孔复合冲压，复合模生产，竖向冲裁。

方案三：

冲孔-落料连续冲压，连续模生产，横向冲裁。

2.2加工方法的比较和确定

⏹方案一需要两副模具，生产效率不高并且成本还很高，因此很难完成大批量的生产和制造。

因此不是很合理，并且产品相对简单不需要太复杂的工序，耗时耗力，不好。

⏹方案二比方案一要好的多，首先是一套模具不需要太过麻烦，而且生产效率也比较高，比方案一好的多，但是相对于方案一，方案二做的时候难度较大，并且产品精度也不太好保证，冲压以后零件还会停留在模具上，不好取下和清理也是一个难题，这样的话，速度也难以保证，而且对于人来说，这样也会很不安全。

⏹方案三首先和方案二其实也差不多，但是相对于方案二，方案三更加容易取出零件，方便弹出，并且也不会影响效率和零件的质量，也挺安全的，一步一步完成，对于工厂来说也可以接受，生产效率高和成本也不高，零件完全可以自动弹出，人工费也低。

⏹因此终上所述，我认为方案三是最好的方案，所以采用方案三。

3相关工艺设计计算

3.1冲裁间隙和刃口尺寸的确定

查书有关资料得（GB/T16743-1997），初始双面间隙Zmin=0.246mm

，Zmax=0.360mm

冲裁间隙是影响冲裁件断面质量的关键因素，合适的间隙值，是冲裁过程中产生的裂纹能正面回合此时的断面比较品质光滑，毛刺较小，断面质量较好

刃口尺寸的确定应该根据结构设计和加工方法和该工件的冲裁间隙来确定，和选择一个合理的公差，冲裁件。

凹模刃口，凸模刃口三者之间的轮廓尺寸及其公差带的关系，假设工件的落料尺寸为Ｄ-o,冲孔尺寸为d+o,根据刃口尺寸计算原则，可得刃口尺寸计算公式为；

落料Dd＝（Ｄmax-xO）Pp。

Dp=（Dd-Zmin）Ee=（Dmax-x0-Zmin）Ee

冲孔dp=（dmin+x0）Ee

Dp=（dp+Zmin）Pp=（dmin+x0+Zmin）Pp

式中Dd.Dp-落料凸凹刃口（mm）

dp.Dp-冲孔凹凸模刃口尺寸（mm）

Dmax-落料的最大极限尺寸（mm）

dmin-冲孔的最小极限尺寸（mm）

0-冲孔的制造公差（mm,若冲件为自由尺寸，可按IT14级精度处理）

Zmin-最小合理间隙（mm）

Pp,Ee-凹凸模刃口制造公差（mm）

X-磨损系数，X值在0.5到1之间，它与冲件精度有关，查表可得冲件精度,较高（IT10以上）时X=1

冲件精度一般（IT11到IT13）时X=0.75

冲件精度较低（IT14以下时）X=0.5

根据公式计算刃口尺寸，Pp=0.6（Zmax-Zmin）=0.6x0.054=0.0324mm

Ee=0.4（Zmax-Zmin）=0.4X0.054=0.0216mm

将数值带入可得，刃口尺寸为

Dd=（36.61-0.5X0.62）=36mm

Dp=（36-0.10）=35.9mm

冲孔同样带入公式得

dp=（5.94+0.75x0.12）=6.03mm

dd=（6.03+0.10）=6.13mm

4冲裁排样设计

4.1垫圈的排样设计

垫圈落料的单排排样，排样是很重要的阶段，通过排样来减少工艺废料，节约材料是一个重要的部分，因此材料利用率是一个重要的组成部分，如提高材料利用率是十分有必要的，提高材料利用率主要是从板料下手，选好板料，减少废料利用废料去冲裁更小和可以利用的零件和产品。

⏹B——料宽=54cm；（见4-1）

⏹S——步距=42cm；

⏹

a,a1——搭边：

排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。

查表得a=2cm，a1=2cm

图4-1

计算料宽：

模具采用无侧压装置的送料方式

◆B-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ

Δ——查书可得0.7mm

C——查书可得0.5mm

◆B-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ=54.9-0.7=55mm

步距S=40+2=42mm 

◆B=50+2×2.2+0.5=54.9≈55mm

1）材料利用率

η=B×S/A=（55×42）/1521.5×100%≈66%

排样图（见4-2）

图4-2

冲裁力的计算：

◆垫圈毛坯落料的冲裁力F：

1　L=10π（20+10）×4+（40+50）×2=331.4mm

t=2mm

τb=373MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6）

F=kltrb=1.3×31.4×2×373=30451.72N

L≦270×（d²/√F）=154m

2　L=（20+12）×2×2=32×4=128mm

t=2mm

F=ktlrb=1.3×128×2×373=124134.4N

L≤1180×√J/F=1180×0.25=295mm

3　L=（40+50）×2=180mm

t=2mm

F=kltrb=1.3×180×2×373=174564N

L≤1180×√J/F=1180×1.54=1817.2mm

⏹卸料力值的是将零件在模具上取下的力,查书冷冲模设计与项目实践得Kx大小为0.04

F卸=Kx卸XF=0。

04X174564=6983N

推料力是指将落料顺着凸模取下的力,查书得Kx推大小为0.05

F推=Kx推XF=0。

05X174564=8728N

顶料力是指将落料定出模具的力，查书得Kx顶大小为0.06

F顶=Kx顶XF=0.06X174564=10474N

所以终上所述总压力为F总=F推+F顶+F卸+F=28002N

4.1.1压力中心的确定和选择

压力中心是指平面或者曲面收到的流体压力的合力的作用线同该平面或者曲面的交点，也就是所谓的合力作用点。

带有模柄的小型冲模，因该和模柄的中心线重合，避免冲模和压力机产生的偏心载荷，会导致零件的不均匀和磨损，会缩短模具的损坏和寿命。

4.2压力机的选择

压力机的选择是冲压模具中比较重要的一步，选择好的压力机有利于冲压和

制造，提高效率，方便制造等优点，因此根据不同的零件和材料我们要选择不同的压力机，可广泛用于切断，冲孔，落料，弯曲和成型等工艺等，通过强大的压力让零件和材料等发生变形等，通过一系列的捶打和压力作用下来一步步让零件和材料成型等，结合上述模具结构以及零件的选择等一些方面来选择合力的压力机和合理的尺寸等选择四力柱油压机

四力柱油压机

公称压力190T

工作台面积3000X750mm2

压排运动速度75-100mm/S

最大开合距离550Mm

保压时间8H

压机底座高度0.5-0.55M

压排及底座的平面度0.2MM

总结

通过这一阶段的实习让我们知道了我们才只是算入门了这个专业，一些材料尺寸以及设计上面的一些常识了解的很少，对尺寸精度的计算不够仔细，从而在制作过程中出现了很多小问题，这需要我们的注意。

我们学到了产品设计的方法，我们从一开始的课题研究，拟定计划，到后来的计算完善，画图了解。

虽然我们对于设计的知识了解的很少，但我们知道只有通过不断改进，它们才会更加完美。

更加符合实际。

经过一系列的流程，使我们对于模具专业的了解更加深入，以前课程所接触到的知识都比较窄，这次设计可以说是全部集合的，比较全面。

也提高了我们查阅手册的能力，只有广泛的收集资料才能设计出好的产品。

老师让我们自己去构思要设计的产品，而不是专门的条条框框限制我们。

而是要我们自己去做，这样才能有所收获，不断地进步和前进。

参考文献

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南京;东南大学出版社，2004

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机械工业出版社，2005

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中国科学出版社1994

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中国社会科学出版社1994

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881056073,1989-07-26

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