连续模.docx

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连续模

绪论

1.冲裁件工艺性分析

2.冲裁方案的确定

3.模具的总体设计

4.模具设计计算

5.主要零部件设计

6.校核模具闭合高度及压力机有关参数

7.设计并绘制模具总装图，选取标准件

8.绘制非标准件零件图

9.总结

10.参考文献

绪论

模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。

采用模具生产制件与零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切削加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员么有很高的技术要求；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，不需进行再加工；能制造出其他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。

设计出正确合理的模具不仅能提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济效益。

在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。

充分了解模具各部分作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。

1，冲裁件工艺性分析

工件名称：

圆形垫圈

工件简图：

如图1-1所示

生产批量：

大批量

材料：

45钢

材料厚度：

1.5mm

1.1材料

查表得之：

45钢为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，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。

1.2工件结构形状

工件结构形状相对简单，成中心对称，只有一个

的孔，孔与边缘的距离也满足要求，可以冲裁。

2，冲裁工艺方案的确定

方案一：

先冲孔，后落料。

单工序模生产。

方案二：

冲孔——落料复合冲压。

复合模生产。

方案三：

冲孔——落料级进冲压。

级进模生产。

分析各工序有：

方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，冲压精度低，难以满足大批量生产的要求。

方案二制造精度和生产效率较高，但是定位精度低于方案三。

方案三只需要一套模具，提高了生产率，有利于实现生产的自动化，模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，但是模具使用寿命长，有利于大批量生产。

通过对上述三种方案的综合比较，选用方案三为该工件的冲压生产方案。

3，模具的总体设计

3.1模具类型的选择

经分析决定采用连续模进行生产。

3.2操作与定位方式

3.2.1操作方式

零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。

3.2.2定位方式

因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便。

且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。

3.3卸料，出件方式

3.3.1卸料方式

3.3.2出件方式

因采用倒装复合模生产，故采用下出件为佳。

3.4确定送料方式

因选用的冲压设备为开式压力机，采用纵向送料方式，即由前向后送料。

3.5确定导向方式

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、复合模。

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，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。

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，以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。

但只能一个方向送料。

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，采用后侧导柱的导向方式，即方案一最佳。

4模具设计计算

4.1排样计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率

4.1.1排样方式的选择

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。

通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。

4.1.2计算条料宽度

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

或影响送料工作。

搭边值通常由经验确定，根据零件形状，工件之间搭边值a=2mm，工件与侧边之间搭边值a1=1.5mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值—△

式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a—冲裁件之间的搭边值；

　　△—板料剪裁下的偏差；

所以条料宽度在33.5~34mm。

4.1.3确定步距

送料步距S：

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。

进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

送料步距S

S＝15mm＋15mm＋1.5mm

＝31.5（mm）

4.1.4计算材料利用率

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。

一个步距内的材料利用率

η＝Ａ/BS×100%

式中　　A—一个步距内冲裁件的实际面积；

B—条了宽度；

S—步距；

4.2冲压力的计算

4.2.1冲裁力的计算

用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：

F=KLtτb（公式5-3）

式中　　F—冲裁力；

L—冲裁周边长度；

　　　　t—材料厚度；

　　　　τb—材料抗剪强度；　　　

K—系数，系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。

查表取τb=350Mpa

所以

F=KLtτb

=1.3*3.14*（15+30）*350*1.5

=96.5KN

4.2.2卸料力、推料力的计算

卸料力FX

FX=KXF（公式5-5）

推料力FT　　

FT=nKTF（公式5-6）

n～梗塞在凹模内的制件或废料数量（n=h/t）；

h～直刃口部分的高（mm）；

t～材料厚度（mm）

FX=KXF

=0.045*96.5=4.34KN

（KX、KT为卸料力、推件力系数，其值查表可得）

FT=nKTF

=4×0.055×96.5

=21.23KN

所以总冲压力

FZ=F+FX+FT=96.5+4.34+21.23

=122.07KN

根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J23—16。

4.3模具压力中心的确定

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。

该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心。

4.4工作零件刃口尺寸计算

4.4.1冲裁间隙分析

1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响

冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。

2）间隙对模具寿命的影响

模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。

而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。

3）间隙对冲裁工艺力的影响

随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。

通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5~20%左右时，冲裁力的降低不超过5~10%。

间隙对卸料力推料力的影响比较显著。

间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15~25%左右时的卸料力几乎为零。

但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。

4）间隙值的确定

由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。

因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。

考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。

考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。

确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。

根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。

对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。

由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。

经验公式；

软材料：

t＜1mm，C=（3%~4%）t

t=1~3mm，C=（5%~8%）t

t=3~5mm，C=（8%~1%）t

硬材料：

t＜1mm，C=（4%~5%）t

t=1~3mm，C=（6%~8%）t

t=3~8mm，C=（8%~13%）t

4.4.2落料凹、凸模刃口尺寸计算

该制件外形为一正六边形，相对较复杂，适合采用凸凹模配作加工。

配作法加工的特点是模具的间隙由配做保证，工艺比较简单，无需较核[δT＋δA]≤Zmax—Zmin的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。

落料凹模刃口磨损后，刃口尺寸只有一种变化，全部变大。

其刃口尺寸一般按下式计算。

AA=（Amax-x△）0+0.25△

式中Amax—垂直于送料方向的凹模刃口间的最大距离；

x—凹模磨损系数；

△—刃口制造公差；

1）凹模刃口尺寸计算

基本尺寸30、15，按IT12级将其转化为300-0.25、150-0.25。

查表得x=0.4。

A1=（30－0.4×0.25）0+0.25×0.25

=29.90+0.06（mm）

将A1、A2转化为整数尺寸：

2）落料凸模刃口尺寸计算

制件精度不高，为IT12级，确定刃口间隙时主要考虑模具寿命，故应该取较大间隙。

查表得：

Zmax=0.360mmZmin=0.246mm

所以

Z=Zmax=0.360mm

落料凸模刃口尺寸

B1=300-0.3

4.4.3冲孔凸模、凹模尺寸计算

该制件只有一个圆形的孔，适宜采用凸、凹模分开加工。

其尺寸计算公式：

dT=（dmin＋x△）0-δT（式5-8）

dA=（dT＋Zmin）＋δA0（式5-9）

查表5-4、5-5得：

δA=0.020mmδT=0.020mm

X=0.4

校核：

│δT│＋│δA│=0.040mm＜Cmax－Cmin，满足│δT│＋│δA│≤Cmax－Cmin的条件。

dT=（15+0.4×0.5）0-0.20=15.20-0.20mm

dA=（20+0.246）0+0.20=15.250+0.20mm

5主要零部件设计

5.1工作零件的结构设计

5.1.1落料凹模

落料凹模采用整体凹模，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。

其外形尺寸按相关公式计算：

凹模厚度：

H=KB=0.5*30=15

取凹模厚度H=25mm

凹模壁厚c=（1.5～2）H=（35～50）mm

取凹模壁厚c=35mm

凹模宽度B=b＋2c

=30＋35×2

=100（mm）

取凹模宽度B=100mm

凹模长度

L=S1＋2S2

=30＋2×30=120（mm）

取凹模长度L=120mm

凹模整体轮廓尺寸L×B×H=120mm×100mm×25mm

5.1.2落料凸模与冲孔凸模

所冲孔为圆形孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计成阶梯式，采用数控铣床、线切割加工。

其总长按相关公式计算：

L＝h1＋h２＋h３

＝20＋31＋15＝66（mm）

（h3为卸料板厚度，h1为凸模固定板厚度，h2为中间行程厚度。

）

与之相对应卸料凸模长度也为66mm。

5.2卸料部件的设计

5.2.1卸料板的设计

卸料板采用45钢制造，淬火硬度40～45HRC，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度为15mm。

5.2.2卸料螺钉的选用

卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为8mm,螺纹部分为M6×20mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。

卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

6.3模架及其他零部件的选用

以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。

选两组相同导套、导柱。

导柱d/mm×L/mm为Φ25mm×180mm,导套d/mm×L/mm×D/mm为Φ25mm×110mm×43mm。

上模座厚度H1取35mm,垫板厚度取10mm,固定板厚度取20mm,卸料板厚度取15mm,凹模厚25mm，下模坐厚度取45mm。

模具闭合高度H

H＝35＋10＋66＋15＋25+45－1

＝196（mm）

6校核模具闭合高度及压力机有关参数

6.1校核模具闭合高度

模具闭合高度H应该满足

Hmin－H1＋10≤H≤Hmax－H1－5

式中Hmax—压力机最大闭合高度；

Hmin—压力机最小闭合高度；

H1—垫板厚度。

根据拟选压力机J23—16，查开式压力机参数表（见附录2）得：

Hmax=300mm,Hmin=160mm,H1=10mm

将以上数据带入公式，得

160＜H＜285

经计算该模具闭合高度H=196mm，在160mm—285mm内，开式压力机J23—16，满足要求。

7设计并绘制模具总装图、选取标准件

按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。

绘制模具装配图，见附图。

8绘制非标准件零件图

根据已确定的零件结构及参数，按照制图标准绘制非标准件零件图，见附图。

总结

本次课程设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，通过课程设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。

从2010年1月12号到1月19号，我们历时一周多，系统地巩固了如：

《塑料模具与冲压模具》、《机械制图》、《机械制造基础》、《模具加工工艺》等许多课程。

从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计制作的。

在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。

使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。

模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。

总之，本次课程设计，是我认真的结果，也是我架起“工作”的关键一步，验了我大学三年学习的成果，文中上述所有内容主要是在讲述模具设计的整个过程，利用对零件图形的工艺性分析，设计出适合加工零件的模具，以达到生产要求，提高生产效率，零件的冲裁工艺性分析、模具结构的确定是模具设计的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要求。

通过这次模具设计及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了动脑、动手的能力。

只实践也理论相结合才能达到规定的各项性能指标。

参考文献

1，郑家贤主编。

冲压模具设计实用手册：

机械工业出版社，2007年

2，李硕本主编。

冲压工艺学：

机械工业出版社，1982年