简单冲压件冲压垫片模具设计.docx

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简单冲压件冲压垫片模具设计

内容提要

本此设计说明书论述了级进模的下模由下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉、导料板、卸料板,导柱导套、卸料板弹钉、卸料板限位器等零部件组成以及其设计计算过程。

其中下模固定板、凹模镶块、导料板、卸料板拉深翻边凸模等是关键零部件。

该级进模采用单出排样，有6个工位，上、下模固定板具有高精度、长寿命。

可快速更换凸模和凹模镶块，并且重复装配精度高，可延长模具的使用寿命。

采用双侧刃定距，在侧刃凹模镶块上设计一个与导料板一样高的限位刃凸台，既可初定位送料的步距，又可快速定位导料板。

同时在上模座上设计刚性的卸料板限位器，卸料板既可弹性压料又可刚性卸料﹐综合而言﹐该模具有以下特点﹕

（1）下模固定板具有高精度、长寿命

（2）快速更换冲裁凹模镶块

前言…………………………………………………………………………1

绪论…………………………………………………………………………2

第1章冲压工艺分析……………………………………………………4

第2章主要工艺参数的计算……………………………………………5

2.1确定冲压的基本工序…………………………………………………5

2.2确定基本工序尺寸公差………………………………………………6

2.3排样及材料的选用率…………………………………………………6

2.4计算工序压力…………………………………………………………6

2.5冲压设备的选择………………………………………………………7

2.6确定压力中心…………………………………………………………8

2.7冲模刃口尺寸及公差的计算…………………………………………8

2.8确定各个零件的结构尺寸……………………………………………9

第3章确定工艺方案及模具结构形式…………………………………11

3.1工艺方案的确定……………………………………………………‥11

3.2模具结构形式选择的基本原则………………………………………12

第4章模具设计计算……………………………………………………10

4.1凹模板外形尺寸的确定……………………………………………13

4.2凸模固定板形外形尺寸确定……………………………………13

4.3凸凹模垫板外形尺寸确定…………………………………………13

4.4卸料橡胶的选用……………………………………………………14

第5章固定机构的设计……………………………………………16

5.1　模板类零件的固定………………………………………………16

5.2凸模的固定…………………………………………………………16

5.3凹模镶块的固定……………………………………………………16

第6章设计并绘制总装配图并选取标准件……………………………18

6.1下模座的选用………………………………………………………18

6.2上模座的选用………………………………………………………19

第7章绘制非标准零件图……………………………………………20

第8章本模具的工作过程及特点………………………………………21

8.1工作过程………………………………………………………………21

8.2本模结构特点…………………………………………………………21

第9章典型零件加工工艺编制…………………………………………23

9.1卸料板………………………………………………………………23

9.2挡料销………………………………………………………………23

结束语……………………………………………………………………25

参考文献…………………………………………………………………26

致谢………………………………………………………………………27

摘要：

随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，为了扩展在工艺方面的知识面为了适应社会的要求，学校举行了课程设计，这次课程设计是在学习完冲模、模具制造等课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。

通过实例，分析了零件的冲压工艺方案，阐述了模具结构特点及工作过程，最后提出了模具设计应该注意的问题。

关键词：

冲模；冲压工艺；模具设计

Abstract:

Throughanexample,thestampingprocessforformingthemulti-directionbentpartsisanalyzed.Thestructurecharacteristicsandworking

processofthedieforstampingthemulti-directionbentpartsarepresented.The

partsneedingattentioninthedesignofthedieareputforward.

keywords:

die;stampingprocess;diedesign

前言

模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依

模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。

随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。

这次毕业设计是在学习完所有机械课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。

本次设计的是一副冲孔-落料的复合模，这次设计是在戴正强老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。

在此,我表示衷心的感谢他们对我的教诲.

冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。

它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲裁模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲裁模具的爱好。

但因本人经验有限，因此很难避免的存在一些不合理之处，望各位老师批评和指正，以使我的课程设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。

设计者：

绪论

模具概述:

伴随着现代工业的发展,模具产业发展迅速。

现代模具产业已向大型化、多功能、高精度的方向发展,模具技术含量不断提高,多功能复合模得到进一步的发展,热流道技术和模具标准件日益得到广泛的应用,同时塑料模比例不断提高,快速经济型模具前景十分广阔.我国模具产业也得到了较快的发展,九五期间年平均增速度约为13%,至2000年,我国模具总产值预计为260～270亿元,模具行业结构也有了较大的改善,模具商业化程度提高了近10%,中高档模具占模具总量的比例有了明显提高。

当今世界,工业正日益朝着批量化的方向发展.这样对冲压生产提出了自动化,智能化的要求;从而使模具向简单化、调试方便快速性方向发展,对生产人员要求的普遍性提高.同时伴随生产还有许多的问题,比如噪音问题,生产的安全性问题,所有这些问题要获得真正有效的解决都离不开冲压生产设备,生产工艺方案的制订,生产人员的状况,生产现场的管理等;而最为重要的是模具设计与制造的能力的提高.展望未来,冲压生产还有许多可提高之处.

冲模发展状况:

目前,我国的模具工业已初具规模,但与先进工业国家相比仍有较大差距.近年来对模具技术的探索和研究主要取得了以下成果:

1.研究了几十种模具新钢种及硬质合金,钢结硬质合金等新型材料,并采用了一些热处理新工艺,模具寿命有所提高.

2.发展了一些多任务位级进模,硬质合金模和简单经济模具等新产品.

3.研究和应用了一些新技术和新工艺.

4.模具加工设备的生产已具有一定的基础.目前已能小批量生产精密的坐标磨床,计算器数控仿形铣床,电火花线切割机床,高精度的电火花机床等.

5.模具计算器辅助设计与制造已有多家单位正在研究开发,有些已经投入使用.

随着工业的发展,国内模具需求量都在激增,其中高精度,高效率,高寿命模具的应用也正日趋广泛.为了满足这种需要,模具技术主要朝着如下几个方面发展:

（1）发展高精度,高效率,高寿命的模具,.例如高速冲床所用的模具,多任务位级进模,少无废料级进模等先进,经济的模具.

（2）.发展各种简易模具,如低熔点合金模,超塑性模,锌基合金模等.

（3）.实现模具标准化,进行模具专业化生产.

（4）.发展各种高效,精密,自动化的模具加工设备.如模具毛坯下料用的高速锯床,阳极切割机床,砂线切割机床,激光切割机床等高级设备.粗加工用的高速铣床,高速磨床等.精加工用的数控电气仿形床,数控连续轨迹坐标铣床.CNC低速走丝精密线切割机床,各种高精度电火花机床,精密电解成形机,三坐标测量机等精密加工设备和加工中心,并逐步实现模具自动加工系统.

（5）.开发和应用模具CAD/CAM技术,提高模具设计质量和效率,提高制造精度,缩短制造周期.

（6）.研究模具新材料,一方面研究高强度,高耐磨及有些特殊性能的合金模具钢;另一方面研究简易模具的材料.

冲压垫片设计说明书

零件的名称：

冲压垫片（如下图所示）

生产批量：

大批量

材料：

08F板厚：

t=2mm

要求设计落料，冲孔复合模

防火栓零件图

第1章

冲压件工艺的分析

工件如上图所示，我开始考虑用级进模，因为级进冲模在设计上比较灵活，但后来想这种形状较为简单，由于产品批量较大，精度比较要求一般，我采用复合模，一套模具完成此工件的加工。

产品工艺分析包括技术和经济两方面的内容.在技术方面,根据产品图纸,主要分析冲压件的形状特点,尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求;在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可以取得的经济效益.因此,冲压件的工艺分析,主要讨论在不影响零件使用的前提下,能否以最简单最经济的方法冲压出来,能够做到的,表示该冲压件的工艺性好,反之，工艺性差.

影响冲压件工艺性的因素主要有零件的形状特点,尺寸大小,设计基准,公差等级和形状位置误差要求,材料的厚度及成形后允许的变薄量,材料的机械性能和冲压性能,在冲压过程中产生的回弹,翘曲的可能性,毛刺大小和方向要求等.这些因素对确定冲压工序的性质,数量和顺序,对模具的结构形式及制造精度要求等都有很大关系,因此,在制定冲压工艺过程中必须根据零件图认真加以分析,尤其应该注意分析零件在冲压加工中的难点所在.良好的冲压工艺性表现在材料消耗少,冲压成形时不必采用特殊的控制措施,工艺过程简单而且寿命长,产品质量稳定,操作方便等.如果发现零件的工艺性差,则应该在不影响使用要求的前提下,对零件的形状,尺寸及其它要求作必要的修改.

此零件外形对称,无尖角,成品的精度要求不是很高,外形公差要求为±0.25mm,角度公差要求为±1.00°.

考虑到装配的要求,抽孔必须保证抽起高度,孔距有位置要求,但孔径无公差配合.因为要和下盖接触,所以两侧的小孔位置也必须保证.

由以上分析可知,该零件为板材冲压件,尺寸精度要求不高,工艺上虽有难度,但易于刻服,又属批量生产,因此可以用冲压方法生产.

第2章主要工艺参数的计算

2．1确定冲压的基本工序

如上图零件图所示，该零件行进冲压加工的基本工序为冲孔、落料。

根据零件要求进行工艺计算分析：

2．2确定基本工序的尺寸公差

零件图上的尺寸未标注公差，按照IT14级确定工件的公差。

经查表（GB1800—79）得各尺寸的公差为：

查表的：

Φ42-0.620　φ200+0..52，240+0..52，40+0..3

2.3排样及材料的利用率

排样图为

毛坯直径为42，考虑操作方便，采用单排排样，如下面所示。

首先查表明确搭边值。

根据零件形状，两零件之间按照圆形取搭边值a=1.2mm，侧边搭边值取a1=1.5。

所以进料步距为S0=43.2mm.

条料宽度的计算：

B=（D+2a1）-Δ0查表2-12得Δ=0.5

所以B=（42+2X1.5）-0.50=45-0.50mm

2.4计算工序压力

P0=P＋P推

P冲=KL冲tτ=1.3×66.5×2×188÷1000=32.5KN

P落=KLt

08钢查表抗剪强度

～360

取

P落=KL落tτ=1.3×131.9×2×188÷1000

=64.5KN

P=P冲＋P落=32.5＋64.5

=97KN

计算推料力：

P推=n×K2×P冲

查表1-7得K2=0.050

取n=4

P推=4×0.055×32.5=7.15KN

计算总的冲压力：

P0=P+P推=97＋7.15=104.15KN

卸料力有两种即下模卸条料的力PS1和上模卸工件的力PS2：

PS1=0.05×64.5=3.225KN

PS2=0.05×（64.5＋32.5）=4.85KN

式中：

P0——理论上总的冲压力；

P—总的冲裁力；

P推——总的推件力；

P冲——冲孔时所用的冲裁力；

P落——落料时所用的冲裁力；

Τ——为材料的抗剪强度；

L冲——为冲孔轮廓的周长；

L落——为落料轮廓的周长；

2.5冲压设备的的选择

为使压力机能安全工作，取：

≥（1.6-1.8）p.=177.055KN

公称压力：

250KN

滑块块行程：

100mm

最大封闭高度：

270mm

连杆调节量：

55mm]

滑块底面尺寸：

左右250

前后220

工作台尺寸：

1345X950mm

模柄孔尺寸：

40X60mm

工作台板厚度：

50mm

最大大角度：

30

电动机功率：

2.2KW

2.6确定压力中心

如下图所示，

根据图形分析，因为工件图形对称，故落料和冲孔的中心都在工件的几何中心，根据力矩平衡原理得：

P

X=（43.2-X）P

由此计算得X=14.474mm

2.7冲模刃口尺寸及公差的计算：

1.冲孔凸模刃口尺寸计算：

dp=（dmin+ΧΔ）-δp0

内孔基本尺寸为20㎜的刃口尺寸dp1：

因为d1min=20㎜查公差表得Δ=0.52δp=0.25×Δ=0.13

查表2-21得Χ=0.5

所以dp1=20.26-0.130㎜

内孔基本尺寸为22㎜的刃口尺寸dp2：

因为d2min=22㎜查公差表得Δ=0.52δp=0.13

所以dp2=22.26-0.130㎜

内孔基本尺寸为4㎜的刃口尺寸dp3：

因为d3min=4㎜查公差表得Δ=0.3δp=0.075

所以dp3=4.150-0.075㎜

2.落料凹模刃口尺寸：

压圈外圆基本尺寸为42mm，

查公差表得Δ=0.62mmδd=0.155

因为Dmax=42mm

Dd=（Dmax-ΧΔ）0+δ=41.690+0.155mm

③．凸凹模内部刃口尺寸根据凸模刃口实际尺寸配作保证双面间隙为0.25-0.36㎜。

凸凹模外部刃口尺寸根据凹模刃口实际尺寸配作保证双面间隙为0.25-0.36㎜。

2.8确定个主要零件的结构尺寸：

（1）凹模外形尺寸的确定

凹模厚度H的确定：

H=（0.1×104150）1/3P0=104150N

所以H=21.8㎜

查≤模具设计与制造实训≥表6-2取H=25mmC=34㎜

根据压力中心图可以得出凹模外径D=110㎜

（2）．取凸凹模垫板的厚度为9㎜，直径为110㎜。

（3）．取凸凹模固定板的厚度为15㎜，直径为110㎜.

（4）．取回程卸料板的厚度为10㎜，直径为110㎜。

（5）．取凹模垫板的厚度为8㎜，直径为110㎜。

（6）．取凸模固定板的厚度为20㎜，直径为110㎜。

（7）．取凸模垫板的厚度为8㎜，直径为110㎜。

（8）．凸模长度的确定：

L凸=h1+h2+h3=25＋8＋20=53㎜

其中h1为凹模厚度25㎜，h2为凹模垫板厚度8㎜，h3为凸模固定板厚度20㎜。

（9）．模架的选用：

选用125×125×160-190IGB/T285.3-90（滑动导向后侧导柱模架）

第3章确定工艺方案及模具结构形式

3．1工艺方案的确定

在工艺分析的基础上,根据产品图纸进行必要的工艺计算,然后分析冲压件的冲压性质,冲压次数,冲压顺序和工序组合方式,提出各种可能的冲压工艺方案.通过对产品质量,生产效率,设备条件,模具制造和寿命,操作安全以及经济效益等方面的综合分析和比较,确定出一种适合于本单位生产的最佳工艺方案.确定工艺方案时应考虑到以下内容:

3．1．1冲压性质:

剪裁,落料,冲孔,是常见的冲压工艺各冲压工序有其不同的性质,特点和用途.编制冲压工艺时,可以根据产品图和生产批量等要求,合理地选择这些工序.

3．1．2冲压次数:

冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数.对于拉深件,可根据它的形状和尺寸,以及板料许可的变形程度,计算出拉深次数.弯曲件或冲裁件的冲压次数也是根据具体形状和尺寸及极限变形程度来决定.

3．1．3冲压顺序:

冲压件各工序的先后顺序,主要依据工序的变形特点和质量要求等安排的,一般按列原则进行:

（1）对于带孔的或有缺口的冲裁件,如果选用简单模,一般先落料,再冲孔或切口.使用连续模时,则应先冲孔或切口,后落料.

（2）对于带孔的弯曲件,孔边与弯曲线的间距较大时,可以先冲孔,后弯曲.如果孔边在弯曲线附近,必须在零件压弯后再冲也.孔与基准面的间距有严格要求时,也应先压弯后冲孔.

（3）对于带孔的拉深件,一般来说,都是先拉深,后冲孔,但是孔的位置在零件底部,且孔径尺寸要求不高时,也可以先在毛坯上冲孔,后拉深.

（4）多角弯曲件,应从材料变形和弯曲时材料流动两方面安排弯曲的先后顺序.一般情况下,先弯外角,再弯内角.

（5）对于形状复杂的拉深件,为了便于材料变形和流动,应先成形内部形状,再拉深外部形状.

（6）整形或校平工序,应在冲压件基本成形以后进行.

该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔、落料。

其中，冲孔和落料属于简单分离。

3．1．4组合方式:

工序的组合方式可以选用复合模和连续模,主要取决于冲压件的生产批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原则进行:

（7）对于多孔的冲裁件,当孔之间的间距,孔与材料边的距离大于允许值时,最好落料与冲孔在一道复合工序中完成.

（8）当弯曲件的平直高度大于10mm时,弯曲工序一般与冲裁工序分开单独进行.

对于形状复杂的弯曲件,为简化模具设计过程,降低模具制造成本,一般安排由两道划两道以上的工序来完成;而形状较简单的弯曲件（如V形,U形,Z形等）,应尽量采用一道工序弯曲成形.

3．2模具结构形式选择的基本原则:

（1）能冲出符合技术要求的工件

（2）能提高生产率

（3）模具制造和修磨方便

（4）模具有足够的寿命

（5）模具易于安装调整,且操作方便,安全

3．2．1卸料装置:

冲孔时,由于孔口部分的回弹,料片卡在冲子上随冲子一起向上运动,因此需要有卸料装置把料片推下.在实际冲裁时,由于弹性卸料装置可以平整工件,且使模具结构简单,因此采用弹性卸料装置.

3．2．2导向装置:

分析工件可知,虽然模具间隙很小,但由于其料厚为1.0,且此网孔的作用系散热,精度要求不是太高,所以可以不用外导柱来导向,只需用内导柱即可.

针对与该水管压盖零件而言﹐该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔且拉深后翻边﹐再落料。

其中冲孔和落料属于简单的分离工序﹐而拉深翻边则属于弯曲成型。

综合分析，冲裁件的尺寸精度不高，形状不大，但产量大，根据材料较厚（t=1.5）工序较多的特点，为保证孔位精度和较高的生产率，以及防止拉深开裂等。

实行工序集中的工艺方案，即采用吊装式导正钉定位、双侧刃定距、固定卸料装置、压边装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构。

第4章模具设计

4.1凹模板外形尺寸的确定

凹模结构设计包括：

确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上形孔，螺孔和销孔的位置以及标注尺寸等。

凹模板厚度H的确定：

H=

（F取总压力）

所以，H=25mm

凹模板长度L的确定：

L=b+2c

t=2.5mm,b=25mm，查表得，c=34mm

L=35+2×34=93mm

为使凹模板板获得更好的受力，可以将凹模的长度和厚度适当增大。

由此，确定凹模板的外形尺寸为：

400×110×36

4.2凸模固定板外形尺寸的确定

凸模固定板的外形尺寸同凹模板相同，厚度为凹模板0.8～1倍

故凸模固定板外形尺寸为，400×110×15

4.3凸凹模垫板外形尺寸确定

垫板的平面形状与尺寸与固定板相同，其厚度一般为6～10mm，

故垫板的外形尺寸为，400×110×10

4.4．卸料橡胶的选用：

下模卸料橡胶

（1）选用牌号为1120的合成橡胶体切割制作。

（2）计算弹性体的预压力Fy：

Fy=3.225×1000=3225N

（3）．橡胶高度的确定

考虑橡胶块的工作压缩量较小，取预压缩率ξy=15%

极限压缩率取ξj=35%

橡胶块的工作压缩量hg=t＋1=3㎜

H=hg÷（ξj－ξy）=15㎜

（4）确定橡胶体的截面面积A：

（5）查表2-27得Fq=2.1MPa

A=Fy÷Fq=3225÷2.1=1535.7㎜2

采用M6×45的卸料螺钉加工制得，取橡胶块穿卸料螺钉的孔直径为d因为

胶块穿过凸凹模，取单边间隙为3㎜所以橡胶的外径不能少于65㎜。

为提高橡胶的使用寿命取橡胶的外径为108㎜。

下模卸料橡胶采用聚氨脂弹性体制得，外径为42㎜，内径为26㎜，高度为15㎜。

第5章固定机构的设计

5．1模板类零件的固定：

模板类零件包括凸模固定板、凹模板、导料板等，一般采用销钉定位，内六角螺钉连接．当模板层少于三层时，可用一个螺钉连接，超过三层,应分层连接.本模具设计中，因使用快速换凸模机构．故将上模座，上模垫板，上模固定板，用一螺钉连接，它们间用销钉定位．凸模盖板只起固定凸模上下方向作用，只需用螺钉固定在凸模固定板上，无需销钉定位.

5．2　凸模的固定：

标准圆凸模采用台阶式，即在凸模固定板上开台阶孔，将标准圆凸模放入，上面盖上凸模垫板，用六角螺钉和销钉将垫板以及凸模固定板与上模座一起固定。

铆装式凸模是直痛结构，铆头一端材料需要保持软状态，必须限定淬火长度，固定板型孔按凸模配作成过渡配合（取m6），同时型孔上端沿周边制成（1.5～2.5）×45

斜角，做成铆窝。

5.3　凹模镶块的固定：

本设计为快速更换冲裁凹模镶块,因为凹模（尤其冲裁凹模）是易损件，需经常更换。

该复合模按下图所示设计凹模镶块，凹模镶块外侧不带台阶。

更换凹模时，用一个销钉从下模垫板的废料漏孔将凹模镶块从固定板内顶出，不必拆卸联接固定板的螺钉和销钉，有时还无需将模具从高速冲床上卸下，因此更换凹模速度快，而且可保证模具的重复装配精度，提高模具的使用寿命。

因为卸料板能弹性压料，所以在生产过程中不带台阶的凹模镶块不会从下模固定板中形跳出。

第6章设计并绘制总装配图、选取标准件（附图）

按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。

凹模周界L=400mm、B=160mm、厚度H=45mm的对角上模座；

上模座400×160×45GB/T2855.1-90

材料HT200GB943