张朋杰毕业设计.doc
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宁夏理工学院毕业设计
毕业设计
题目名称
一落二分割模模具设计
系别
机械工程系
专业/班级
机自10102班
学生
张朋杰
学号
43910315
指导教师（职称）
孟天祥（高级工程师）
摘要
在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压成形、锻压成形、铸造成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。
模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等生产中。
用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。
冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。
冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。
冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。
本次毕业设计的题目为：
一落二分割模具设计。
冲压模具即是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺，如：
凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。
通过该课题能够让我掌握中等复杂程度零件冲压模具设计与制造的一般方法，对零件冲压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，此次毕业设计是对我理论学习水平的实践和检验，可对以后从事相关工作有一定的指导性与实践性意义。
关键词：
复合模具；凸模；上下模座；凹模
Abstract
Inmodernindustrialproduction,productwidelyusedinstamping,forging,casting,extrusion,plasticinjectionorotherformingmethod,matchedwiththemold,theblankformingprocesstomeettherequirementsofproductparts.Themoldhasbeenwidelyusedinelectricalappliances,electronicproductsandcomputerproducts,homeappliances,automotive,instrumentation,ordnance,generalmachineryandotherproduction.Withmoldpartsdemonstratedbythehighprecision,highcomplexity,highproductivityandlowconsumption,theotherprocessingmehodscouldbecompared.
Stampingisinstalledintheuseofstampingequipment（mainlyPress）onthemoldtoexertpressureonthematerial,toproduceplasticdeformationorseparation,thusobtainingtherequiredparts（commonlyknownasstampingorpunchingparts）ofapressureprocessingmethod.Stampingisusuallyatroomtemperaturecolddeformationprocessingofmaterials,andmainlyusesthesheettobeprocessedintotherequiredparts,alsocalledcoldstampingandsheetmetalstamping.Stampingisoneofthemainmethodsofpressureprocessingorplasticmaterialsprocessing,belongingtothetechnicalmaterialformingengineering.
Thegraduationdesigntopicis:
afalltwosplitmolddesign.Stampingdiethatisincoldstampingprocessing,thematerial（metalornon-metal）processedintoparts（orsemi-finishedproducts）isakindofspecialprocessequipment,calledcoldstampingdie（commonlyknownascolddie）.Stamping,atroomtemperature,usinginstalledinthemoldpressesonthepressureappliedtothematerial,toproduceplasticdeformationorseparation,thusobtainingapressurepartsprocessingmethods.Throughthedetailedprocessforpartsmanufacturingprocessanalysis,dieplate,stripperplate,guideruler,stoppin,guidepinetc..Bythisresearchcanletmemasterthegeneralmethodsfordesignandmanufactureofstampingdieofmediumcomplexity,thestampingprocessplan,processcalculationanddiedesignhaveadeeperunderstanding,andlearntodiedesignofinformationretrievalanduseandintegrationofexistingdatareasonably,thisgraduationdesignisonourtheorystudyandpracticeandtestlevel,canhavesomeguidanceandpracticalsignificancetobeengagedinrelevantworkafter.
Keywords:
compositemould;mould;upperandlowerdie;die
目录
摘要 I
Abstract II
绪论 1
第1章冲压模具设计及计算 2
1.1设计题目 2
1.2零件结构 2
1.2.1零件名称 2
1.2.2冲压零件数据及图样 2
1.3零件的工艺性 2
1.3.1零件的工艺性分析 2
1.3.2零件的精度与粗糙度 3
1.4冲压工艺方案的确定 3
1.4.1冲压工序性质的确定：
3
1.4.2冲压方案的确定：
3
1.5主要工艺计算 3
1.5.1排样设计与计算 3
1.5.2冲裁力的计算 5
1.5.3模具总冲压力的计算 5
1.5.4模具压力中心的计算 6
1.6冲模间隙的确定 7
第2章冲压设备的选择 11
2.1冲压技术简介 8
2.2冲压设备的选用 8
2.2.1如何选择冲压设备 8
2.2.2冲压设备类型的选择 8
2.3冲压设备规格的选择 9
2.4模具闭合高度的计算 10
第3章模具结构设计 15
3.1模具总体结构的设计 12
3.1.1模具的基本结构形式的确定 12
3.1.2模具总体尺寸确定 13
3.1.3模架选用 13
3.2模具主要零部件的设计与选用 14
3.2.1工作零件设计 15
3.2.2卸料装置零件设计 18
3.3导向零件 21
3.4固定零件设计 21
3.5模具主要零件及材料 23
3.6凸凹模刃口尺寸计算 23
3.6.1刃口尺寸计算原则 23
3.6.2凸凹模刃口尺寸计算方法 24
第4章典型零件的加工工艺编制 30
4.1导柱的机械加工 27
4.1.1导柱结构工艺性分析 27
4.1.2导柱技术要求分析 27
4.1.3机械加工顺序的安排 27
4.1.4加工阶段划分 28
4.1.5机械加工工艺规程 28
4.2导套的机械加工 29
4.2.1导套结构工艺性分析 29
4.2.2导套技术要求分析 29
4.2.3机械加工顺序的安排 29
4.2.4加工阶段划分 29
4.2.5机械加工工艺规程 30
参考文献 31
结束语 32
致谢 33
IV
绪论
现代工业的迅猛发展使冷冲压技术得到越来越广泛的应用，随之而来的是对冲压模具的设计与制造要求越来越高。
冲压模具是冲压生产的主要装备，次设计是否合理，对冲压件的表面质量、尺寸质量、生产率以及经济效益影响很大。
因此，研究冲压模具的设计，提高冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分重要的。
本书说明主要是对电机转子冲片的设计，采用冲孔落料复合模。
本书说明主要讲述了冲压件工艺分析、冲压工艺方案的确定、计算冲压力、压力中心、初选设备、工作部分尺寸计算以及主要零部件的设计。
第1章冲压模具设计及计算
1.1设计题目
一落二分割模具设计。
1.2零件结构
1.2.1零件名称
电机转子冲片
1.2.2冲压零件数据及图样
材料：
硅钢片
厚度：
0.5mm
批量：
大批量
零件图如图1.1所示：
图1.1电机转子冲片
1.3零件的工艺性
1.3.1零件的工艺性分析
冲裁件图所示，冲裁落料为外轮廓槽和中心的圆孔，在冲裁时可一次落料成型。
1.材料:
该冲裁件的材料硅钢片，具有较好的可冲压性能。
2.零件结构:
该冲裁件结构较为简单，比较适合冲裁。
3.尺寸精度:
零件图上所有尺寸均是有公差的尺寸，所以加工尺寸精度较高。
1.3.2零件的精度与粗糙度
冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,工件的尺寸全部为存在偏差范围，，尺寸精度较高，但普通冲裁也能满足要求。
1.4冲压工艺方案的确定
1.4.1冲压工序性质的确定：
落料冲孔
1.4.2冲压方案的确定：
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。
该制件属于大批量生产，且零件形状简单、工艺性良好，又只需一次落料即可，故选冲孔——落料复合冲压即复合模生产。
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，适用于大量生产。
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，选用方案二为该工件的冲压生产方案。
1.5主要工艺计算
1.5.1排样设计与计算
1、搭边值：
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。
搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。
搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理确定搭边数值。
搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至搭边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。
2、排样方式与设计
图1.2零件排样图设计
表1.1搭边a和b数值
材料厚度t
原件及r>2t的圆角
工件间a
侧面b
<1
1.5
1.5
>1—2
1.5
2
>2—3
2
2.5
>3—4
2.5
3
排样设计
查[2]表2.5.2,确定搭边值:
两工件间的搭边:
a=1.5mm;
工件边缘搭边b=1.5mm;
步距为:
h=511.5mm
条料宽度b=2b+d
=513mm
一个步距内的材料利用率η为:
=π×100%=77.9%式（1-1）
式中A—冲裁面积（包括内形结构废料）；
n—一个冲距内冲冲裁件数目；
b—条料宽度；
h—进距。
1.5.2冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机，设计模具以及检验模具的强度。
压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的要求。
普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp一般可按[1]中计算：
Fp=KptLて=1.3×0.5×2010.62×600式（1-2）
=784.14KN
其中て为材料的抗剪强度（MPa），L为冲裁周边总长（mm）；t为材料厚度（mm）；系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动（数值的变化与分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3。
当查不到抗剪强度て时，可用抗拉强度σb代替て，而取Kp=1的近似计算法计算。
1.5.3模具总冲压力的计算
模具压力中心是指冲压时诸冲压料理合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作应使冲模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，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
已知:
L—工件外轮廓周长，L＝2010.62
t—材料厚度；
σb—材料的抗剪强度（Mpa），查得[2]＝600MPa
1）冲压力
F落料=Ltσb=2010.62×0.5×600=603.19KN式（1-3）
2）卸料力
查[1]表2-5得卸料力系数K卸=0.055
F卸=K卸F落料=0.055×603.19=331.75KN式（1-4）
3）推件力
查表2-5得卸料力系数Kt=0.063
Ft=KtF落料=0.063×603.19=380KN式（1-5）
4）模具总冲压力F总的确定。
F总=F落料+F卸+Ft=603.19+331.75+380=972.94KN式（1-6）
1.5.4模具压力中心的计算
冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心。
在设计模具时，应使其压力中心与冲床的滑块中心线相重合。
否则，模具在工作中就会产生偏荷弯矩，加速压力机和模具的导向机构不均匀磨损，还会使模具间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而影响工件的质量和降低模具寿命。
冲模压力中心的确定，对于冲裁大型复杂形状工件、多凸模冲裁及连续冲裁时尤为重要。
冲裁的压力中心与冲裁件的重心不同，它是指冲裁力合力的作用中心，与冲裁力的大小及作用位置有关。
而工件的重心则决定于工件的形状及其质量分布。
只有当工件具备中心对称时，其压力中心才与重心相重合。
由于该工件属于中心对称图形，所以压力中心在它的几何中心上，无需计算。
零件图如图1.3：
图1.3电机转子冲片
1.6冲模间隙的确定
凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺中的力、模具寿命等都有很大的影响。
因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，使所需冲裁里小，模具寿命高。
但是分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的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，生产中通产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。
考虑模具在使用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理论确定法与经验确定法。
1.理论确定法
理论确定法的主要依据是保证上下裂纹会合，以便获得良好的断面。
图所示为冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态。
根据三角形关系得间隙值，查[1]c为
c=（t-h0）tanβ=t（1-）tanβ式（1-7）
式中h0为凸模切入深度，β为最大剪应力方向与垂线方向的夹角。
从上式看出，间隙c与材料厚度t、相对切入深度h0/t以及裂纹方向β有关。
而h0与β又与材料的性质有关，材料愈硬，h0/t愈小。
因此，影响间隙值的主要因素是材料的性质和厚度。
材料愈硬愈厚，所需合理间隙值就愈大。
表中所示为常用冲压材料h0/t与β的近似值。
由于理论计算间隙的方法在生产中使用不方便，故目前间隙值的确定广泛应用的是经验公式与图表，详细[1]表1.6.1
2.经验确定法
根据研究和使用经验，确定间隙值时要分类选用。
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，对于断面尺寸与尺寸精度要求不高的制件，应以降低冲裁力、最高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。
其值可按下列经验公式和实用间隙表选用
t<1mm，c=（3%—4%）t，即c=0.015—0.02mm
表详见[1]表2.2.4
第2章冲压设备的选择
2.1冲压技术简介
冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。
冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。
冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术
冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
通过模具使板材产生塑性变形而获得成品零件的一次成形工艺方法叫做冲压。
由于冲压通常在冷态下进行,因此也称为冷冲压。
只有当板材厚度超过8~100mm时,才采用热冲压。
冲压加工的原材料一般为板材或带材,故也称板材冲压。
某些非金属板材（如胶木板、云母片、石棉、皮革等）亦可采用冲压成形工艺进行加工。
冲压广泛应用于金属制品各行业中,尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。
2.2冲压设备的选用
2.2.1如何选择冲压设备
冲压设备的选择直接关系到设备的安全以及生产效率、产品质量、模具寿命和生产成本等一系列重要问题。
冲压设备的选择主要包括设备的类型和规格参数两个方面。
2.2.2冲压设备类型的选择
主要根据所要完成的冲压工序性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择冲压设备的类型：
（1）对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件的冲压生产，常采用开式曲柄压力机。
虽然C形床身的开式压力机刚度不够好，冲压力过大会引起床身变形导致冲模间隙分布不均，但是它具有三面敞开的空间，操作方便并且容易安装机械化的附属装置和成本低廉的优点。
目前仍然是中小型冲压件生产的主要设备
（2）对于大中型和精度要求高的冲压件，多采用闭式曲柄压力机。
这类压力机两侧封闭，刚度好、精度较高，但是操作不如开式压力机方便。
（3）对于大型或较复杂的拉深件，常采用上传动的闭式双动拉深压力机。
对于中小型的拉深件（尤其是搪瓷制品、铝制品的拉深件），常采用底传动式的双动拉深压力机。
闭式双动拉深压力机有两个滑块，压边用的外滑块和拉深用的内滑块。
压边力可靠、易调，模具结构简单，适合于大批量的生产。
（4）对于大批量生产的或形状复杂、批量很大的中小型冲压件，应优先选用自动高速压力机或者多工位自动压力机。
（5）对于批量小、材料厚冲压件，常采用液压机。
液压机的合模行程可调，尤其是施力行程较大的冲压加工，与机械压力机相比具有明显的优点，而且不会因为板料厚度超差而过载。
但生产速度慢，效率较低。
可以用于弯曲、拉深、成形、校平等工序。
（6）对于精冲零件，最好选择专用的精冲压力机。
否则要利用精度和刚度较高的普通曲柄压力机或液压机，添置压边系统和反压系统后才能进行精冲。
所以应优先选用自动高速压力机或者多工位自动压力机。
2.3冲压设备规格的选择
冲床铭牌上规定的吨位为冲床的额定吨位。
额定吨位的大小，反映冲床的冲裁能力。
在我国，偏心冲床和曲轴冲床都已成系列生产，共有11级，即16、25、40、63、80、100、125、160、200、250、400吨。
选择冲床时，冲床的公称压力必须大于工件所需要的冲裁力。
机械压力机类型的选定依据是冲
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