冲压模模具设计毕业设计论文.doc

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1、摘 要本设计是对给定的产品图进行冲压模模具设计。在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的。文中还对冲压模具成型零件和其他相关零件的选择原则及选择方法进行了说明。期间要参考大量与冲压相关的资料和翻阅各种手册，并通过计算以确定模具结构及尺寸，通过不断的计算与修改，并在指导老师的悉心关怀和耐心指导下进行不间断的反复修改，最终确定画出了装配图和零件图。通过这次毕业设计，结合我在生产实习中所看所想的一些东西，使我了解和掌握了许多实际的东西，实践证明，模具的设计和制造只有一些理论知识是不行的，任何模具的设计都要有一定的实际经验才可以设计出更合理性的模具。关

2、键词：冲压模，模具设计，冲压工艺性，模具结构，合理性。AbstractThis design is to the product chart which assigns carries on flushes the die mold design. In the overall evaluation efficiency, the components ramming technology capability as well as the complex degree and so on in many factor foundations carried on the ramming cr

3、aft analysis and the computation. In the article also has carried on the explanation to the ramming mold formation components and other correlation components selection principle and the choice method. Period must refer massively and glances through each kind of handbook with the ramming correlation

4、 material, and through the computation by determined the mold structure and the size, through the unceasing computation and the revision, and in instruct under teachers devotedly concern and the patient instruction carry on the uninterrupted repeatedly revision, finally determined has drawn the asse

5、mbly drawing and the detail drawing.Through this graduation project, unifies me in the production practice to look thought some things, cause me to understand and to grasp many actual things, the practice had proven, the mold design and the manufacture only then some theory knowledge was not good, a

6、ny mold design all must have certain practical experience only then to be possible to design a more reasonable mold.Keywords: Flushes the die, Mold design, Ramming technology capability, Mold structure, Reasonable.目 录摘要 . 1Abstract . 2目录 . 3前言 . 6第一章 压板零件图及工艺方案的拟订 . 71.1 零件图及零件工艺性分析 . 71.1.1 零件图 . 7

7、1.1.2 零件的工艺性分析 . 71.2 工艺方案的确定 . 8第二章 压板冲压工艺计算 . 92.1 排样形式 . 92.2 条料宽度计算 . 92.2.1 搭边 . 92.2.2 送料步距和条料宽度的确定 . 92.3 材料利用率的计算 . 102.4 工序的合并与工序顺序 . 112.5计算冲压力 . 112.5.1 落料冲裁力 . 122.5.2 冲孔冲裁力 . 122.5.3卸料力 . 122.5.4推料力 . 132.5.5顶件力 . 132.5.6 总冲压力 . 132.5.7 计算模具压力中心 . 142.6 压力机的选择 . 15第三章 模具类型及结构形式的选择 . 163

8、.1模具结构形式要求 . 163.2模具结构类型的确定 . 163.3模具结构形式的确定 . 17第四章 模具刃口尺寸计算 . 184.1 凸模和凹模加工方法 . 184.2工作零件刃口尺寸计算 . 18第五章 模具零件的设计、选用及必要的计算 . 215.1 成形零件 . 215.1.1 落料凹模 . 215.1.2 冲孔凸模 . 225.1.3凸凹模 . 235.2其他模具零件结构尺寸 . 245.2.1 垫板 . 255.2.2 卸料板 . 265.2.3 固定板 . 265.3模架的选用 . 275.4 其他标准零件的选用 . 285.4.1 模柄 . 285.4.2 卸料零件 . 2

9、95.4.3 定位零件 . 295.4.4 推件装置 . 30第六章 压力机的校核 . 326.1 闭合高度的校核 . 326.2 工作台面尺寸的校核 . 326.3 滑块行程的校核 . 32第七章模具的总装配 . 33第八章 模具零件图的设计绘制 . 34第九章 模具主要零件加工工艺的制定 . 409.1落料凹模加工工艺过程 . 409.2冲孔凸模加工工艺过程 . 409.3凸凹模加工工艺过程 . 40第十章 模具的装配工艺 . 42结束语 . 44参考文献 . 45前 言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是模具专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学

10、科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本设计是落料冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化、标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。第一章 压板零件图及工艺方案的拟订1.1 零

11、件图及零件工艺性分析1.1.1 零件图工件图如图1-1所示零件名称：压板材料：Q235板厚：1mm生产批量：大批量图1-1 压板1.1.2 零件的工艺性分析压板所用的材料为通碳素钢钢板, 其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，具有良好的冲压性能，用冲裁的加工方法时完全可以成形的。该零件所有尺寸均为标注公差，对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度来处理。该制件形状简单，尺寸较小，厚度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：(1)该冲裁件的材料为普通碳素钢钢板Q235，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，具有良好的冲压性能。(2)由于板料厚度较薄，应选择适当的工序方案，保证孔

12、的精确度和制件不变形。(3)有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。(4)制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。1.2 工艺方案的确定对工序的安排，拟有以下几种方案：方案一：落料冲孔，单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，复合模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，容易制造。但成形制件需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬运半成品要浪费大量时间。生产效率较低；工件的精度也难以保证。方案二复合模结构一般，比较容易制造。成形制件只需一道工序；节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易

13、于保证孔的质量和制件精度。方案三级进模结构复杂；难以制造。有较高的生产效率且能保证制件的精度。综上所述，根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案二。选择复合模生产，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。第二章 压板冲压工艺计算2.1 排样形式排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构域寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术很强工作。该零件排样采用有废料的直排形式。因为在冲裁件是规则的矩形件，而且直排的模具结构最简单，在各种排样方式中，直排是优先选用的排样方

14、式，故选用直排为工件的排样方式。2.2 条料宽度计算2.2.1 搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值一般由经验或查表确定，根据所给材料厚度1.0mm，查表2-101，两工件之间按矩形取搭边值mm,侧边取mm。2.2.2 送料步距和条料宽度的确定(1)送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距S的计算公式为： (式2-1)式中 平行于送料方向的冲裁宽度(mm)；冲裁之间的搭边值(mm)。代入 mm(2)条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁

15、时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下计算条料宽度 (式2-2)式中 条料的宽度(mm)；冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸(mm)；侧搭边值(mm)；条料宽度的单向公差(mm),查表表2-121得mm。代入 mm2.3 材料利用率的计算板料规格选用：500mm1000mm1mm标准轧制钢板。裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。(1)采用纵裁时：每板的条数：条，余7mm；每条的工件数：件，余11mm；每板的工件数：件；利用率为：。(2)采用横裁时：每板的条数：条，余14mm；每条

16、的工件数：件，余5.5mm；每板的工件数：件；利用率为：。从材料利用率分析可知，横裁、纵裁时板料利用率相同都为81%,故采用横裁或纵裁都可以。排样形式如图2-1所示。图2-1 有搭边直排排样图2.4 工序的合并与工序顺序根据上面的分析与计算，此件的全部基本工序只有落料、冲孔。根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：方案一：落料与冲孔，各为基本工序。方案二：模具复合程度较高，所需的模具较少，且模具设计容易，其制造费用也较低，其基本工序合并生产率高，也易于保证工件精度。因此选定这一方案。所以，本次需设计的模具为：落料、冲孔复合模。2.5计算冲压力冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。计算

17、冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。2.5.1 落料冲裁力 (式2-3)式中 落料冲裁力；落料周长度(mm)，mm；材料抗剪强度,MPa, 查表2-12，工件的材料(Q235)抗剪强度Mpa；材料厚度(mm), mm；系数，通常；代入 N 取 KN2.5.2 冲孔冲裁力 (式2-4)式中 冲孔冲裁力；冲孔周长度(mm)，mm；代入 N 取 KN2.5.3卸料力 (式2-5)式中 卸料力；卸料系数，查表1-71得卸料力系数。代入 KN2.5.4推料力 (式2-6)式中 推料力；推料系数，查表1-71得卸料力系数。同时卡在凹模洞孔内的件数，取。代入 KN2.5.5顶件力

18、(式2-7)式中 顶件力；Kd顶件系数，查表1-71得卸料力系数。代入 KN 图2-2 卸料力、推料力与顶件力示意图2.5.6 总冲压力冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为。 (式2-8) KN2.5.7 计算模具压力中心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，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。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。由于该制件的毛

19、坯及各工序均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。采用计算法求压力中心，求。建立坐标系图如2-3所示：由于工件X方向对称，故压力中心mm。其中：mm mmmm mmmm mmmm mmmm mmmm mmmm mm图2-3压力中心坐标系mm 由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为(13,10.78)。2.6 压力机的选择由于题目没给出指定的车间设备的实际情况，故采用本人实习单位(阳江市鸿标工贸有限公司)的车间设备的实际情况制定，理论联系实际。根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，初选用公称压力为100KN的开式可倾台压力机(型号为J23-10)。J23

20、-10具体参数如下：达到公称压力时滑块离下止点距离：4mm滑块行程：60mm 行程次数：135次/min 最大封闭高度：180mm滑块中心到床边的距离：120mm工作台尺寸： 左右：360mm前后：240mm工作台孔尺寸：左右：360mm前后：240mm直径：130mm立柱间距离：180mm模柄孔尺寸：3050mm工作台板厚度：50mm第三章 模具类型及结构形式的选择3.1模具结构形式要求根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。确定加工工艺后，应通过分析比较，选择合适的模具结构形式，使其尽量满足以下要求：(1)能

21、冲出符合技术要求的工件；(2)能提高生产率；(3)模具制造和维修方便；(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模具结构类型的确定因为本次模具设计结构简单工艺要求不高，所以采用落料冲孔复合模，本设计没有拉深、翻边等，凸模能够保证强度，故采用复合模的结构是合理的。在确定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是反装式的复合模。复合模具又可分为正装式和倒装式。正装式特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除后，才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。倒装式特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量由下

22、模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大，因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制作等方面考虑，决定采用倒装式复合模。3.3模具结构形式的确定倒装式复合模的结构形式如图3-1所示。图3-1 倒装式复合模的结构形式1-凸模；2-凹模；3-上模固定板；4、16-垫板；5-上模板；6-模柄；7-推杆；8-推块；9-推销；10-件块；11、18-活动档料销；12-固定挡料销；13-卸料板；14-凸凹模；15-下模固定板；17-下模板；19-弹簧。第四章 模具刃口尺寸计算4.1

23、 凸模和凹模加工方法凸模和凹模配作加工 ，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验。同时还能大大简化设计模具的绘图工作。目前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配作加工的方法来设计制造。故采用凸模和凹模配作加工。落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。4.2工作零件刃口尺寸计算图4-1为落料凹模刃口轮廓图，虚线为凹模磨损后的情况。根据设计原则，落料以

24、凹模设计为基准。其中A类尺寸是磨损后增大的尺寸；B类尺寸是磨损后减少的尺寸；C类尺寸是磨损后不变的尺寸。故在设计凹模刃口尺寸时，必须根据其磨损情况分别采用不同的计算公式分类计算，简表4-1。是以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算公式。图4-1落料凹模磨损情况 图4-2冲孔凸模磨损情况图4-2为冲孔凸模刃口轮廓图，虚线为凸模磨损后的情况。根据设计原则，冲孔以凸模设计为基准。其中a类尺寸是磨损后增大的尺寸；b类尺寸是磨损后减少的尺寸；c类尺寸是磨损后不变的尺寸, 表4-2是以冲孔凸模设计为基准的刃口尺寸计算公式。其中A类尺寸是磨损后增大的尺寸；B类尺寸是磨损后减少的尺寸；C类尺寸是磨损后不变的尺寸。

25、表4-1 以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算公式工序性质凹模刃口尺寸磨损情况基准件凹模的尺寸配制凸模的尺寸落料磨损后增大的尺寸Aj(Amax-x)按凹模实际尺寸配制，保证双面合理间隙Zmin Zmax磨损后减小的尺寸Bj(Bmin+x)磨损后不变的尺寸Cj=(Cmin+0.5)0.125表4-2 以冲孔凸模设计为基准的刃口尺寸计算公式工序性质凹模刃口尺寸磨损情况基准件凹模的尺寸配制凹模的尺寸冲孔磨损后增大的尺寸aj(amax-x)按凸模实际尺寸配制，保证双面合理间隙Zmin Zmax磨损后减小的尺寸bj(bmin+x) 磨损后不变的尺寸cj=(cmin+0.5)0.125查标准公差数值表(GB

26、/T1800.3-97) 2，得：零件外形：26mm 260.26mm 20mm 200.26mm 4mm 40.015mm零件内形：6mm 60.1mm根据工件材料Q235与材料厚度，查表1-41，得冲裁双面间隙为：mm mm查表2-211补偿刃口系数。凹、凸模刃口尺寸计算见表4-3，凸凹模按间隙值配制。表4-3 凹、凸模刃口尺寸计算基本尺寸及分类冲裁间隙补偿刃口系数计算公式制造公差计算结果落料凹模Amax=26Zmin=0.1mm Zmax=0.14mmZmax-Zmin=0.14-1=0.04mm制件精度为IT14级，故x=0.5Aj=(Amax-x)/425.74mm相应凸模尺寸按凹模

27、刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.10.014mm之间Amax=2019.74mm同上Amax=43.85mm相应凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证单面面间隙在0.050.07mm之间冲孔凸模dmax=6bj=(dmin+x) 6.1mm相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证单面间隙在0.10.014mm之间第五章 模具零件的设计、选用及必要的计算5.1 成形零件5.1.1 落料凹模落料凹模见图5-1。(1)凹模厚度 (式5-1)式中 凹模刃口周边长度修正系数，查表2-181得，。代入 mm取 mm 图5-1 落料凹模(2)凹模长度和宽度 (式5-2) (式5-3)式中 凹模长度尺寸(mm)；凹模宽

28、度尺寸(mm)；垂直于送料方向得凹模型孔壁间最大距离。落料凹模长度刃口尺寸，(mm)。落料凹模宽度刃口尺寸，(mm)。mm代入 mmmm查GB/T6743.1-94,对以上尺寸数据根据结构要求适当放大、取整mm。5.1.2 冲孔凸模冲孔凸模见图5-2。(1)冲孔凸模长度凸模长度应根据冲模的具体结构确定，其长度计算公式为： (式5-4)式中 凸模固定板厚度(mm)；凸模自由长度自由尺寸(mm),包括凸模的修模量46mm，凸模进入凹模具的深度0.51mm，凸模固定板与卸 图5-2 冲孔凸模料板之间的安全距离，可取1525mm。故取22mm。代入 mm考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取 mm。

29、(2)冲孔凸模强度压应力校核校核公式为 (式5-5) 式中 冲孔冲裁力；凸模最小断面积(mm2),mm2；凸模材料的许用应力(MPa),凸模材料为T10A,=(10001600)MPa,取=1200MPa。所以凸模强度符合要求。(3)凸模刚度细长杆失稳校核校核公式为(式5-6)式中 凸模最大自由度(mm)；冲孔冲裁力；凸模最小断面直径(mm)；代入mm实际 所以凸模刚度符合要。5.1.3凸凹模凸凹模见图5-3。 (1)凸凹模孔口的设计凸凹模孔口形式。选择常用的直 图5-3 凸凹模刃壁孔口凹模，见图5-3。凸凹模孔口高度()。其孔口高度不宜过大，一般可按材料的厚度选取。mm mmmm mmmm

30、mm压板的材料厚度为1mm，取凸凹模孔口高度mm。(2)凸凹模外形结构的设计凸凹模外形结构的设计是以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。(3)凸凹模厚度凸凹模厚度计算公式为 (式5-7)式中 凸凹模固定板厚度(mm)；弹性卸料板厚度；增加长度(包括凸模进入凹模深度、弹性元件安装高度等)考虑到整体尺寸，取mm。代入 mm(4)凸凹模壁厚校核查表2-281，凸凹模最小壁厚mm mm所以满足最小壁厚的要求，按图纸设计的凸凹模复合要求。5.2其他模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点和凹模板尺寸并查标准GB/T6743.1-94，确定其它模具板块尺寸列于表5-1。表5-1 模具板块尺寸序号名

31、称长宽高(mm)材料数量1空心垫板1001001745#12上垫板1001005T8A13凸模固定板1001001245#14卸料板1001001045#15凸凹模固定板1001001445#16下垫板1001005T8A15.2.1垫板垫板的作用是直接承受凸模(凸凹模)的压力，以防止模座被凸模(凸凹模)端部压陷，从而影响凸模(凸凹模)的正常工作。是否需要用垫板，可按下式校核。 (式5-8)式中 凸模端面的压应力(MPa)，其数值为；模座材料许用应力；冲裁力(N)；凸模最大端面积(mm2) ；垫板的形状与凸模固定的一致，一般为圆形或矩形，垫板厚度一般为310mm。垫板的材料常用T7或T8工具钢

32、，热处理硬度为4348HRC。(1) 凹凸模具与下模座之间代入所以，下模座采用铸铁材料，=100MPa，则，应加垫板。(2)凸模具与上模座之间由于结构设计的缘故，凸模与上模座被上垫板与空心垫板隔开，因此需要校核一下凸模端部对上垫板的压应力是否超过上垫板材料的许用压应力。代入 所以，上垫板采用钢制材料，=200MPa，则，上垫板的许用压应力足够。5.2.2卸料板(1)卸料板的形状与材料卸料板的形状与凸凹模固定的一致，一般为圆形或矩形，厚度一般为10mm左右。卸料板的材料常用A7或45#钢工具钢，热处理硬度为2428HRC。(2)卸料板上成型孔的设计取卸料板与凸凹模的双面间隙为0.10.3mm，视

33、实际情况选取，所以卸料板上的成型孔尺寸为 (式5-9)式中 卸料板上的成型孔尺寸(mm)；落料凸模刃口尺寸(mm)；卸料板与凸凹模的双面间隙(mm)。 卸料板上成型孔以凸凹模为基准，按双面间隙为0.10.3mm配制。5.2.3固定板固定板的作用是将凸模(凸凹模)连接在正确的位置上。固定板与凸模(凸凹模)为 H7/m6配合，压装后将凸模(凸凹模)端面与固定板一起磨平。5.3 模架的选用上、下模座中间联接导向装置的总体称为模架。选用标准模架，凹模最大外形尺寸为100 mm100 mm，选用GB/T2851.3-1990中的滑动导向后侧导标准柱模架。模具的闭合高度mm ，上模座为100mm100mm

34、30mm，下模座为100mm100mm40 mm，导柱的基本尺寸为20mm 。(1)上模座查标准GB/T2855.5-1990，上模座选用后侧导柱上模座一件，材料为HT200，见图5-4。标记：上模座 10010030 GB/T2855.5-1990其主要参数(mm)： 图5-4 上模座 图5-5 下模座(2)下模座查标准GB/T2855.5-1990，下模座选用后侧导柱下模座一件，材料为HT200，见图5-5。标记：下模座 10010040 GB/T2855.5-1990其主要参数(mm): 该模架采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为H7/h6 。导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。材料为20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为5862