冲模课程设计垫片模具设计.doc

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1、沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目： 冲压模具设计 系 别 机械学院 班级 装备本121 学生姓名 学号 2012525102 指导教师 职称 副教授 起止日期：2015年 12月14日起至2015年12 月18日止沈 阳 工 程 学 院冲压模具设计课程设计成绩评定表系（部）： 机械学院 班级： 装备本121 学生姓名： 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计

2、任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计

3、乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分项目设计任务书 组别：6一 设计（论文）的原始资料及依据零件名称：垫片生产批量：大批量材料：Q235厚度：t=1.5mm二.设计（论文）主要内容及要求 设计具有典型结构的复合模具，要求学生独立完成模具装配图一张，工作零件不少于2张，零件加工工艺过程卡片一张，设计计算说明书一份。三.对设计说明书、论文撰写内容、格式、字数的要求（一）撰写课程设计说明书1份，字数不少于5000字。内容：1. 封面、目录2. 任务书及产品图3.制件的公艺性分析4.冲压工艺方案的制定5.模具结构形式的论证及确定6.排样图设计及材料利

4、用率的计算7.模具工作零件刃口尺寸及公差的计算8.工序压力计算及压力中心确定9.冲压设备的选择及校核10模具零件的选用、设计及必要的计算11.其它需要说明的问题和发展方向等12.设计心得13. 附主要参考资料（文献）。14. 附零件工艺卡片1张。（二）设计冲压模具装配图1张，凸、凹模零件图2张。四.时间进度安排；顺序阶段日期（天）计 划 完 成 内 容备注11分析冲压零件工艺性，确定冲压工艺方案。22确定毛坯形状、尺寸和下料方式。确定冲压模具类型及结构形式。进行工艺计算。33绘制模具总装图及零件图。44编写设计说明书55答辩目录一、 零件工艺性分析 1二、 冲压工艺方案确定 1三、 模具结构形

5、式的确定 2四、 排料 2五、 冲压模具参数计算 6六、 冲裁模主要零部件设计与选用 8七、 模具的使用及维护 13结束语 14参考文献 15一、零件工艺性分析1.1形状结构、尺寸大小制件结构简单、形状对称，无细长的悬臂和狭槽，孔与孔边的距离为15mm，满足最小壁厚的要求，制件最大尺寸为56mm，属于中小型零件，最小尺寸为，不小于冲孔的最小孔径（0.1t），所以该制作尺寸设计合理，满足工艺要求。1.2尺寸精度、表面粗糙度、位置精度制件顶部宽为56mm，左端半圆为R15mm，右端上部分的宽为10mm，长为15mm，孔为，其中未注公差属于自由尺寸，所有尺寸精度不高于IT14级，利用普通冲裁可以保证

6、精度要求。零件表面粗糙度无特殊要求，位置精度要求不高（按未注公差处理），普通冲裁可以满足要求。1.3冲裁件的材料性能材料为Q235，其塑性好，抗拉强度适中，具有良好的冲裁性能1.4冲压加工的经济性分析大批量生产该制件，分摊到每个制件的模具成本较低，而且用冲压加工的方法可以保证产品质量的稳定、材料利用率高、操作简单、生产率高等优点。结论：通过以上工艺分析，此制件适合冲裁。二、冲压工艺方案确定该制件包括落料和冲孔两道工序，可以有以下三种方案：方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。方案二：先冲孔后落料，采用单工序模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案四：冲孔落料复合冲压，采用复合模

7、生产。方案一、方案二模具结构简单，但因该零件有落料、冲孔两道工序，需要两套模具，且需要进行两次定位，带来定位累计误差，导致孔的位置精度不高，而且生产效率低，不适合大批量生产，方案二比方案一更难定位。方案三只需要一套模具，生产效率高，而且能够实现自动化送料，但零件的冲压精度稍差，欲要保证冲压位置精度，需要在模具上设置导正销。方案四也只需一套模具，生产效率也很高，虽然模具的结构复杂，但冲压件精度容易得到保证，而且该制件的几何形状简单对称，模具制造并不十分困难。通过以上四种方案的分析可看出，用级进模和复合模都能生产，但由于该制件形状精度要求较高，故可优先采用方案四生产。查表4-1知，倒装复合膜的凸凹

8、模最小壁厚为3.8，而零件要求为2.73，最小壁厚不能满足倒装复合模的条件。该尺寸（2.73）大于1.5倍板厚（1.5*1.5=2.25），满足正装复合模的要求，因此为保证凸凹模强度，选择使用正装复合膜生产。结论：采用正装复合膜。三、 模具结构形式的确定1）操作方式的选择选择手工送料的方式。2）定位方式的选择采用两个导料销送料方向的控制，采用一个挡料销控制送料距离（35。3）卸料方式的选择卸料方式主要有刚性卸料和弹性卸料，其中弹性卸料装置在工作过程中还兼起压料作用。该冲裁件板厚1.5mm使用弹性卸料更有利于保证冲裁件平面度。正装复合模工作时凹模内不能留有制件，必须在冲裁每次过程中进行出料。同时

9、，在冲裁过程中，凸凹模中还有冲孔后的废料，使用刚性卸料机构打出。四、排样4.1排样排样的是否合理，将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命，因此排样在冲压件的前期准备工作中十分重要。排样可分为以下3种： 有废料排样； 少废料排样； 无废料排样。对于3种排样的分析：有废料排样对冲压件的尺寸有保证，冲出的产品质量较好，而且模具寿命较高，但它的材料利用率较低，增高了产品的生产成本，用于形状复杂、尺寸精度要求较高的零件。少废料排样的材料利用率较高，用于形状简单、尺寸精度要求不高的零件。无废料排样用于形状结构简单、尺寸精度要求不高的零件，但不易操作加工。本托板零件的形状结构简单、尺寸精

10、度要求不高，本应选用无废料排样，但由于无废料排样难以保证零件的尺寸精度，而且 无废料排样本身就难以实现，因此本托板的排样方案应选择少废料排样。4.2材料利用率材料利用率=100% S为工件的实际面积； A为步距（相邻两个制件对应点的距离）； B为条料宽度。4.3条料宽度与搭边、料边的计算垫片横排：图1根据冲压工艺与模具设计48页可知，圆形或圆角r2t的工件，a1=1.2 a=1.8 垫片竖排：图2根据冲压工艺与模具设计48页可知，圆形或圆角r2t的工件，a1=1.5 a=1.2 4.4条料的宽度B 则=32mm 则=60mm根据材料利用率公式=100%垫片横排材料利用率S=L+a1=56+1.

11、2=57.2mm=100%=76.94%垫片竖排材料利用率S=L+a1=30+1.5=31.5mm=100%=74.51%横竖，应选垫片横排为最终排样方案。垫片横排示意图如下图34.5压力计算查表得：材料的抗拉强度。查表得：卸料系数,顶件系数，推料系数。 冲裁力为 卸料力为 顶件力为推料力该落料冲孔复合模采用正装结构及弹压卸料和上出件方式。故总的冲压力为 冲压机确定：故初选公称压力为200kN的开式双柱可倾J14-20型压力机。该压力机参数如下：滑块行程70mm，滑块行程次数60次/min，最大封闭高度220mm，封闭高度调节量60mm，滑块中心线至床身距离160mm，立柱距离220mm，工作

12、台尺寸（前后左右），工作台孔尺寸，模柄孔尺寸（直径深度）。4.6压力中心的计算图4则压力中心为坐标（32,17.81）点上。五、冲压模具参数计算5.1模具凸凹模间的间隙5.1.1间隙对冲压件质量的影响间隙越大，模具的寿命可以延长，但冲件的质量普遍不高，反之，间隙越小，冲件的质量越高，但模具的寿命会进一步缩短。因此，在保证冲压件质量的前提下，应选较大的间隙，若采用较小的间隙就必须提高模具的硬度和精度，从而减小模具的粗糙度，减小模具磨损，得以在保证冲压件质量的前提下，延长模具的使用寿命。5.1.2间隙对冲压工艺的影响试验表明，冲件的单面间隙在材料厚度的5%20%范围内时，冲裁力的降低不多，一般不超

13、过冲裁力的5%10%。间隙对Fx、Fo的影响较为显著，而当单面间隙增大到材料厚度的15%25%时，卸料力几乎为零。5.2冲裁模刃口尺寸的计算1）冲裁模具刃口尺寸计算三原则落料时应以凹模为基准，先确定凹模，再确定凸模。 冲孔时应以凸模为基准，先确定凸模，再确定凹模。凹模的刃口尺寸在设计时，其基本尺寸应靠近下限值。 凸模的刃口尺寸在设计时，其基本尺寸应靠近上限值。模具的设计精度应比冲件的精度高23级。2）冲裁模具刃口尺寸的计算A、凹凸模分别加工B、凹凸模配制加工本垫片的外形尺寸简单，且为复合模，因此采用凹凸模配制加工。 该冲裁件中心孔为冲孔件，故应以凸模为基准，对8的圆形冲孔时查表得x=0.75，

14、凸模磨损后的尺寸8所以，技术要求凹模刃口尺寸按凸模实际刃口尺寸配作 保证双面间隙为0.15mm 由于外形尺寸为落料，以凹模为基准凹模磨损后扩大的尺寸A1（56）AR（30）查表得x1=0.5，x2=0.5凹模磨损后不变的尺寸C1（10）C2（15）查表得x1=0.5，x2=0.55.3模具闭合高度由所选设备J14-20可知，Hm=35+8+16+10+20+10+16+8+40=180mm它的最大闭合高度为Hmax=220mm，Hmin=160mmHmin+10HmHmax-5 170mmHm215mm。合格六、冲裁模主要零部件设计与选用6.1落料凹模 凹模是模具中最主要零件之一,其结构形状和

15、尺寸大小对模具其他零件有很大影响,因此,首先应该确定凹模尺寸。(1) 凹模孔口形式，因为模具出料方式为上顶料,冲裁时凹模内只有一个工件,考虑到制造方便,可以采用直刃壁孔口凹模。凹模刃口高度不宜过大,一般可按材料的厚度(t)选取,t(510)mm时,h=(1015)。 一般选取刃口高度h=6mm。(2) 凹模厚度: H=kb(15mm)式中b凹模刃口的最大尺寸 k系数,考虑板料厚度的影响查表得k=0.27 故H=kb=0.2756=15.12mm 考虑到制件的形状,圆取整H=20mm。(3) 凹模外形尺寸。凹模壁厚: 取c=35mm凹模外形尺寸:查表得凹模周界：L=125mm,B=100mm.故

16、凹模的外形尺寸为：。（4） 凹模材料，凹模应有高的硬度和适应的韧性，可选Cr12，刃口部分进行淬火处理。6.2凸模设计 （1）凸模长度计算：采用弹压卸料板则，即式中 L凸模长度； 凸模固定板厚度； 卸料板厚度； t材料厚度； h增加长度，h包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度1.5mm1mm，凸模固定 板与卸料板之间的安全距离等，一般取10mm20mm，取h=16mm 取L=48mm。（2）凸模材料，选用Cr12，淬火后硬度（达58HRC62HRC）（3）固定方式，因凸模截面形状适宜采用线切割加工的方法制造，上下形状一致，故与凸模固定板连接方式采用铆接形式。 (4)冲孔凸模尺寸查表得D=6.3

17、凸模承压能力和失稳弯曲极限长度校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。但对细长的凸模，或凸模段面尺寸较小而冲压毛坯厚度又比较大的情况，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验，以保证凸模设计的安全。（1） 凸模承载能力校核 凸模最小断面承受的压应力，必须小于凸模材料强度允许的压力，即：对于非圆形凸模有 对于圆形凸模有则设计时模具为圆形，则满足要求。式中凸模最小断面的压应力，MPa；凸模纵向总压力，N；凸模最小截面积，；凸模最小直径，mm；t冲裁材料厚度，mm;冲裁材料抗减强度，MPa。（2） 凸模失稳弯曲极限长度凸模在轴向压力（冲裁力）的作用下，不产生失稳的弯曲极限长度与凸

18、模的导向方式有关，图2.8.5所示为有、无导向的凸模工作结构图。对于无卸料板和卸料板对凸模不导向的a图，其凸模不发生失稳弯曲的极限长度为：对圆形截面的凸模对非圆形截面凸模则设计的凸模为圆形截面，则合格。卸料板对凸模导向的结构图b，其不发生失稳弯曲的凸模最大长度为：对圆形截面凸模对非圆形截面凸模以下各式中：J凸模最小横截面的轴惯性距，凸模的冲裁力，N；d凸模的直径，mm。据上述公式可知，凸模弯曲不失稳时的最大长度与凸模截面尺寸、冲裁力的大小、材料机械性能等因素有关。同时还受到模具精度、刃口锋利程度、制造过程、热处理等的影响。6.4凸模固定板的设计外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，其厚度取凹模厚度的

19、0.60.8倍，即H=（0.60.8）H=（0.60.8）20=1216，取H1=15，则外形尺寸为：12510015。6.5卸料板的设计材料选用Q285A钢，长和宽的尺寸取与凸模固定版相同的尺寸，厚度为8mm12mm，取10mm。6.6上，下垫板的设计材料选用T10A钢，长和宽的尺寸与凹模尺寸相同。垫板的厚度一般为3mm10mm，取厚度H2=8mm，则外形尺寸为：1251008。6.7橡胶的选用（1）卸料橡胶的自由的高度。总的工作行程h工件：根据工件材料厚度为1.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度为1mm，考虑模具维修时刃磨面量2mm，模具开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=5.5

20、mm。橡胶的自由高度h自由： H自由=h工件/（0.250.30）=（18.522）mm则h自由=20mm。模具在组装时橡胶的预压量h预； H预=（1015）h自由=（23）mm则h预=3mm。由此可知模具中安装橡胶的空间高度尺寸为17mm。（2）截面尺寸确定，查图3-22，选取矩形橡胶，其单位压力p=2MPa，则 AP卸/p=5130/2=2565（mm）2考虑到凸模安装孔面积（56-15-10+1）（30+0.5）+（）+（15+0.5）（10+1）=1171.88（mm2）橡胶垫截面积为 2874.3+1171.88=4046.18（mm）2选用与凹模外形相同的橡胶形状，其面积大于353

21、5mm2，足够使用。6.8导向销导向销直径为，长度为6mm，并位于条料的左侧，材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40HRC45HRC，与凹模的配合为H7/m6。6.9挡料销挡料销是用来控制送料步距的，选用圆柱销，直径为，长度为3mm，材料为45号钢。采用淬火处理，硬度为40 HRC45HRC，与凹模的配合为H7/m6。6.10防转销为了防止模板的转动，采用了一个防转销，其尺寸为：d=6mm，L=5mm。6.11模架的选用材料为HT200钢上模座选GB/T2855.5外形尺寸为20012535，下模座选GB/2855.6外形尺寸为20012540。6.12模柄的选择选用嵌入式模柄，材料Q235，

22、并加防转销，根据压力机JG23-25的相关参数可知模柄的外形安装尺寸为：1060。6.13螺栓，销钉的选择上模座连接螺栓选用4-M1040，下模座固定螺钉选用4-M1050。上模座连接螺钉选用640；下模座连接销钉选用650。七、模具的使用及维护模具的使用 模具安装在型号为J14-20，最大闭合高度为220mm的开式单柱固定压力机： 1、安装前江模具安装表面清理干净，确认模具正确安装在机床上。2、安装后空合模数次将模具闭合高度，使用合理的垫块高度，调整模具为最佳冲压高度。3、模具使用过程中应充分保证工作人员的活动范围。4、在冲裁过程中若发现有异常声音时应立即停止运行机床，排除故障后方可继续使用

23、。5、冲裁过程一段时间后应及时清理模具凸凹模上的毛刺，防止积瘤的产生。6、所有工件冲裁完成后应江模具从压力机上卸下，按模具维护说明书正确有效防止。模具维护方式1、按总装图正确装配模具。2、按所选压力机安装模具并保证压力中心与模具中心重合。3、打开磨具确认模具型面无异物，确定挡料销、导料板的位置正确。4、运行压力机空合模数次，保证正确运动和定位。5按模具设计参数调试模具并生产。6、在冲裁过程中时刻检查肥料是否排放顺畅，若出现堵塞情况应立即停止机床，对废料进行排除。7、模具使用人员应站立在模具工作台面前端的两侧。8、模具使用时应经常检查模具的工作台面和工作刃口，清楚材料的积瘤，排除在不正确使用过程

24、中的废料，以免产生废料张模。9、使用完毕后应该压料面，型面应出去材料积瘤。10、按照每生产30005000件后，按上述模具保养以延长使用寿命。结束语 通过近一周的奋斗，课程设计接近了尾声。经过一周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对信号与系统这门课程所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过

25、程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，提高自己的知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。通过这次课程设计，我们即学会了使用AutoCAD软件，也掌握了一些有用的知识，这

26、对我们以后的学习和生活非常的有帮助，也使得我们对自己的总体知识水平有了一个了解。懂得了知识的重要性。使我学会了如何运用所学的知识收集、归纳相关资料解决具体问题的方法，加强了我的动手能力、分析和解决问题的能力、以及增强综合运用知识的能力。同时对自己应用计算机的水平有了一个更深刻的了解，我在今后的学习和生活中，可以有针对性的学习和改善。 在此要感谢我的指导老师尹老师对我的悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献1、徐正坤主编.冲压模具及设备.北京.机械工业出版社.20102、屈波主编.互换性与技术测量.西安电子科技大学出版社.20073、杨玉萍、高龙士主编.机械制图与AutoCAD.北京.机械工业出版社.20094、李名旺主编.冲压工作实用手册.20105、周忠旺、杨太德主编.冲压工艺分析与模具设计方法.国防工业出版社.