垫片（BS11F106）钣金成形工艺及模具设计.doc

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1、目 录1 摘要1 关键词1 前言2 零件图的分析2.1 零件的功用与经济性分析2.2 零件的冲压工艺性分析2.2.1 结构形状与尺寸2.2.2 精度与表面粗糙度2.2.3 材料3 冲压工艺设计3.1 冲压工艺方案的确定3.1.1 冲压工序性质与数量的确定3.1.2 冲压工艺方案的分析与确定3.2 冲压工艺参数的计算3.2.1 工序尺寸的计算3.2.2 排样设计与下料方式的确定3.2.3 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择3.3 冲压工艺规程的编制4 冲压模具设计4.1 模具类型和结构形式的确定4.1.1 模具结构类型的确定4.1.2 工件的定位方式的确定4.1.3 卸料与出件方式的确定4.1.

2、4 模架类型及模具组合形式的确定4.2 模具零件的设计与选用4.2.1 工作零件的设计（1）凸、凹模间隙的确定（2）凸、凹模工作尺寸的计算（3）模具压力中心的确定（4）凸模结构型式及尺寸的确定（5）凹模结构型式及尺寸的确定4.2.2 定位零件的设计与选用4.2.3 卸料与出件装置的设计 （1）卸料装置设计 （2）推件装置设计 （3）顶件装置设计4.2.4 支承固定零件的设计与选用 （1）凸（凹）模固定板 （2）垫板 （3）模柄4.2.5 模架及其零件的选用4.2.6 紧固件的选用4.3 模具图样的绘制及压力机校核4.3.1 模具装配图的绘制4.3.2 模具零件图的绘制4.3.3 压力机技术参数

3、的校核5 模具的工作原理与使用维护6 设计总结（设计的优缺点及其他需说明的问题，收获与体会）参考资料致 谢垫片（BS11-F106） 钣金成形工艺及模具设计摘 要：本说明书以设计铁芯片零件模具为主线，主要阐述了冲裁零件的模具设计，模具各零件的加工工艺性及模具的总装配。此制件为垫片，主要设计该件的冲孔落料模，材料为10号钢，其材料的力学性能比较好，经计算，此制件适合用冲孔、落料冲裁工艺生产。设计这套模具首先分析材料是不是适合冲裁，选用冲裁工艺是否经济，是不是需要后续工序，如校平、整形等，然后计算冲压力选定压力机，最后确定模具的结构和工作零件的结构，并计算其工作零件的尺寸，其他的一些零件则在设计的

4、时候尽量选用标准件，节约模具的制造成本，这些前提条件做好后,绘制模具总装图和零件图，编写总装过程和零件的加工工艺规程。关键词：垫片；冲孔；落料；冲裁；冲压力；压力机；模具结构；标准件；工艺规程；总装过程；1 前言 模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业部门极其重要的工艺装备。模具作为现代制造工业的基本工艺装备之一，对产品的质量和产量有着非常重要的作用，其制造技术水平可衡量一个国家的产品制造水平。没有模具，就没有高质量的产品。模具不是一般的工艺装备，而是技术密集型的产品，工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待。他们认为：“模具是发展工业的一把钥匙”；“模具是一

5、个企业的心脏”；“模具是富裕社会的一种动力”。 随着我国与世贸组织的进一步合作，经济的全球化，模具工业的地位也越来越重要。要发展我国模具工业，模具技术可以引进，但模具技能人才难以引进。近年来，由于工业发达国家的人工费用增加模具生产有向东南亚国家转移的趋势。本国的生产以高、精模具为主，需要人工劳动量大的模具则依靠进口解决。以模具出口大国日本为例，其1980年模具进口额为24.98亿日元，至1989年已上升到133.32亿日元，十年间提高了5.3倍。由此可见,中低档模具的国际市场潜力十分巨大，只要我国模具的质量能有提高，交货期能有保证,模具出口的前景是十分乐观的。随着全球经济的发展，新的技术革命不

6、断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展。为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期，生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺设备-模具的要求越来越苛刻。模具是一种技术密集，资金密集型的产品，在我国国民经济中的地位非常重要。此毕业设计说明书内容共5章，主要为零件图的分析冲压工艺设计、冲压模具设计、冲压模具制造、模具的工作原理与使用维护、设计总结等内容，在完成这些任务的过程中，我们会翻阅很多有关此类书籍，如：公差与配合、冲压模具典型结构图例、课程设计指导书、冷冲压工艺及模

7、具设计、模具工手册、模具制造工艺学、模具制造技能、制图基础等内容。从中我们进一步系统的学习和温习了大学三年所学的专业知识和理论与实践相结合的内容。此次毕业设计的目的如下：（1） 综合运用和巩固本课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养学生从事冲压模具设计与制造的初步能力，为以后实际工作打下良好的基础。（2） 培养学生分析问题和解决问题的能力，经过毕业设计环节，学生能全面理解和掌握冲压工艺、模具设计、模具制造等内容；能够掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤，模具零件的常用加工方法及工艺规程编制，模具装配工艺制造；能够独立解决在制定冲压工艺规程，设计冲模结构，编制模具零件加工工艺规程中出现的问题

8、；而且会查阅技术文献和资料，以完成从事冲压技术工作的人员在模具设计与制造方面所必须具备的基本技能训练。（3） 培养我们认真负责，踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。2 零件图的分析2.1零件的工功用与经济性分析 功用 ：垫片通常用于电子仪器,模具制造,精密机械,五金零件,机械零件,冲压件,小五金制造,电机调整。模具维修,模具测量间隙和因机械老化时出现晃动,摇摆及不稳定现象时,可采用本产品来解决机台维修问题。经济性：价格便宜、通用性广泛、易加工、互换性好2.2零件冲压工艺性分析2

9、.2.1 结构形状与尺寸零件结构简单对称，对冲裁加工较为有利。零件中有两个圆孔，孔的最小尺寸为16mm，满足冲裁最小孔径1.0t=1.5mm的要求。另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为8mm，满足冲裁件最小孔边距1.5t=2.25mm的要求。所以该零件的结构满足冲裁的要求。尺寸精度：零件图上未标注公差的尺寸属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。查公差表1-2可得各尺寸公差为：零件外形：960-0.87mm 外半圆：R160-0.43圆孔：mm孔心距：960.87mm2.2.2 精度与表面粗糙度此零件没有严格的尺寸精度及表面粗糙度要求，所以加工此零件时，模具结构简单，加工方便。2

10、.2.3 材料： 零件材料为10钢属于碳素结构钢，其化学成分:C%:0.07-0.13;si%:0.17-0.37;Mn：0.35-0.65；P0.035；S0.035；Cr0.3；Ni0.25；Cu0.25；抗拉强度Rm335MPa；屈服强度Rel205MPa；延伸A31%，面缩Z55%综上所述，此件适合冲裁。3冲压工艺设计3.1冲压工艺方案的确定3.1.1冲压工序性质与数量的确定：该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。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，但需两

11、道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比制造更加复杂。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导i，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为1.5mm时，查冲压模具简明设计手册表2-48，得凸凹模最小壁厚为2.3mm，现零件上的最小孔边距为8mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。3.2 冲压工艺参数的

12、计算3.2.1工序尺寸的计算： 坯料尺寸计算： 如零件图所得，坯料展开尺寸就是如图样所示的坯料尺寸，所以坯料总尺寸的长乘宽等于128mm32mm。3.2.2排样设计与下料方式的确定：有零件图可知，坯料形状为矩形，所以采用单排最合适。查表313可得取搭边a=3.0mm,a1=3.0mm。条料宽度B=128+23.0=134mm。查表315得：步距S=32+2.0=34mm。方案一：对比横纵裁的利用率： b=134mm ；a=34mm下料方法条料数或没条件数板料长度A/m条料数或没条件数板料宽度B/m22.533.50.811.21.5横裁条料数A/b14.9218.6622.3926.12每条件

13、数B/a23.5329.4135.2944.11纵裁每条件数A/a58.8273.5388.23102.94条料数B/b5.977.468.9611.19由上表可得：3.5m1.5m横裁；3m1.5m纵裁。横=2644（13434）/35001500=99.28纵=8811（13434）/30001500=98.01由上计算可得：最佳方法是横裁；即：N=2644=1144件方案二：联合裁选取3.5m1.5m的板材；先横裁20条后再纵裁：纵裁部分m=11 每条件数为3500-20134/34=24件故纵裁部分的件数为：N1=1124=264件横裁部分：n=44，m=20N2=4420=880件N

14、= N1+N2=880+264=1144件横裁与联合裁的成品总件数相同，经方案一与方案二相对比，简易可行的方案为：横裁。3.2.3 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择 （1） 冲压力计算可知冲裁力基本计算公式为此例中零件的外形周长为296.48mm，内形周长为50.24mm.材料厚度1.5mm，10钢的抗剪强度t=245MPa343MPa,取t=300MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为落料力为 冲孔力为 冲裁力 P=pl + pc = 156KN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力p1和推件力p2为卸料力：由查表可知k1=0.04 推件力：由查表可知k2=0.055顶件力：由查表可知k

15、3=0.06 P3=k3p=0.06156KN=9.36KN则零件所需的冲压力为（ 2 ）冲压设备的选择根据冲压力的大小，选取开式固定台压力机JH2145，其中主要技术参数如下：公称压力：160kN滑块行程：70mm最大闭合高度：220mm闭合高度调节量：60mm滑块中心线到床身距离：160mm工作台尺寸：450mm300mm工作台孔尺寸：220mm110mm 模柄孔尺寸：40mm60mm台板厚度：60mm3.3冲压工艺规程的编制该冲件钣金冲压工艺卡片见表2-3。表2-3 垫片钣金冲压工艺卡（厂名）钣金冲压工艺卡产品型号零部件名称垫片共 1 页产品名称零部件型号第 1 页材料牌号及规格材料技术

16、要求坯料尺寸每个坯料可制零件数毛坯重量辅助材料10钢35001500条料1.513415001144件工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时0下料剪板13415001冲孔落料冲2-16孔160kN落料冲孔复合模2检验按零件图样检验绘制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期4、冲压模具设计4.1 模具类型和结构形式的确定4.1.1 模具结构类型的确定该模采用复合模结构，采用倒装式复合模，则冲孔废料在凹模下面、制件、落料废料均落在凹模表面，同时，由制件功能可知，其平直度要求不是非常高，无需采用上、下压料机构。4.1.2 工件的定位方式的确定为保

17、证制件较高的位置公差，上、下模之间采用后侧导柱，导套的精确导向定位（标准模架），各个工作零件的安装位置要求较高，主要靠加工精度保证。 4.1.3 卸料与出件方式的确定 条料采用手动送料，进入模具内靠导料销保证送进方向，挡料销保证定距精度。冲裁完成后，冲孔废料由漏料孔从下模漏出，制件则由上模的刚性顶件装置顶出落在下模表面。落料废料再由安装于下模的弹性卸料装置从凸凹模剥落。另外，通过设计夹板来解决由于凸模过长而导致的强度不够的问题，落料凹模以销钉、螺钉紧固的方式安装在夹板上。4.1.4 模架类型及模具组合形式的确定准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计

18、算公式得，凹模高度，凹模壁。所以，凹模的长为，凹模的宽度为。因此选用后侧导柱窄型模座， （GB/T2851.3-1990）。凹模周边 L=250mm B=80 mm闭合高度 ：170-240mm上模座：2508045mm GB/T2855.7下模座：2508050mm GB/T2855.8导柱：A 32160mm (左) GB/T2861.1 A 32160mm (右) GB/T2681.1导套：B 3210543 (左) GB/T2861.6 B 3210543 (右) GB/T2861.6模柄：本装置采用压入式模柄，A32x95 材料 Q235 标准 JB/T7646.1模具组合形式的确定

19、: 采用倒装式复合模4.2 模具零件的设计与选用4.2.1 工作零件的设计（1）凸、凹模间隙的确定根据材料厚度，查冲裁模初始双面间隙Z，得到凸、凹模最小间隙Zmin=0.075mm，最大间隙Zmax=0.105mm 。2）凸、凹模工作尺寸的计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式为尺寸1280-0.87mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.075mm，最大间隙Zmax=0.105mm，凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即 （2）冲孔基本公式为尺寸，查得其凸模制造公差，

20、凹模制造公差。经验算，满足不等式，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得 （4） 中心距： 尺寸940.1mm3）模具压力中心的确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了制件能被模具平稳的冲裁，减少导向件的磨损，提高模具及压力机寿命，应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合。根据制件的外形结构及尺寸可知，之间左右、前后对称，所以模具压力中心定为冲件轮廓圆形几何中心，但如果压力机中心与模柄中心线不重合，压力中心的偏离不能超出所选压力机模柄半径的允许范围。4）凸模结构型式及尺寸的确定 通过前面的工艺分析，我们知道，该制件上包括2个R16圆孔,通过标准圆凸模和凸模组合体来完成本工序

21、的设计。由于冲裁形状较为复杂，所以采用，淬硬HRC5862.标准圆凸模下图为R1.7的标准圆凸模。图为 标准圆凸模凸模尺寸:凸模长度:L凸=h1+h2+h=65其中:hl-凸模固定板厚 h2一凹模厚 h附加长度（14）5）凹模结构型式及尺寸的确定根据零件图形，采用整体式凹模凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度，凹模壁。所以，凹模的总长为（取250mm），凹模的宽度为根据设计尺寸，按冲模标准确定凹模外形尺寸为：25080264.2.2 定位零件的设计与选用该零件用两个导料销，一个挡料销定位，都可用标准件GB/T2866-811-28，规格为820。选用一个短定位销，可用标准件GB/T119-19

22、86,规格为850。 4.2.3 卸料与出件装置的设计 1）卸料装置设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为18mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高.卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，度 由以上两个公式，取。（2）确定橡胶的横截面积查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.78MPa，所以（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为101 mm73mm，外形暂定一边长为175mm，则另一边长b为（4）

23、校核橡胶的自由高度橡胶垫的预压缩量是自由高度的（0.10.15）倍，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为460.15X46 =39mm。2）推件装置设计选用推件块和带螺纹的推杆。推件块的周界尺寸与凹模内部的周界尺寸相同，厚度为12mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为5055HRC。带肩推杆查表GB/T2870-81材料为45号钢，淬火硬度为4348HRC推杆查表GB/T119-1986材料为45号钢，淬火硬度为4348HRC 3）顶件装置设计 根据设计指导，该模具需要顶件装置 ，选用10mm130 mm 的带肩打杆4.2.4 支承固定零件的设计与选用 （1）凸（凹）模固定板凸模固定板

24、的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为25mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。凸凹模固定板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为20 mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。（2）垫板垫板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为6mm。采用45钢制造，淬火硬度为5065HRC。 （4）模柄根据冲压设备的模柄孔尺寸：40 mm60 mm。查表JB/T7646.3。得到模柄的尺寸为40 mm100 mm。 模柄的材料为：Q2354.2.5 模架及其零件的选用该模具采用滑动导向后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周

25、界尺寸为依据，选择 模架规格。导柱d/mmL/mm分别为32X160，32X160（GB/T2861.1）；导套d/mmL/mmD/mm分别为3210543（GB/T2861.6），3210543。上模座厚度H上模取45mm(GB/T2855.7)，上模垫板厚度H垫取6mm，下模座厚度H下模取50mm(GB/T GB/T2855.8) 。4.2.6 紧固件的选用1）.卸料螺钉的选用查JB/T7650.6-1994得，卸料板上设置4个内六角螺钉，公称直径为10mm，螺纹部分为M885mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面lmm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间

26、安装垫片来调整。查GB/T70.1-2000得，上模座设置4个内六角螺钉，选择M8x80mm查GB/T70.1-2000得，下模座设置4个内六角螺钉，选择M8x50mm查GB/T70.1-2000得，模柄设置4个内六角螺钉，选择M8x30mm4.3 模具图样的绘制及压力机校核4.3.1 模具装配图的绘制4.3.2 模具零件图的绘制4.3.3 压力机技术参数的校核（1） 模具闭合高度的校核： H闭=H上模H垫H凸固定H凹tH卸H橡胶H凸凹H下模=（4562526+1.518392050）mm=230.5mm 式中 L凸模长度，L=45 mm； H凸凹模厚度，H=62mm； h2凸模冲裁后进入凹模

27、的深度，h2=2mm。 根据附表5得，冲床的最大闭合高度为255mm, 冲床最小闭合高度为210 mm,安装模具时，需要在工作台上配备垫块，垫块实际尺寸可以配制。 H冲床的最大闭合高度为255mm，此满足装模高度。（2） 冲裁所需总压力=118.76KN,冲床的标称压力=450 KN, ，满足冲裁要求。（3） 模具的最大安装尺寸为134mm34mm,冲床工作台台面尺寸为250mm80 mm,能满足模具的正常安装。5 模具的工作原理与使用维护1. 模具的工作原理：此模具采用倒装复合形式，是倒装复合模中最典型的结构。模具中，凸凹模6装在下模，它的外轮廓起落料凸模的作用，而内孔起冲孔凹模的作用，故称

28、凸凹模。它通过凸凹模固定板4安装在下模座上，落料凹模10和冲孔凸模21、22则通过固定板装在上模座部分。工作时，条料由活动挡料销7和导料销26定位，故凹模上不必加工出让位孔，冲裁完毕后，即压力机滑块到达上死点，由于弹性回复，工件会卡在凹模10内，为了使冲压生产顺利进行，使用由件打杆16、推件块9组成的刚性推件装置将工件推出，冲孔废料则从凸凹模孔内直接漏下，而条料废料则由弹压卸料板8卸下。2. 模具的使用维护：模具是比较精密而且比较复杂的工艺装配，制造成本高，使用周期长。为了保证正常生产，保证制造质量，提高模具耐用度，延长模具使用寿命，必须合理使用与正确维护，修理模具。3. 模具的维护：1）开机后必须认真检查首件，合格后开始生产，不合格停机检查原因。2）使用中应正确进行工业操作，遵守操作规程，严禁乱放、乱砸、乱碰。3）模具工作中，应随时检查，发现异常立刻停机检查修整。4）在模具使用中，应随时润滑模具的工作表面和活动部位，并选用合适的润滑剂，制定合理的润滑工艺，做到合理，正确地润滑。5）某些模具在使用过程中会产生残余应力，应在使用一段时间后，采取必要的去应力措施。