异形垫板冲模设计毕业设计.doc

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1、摘要本篇设计是异形垫板的冲模设计。首先根据所给的零件的各种尺寸、生产的批量以及材料等要求进行信息采集。对零件先进行模具的结构和工艺方案的确定，然后进行冲压方案的确定，确定排样以及材料利用率，计算凸凹模的刃口尺寸，初选压力机及压力中心的计算，确定模架以及凸凹模和零、部件各项尺寸，校核压力机，绘制装配图以及零件图。在结构设计中，由于所选零、部件选用的都是国家的标准零件，同事也对部分零件进行加工工艺的分析，并完成了这篇异形垫板冲模设计的毕业论文。关键词：冲压；刃口；结构；AbstractThis design is the design of special-shaped plate die. Fi

2、rstly, according to the size of the parts of the production batch and material requirements for information collection. The first part of the determination of the structure and craft scheme of the mould, and then determine the stamping project, determine the layout and the utilization rate of materi

3、al, the calculation of punch and die cutting edge size, calculation of primary election press and pressure center, mould and determine the convex and concave die and the size zero, parts, checking the press, assembly drawing and parts fig. In structural design, because the selected zero, parts chose

4、n are standard parts of the country, analysis and colleagues also processing to produce parts and finished this article, special-shaped plate stamping die design and graduation thesis.Keywords: stamping; cutting edge; structure;前言模具行业是伴随着现在的科学技术产物，主要应用于制造业和加工业，由于产品的更新换代步伐加快了，例如汽车、电子、电器等，将对冲压工艺的生产水平推

5、向更高的要求。因为模具有很强的适应性、良好的互换性、很高的生产率以及较高的社会效益，所以模具的用途比较广泛，有繁多的种类。总体而言模具大致可以归结为三大类型分别为：金属板材成形模具，如冲模等；金属体积成形模具，锻模，压铸膜等；非金属材料制品成形模具，橡胶制品等。而冲压加工又是当代机械制造业中现进、高效的加工方法之一，它是在室温下利用安装在压力机上的模具対材料施力，从而产生塑性变形或分离，获得所需零件的一种加工方法。冲压加工主要形式是少切削或无切削。冲压所使用的模具简称冲模，可以批量化生产的专业工具，冲压必须要有合理的冲压工艺、高效的冲压设备而且要有先进的模具，当满足以上的要求时才可以完美的冲出

6、想要的冲压件，冲压无论在经济性和技术性能方面都有着良好的特有的有点，如下所示：1.模具可以保证主要的尺寸和精度，可以加工出其他零件难以加工或加工不了的质量稳定共同性的零件。2.生产率以及材料利用率高，可以实现机械化和自动化。3.冲的过程中利用金属材料的本身特有的塑性变形提高工件的性能。4.使用的时间长，花费成本不高，操作简单。5.一般来说生产过程中基本上没有切屑碎料产生，加工的范围较大。由于加工的类型多而且繁杂所以采用的工序的种类各式各样的，但是根据形变的的特征，大致可以分为两类：一种是使得材料按规定好的轮廓。尺寸、形状的分离工序，另一种是没有产生塑变（塑性变形）获得的成形工序。第一章 零件的

7、冲裁工艺分析8第二章 冲压工艺的计算102.1排样方法102.2搭边102.3 材料利用率12第三章 凸、凹模刃口尺寸计算133.1 凸、凹模刃口尺寸的计算准则133.2 凸、凹模刃口尺寸的计算13第四章 初选压力机、计算冲压力174.1 计算冲压力174.2 初选压力机18第五章 凸、凹模设计及模架的选取205.1 凸模设计205.2 凹模设计215.3 模架选用以及其他部件选择22第一章 零件的冲裁工艺分析异形垫板的零件图： (1)材料为BLC（冷轧板）,料厚为3mm；(2)外观光滑，无毛刺； (3)产量1WPCS。1.1异形垫板冲裁的工艺分析由零件图可知该零件的材料为BLC（冷轧板），材

8、料的厚度为3毫米（mm），之间的精度没有要求，产量为1万件，倒角为R2，一个直径为20毫米（mm）和两个直径为8毫米（mm）的孔。具体分析如下：1.从零件的结构分析：该零件结构并不复杂，尺寸比例比较适中，板料的厚度为3毫米也适中，产量为1万件属于大批量生产，适合于冲裁制造。2.落料圆角半径为：R2 ，查冲压手册简明设计手册表2.1可以得到值为2 0.35t（t为板料的厚度），具有良好的工艺性。3.冲裁件孔的最小尺寸为8，查冲压手册简明设计手册表2.2 课得到值为8 1t（t为板料的厚度），具有良好的工艺性。4.最小的孔边距、孔间距为 8 查冲压手册简明设计手册可知 8 2t（t为板料的厚度），

9、符合工艺性要求。5.材料为BLC，料厚t=3mm。具有良好的冲压性能。6.表面粗糙度：制件零件图的上面没有标注表面粗糙度，可认为对表面没有特殊的要求，可按照IT14的要求进行加工，可取Ra12.5m，符合工艺性。1.2冲压工艺方案的确定根据图示可知零件包括两个基本工序，包括冲孔和落料有以下三种方案可以采用：一方案：先冲孔，然后再进行落料，由此可以选用单工序模具进行生产。二方案：落料与冲孔复合冲裁，据此可以攒用复合模具进行生产。三方案：冲孔与落料连续生产，可以采用基金模具（连续模）进行生产。一方案中冲压的生产力比较低，而且压力机一次的行程内只能完成一道工序。磨具的结构简单，用两套模具生产，大批量

10、生产时难以满足要求，设备能力小。方案二中增加工位数有限，生产通用性较差，难以实现操作机械化自动化的可能性。制作的零件精度高，平直性好，但是因为其结构复杂，制造难度太大，成本很高。方案三中冲压生产率高，压力机一次行程内可完成多道的工序，易于实现操作的机械化和自动化的可能性，安装容易，调整不困难，操作简单，生产高效。依上述可以选用方案三的级进模得冲裁方式进行生产该种零件。第二章 冲压工艺的计算2.1排样方法制件类似于长方形，因而在排样方式上可以采取最简单的直排，可以采取有废料排样考虑到零件的圆角设计舍弃了无废料排样，这样可以保证冲件的质量，提高了材料的利用率，材料在冲压时所花费在总成本中所占比重大

11、（约为60%），便于工人的操作，减轻工人的劳动强度，材料在冲裁过程中翻动较少，简化了模具的结构并且提高了模具的使用寿命。如下图进行材料的排样： 图2-1 排样方式2.2搭边冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。搭边有避免因送料误差发生的零件缺角、边或尺寸超差，使得凹凸模刃口之间受力不均衡的作用。能够有效的提高模具使用时间，还可以实现自动送料。在确定搭边的值时先要求出板料的宽度，然后再查表所得制件最终的搭边值得大小。具体步骤如下：条料的宽度计算：选取无侧压的计算公式,条料在无侧压装置的导料板之间送料时，如图2-2所示，条料宽度和导料板间距离按下式计算：条料宽度 B 0 -=L+2a+C 0

12、 -导料板间距离 A=B+C=L+2a+2C式中：B调料的宽度； L冲裁件垂直于送料方形的最大尺寸；a侧搭边的最小值，见表2.1；代表条料宽度的单项（负向）偏差，见表2.2；C导料板与最宽条料板之间的单面最小间隙。 图2-2 无侧压装置时的冲裁表2.1 较大工件合理搭边经值（mm）材料厚度t（mm）工件间a1侧面a122.02.5233.03.5343.54.0根据表内参数与零件信息可得：a1=3.0mm；a=3.5mm。表2.2 条料宽度偏差（mm）条料宽度B材料厚度t011223350500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502

13、200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表2.3 送料最小间隙C（mm）材料厚度t无侧压装置条料宽度B100以下10020020030000.50.50.510.510.50.51120.511230.511340.511450.511导料板与最宽条料之间单面最小间隙值查表2.3得，C=0.5。偏差由表2.2其值0.8。宽度： B 0 -=L+2a+C 0 -=60+23.5+0.5=67.5 0 - 0.8导料板间距： A=B+C=L+2a+2C=60+23.5+20.5=75 0 -0.82.3 材料利用率材料的利用率是衡量合理利用材料的指标。材料的利用率通常是以一

14、个布局内零件的实际尺寸面积与多用麦胚面积百分比来表示。即 ：=100%=100%式中：S1一个步距内零件的实际面积； S0一个步距内所需要毛坯面积；A送料步距；B条料宽度。S1=8060-216-1220-2015-100=3845.3 mm2S0=67.583=5602.5 mm2=100%=100%=100%=69%第三章 凸、凹模刃口尺寸计算3.1 凸、凹模刃口尺寸的计算准则凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁件生产技术上的效果，失宠才设计的重要环节，必须根根据冲裁件的变形规律、冲裁的磨损规律和经济的合理性综合考虑，遵循下列原则： 设计落料模时，应该以凹模为基准，间隙取在凸模上，靠

15、减小其尺寸获得；设计冲孔模时，应该以凸模为基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。 根据冲模的磨损规律，凹模的磨损使得落料件轮廓变大，因此设计落料模时，凹模的刃口尺寸应该等于或接近工件的下极限尺寸；凸模的磨损使得冲孔件的孔的径尺寸减小，因此，设计冲孔模时，凸模的刃口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。 冲裁模在使用中，磨损间隙值将不断增大，因此，设计时无论是冲孔模还是落料模，新模具都必须选取最小合理间隙Zmin，使得模具具有较长寿命。3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算由于冲模的加工方不同，刃口尺寸计算方法也不同，本论文选择分开加工法，有加工周期短，形状简单，有良好的互换性，适合大批量生产。具体计算步

16、骤如下：1.确定初始间隙：查表3.1表3.1 较大的冲裁模具初始双面间隙（mm）材料厚度t（mm）08、10、35、09Mn2、Q235ZminZmax2.10.2600.3802.50.3600.5002.750.4000.5603.00.4600.6403.50.5400.7404.00.6400.8804.50.7201.000由表可以得出：Zmin=0.460 mm，Zmax=0.640 mmZmax-Zmin=0.180 mm 2.确定磨损系数x：查表3.2表3.2 磨损系数x材料厚度t（mm）非圆形工件x值圆形工件x值10.750.50.750.5工件公差（mm）10.160.17

17、0.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.310.590.600.300.30直径为20的圆的磨损系数查表为：0.75；直径为8的圆的磨损系数查表为：0.75；边长为80、20、12、20、60、45、15的磨损系数查表为：1。3.冲孔（凸、凹模刃口尺寸计算）：表3.3 规则形状冲裁凸、凹模制造极限偏差（mm）材料厚度t（mm）基本尺寸010105050100+dp+dp+dp1.2+0.010-0.007+0.012-0.008+0.017-0.0101.5+0.012-0.008+0

18、.015-0.010+0.020-0.0121.8+0.015-0.010+0.017-0.012+0.025-0.0142.0+0.017-0.012+0.020-0.014+0.030-0.0172.5+0.023-0.014+0.027-0.017+0.035-0.0203.0+0.027-0.017+0.030-0.020+0.040-0.023由表查得：8 p1=0.017 mm d1=0.027 mm 20 p2=0.020 mm d2=0.030 mm8 p3=0.017 mm d3=0.027 mm校核： p1+d1=0.0440.180 p2+d2=0.0500.180 p3

19、+d3=0.0440.180 满足要求凸模刃口尺寸： dp1=（d1+x） 0 -p1 =（8+10） 0 -0.017 =8 0 -0.017 mm dp2=（d2+x） 0 p2 =（20+10） 0 -0.020 =20 0 -0.020 mm dp3=（d3+x） 0 p3 =（8+10） 0 -0.017 =8 0 -0.017 mm凹模刃口尺寸： dd1=（dp1+ Zmin）+d1 0=（8+0.46）+0.027 0=8.46+0.027 0 mm dd2=（dp2+ Zmin）+d2 0=（20+0.46）+0.030 0=8.46+0.030 0 mm dd3=（dp3+

20、Zmin）+d3 0=（8+0.46）+0.027 0=8.46+0.027 0 mm4.落料（凸凹模刃口尺寸计算）：查表3.3得：80 p1=0.027 mm d1=0.040 mm45 p2=0.023 mm d2=0.040 mm 20 p3=0.020 mm d3=0.030 mm 15 p4=0.020 mm d4=0.030 mm 60 p5=0.023 mm d5=0.040 mm 20 p6=0.020 mm d6=0.030 mm 12 p7=0.020 mm d7=0.030 mm 20 p8=0.020 mm d8=0.030 mm 20 p9=0.020 mm d9=0

21、.030 mm 校核： p1+d1=0.0670.180 p2+d2=0.0630.180 p3+d3=0.0500.180 p4+d4=0.0500.180 p5+d5=0.0630.180 p6+d6=0.0500.180 p7+d7=0.0500.180 p8+d8=0.0500.180 p9+d9=0.0500.180 满足要求 凹模刃口尺寸：Dd1=（D1x）+d1 0 =（8010）+0.04 0 =80+0.04 0 mm Dd2=（D2x）+d2 0 =（4510）+0.04 0 =45+0.04 0 mm Dd3=（D3x）+d3 0 =（2010）+0.03 0 =20+0

22、.03 0 mm Dd4=（D4x）+d4 0 =（1510）+0.03 0 =15+0.03 0 mm Dd5=（D5x）+d5 0 =（6010）+0.04 0 =60+0.04 0 mm Dd6=（D6x）+d6 0 =（2010）+0.03 0 =20+0.04 0 mm Dd7=（D7x）+d7 0 =（1210）+0.03 0 =12+0.03 0 mm Dd8=（D8x）+d8 0 =（2010）+0.03 0 =20+0.03 0 mm Dd9=（D9x）+d9 0 =（2010）+0.03 0 =20+0.03 0 mm 凸模刃口尺寸：Dp1=（Dd1Zmin） 0 -p1

23、=（800.46） 0 -0.027 =79.54 0 -0.027 mm Dp2=（Dd2Zmin） 0 p2 =（450.46） 0 -0.023=44.54 -0.023 mmDp3=（Dd3Zmin） 0 p3 =（200.46） 0 -0.020 =19.54 0 -0.020 mmDp4=（Dd4Zmin） 0 p4 =（150.46） 0 -0.020 =14.54 0 -0.020 mmDp5=（Dd5Zmin） 0 p5 =（600.46） 0 -0.020 =59.54 0 -0.020 mmDp6=（Dd6Zmin） 0 p6 =（200.46） 0 -0.020 =19

24、.54 0 -0.020 mm Dp7=（Dd7Zmin） 0 p7 =（120.46） 0 -0.020 =11.54 0 -0.020 mm Dp8=（Dd8Zmin） 0 p8 =（200.46） 0 -0.020 =19.54 0 -0.027 mm Dp9=（Dd9Zmin） 0 p9 =（200.46） 0 -0.020 =19.54 0 -0.027 mm5.孔心距：图3-1 孔心距两个小孔AB之间的距离为：21 mm；大孔与小孔A之间的距离为：=39.3 mm；大孔与小孔B之间的距离为：=39.5 mm。第四章 初选压力机、计算冲压力4.1 计算冲压力冲裁力是冲裁过程中涂抹对版

25、聊施压的压力。它是选用压力几何设计模具的重要依据之一。在整个冲裁过程中冲裁力的大小是不断变化的，如图3-1所示。OA为弹性变形阶段，C点为冲裁力的最大值。BC为断裂阶段。到达C点时，板料已经分离。CD段所用的力是为了推出已分离的料。通常所说的冲裁力是指板料所作用在涂抹上的最大抗力。板料内剪切变形区上产生最大抗力时出现裂纹（即图中的B点），此时，板料内剪切变形区的切应力为材料的抗剪强度。图4-1 冲裁力的变化曲线冲裁力F可按下列公式计算F=KLtb式中：F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度； b材料抗剪强度，MPa； K系数。K一般取1.3，b查冲压模具简明设计手册表2.29得314MPa。

26、L=（80+60）2+24+16+20=310.2 mmF=KLtb=1.3310.23143=379870.92 N卸料力F卸=K卸F式中：K卸通过查表4.1得K卸=0.04F卸=K卸F=0.04379870.92=15194.84 N表4.1 卸料力、推件力、顶件力系数料厚（mm）K卸K推K顶钢0.10.060.090.10.140.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.050.062.56.50.020.050.0450.056.50.0150.040.0250.03紫铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.030.080.030.07

27、推料力：F推=nK推F式中：F冲裁力； n卡在凹模内冲裁件（或废料）数。其中n可以用以下公式：n=式中：h凹模洞口直刃臂的高度； t板料厚度。依据表4.1得：K推=0.045，依据冲压模具简明设计手册表2.40查h应大于等于8，本文取h=9，所以n=3。F推=nK推F=30.045379870.92=18993.57N。顶件力：F顶=K顶F （F冲裁力）据表4.1查得K顶=0.05，F顶=K顶F =0.05379870.92=18993.55 N。4.2 初选压力机冲裁时，压力机的公称压力必须等于或大于各种冲压工艺力的总和F。本文中选取弹性卸料装置和下出料方式：F=F+ F推+ F卸=3798

28、70.92+15194.84+18993.57=446348.33 N 446 kN应选取压力计标称压力：P0（1.11.3）F=490.6579.8 kN，依据冲压模具简明设计手册表13.10得出压力计的型号为：JH21-60开式固定台压力机。具体参数如下表所示：表4.2 压力机各项参数参数名称型号JH21-60标称压力/kN600续表标称行程/mm4滑块行程/mm140行程次数/次min-170最大闭合高度/mm300封闭高度调节/mm70滑块中心线到机身距离/mm270工作台尺寸左右/mm870前后/mm520工作台孔尺寸/mm150模柄孔尺寸直径/mm50深度/mm60电动机功率/kW

29、5.5第五章 凸、凹模设计及模架的选取5.1 凸模设计冲孔凸模：三个孔别为20、8、8。对于直径为8的孔查冲压模具简明设计手册表2.57，采用圆柱头直杆圆形凸模D=8,D1=11,H=5.0,L=50，如下图所示。图5-1对于直径为20的孔查冲压模具简明设计手册表2.55，采用圆柱头直杆圆形凸模，D=20，H=5，D1=24，r=0.4，L=50。图5-2凸模强度校核：dmin=4t式中： dmin圆形凸模最小截面的面积，mm2； t材料的厚度，mm； 冲裁的抗剪强度，MPa； 凸模材料的许用压力，本文中取1300MPa。dmin=4t=4*3*314/1300=2.9 mm2,最小凸模圆面积

30、为50.3 mm2 ，所以强度合格。固定方式，采用凸模固定板方式固定。5.2 凹模设计凹模孔口：根据冲压模具简明设计手册查表2.40，选取直筒式孔口凹模（c）系列，刃口高度h取9，因为该种孔口制造方便，刃口强度搞，刃磨建瓯，工作部分尺寸不变。图5-1 凹模孔口整体式凹模外形尺寸确定：凹模高度：H=KB 式中：H凹模高度； B凹模孔的最大宽度，但B不小于15 mm； K系数。表5.1 系数K值B/mm材料厚度/mm0.51233500.300.350.420.500.60501000.200.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120

31、.150.180.22根据表5.1得K=0.35，B=80，H=0.3580=28 mm。凹模孔边距：查冲压模具简明设计手册得凹模孔边距S2=36。可确定凸模尺寸为： 长：200 mm，宽：100 mm，高：28 mm的矩形凹模板。5.3 模架选用以及其他部件选择模架选用原则：B=S+(2.54)H； L=S1+2S2 。 B=S+(2.54)H=80+（24）28 =150192 mm； L=S1+2S2 =60+236=132 mm。查冲压模具简明设计手册表15.1.2，可以选择后侧导柱式模架具体参数见表5.2：表5.2 滑动导向模架凹模周界闭合高度（参考）H零件件号、名称及标准编号123

32、上模座GB/T 2855.5下模座GB/T 2855.6导柱GB/T 2861.1导套GB/T2861.6数量LB最小最大1122规格250160170210250*160*45250*160*50321602810543200240190200245250*160*50250*160*601903211548220265210查冲压模具简明设计手册确定其他零件的选用。模柄选用：A型压入式模柄（直径d=40mm、高度L=115mm，JB/T7646.1）凸模固定板选取：凸模固定板选用长：200 mm，宽：100 mm，高：28 mm的矩形固定板。.垫板选用长为200 mm，宽100 mm，高1

33、6 mm 的矩形垫板。卸料装置：卸料板选择固定卸料版。定位装置：初始挡料销，固定挡料销。压力机校核：H=115+50+20+16+30=231 mm。小于压力机最大闭合高度300 mm。所以符合要求。总结经过这些日子的忙碌和工作。终于此次冲压模具的毕业设计将要结束，在这过程中让我对级进模有了更深的了解。作为一名本科生，由于经验的匮乏，有许多考虑不周的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成此次毕业设计是难以想象的。通过此次毕业设计，让我在原有的理论基础上增加了很多具有实战性的知识。在设计的过程中，主要利用计算机辅助设计CAD来进行冲压模的设计和相关的计算，可以提高效率

34、以及方便对图形分析使设计更加合理。利用CAD画图比手工画图省时省力，而且图纸还更清晰，可见CAD软件在冲压模具设计时的重要性。总之，此次设计得到老师的帮助和辅导，在这里我向老师表示衷心的感谢，使我明白模具设计时的总体流程。同时，毕业设计不仅是很考验你在大学所学到的知识，而且还很考验独立工作能力和解决分析问题的能力。在设计的过程要实现理论与实践相结合的目的和获得一定的设计经验，为以后工作打下坚固的基础。致谢从拿到毕业设计题目，到现在设计已经接近尾声。异型垫片看似一个很简单的制品，却弄得我焦头烂额。很难想象在没有导师的指导下，这毕业设计还能不能完成。在设计过程中，因为涉及到很多的计算，要找大量的资

35、料，有时候一个计算就得找好几本资料书。如在凸凹模的设计和模架的选取时，对比了好几本资料书，发现好几个模架形式好像都可以满足要求，在犹豫的时候还是在导师的帮助下解决的。此次毕业设计的内容也许不全对，但我同样享受这个过程。因为此次设计是我自己动手认认真真的完成的，每一个数据都是经过思考和查找资料确定的，当然也少不了导师的帮助。在打电子稿的时候本以为会很简单，但事实并不如我想的那样简单，所以打电子稿就成了一场持久战一样。总之，我非常感郭导师。在设计的过程中存在问题是难免的，所以每次导师都能在百忙中抽出时间来指点，对于我来说是非常庆幸的。最后，通过此次设计巩固了我所学到的知识，并且有不少体会。不足的是

36、此次设计有不少的缺陷，欢迎审核答辩老师指正批评，在此表示感谢。主要参考资料1 薛启翔. 冲压工艺与模具设计M. 机械工业出版社. 2008.2 周理主编. 冷冲模设计指导教程与简明手册. 中南大学出版社. 2010.3 刘朝福主编模具设计实训指导书M清华大学出版社， 2010.4 魏春雷，朱三武，章南主编模具专业毕业设计手册.M天津大学出版社， 2010.5 傅宝根主编模具制图M北京理工大学出版社， 2011.6 郝滨海. 冲压模具简明设计手册.化学工业出版社，2004.7 林承全. 模具设计指导. 武汉大学出版社，2012.8 郑展主编.冲模设计手册.机械工业出版社，2013.9 成虹主编.冲压工艺与冲模设计.机械工业出版社，2010.