垫片冲压工艺处理与模具设计

1、南昌大学咼等职业技术学院毕业设计姓名：学号：班级：一系 另0: 工程技术系院校：题 目:垫片冲压工艺与模具设计（二）指导老师：2011年4月30日目录摘要、, 、-前言第一章 冲压件工艺的分析第二章 冲裁工艺方案的确定2.1 确定冲压的方案2.2 确定冲压的基本工序2.3 确定基本工序的尺寸公差2.4 排样及材料的利用率第三章 模具各工艺力计算及冲裁设备的确定3.1 落料力的计算3.2 切料力的计算3.3 推件力的计算3.4 总冲压力的计算3.5 总冲裁力的计算3.6 冲压设备的选择3.7 确定压力中心3.8 冲模刃口尺寸及公差的计算第四章 模具结构的基本形式和原则4.1 工艺分析考虑事项4.

2、2 模具结构形式选择的基本原则4.3 卸料装置4.4 导向装置第五章 模具设计及尺寸的计算5.1 凹模板外形尺寸的确定5.2 凸模固定板外形尺寸的确定5.3 凹凸模垫板外形尺寸的确定5.4 卸料橡胶的选用第六章 固定机构的设计6.1 凸模的固定6.2 凹模镶块得固定第七章 模具的动作过程及特点7.1 模具的运动过程7.2 本模具结构特点 第八章 工艺卡片第九章 设计并绘制总装配图、选取标准件 第十章 设计总结 第十一章 致谢 第十二章 参考文献摘要冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型， 可以一次成型形状复杂的精密制件。本次毕业设计是对垫片进行设计，利用 Auto C

3、AD 软件对制件进行设计绘 图。明确了设计思路， 确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的 计算和校核。 如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠， 保证了与其他部件的 配合。并绘制了模具的装配图和零件图。本毕业设计通过对垫片的冲压模具设计， 巩固和深化了所学知识， 取得了比 较满意的效果，达到了预期的设计意图。【关键词】：垫片；冲压成型；模具设计。、八 、，前言冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产 的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发 展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视， 而被大量应用到工 业生产中来。冲压模具的自

4、动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可 以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经 济价值。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重 要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大 批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互 换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零 件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能 制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生 产的自动化的特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意

5、义， 模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产 的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过 程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命， 还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺， 设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模 具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。第一章 冲压件的工艺分析零件的名称：冲压垫片（如下图所示） 生产批量：大批量材料：08F板厚：t=2mm要求设计落料：冲孔复合模图1-1垫片工件图工件的工艺分析：该零件的形状简单、对称，

6、无尖角，是圆性轴对称工件，主要尺寸是内径20，外径42，成品精度要求一般。外形要求公差为0.25mm，角度公差要求为 1.000，考虑到装配的要求，抽孔必须保证抽起高度，孔距有位置要 求，但孔径无公差配合。第二章 冲裁工艺方案的确定2.1工艺方案方案一：先落料，后冲孔。单工序模生产。图2-1表2-1各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模级进模复合模（无导向）（有导向）零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级尺寸不受中小型小零件厚度 0.26mm 可形状与尺寸受模具结零件特点限制厚度尺寸厚加工复杂零件，如宽度极构与强度限制，尺寸可不受限制度较厚小的异形件以较大，厚度可

7、达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，咼质量制件需较平由于压料冲件的同时 得到了较平，制件平直 度好且具有良好的剪 切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率咼冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需米取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较 咼，平直度要求咼的中 小型制件的大批量生 产根据分析结合表分析: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

8、高而 生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸 凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。 冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度 较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。2.2确定冲压的基本工序如上图零件图所示，该零件行进冲压加工的基本工序为冲压、 落料。根据零 件要求进行工艺计算分析。2.3确定基本工序的尺寸公差零件图尺寸未标注公差，按照IT14级确定工件的

9、公差，经查表(GB1800-79) 的各尺寸的公差为：0.520.520 320。丄1= 24 ，L2= 4o0查表的：D1=42o62，D2=2.4排样及材料的利用率排样方式的选方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具 寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排 样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造

10、成本有废料排样的具体形式选择直 排最佳。图2-1排样图毛坯直径为 42 ，考虑操作方便，采用单排排样。 首先查表明确搭边值。考虑零件形状，两零件之间按照圆形取搭边值 a=1.2mm ，侧边搭边值取 a1 =1.5mm 。所以进料步距为 S0 =43.2mm 。条料宽度的计算 :0B= (D 2a1) 查表得 =0.5所以 B= (42 2X1.5) 0= 450.5第三章 模具各工艺力计算及冲裁设备的确定3.1 落料力的计算P落 KLt08钢查表抗剪强度260 360MPa，取 320MPap落 Kl 落 1000=64.5KNP落-落料力L_工件外轮廓的周长 t材料厚度- 材料抗剪强度3.2

11、 卸料力的计算卸料力有两种即下模卸条的力 R和上模卸工件的力pS?Ps1 = K卸 F落Ps2= K卸 F落=0.5X(64.5+32.5)=4.85KN3.3 推件力的计算R= n K2 P 中 经查表的 K2=0.05, 取 n=4 得：P推 =7.15KNK2- 推件力的因数 n 工件在凹模内的个数3.4 总中压力的计算P0 P+ P 推 =97+7.15=104.15KN3.5 总中裁力的计算P= P + P推P = P冲P落=32.5+64.5=97KN3.6 冲压设备的选择为使压力机能安全工作，取：F 压 (1.6 - 1.8)p 177.055KN 公称压力： 250KN 滑块行

12、程： 100mm最大封闭高度： 270mm 连杆调节量： 55mm 滑块地面尺寸 :左右 250mm前后 220mm工作台尺寸： 134X950mm3.73.8模柄孔尺寸： 40X60mm 最大角度： 30 电动机功率： 2.2KW 确定压力中心 根据图形分析，因为工作图形对称， 冲模刃口尺寸及公差的计算 (1)冲孔凸模刃口尺寸计算： d p ( d mi n X 内孔基本尺寸为 20mm 的刃口尺寸 因为 d1min 20mm 查表得公差 查表的 X=0.50所以 dpi=2026o.i3 内孔基本尺寸为 22mm 的刃口尺寸 因为 d2min 22mm 查表得公差所以 dp2= 22 .2

13、6 0 0.i3 内孔基本尺寸为 4mm 的刃口尺寸 d p3 因为 d3min 4mm 查表得公差 0.3 0所以 d p3 = 4.i50.075(2) 落料凹模刃口尺寸： 压圈外圈基本尺寸为 42mm ， 差公差表的 0.62mm d 0.i55 因为 Dmax 42mm D d ( D max X(3) 凹凸模内部刃口尺寸根据凸模刃口实际尺寸配作保证双面间隙为故落料和冲孔中心都在工件几何中心。d p1 ：0.52dp20.520.25-0.36mmp 0.25 =0.13pp 0.25 =0.13p0.25=0.07541 .690 .155mm凹凸模外部刃口尺寸根据凹模刃口实际尺寸配

14、作保证双面间隙为0.25-0.36mm2.8 确定主要零件的结构尺寸（1）凹模外形尺寸的确定1/ 3凹模厚度 H 的确定： H= （0.1 P0）1/ 3=21.8mm查表取 H=25mm C=34mm 根据压力中心图得出凹模外径 D=110mm（ 2）去凹凸模垫板的厚度为 9mm ，直径为 110mm（ 3）取凹凸模固定板的厚度为 15mm ，直径为 110mm（ 4）取回程卸料板厚度为 10mm ，直径为 110mm（ 5）取凹模垫板的厚度为 8mm ，直径为 110mm（ 6）取凸模垫板的厚度为 8mm ，直径为 110mm（ 7）取凸模固定板厚度为 20mm ，直径为 110mm（8）

15、凸模长度的确定：L凸 hi h2 h3=53mm其中hi为凹模厚度25mm ,人2为凹模垫板厚度为8mm , 为凸模固定 板厚度为 20mm 。（9）模板的选用：选用 i25 i25 i60 i90i GB/T 285.3-90 即滑动导向后侧导柱模架。第四章 模具结构的基本形式和原则4.i 工艺分析考虑事项在工艺分析的基础上， 根据产品图纸进行必要的工艺计算， 然后分析冲压件 的冲压性质， 冲压次数， 吃那个呀顺序和工序组合方式，提出各种可能的冲压工 艺方案。通过对产品质量，生产效率，设备条件，模具制造和寿命，操作安全以 及经济效益等方面的综合考虑分析和比较， 确定出一种合适于本单位生产的最

16、佳 工艺方案，确定工艺方案时应考虑到以下的内容：4.1.1 冲压性质 ;剪裁，落料，冲孔，是常见的冲压工艺各冲压工序有其不同 的性质，特点和用途，编制冲压工艺时，可以根据产品图和生产批量等要求，合 理的选择这些工序。4.1.2 冲压次数：冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数，对于拉深 件，可以根据它的形状和尺寸，以及板料许可的变形程度，计算出拉深次数，弯 曲件或冲裁件的冲压次数也是根据具体形状和尺寸及极限变形来决定的。4.1.3 冲压顺序：冲压件各工序的先后顺序，主要依据 工序的变性特点和质量要求等安排，一般按原则进行：（ 1） 对于带孔的或有缺口的冲裁件，如果选用简单模，一般先落 料再冲

17、孔或切口使用连续模时，则应先冲孔或切口，后落料。（ 2） 对于带孔的弯曲件，孔边与弯曲线的间距较大时，可以先冲 孔后弯曲， 如果孔边在弯曲先附近， 必须在零件压完后再冲孔，孔与基准 面的间距有严格要求时，也应先压弯后冲孔。（ 3） 对于带孔的拉深件，一般来说，都是先拉深，后冲孔，但是 孔的位置在零件底部， 且孔径尺寸要求不高， 也可以先在毛坯上冲孔，后 拉深。（ 4） 多角弯曲件， 应从材料变形和弯曲时材料流动两方面安排弯 曲的先后顺序。一般情况下先弯外角，再弯内角。（ 5） 对于形状复杂的拉深件，为便于材料变形和流动，应先成形 内部形状，再拉深外部形状。（ 6） 整形或校平工序，应在冲压件成

18、形后进行 该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔、落料、 其中，冲孔和落料属于简单 分离。4.1.4 组合方式：工序的组合方式可以选用复合模和连续模，主要取决于冲 压件的生产批量，尺寸大小和精度等因素，一般按下列原则进行。（ 1）对于多孔的冲裁件， 当孔之间的间距， 孔与材料的距离大于允许值时， 最好落料与冲孔在一道复合工序中完成。（ 2）当万区间的平直高度大于 10mm ，弯曲工序一般与工序分开单独进行。 对于形状复杂的弯曲件， 为简化模具设计过程， 降低模具制造成本， 一般安 排由两道以上的工序来完成， 而形状简单的弯曲件， 应尽量采用一道工序弯曲成 形。4.2 模具结构形式选择的基本原则 ：

19、（ 1） 能冲出符合技术要求的工件；（ 2） 能提高生产率；（ 3） 能制造和修磨方便；（ 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。4.3 卸料装置冲孔时， 由于空口部分的回弹， 料片卡在冲子一起向上运动，因此需要有卸 料装置把料片推下， 在实际冲裁时， 由于弹性卸料装置可以平整工件，且使模具结构简单，因此采用弹性卸料装置。4.4导向装置分析工件可知，虽然模具间隙小，但由于其料厚为1mm，且此网孔的作用为散热，精度要求不是太高，所以可以不用外导柱来导向，只需要内导柱即可。 该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔且拉深后翻边，再落料。其中冲孔和落料 属于简单的分离工序，而

20、拉深翻边则属于弯曲成型。综合分析，冲裁件的尺寸精度不高，形状不大，但产量大，根据材料较厚， 工艺工序较多，为保证孔位的精度和较高的生产率，以及防止拉深开裂等，实行工序集中的工艺方案。第五章模具设计及尺寸的计算5.1凹模板外形尺寸的确定：凹模板厚度H的确定H= KK3OIF （F取总压力）所以H=25mm凹模板长度L的确定L=b+2cb=25mm 查表得 C=34mm所以L=93mm为使凹模板获得更好的受力，可以将凹模的长度和厚度适当增加。由此，确定凹模板的外形尺寸为：400X110X365.2凸模固定板外形尺寸的确定凸模固定板的外形尺寸同凹模板相同，厚度为凹模板0.81倍故凸模固定板外形尺寸为

21、：400X110X155.3凹凸模垫板外形尺寸的确定2X084ffr尸8X097/,/,%-图5-1凹凸模垫板垫板的平面形状和尺寸与固定板相同，共厚度一般为610mm，故垫板的外形尺寸为：400X110X105.4卸料橡胶的选用:45054%ir图5-2卸料橡胶图下模卸料橡胶（1）选用牌号为1120的合成橡胶体切割制作。（2）计算弹性体得预压力Fy：Fy=3.225X1000=3225N（3）橡胶高度的确定考虑橡胶的工作压缩量较小，取预压缩率y =15%极限压缩率取 k=35%橡胶块得工作压缩量 hg =3mmH= h （ k- y）=15mm2（4）确定橡胶的横截面积 A=1535.7 mm

22、第六章固定机构的设计模板类零件包括凸模板，凹模板，导料板，一般采用销钉定位，内六角螺钉 连接，当模板层少于三层时，可用一个螺钉连接，超过三层，应分层连接，苯模 具设计中，因使用快速换凸模机构，故将上模座，上模垫板，上模固定板，用一 个螺钉连接，他们间用销钉定位，凸模盖板只起固定凸模上下方向作用，只需要 用螺钉固定在凸模固定板，无需销钉定位。6.1凸模的固定：标准凸模采用台阶式，即在凸模固定板上开台阶孔，将标准圆凸模放入，上 面盖上吐模垫板，用六角螺钉和销钉将垫板以及凸模固定板与上模座一起固定。 6.2凹模镶块得固定：本设计为快速更换冲裁凹模镶块，因为凹模是易损件，需经常更换，该复合 模按下图所

23、示设计凹模镶块，凹模外侧镶块不带台阶，更换凹模时，用一个销钉 从下模垫板的废料漏孔将凹模镶块从固定板内顶出， 不必拆卸连接固定板的螺钉和销钉图6-1凹模镶块图第七章模具的动作过程及特点7.1模具的运动过程（1）准备工作：将调料顺着乘料板导向槽全部拉入乘料板导向槽全部拉入 乘料板中，然后把条料拖出一步一步手工送料（2）冲床滑块带动上模从最高点开始向下运动（3 ）上模座继续下行，外导柱进入导套对上模导向起粗定位作用（4）压料弹钉与卸料板压板接触，压着卸料板下行，内导柱进入下模导套 孔进行精确。导向起精确定位作用（5）导正销进入条料上导正孔，压料板接触条料，随着上摸下行条料被压 向下运动，压料板压着

24、带料下行。（6）条料接触凹模板时压料板停止运动，冲压滑块继续向下运动，上模压料弹钉弹簧开始压缩，压料板受弹簧压力压紧条料，经一定的行程，冲裁和拉深 凸模开始工作，同时拉深工位上的压边圈，紧压条料，保证拉深工序顺利完成。（7 ）冲床滑块继续向下运动，在接近下死点时，冲头完全进入下模孔内， 完成冲孔、落料等工序，此时上模的最下表面，与下模的最上表面接触。（8）冲孔废料从凹模板到凹模垫板到下模座落料孔落下。（9）在冲床经过下死点后，冲床滑块带动上模开始回升，凸模退回一段距 离后此时由于压料弹钉压力渐渐退去（10）冲床滑块带动上模继续上行，回到开模状态的最高点完成一次冲压 过程。（11）带料送进一个步

25、距，带料掉下，至送料，准备下一个工作循环。7.2本模具结构特点该级进模的下模由下模座，下模垫板，下模固定板，凹模镶块，抬料钉，导料板，卸料板，导柱导套，卸料板弹钉，卸料板限位器等零部件组成，其中下模 固定板，凹模镶块，导料板，卸料板等是关键零部件。下模固定板具有高精度，长寿命下模固定板与凸模固定板一样，选用淬透性好、淬火变形小的合金模具钢材 料，热处理达HRC-55，线切割加工，以保证下模固定板的高精度和长寿命。 快熟更换冲裁凹模镶块因为凹模是易损件，需要经常更换。该复合模设计凹模镶块，凹模镶块外侧 不带台阶。更换凹模时，用一个销钉从下模垫板的废料漏孔将凹模镶块从固定板 内顶出，不必拆卸连接固

26、定板的螺钉和销钉，有时还无需将模具从高速冲床上卸 下，因此更换凹模速度快，而且可保证模具的重复装配精度，提高模具的使用寿 命。因为卸料板能弹性压料，所以在生产过程中不带台阶的凹模镶块不会从下模固定板中跳出。第八章工艺卡片表8-1凹模加工工艺零件名称凹模数量材料牌号毛坯尺寸总工室Cr12标准模板200*300工序号工序工序内容定额工时检查结果下料圆棒料80mm*70mm锻料锻成 120mm*30mm退火3热处理车1.车端面和外圆110，保证尺寸255钻钻20的内孔，和42的外孔，孔径留0.150.2mm 的余量6铳铳销钉孔7热处理淬火 60-64HRC8线切割切割矩形9钳研磨线切割孔10磨磨外圆

27、和两端面表8-2凸模加工工艺零件名称凸模数量1材料牌号Cr12y1毛坯尺寸总工室工序号工序工序内容定额工时检查结果1下料圆棒料40mm*35mm2锻料锻成30mm*55mm3热处理退火4车1.车端面，单面留0.15-0.2mm 余量，车外圆30mm5钳制M8的螺纹孔6热处理淬火回火 58-62HRC7线切割切割外形单边留0.01-0.02mm 的余量8钳研磨10磨磨上下表面表8-3凹凸模加工工艺零件名称凸凹模材料牌号Cr12毛坯尺寸总工室工序号工序工序内容定额工时检查结果1下料圆棒料60mm*40mm2锻料锻成55mm*45mm3热处理退火1.车端面钻穿丝孔10mm2.车42的外圆径留 0.15-0.2mm 余量4车3.车48外圆台阶4.车端面使台阶高 4 0 3 mm5.车内圆孔6铳铳销钉孔7热处理淬火 60-64HRC8线切割切割矩形9钳研磨线切割孔10磨磨外圆和两端面第九章 设计并绘制总装配图、选取标准件i图9-1凹模u图9-4推件图9-5凸凹模J1I百1I1in1图9-6凸模KM