垫片冲压模设计(改后)要点

1、垫片冲压模具课程设计*工程大学班级:专业:学号:姓名:本次设计了一套落料、冲孔的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工 艺分析。经过工艺分析和对比，采用落料、冲孔工序。通过冲裁力、顶件力、 卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择 所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表 达出来。冲压是当今机械行业中用的较多的加工方法，它利用冲压模具把板料分离 或者成形而得到制件。与切削加工相比，它具有材料利用率高、制品力学性能 好、生产效率高等优点。因为模具的生产主要是大批量生产，而模具可以保证 冲压产品的尺寸精度和产品质量，所以模具的设计和制造就直接

2、影响制件的质 量。因此要更好更快地加工出合格的零件，就需要设计者不断改良，以达到精 益求精。本文设计的是平面垫圈模具， 垫圈内径8mm外径18mm材料为q19 厚度为1.5mm加工方法为冲孔、落料，综合各种加工方案，采用级进模冲裁， 生产效率高，操作简便，通过合理的设计可以达到较好的零件质量。关键词：冲压；级进模；垫圈ii垫片冲压模具课程设计目录前言错误！未定义书签第一章制件的工艺分析错误！未定义书签第二章设计过程错误！未定义书签第三章 冲压工艺方案的确定 错误！未定义书签第四章 冲裁模间隙值的确定 错误!未定义书签第五章 冲压工艺的主要计算 错误！未定义书签5.1 排样方式的确定及其计算 错

3、误！未定义书签5.2 冲压力的计算 错误！未定义书签5.3 确定模具压力中心 错误！未定义书签5.4 工作零件刃口尺寸的计算 错误！未定义书签第六章冲压设备选定错误！未定义书签第七章 冲裁模的总体设计 错误！未定义书签第八章模具零件设计错误！未定义书签8.1 工作零件的设计 错误！未定义书签8.2 固定零件错误！未定义书签8.3 卸料部件的设计错误！未定义书签总结错误！未定义书签参考文献错误！未定义书签ii第1章绪论1.1 冲压的概念靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形 或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻 造同属塑性加工(或称压

4、力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的 钢板和钢带。全世界的钢材中，有 6070溢板材，其中大部分经过冲压制成成 品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电 器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、 生活器皿等产品中，也有大量冲压件。1.2 冲压的优势与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还 是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。 这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数 为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达

5、数百次甚至千次以上，而且 每次冲压行程就可能得到一个冲件。(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破 坏冲压件的表面质量 ，而模具的寿命一般较长 ，所以冲压的质量稳定 ，互换 性好，具有“一模一样”的特征。(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表 的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应， 冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加 热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。由于冲压具有如此优越性，冲压加工在国民经济各个领域应用范围相 当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农

6、机，电子，信息，铁道， 邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。 不但整个产业界都用到它，而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机，火车，汽车，拖拉机上就有许多大，中，小型冲压件。小轿车的车身， 车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计，自行车，缝 纫机，手表里有80叱冲压件；电视机，收录机，摄像机里有90股冲压件；还有食品金属罐壳，钢精锅炉，搪瓷盆碗及不锈钢餐具，全都是使用模具 的冲压加工产品；就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需 要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密

7、集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点 才能充分体现，从而获得较好的经济效益的。1.3 冲压的问题和缺点当然，冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产 生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些 问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统 的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步,这些问题一定会尽快而完善 的得到解决20第2章零件的工艺性分析及冲压模具总体结构设计2.1 零件工艺分析零件名称：垫片材料：q195外形尺寸：如图2-1所小厚度：1.5mm

8、一一大批量生产图2-1 零件图此工件只有冲孔和落料两个工序，材料为 q195,具有良好的冲压性，工件 结构简单而且对称，工件尺寸全部为自由公差。2.2 拟定冲压工艺方案该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，再冲孔。采用单工序模生产。方案二：冲孔一落料复合冲压。采用复合模生产。方案三：先冲孔，后落料。采用级进模生产。方案一，模具结构简单，但是有两道工序，则需要两套模具，成本高且效率 低，难以满足大批量生产。方案二，只需要一套模具，生产效率高，不过精度要求也高，制造难度大， 且成品件容易留在模具上，即是使用推出机构把成品推出，也需要人手把成品移 走，影响生产速度

9、。方案三，同样需要一套模具，生产效率也高，操作方便，成品和废料都自动 落下，减少了人工的操作。根据以上的分析和比较，要满足大批量生产，仅有方案三满足，所以采用级 进模。2.3 冲压模具总体结构设计1模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。2操作与定位方式零件大批量生产，安排手工送料可以达到要求且降低模具成本，因此采用手工送料方式。而定位方式就采用导料板导向、导正销导正，挡料销定位。3卸料和出件方式因为零件料厚1.5mm,可采用刚性卸料，冲件和废料都采用直接从凹模洞口 推下的出方式，这样便可提高生产效率。4导向方式采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小， 因此

10、采用i级模架精度。第3章设计计算3.1排样设计与计算该冲裁件形状对称且简单，因此排样如图3-1所示:图3-1排样图查表所得，a=1.2mm, ai=1mm条料宽度偏差a=0.5mm条料与导料板之间的间隙bo=0.5mm当条料在无侧压装置的导料板之间送料时，条料宽度b按下式计算：b = l 2a ! _0.(3-1)式中 b条料宽度，单位mm；l冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸，单位mm；a冲裁件与条料侧边之间的搭边，单位 mm；条料下料时的下偏差值，单位 mm；bo-条料与导料板之间的间隙，单位 mm。根据公式3-1,条料的宽度为：b = (18+2 父 1.2 +0.5) =20.9工 mm导

11、板间距为 bo=b+ bo=20.9+0.5=21.4mm模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料进距或步距。当单个进距内只冲裁一个零件时，送料进距的大小等于条料上两个零件对应点之间的距 离。(3-2)a=d+ai式中 a一送料进距，单位mm；d平行于送料方向的冲裁件宽度，单位 mm;ai冲裁件之间白搭边值，单位 mm。根据式3-2,送料进距a=18+1=19mm材料利用率计算公式：=凡 100% =包 100%(3-3)s0ab式中s1 一个进距内冲裁件的实际面积，单位 mm2;s0 一个进距内所需毛坯面积，单位 mm2;a 送料进距，单位mm；条料宽度，单位mm。根据式3-3,材料利

12、用率ab-223.14 (92 - 42)() 100% =51.4%19 20.93.2设计冲压力与压力中心，初选压力机3.2.1 冲压力1 .冲裁力f=klt r(3-4)式中 f冲裁力，单位n; l冲裁件周边长度，单位 mm； k 系数，取k=1.3; r材料抗剪强度，单位 mpa； t材料厚度，单位 mm。在一般情况下，材料面=1.35为计算方便，也可以用下式计算冲裁力f=lt ob(3-5)式中 db材料的抗拉强度，单位mpa 取db=350mpa,根据式3-5得：f 二霆(d d)t-b =3.14 (18 8) 1.5 350 -42861n2 .卸料力、推料力、顶料力的计算卸料

13、力是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力；推料力是将落料件顺着冲裁方向从凹模洞口推出时所需的力;(3-6)(3-7)f抑二k卸ff推=nk推f式中 k卸卸料力系数;k推推料力系数；n同时卡在凹模口内的冲裁件卸料力、推料力系数，其值如表3.1所示表3.1卸料力、推料力和顶料力系数表料厚k裤km纲0.06-0,090 j0.10.50.04-0.070.0650,08q.5-2.50.025 m0.050.q62.5-6.50.02-0.050 350.056 50.013 口由40.0250.03蜗，但合金0.03-0,080纯铜、葭舸0.00.%u.03 - 0.09查表 3.1 得，k 卸=0.

14、045, k 推=0.05, n 取 5卸料力 f缶吟k卸 f=0.045 x 42861=1929n推件力 f推=nk 推 f=5x0.05 x42861=10715n3.2.2压力机选择由于采用固定卸料和下出件方式，所以fe= f+ f推=42861+10715=5357相因此可选压力机型号为jd23-25,参数如表3.2所示表3.2压力机参数型号：jd23-25最大封闭高度mm： 270工作台尺寸（前后x左右）mm : 370x560公称压力kn : 250最大装模高度mm:220垫板尺寸（厚度x直径）mm 50x200滑块行程mm : 65连杆调节长度mm:55模柄孔尺寸（直径/深度）

15、mm : 40/60最大倾斜角度：30度3.2.3压力中心计算通过压力中心计算公式可得压力中心处于。点，如图3-2所示图3-2压力中心位置图第4章凹凸模设计计算4.1凸凹模刃口尺寸及公差由于工件是圆形等简单规则形状，因此选用互换加工。刃口尺寸计算按分开 加工的方法计算。小18和小8按it14级选取，查标准公差数值表可将数据转化为弧8 00 43、巾8736.落料dd 二 dmax - x 0d(4-1)dp = dd 一 zmin j, = dmax 一 x一 zmin ：(4-2)冲孔 dp 一 dm i n x -j p(4-3)dd = dp zmin 0d = dmin . x zmi

16、n 0d(4-4)式中dp、dd落料凸、凹模刃口尺寸，单位 mm；dp、dd冲孔凸、凹模刃口尺寸，单位 mm；a工件公差，单位 mm；吊、凸、凹模制造公差，单位 mm；x磨损系数。查表得知：zmax=0.15, zmin=0.19, x=0.5根据式4-14-4 ,得：(1)落料dd = dmax-x： 0d = (18-0.5 0.43)。0018 = 17.785oo.o18dp =(dd - zmin)_0p =(17.785-0.19k.018 =17.59500.018冲孔 dp = dmi n x ： ： = (8 0.5 0.36)0.0 0 9= 8.18。0 9dd =(dp

17、 十zmin 呼=(8.18+0.19泮9=8.37”9(3)孔中心距 ld 二 l _ 0.12 =19-0.12由于 d0 十 6d zmax -zmin =0.018+0.015w 0.19 0.15 = 0.033 w 0.04n 7 p dmax min,所以满足要求。4.2 凹模机构设计由于零件形状简单，故采用整体式凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床 加工。安排凹模具在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，使压力中心 尽量与模柄的中心线靠近。具轮廓尺寸如下：查表得模具的高度和壁厚分别为h=22mm c=35 mm凹模的宽度 b=d+2c=18+70=88 故取 b=100mm

18、沿进料方向凹模长度 l=r+r+l+2c=9+4+19+70=102故取l=105mm凹模的结构示意图如图4-1所示，图4-1凹模零件图4.3 凸模机构设计4.3.1 冲孔凸模设计因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于要特别保护的小凸模， 所以冲孔凸模 采用圆柱头直杆圆凸模，加工简单，便于安装与更换。其计算如下：凸模长度 l=hi+h2+h3+h4+h(4-5)式中 hi一凸模固定板厚度，单位 mm；h2一卸料板厚度，单位 mm；h3一导板厚度，单位 mm；h4一凸模进入凹模厚度，单位 mm；h一根据安全因素增加的长度，单位 mm。取 hi=20mm, h2=14mm, h3=5mm, h4=1m

19、m, h=15mm根据式 4-5可得 l= hi+h2+h3+h4+h =20+14+5+1+15=55mm冲孔凸模结构如图 4-2所示，图4-2冲孔凸模零件图4.3.2 落料凸模设计结合工件外形并考虑加工，讲落料凸模设计成台阶式，采用线切割机床加工， 与凸模固定板的配合按h7/m6,落料凸模长度与冲孔凸模长度相同，均为55mm。落料凸模结构如图 4-3所示，图4-3落料凸模零件图4.4 其他零件设计4.4.1 导正销设计落料凸模下部设置一个导正销，借用工件直径8mm的孔作为导正孔，导正销与落料凸模端面的配合选用 h7/n6。导正销导正部分直径尺寸应略小于制件冲孔直径，则：d=d 孔-2a=8

20、-0.12=7.88mm(4-6)式中 d一一导正销的直径，单位 mm；d孔一一孔的直径，单位 mm；a一一导正销和孔间的空隙，查表得为0.06,单位mm。查表得，导正高度 h=1mm导正销结构如图 4-4所示，图4-4 导正销零件图4.4.2 挡料销设计导正销安装在落料凸模的工作端面上，落料前导正销先插入已冲好的孔中， 确定内孔与外形的相对位置，消除送料和导向中产生的误差。挡料销的位置，应保证导正销在导正条料过程中条料活动的可能。则：e=a-d/2+d/2+0.1mm(4-7)式中a送料进距；d-落料凸模直径；d挡料销头部直径；0.1 导正销往前推的活动余量。根据式 4-7 得，l=19-1

21、8/2+6/2+0.1=13.1mm为了方便第一次冲孔时定位，在导料板上增加一个活动挡料销。4.4.3 导料板设计导料板内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之问间隙取0.5mm, 这样就可以确定了导料板的宽度为，导料板厚度取 5mm,采用45钢制作，热处 理硬度为40-45hrc,用螺钉固定在凹模上。4.4.4 卸料板设计卸料以固定板卸料，出件是以凸模往下冲即可，因此不用设计出件零件.固定 卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度取8mm。采用45钢制造，淬火 硬度为40-45hrc。结构如图4-5所示，图4-5卸料版零件图4.4.5 模架与其他零部件设计该模具采用中间导柱模座，模

22、柄选标准模柄a40x 100,导柱选（|）28x130,导套选4 28x（）42x85。上模座厚度为30mm,上垫板厚度为10mm,固定板厚 度为20mm,材料选用45钢制造，调质处理，固定板结构如图 4-6所示，下模 座厚度为35mm,那么该模具的闭合高度：h 闭h 上+h 垫+l+h+h 下-h(4-8)式中：h 一一凸模冲裁后进入凹模的深度，h=1mm;l 一一凸模长度，l=55mm;h凹模厚度，h=22mm。根据式 4-8 得，h 闭=30+10+55+22+35-1=151mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机的最大装模高度(220mm),可以使用4.5 0 8x0 18垫圈级进模装

23、配图小8x小18垫圈级进模主视图如图4-7所示，b-b剖面图如图4-8所示，a-a剖面图如图4-9所示i图4-7 主视图1-上模架；2-导套；3-导柱；4-模柄；5-上垫板；6-固定板；20-活动挡料销；21-导料板1; 22-导料板2图4-8 b-b剖面图图4-9 a-a剖面图7-内六角圆柱头螺钉 m8x 45; 8-圆柱销小6x 55; 9-圆柱销（|）6x12; 10-冲 孔凸模；11-落料凸模；12-卸料板；13-导正销；14-挡料销；15-凹模；16-下模 架；17-圆柱销（）8x70;18-内六角圆柱头螺钉 m8x 40; 19一内六角圆柱头螺钉 m8x 16第5章总结毕业设计是大

24、学最后的一个课程，也是对大学生活所学习的知识的概括。 在 这里冲压模具设计中，我综合运用了本专业所学的课程的理论进行了一次冷冲压 模具设计，为以后设计模具奠定了基础。通过这次毕业设计，我明白到一项设计不是想象那么简单， 即是是垫圈这么 简单的零件，设计中也有很多需要注意的细节。 从一开始不知道如何入手，接着 到借鉴别人的设计，到后来加入自己的设想，最后从有经验的人士中学到一些未 接触过的知识。一步一步地走来，从中提高了我的独立工作能力，巩固和扩充了 模具的知识，熟悉了模具的基本结构，熟悉了模具规范和便准，提高了计算能力 和绘图能力，我明白到设计要依靠很多学科的知识和现实的经验。虽然这次设计勉强完