模具毕业设计电器元件一设计

1、一、毕业设计任务冲裁的工艺性是从冲压件工艺方面来衡量设计是否合理。在满足工件零件使用要求的条件下，能够以最经济最简单的方法冲出来就说明工艺性好。但是工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术和设备等因素的影响。尺寸公差无特殊要求，均按IT14 级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。材料为Q235，热处理 40-45HRC. 零件。1、题目：电器元件一2、零件：材料： Q235厚度： 2.0mm批量：大批量3、任务内容：(一）工艺设计1、工艺审查与工艺分析2、工艺计算3、工艺方案的确定（二）模具设计1、总图2、零件图二、冲压工艺性及工艺方案的确定一工艺性分析1、材料零件的材料为强度： 31

2、0380MPa ，抗拉强度Q235（ A3 ）普通碳素钢，具有良好的冲压性能，其抗剪380470M P a，伸长率： 2125%,适合冲裁。2、结构该零件属于较典型冲裁件，形状简单对称，其中只有一个22 的孔且孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚故可以考虑复合冲压工序。3、精度冲裁件的经济公差等级不高于IT14 级，一般落料公差等级最好低于级，冲孔件公差等级最好低于IT9 级。工件的尺寸全部为自由公差，可看作 IT14寸精度较底，普通冲裁完全能满足要求如图所示：IT10级，尺4、通过上述分析，该冲裁件无论在结构、精度材料等方面都可以采用普通工艺冲裁，即可达到图纸要求。二、确定冲裁的工艺方方案一：

3、采用单工序模方案二：采用级进模方案三：采用复合模（1）单工序模的分析：单工序模又称单单模，是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模。工件属大批量生产，为提高效率， 不宜采用单工序模。而且单工序模定位为精度不是很高，所以采用级进模和复合模好些。(2) 级进模的分析：级进模是在压力机一次工作行程中，在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲裁。 因为冲裁是依次在几个不同位置冲出的，因此要控制冲裁的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距，为此， 级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模与用侧刃定距的级进模。另外级进模要多个工序所以效率比复合模效率低。(3) 复合模的分析：复合

4、模是在压力机一次工作行程中，在模具同一位置同时完成多道工序的冲裁它不存在定位时的定位误差。特点:结构紧凑，生产效率高，精度高，孔与外形的位置精度容易保证， 用于生产批量大。 选择复合模， 一次就可以完成冲孔和落料， 制造误差小，可以提高零件精度，提高模具的生产效率，减少模具的制造成本。综合以上几种方案， 第三种方案比较好， 提高生产效率， 降低模具的生产成本。故选择第三种成本，模具采用倒装。二、模具设计计算2.1排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率2.1.1排样方式的选择方案一： 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

5、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成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。2.1.2计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差， 保持条料有一定的刚度， 以保证零件质量和送料方便。 搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值通常由下表所列搭边值和侧搭边值

6、确定。根据零件形状， 查下表工件之间搭边值 a=2.2mm, 工件与侧边之间搭边值 a1=2.5mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值B0=（ Dmax 2 a+b ）0 公式（ 5-1）式中Dmax 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1- 冲裁件之间的搭边值；b1- 侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表6）可得 =2.0mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得 =0.5mm。0B =62 2×2.5+1=680 -0.50 mm故条料宽度为61.5mm。表 5-1搭边值和侧边值的数值矩形或类似矩形制件材料厚度t 圆件及类似圆形制件 矩形或类似

7、矩形制件长度 50 长度 50（ mm)工件间 a侧边 a1工件间 a侧边 a1工件间 a侧边 a 1 0.251.01.21.21.51.52.51.82.60.25 0.81.01.01.21.22.21.52.50.5 0.5 1.00.81.01.01.21.52.51.82.61 1.51.01.31.21.51.82.82.23.21.51.21.51.51.82.03.02.43.42.02.01.51.91.82.22.23.22.73.72.5表 5-2 普通剪床用带料宽度偏差（mm）条料厚度 t(mm)条料宽度 b(mm)50 50 100100 2002000.40.50

8、.60.7 20.50.60.70.8230.70.80.91.0350.91.01.11.2表5-3侧刃冲切得料边定距宽度b1（ mm）条料厚度t(mm)条料宽度b(mm)金属材料非金属材料 1.51.52.0 1.5 2.52.03.0 1.5 2.52.54.02.1.3确定步距送料步距 S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是， 最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。送料步距 S S=D +

9、a1公式maxDmax零件横向最大尺寸，a1 搭边S 62 2.5 64.5mm确定后的排样如下图所示的斜排：（ 2）冲压力的计算该模具采用倒装式复合模，拟选刚性卸料，下出件，冲压力的相关计算见下表。计算分类排样冲压力项目公式结果冲裁件面A=2179.57 379.941799.6mm 2积 A条料宽度B=（ D+2 a1+） 0- 55.50-0.5 mmB步距 SS=60+ a 1=62.266.2mm一个步距nA100%材料利用BS46%11799.6100%率 84.546.2一张钢板总nA100%材料利用LM33.3%11321799.6 100%率 9502000落料力F落F落 =

10、KLt b =1.3178.92 340158147.6N冲孔力F冲 =KLt b61066.7NF冲=1.3（22） 2340推件力F推 =n K 推 F冲6106.67NF推=20.0561066.7N=总冲压力F总=F落+F冲+F推225.37KNF总备注查参考表2-21取 =0.5n=1132=352 件取 b =340MpaL=222mmh4n2t2查参考表 2-25 取K 推=0.05（为该工件图由多段圆弧组成，计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点，诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采用 CAD2004 辅助软件可快速准确的计算出面积、周长）(3)

11、 模具压力中心的确定该零件图形规则，压力中心即为其几何中心（4）工作零件刃口尺寸的计算一、查参考表2-11 取 Z min0.14 mmZ max0.18 mm 磨损系数x=0.5查表 2-10 得： Z min =0.36mmZ max =0.246mmZ max -Z min =0.36-0.246=0.114mm查表 2-15 查得凸凹模的制造公差：落料部分p =0.020mmd =0.030mmp +d =0.05mm.<0.114mm所以满足p +d < Z max -Z min 的条件冲孔部分p =0.025mmd =0.020mmp +d =0.045mm<0.

12、114mm所以满足p +d < Z max -Z min 的条件一、尺寸计算尺寸及分类计算公式结果A7.82 00 .03R80DA(Dmaxx)0DA0.180DT7.680.020D A21.7800.03落料R220.2200DT(D AZmin ) TDT21.640.020DA27.38 00 .0327.60 .22DT27.24 00.02021.075 00.1dT(d minx) TdT0.02冲孔220A0.025d( TZmin)0d AA22.215 0d三模具总体设计（1）模具类型的选择备注模具凹模、凸模按 IT7 级制造。A， T 均由参考文献附录一查得。由冲

13、压工艺性分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。（2）定位方式的选择该模具采用的是条料， 控制条料的送进方向采用导料销无侧压装置。 控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距。挡料销挡料销分为固定挡料销、活动挡料销、始用挡料销。该制件采用复合模加工，且固定在卸料板上面，所以从整体结构上考虑该制件应选用固定挡料销。始用挡料销始用挡料销分为导料销、导料板、倒正销、侧压装置、切刃、定位板和定位销。该副模具为冲裁复合模具，从结构和成本上考虑，只用到两个导料，表 10-60） D=15装配后冲压手册王孝培主编26r7(mm,装配后22.0975技术要求d =8 0.0.006015 mmh=3mm,L

14、=18mm出件方式刚性卸料是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆撞击模柄内的打杆，在将推力传至推件块而将凹模内的冲件或废料推出的。其基本零件有推件块、推杆、推板、连接推杆和打杆。它推件力大，工作可靠，所以应用十分。打杆、推件板、连接推杆等都已经标准化，设计时可根据冲件结构形状、尺寸及推件装置的结构要求从标准中选取。弹性推件装置与刚性推件装置不同的是，它是以安装在上模内的弹性元件的弹力来代替打杆给予推件块的推件力。采用弹性推荐装置时，可使板料处于压紧状态下分离，因而冲件的平直度较高。 但开模时冲件易嵌入边料中，取件较麻烦，且受模具结构空间限制，弹性元件生产的弹力有限，所以主要使用于板

15、料较薄且平直度要求较高的冲件。卸料方式刚性卸料装置刚性卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，但冲压时坯料得不到压紧，因此常用于冲裁坯料较厚（大于 0.5mm）、卸料力大、平直度要求不太高的冲件。弹性卸料装置弹性卸料装置由卸料板、 卸料螺钉和弹性元件 （弹簧或橡胶） 组成。弹性卸料装置可装于上模或下模，依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸料力不太大，但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件。刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、 较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料

16、厚度的增加而增大，单边间隙取 （ 0.2 0.5 ）t 。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1 0.2 ）t, 若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。工件平直度较高，料厚为2mm 相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以

17、看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。考虑到该副模具的总体结构，和加工装配等因素，该模具采用的卸料方式为弹性卸料。如图 11 所示：图 11 卸料装置确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B 小于送料方向的凹模长度 L 故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料操作方式零件的生产批量为中批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。（4）导向方式的选择导向形式：滑动导柱导套导向定位方式： 板料定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销完成， 因为该模具采用的是条料，

18、 控制条料的送进方向采用的是导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。（ 5）模架类型及精度4.1 模架选择冲模模架已经标准化。 标准冲模模架主要有两大类： 一类是由上下模座和导柱、 导套组成的导柱模架； 另一类是由弹压导板、下模座和导柱、导套组成的导板模架。考虑到该副模具的结构和制件的尺寸精度，应选用导柱模模架。其导柱模架又分为对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架和后侧导柱模架。4.1.1角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架角导柱模架、 中间导柱模架、 四角导柱模架的共同特点是导向零件都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。不同的是，对角导柱模架工作面的横向（左右

19、方向）尺寸一般大于纵向 （前后方向）尺寸，故常用于横向送料的级进模、纵向送料的复合模或单工序模； 中间导柱模架只能纵向送料，一般用于复合模和单工序模；四导柱模架常用于精度要求较高或尺寸较大冲件的冲压及大批量生产用的自动模。4.1.2后侧导柱模架后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模偏斜，导向零件和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命，一般用于较小的冲模。因为该制件压力中心在对称线上，其无偏心载荷， 之间精度要求也不是很高且制件较小，所以由模具成本等因素考虑该副模具模架选用后侧导柱模架。大致结构如图7 所示。该模具采用后侧导

20、柱模架，以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。4.5确定导向方式方案一：采用对角安装在模具压力中心对称模座在导柱上滑动平稳。常或纵向送料的落料模、复合方案二：采用后侧导柱右不受限制，送料和操作比装在后侧，工作时，偏心距导柱模架。由于导柱的对角线上，所以上用于横向送料级进模模。模架。由于前面和左、较方便。因为导柱安会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。图7 模架方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个

21、方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该复合冲裁模采用后侧导柱的导向方式，即方案一最佳。4.1模架选择冲模模架已经标准化。 标准冲模模架主要有两大类： 一类是由上下模座和导柱、 导套组成的导柱模架； 另一类是由弹压导板、下模座和导柱、导套组成的导板模架。考虑到该副模具的结构和制件的尺寸精度， 应选用导柱模模架。 其导柱模架又分为对角导柱模架、 中间导柱模架、四角导柱模架和后侧导柱模架。4.1.1角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架角导柱模架、 中间导柱模架、 四角导柱模架的共同特点是导向零件都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。不同的是

22、，对角导柱模架工作面的横向（左右方向）尺寸一般大于纵向 （前后方向）尺寸， 故常用于横向送料的级进模、 纵向送料的复合模或单工序模； 中间导柱模架只能纵向送料， 一般用于复合模和单工序模； 四导柱模架常用于精度要求较高或尺寸较大冲件的冲压及大批量生产用的自动模。4.1.2后侧导柱模架后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模偏斜，导向零件和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命，一般用于较小的冲模。因为该制件压力中心在对称线上，其无偏心载荷， 之间精度要求也不是很高且制件较小，所以由模具成本等因素考虑该副模具模架选用后侧导柱模架

23、。大致结构如图7 所示。导柱（导套）常用两个，度要求高的自动化冲模，则装圆形冲件等一类无方向将对角模架和中间模架上等的形式，四导柱的模架可的模座。对可能产生侧向推对中型冲裁或冲件精采用四个导柱，在安冲模时，为避免装错的两导柱做成直径不做成前后的间距不同力时，要安装止推块，使导柱不受弯曲力。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。导套结构如下图所示图7模架查表（冷冲压模具设计指导王芳主编， 2-31）有： D=350.050. 0210.34 mmd=22 0mmh=28mmL=70mml=15mm材料为 Q235，热处理为渗碳深度0.20.4mm ， 硬度 5862HRC导柱

24、结构如下图所示查表（冷冲压模具设计指导王芳主编， 2-32）有：d=22 00.009 mmL=110mm材料为 Q235，热处理为渗碳深度0.20.4mm ， 硬度 5862HRC4.2定位方式定位零件基本上都已经标准化，可根据呸料或工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产率要求等选用相应的标准。6.1主要零部件的结构设计6.1.2落料凹模落料凹模采用整体式落料凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工, 安排凹模在模架上的位置时 , 要依据计算压力中心的数据将压力中心与模柄中心重合, 其轮廓尺寸按公式2.9.3 该工件为标准对称工件， 压力中心为几何中心， 即落料凹模的几何中心与模柄中心

25、重合，落料凹模上的沉孔边缘到刃口之间的最小距离应有所保证，以保证模具的使用寿命，凹模的型空轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。表面粗糙度0.8-0.4um，底面与销孔的表面粗糙度1.6-0.8 凹模的材料与凸模相同， 但考虑到凹模比凸模工作条件更为不利，凹模的热处理硬度应高于凸模，取HRC60-64表 6-1凹模厚度系数KS/mm材料厚度 t/mm 11 336 500.30 0.400.35 0.500.45 0.60 50 1000.20 0.300.22 0.350.30 0.45 100 2000.15 0.200.18 0.220.22 0.30 2000.10 0.1

26、50.12 0.180.15 0.22凹模厚度H=kb=0.3X69.5=20.85mm凹模厚度取21mm凹模壁厚C=(1.5-2)H=42mm所以凹模壁厚度为42mm凹模长度L=l+2C=69.5+2X42=153.5mm凹模宽度B=l+2C=35+2X42=119mm由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=153.5X119X21,查有关国家标准, 并无厚度合适, 因此我选LXB为标准尺寸 , 得 LXB=160X125凹模材料的选用: 材料选用Cr4WmoV。1 凸模冲裁凸模又称冲头，凸模本身按部位作用不同又可分为工作部分（ 1）圆形凸模。（即刃口） 和固定部分。凸模长度1 凸模长度计算。 凸

27、模长度一般是根据结构上的需要确定的。结构是使用固定卸料板时的凸模长度，可由下式计算：LH 1H 2YH 1 凸模固定板板厚度（mm)H 2 卸料板的厚度(mm)H 3 倒料板的厚度(mm)Y 附加的长度包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度（0.51mm) 、凸模固定板与卸料板之间的安全距离A(1520 ）等。凸模材料模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此，凸模材料应有高的硬度和适当的韧性，凸模形状简单，选择 T8A 制造，热处理硬度取 HRC5862 其他要求凸模工作表面粗糙度Ra 为 0.80.4um冲 2200.13 孔的凸模结构设计由于该孔精度要求不是很高，考虑到加工和

28、安装的方便, 所以冲制该孔的凸模可采用台阶配合, 结构图如图3 所示：0.829装配后45+0.04926r7( ).32×60°+0.02828.0068.0零件外形相对装配后0简单，根据实际情况22.09750.8- .02并考虑加工， 为了满足凸模强度和刚性，将凸模设计成阶梯式，使装配图 3大凸模修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。冲孔凸模总长 L：技术要求L H1 H2 H3 H4公式（ 6-1） 18 1516 2 51mmH1 为凸模固定板厚度，H2 为弹簧高度，H3 为卸料板厚度，H4 为凸模凹进卸料板的深度。( 3) 凸凹模设计由表 2.9.6得凸凹模最小壁

29、厚=6.7高度： L= h1 +h+ h 2 =20+35+12=67mm零部件的设计1 卸料板的设计卸料板采用 45，卸料板轮廓尺寸与落料凹模周界相同， 厚度根据 JB/T 8066.2-1995 规定，选用 160mm× 125mm×140-170 组模具参考，其厚度为 16mm调质处理 HRC40-45.2 螺钉的选用螺钉规格的选用 :,根据标准 GB699选取材料为 45 钢 .热处理硬度值 HRC3540。卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10mm,螺纹部分为 M8× 6mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后

30、，应使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。活动挡料销 : 在卸料板上固定了 3 个导料销 ,用于条料送进的定位 .在送进方向上用一个弹簧弹顶装置的挡料销 , 挡料销 ,的尺寸如下图 :3 设计和选用卸料与出件零件卸料以卸料板卸料 ,出件是以凸凹模往上冲出即可 , 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 ,其厚度可取 10. LXBXH=158X115X10材料为 45 号钢由以上根据凸凹模可设计出卸料5.4 .选择模架及其它模具零件选择模架 :根据 GB/T 2861.5-90 ,由凹模周界 153.5X119 ,及安装要求

31、,选取凹模周界 :LXB=160X125,闭合高度 :H=170205,上模座 :160X125X40 下模座 :160X125X50 导柱 25X160, 导套 :25X95X38,模柄 :由压力机的型号J23-80 . 可查得模柄孔的直径为40, 深度为60, 由装配要求 , 模柄与模柄孔配合为H7/m6 并加销钉防转, 模柄长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，所以根据GB2862.1-81 得图 5-15 所示:垫板 :垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤, 因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取310mm,这里设计时 ,由于压力较大,根据 GB2865.2-81 选取规格为LXBXH=160X115X7凸模固定板 :凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致,厚度为 20mm,根据核准选取板的规格为LXBXH=160X115X20;凸凹模固定板:凸凹模固定板的尺寸与垫板的尺寸一致, 厚度为 20mm,规格为LXBXH=160X115X20压力机的校核(1