垫片级进模设计

1、附：垫片 （ 冲压件）零件图I-材料：Q235生产批量:用户要求：其他：任务下达时间：年月日30万件/年毕业设计（论文）开始与完成时间：年 月 日2010年8月年 月 日至指导教师：肖茂华时 间:目 录摘要绪言1. 冲压件工艺分析2. 工艺方案的制定和选择3. 排样、计算条料宽度及确定步距 24. 计算冲压力 35. 冲模刃口尺寸及公差的计算 66. 填写冲压工艺卡片 97. 凸模和凹模的结构设计及模架的选择 108. 压力的选择及校核 119. 画装配图和零件图 1210. 编写技术文件 1211. 致谢 1312. 计总结语 1413. 参考文献 15附录一零部件加工工艺卡片附录二零部件图

2、附录三模具总装图一摘要.本文分析了接触片的成型工艺特点，其中包括利用对工件展开图的尺寸计 算、工件的工艺分析、冲裁力的计算、模具设计的难点，确定了级进模的排样 方案和模具的总体结构。该级进模有冲孔、冲裁、弯曲等六个工位。详细介绍 了凸模、凹模、固定板、卸料装置等零部件的设计和制造，以及压力机的选择。 同事阐述了模具的工作过程、 各成形动作的协调性、以及凸模和凹模装夹的间 隙，并制定典型的零件加工工艺。关键词：接触片 弯曲模 级进模 模具设计二绪言1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力， 使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压

3、件）的一种压 力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来 加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加 工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金 属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求 的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法 实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。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

4、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

5、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。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。冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多 的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪 表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占 的比重都相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造 =铸造和

6、切 削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因 此可以说， 如果生产中不谅采用冲压工艺， 许多工业部门要提高生产效率和产 品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多， 各类零件的形状、 尺寸和精度要求又各不 相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分 离工序和成形工序两大类； 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一 定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料 在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基

7、本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四 种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时， 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。 这时在工艺上多采用 集中的方案， 即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成， 称为组 合的方法不同，又可将其分为复合 - 级进和复合 - 级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成 两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压 在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具 的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方

8、式。复合-级进一一在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模 和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论 何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成， 上模被固定在压力机 工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件 定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下 坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时， 模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进 行下一次冲压循环。根据不同零件的性能、形状、大小

9、等，选用科学的冲压方法，是冲制出合 格产品，降低资金消耗常常用到的。零件图1.11. 冲压件工艺分析1.1产品的结构、形状、精度该零件形状简单、尺过较小、对称，是由圆弧和直线组成的。 在设计此模具时主要考虑模具材料和结构的选择，确定一定的模 具压力寿命。1）零件结构：该冲裁件结构简单，属于圆柱型，比较适合冲2）尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按工T14级确定工件尺寸的公差。查二冲压模具设计指导书？可知孔中心与边缘距离尺寸公 差为土 0.2mm1.2模具结构的确定：将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证.其它尺寸标注、生产

10、批量 等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料 装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工.2、工艺方案的制定和选择方案一采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件 的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合 模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批 量大、精度要求高的冲裁件。方案二采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模 具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。 对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有 困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较 复杂，成本较高，一般适用于大批

11、量生产小型冲压件。比较方案一与方案二，对于所给零件，由于两小孔比较接近边缘， 复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较 难实现和保证，所以根据零件性质故采用级进模加工。3. 排样、计算条料宽度及确定步距采用单排方案，如图由二冲压工艺与模具设计？确定搭边值，根据零件形状两式件间 按矩形取搭边值b=2.5 7，侧边取搭边值b=2. 5。则进距：h=4 5. 03+2.5 7=48条料宽度： B D 2a 0查二冲压模 ？ 得 =0. 60B 39 2 2.2 0.64445.ni 玄*-r馄'的计算=X10 0%= X10 0%= 1236.8%0 0%=58.5 6%AB

12、48 44式中， 一材料利用率；S工件的实际面积；S0 所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距离；B条料宽度4. 计算冲压力该模具采用钢性卸料和下出料方式1) 落料力查表 t 35 0M pa1.3 26019.5180120 81802 19.92 4140130.9N冲孔力F孔1Kptl中心孔：1.3 2 2035057148N2个小孔：F孔 2Kptl1.3 22735040003.6N3) 冲裁时的推件力F推nK推F落4 0.05h 8序号1的凹模刃口形式，h= 8m m ,则n -4个t 2F推nK推F落故4 0.05F推孔

13、12 0.05 571485715NF推孔22 0.05 40003.64000 N为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近 时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或 折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模则最大冲压力：F总 F落 F孔1 F孔2 F推 F推孔1 F推孔2140131 57148 40004 14013 5715 4000261011N3 .确定模具压力中心模具压力中心是指冲压时各冲压力合力的作用点位置。为了 确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力与压力机滑块的中 心相重合。对称形状的冲裁，冲模的压力中心就是冲裁件的几何 中心。本冲裁件是圆形对称件，压

14、力中心就在冲裁件的几何中心，即O点因此不用计算压力中心压力中心具体如下图所示：2Q0.3、取由二冲压模 ？得x = 0. 75，700.24、取 x = 0.7 5。对冲20孔时：dtdt200.4 0.7500.3402°.3 0.075Zmax ZminDaVVX Zmin 04Da200.4 0.75 0.2460.3400.07520.546)0d Vx v4校核：|+| < Z Z =0.075+0.0 75 = 0. 15>0.1 14,故不满足tamax min满足间隙公差条件。由此可知，只有缩小p、 d，提高制造精度， 才能保证间隙在合理范围内。t=0.4

15、(Zmax Zmin) =0.40.114= 0.0 456= 0.6( Zmax Zmin) =0.60.114= 0.0 684对冲 7孔时：0dtd Vx v40 0dt7 0.24 0.75 竺 7.1800.06VDVxZmin400.2470.40.750.246广 7.426。0.06DaDa校核：ll+l |< ZZ =0.06+0.06 = 0. 12 >0.1 14,故不满足满1P 1a '厶 max厶 min足间隙公差条件。由此可知，只有缩小t、,提高制造精度，ta才能保证间隙在合理范围内。a =0.6t=0.4( Zmax Zmin)=0.40.11

16、4= 0.0 456(Zmax Zmin) =0.60. 114= 0.0 68 4 2）落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法 当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均 属于A类尺寸。零件图中末注公差的尺寸由=互换性与测量技术基础？查出其 极限偏差：查表得0R19.5 0.52、R800.36A119.5AmaxxV0.25 V19.5 0.5 0.520.25 0.5219.240.1300.25 0.60 15Ad6262 0.5 0.6 061.70A3939 0.5 0.42 00.42 0.2538.790.105Ad88 0.75 0.36 0

17、0.36 0.257.730.09该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保 证 双面间 隙值 Zmin : Zmax 0.246 : 0.360mm。3) 孔距尺寸(46 0.1)Ld(Lmin .05 ) 0.125(46 0.1) 0.5 0.20.125 0.2 46 0.025mm6、填写冲压工艺卡片广东省咼级技 工学校冷冲 压丄 艺卡 片产品型号零（部）件名 称产品名称零（部）件 型号材料及规格材料 技术 要求毛坯尺寸每个毛坯 可制制件数毛坯质量辅助材料Q2351540 720 2条料720 44215工序号工序名称工序内容加工简图设备1下料剪床上裁 板72044剪

18、床2冲压冲孔落料 （一次一 件）冲 孔 落 料连 续 模3检验按产品图 纸检验7. 凸模和凹模的结构设计及模架的选择1）凹模外形尺寸的确定 凹模厚度的确定：H3,O.1P总3 0.1 27986930.5考虑到凹模强度H取H =4 0m mR 取总压力如图所示已知H =40所以：W 1.5H60Ld 步距工件长+2WLd = 48+5 1.34+2 60=2 19.34 取 Ld = 220 取步距 48mm工件长 b=5 1.34m m凹模宽度Bd的确定：Bd 工件宽 2W取步距 48mm工件宽 39mmBd 39 2 60159 取 Bd = 1602）凸模长度Lp的确定凸模长度计算为Lp

19、 g h2 h3 +15 : 30其中初定：导料板 h|6卸料板厚 h2=0.7 5 H = 0. 75 40=30m m凸模固定板厚 ha 0.8 H = 0.8 4 0=3 2mm贝U :LP= 30+32 +20= 82mm3）选择模架及确定其他冲模零件尺寸 由模具的闭合高度在 200: 240之间，凹模的边界尺寸计算为220 160 40mm，由于220 靠近250，所以查二冲压模具设计指导书？选用后侧导柱模架，标记为 250160 200 : 240I（ GB/T 28 51.3 - 1990）,并可根据此标准划出模架图。下面是一些其他零件的尺寸参数；导柱：d/ mm L/ mm =

20、3 2 1 90导套：d/m m L/ m m h/mm =32 1 05 43垫板：L/ mm B/mm h/ mm=2 20 1 60 1 0凸模固定板：L/ mm B/m m h/ mm=2 201 60 30凹模：L/m m B/mm h/m m =2 20 1 60 40卸料板：L/m m B/m m h/mm = 22 0 160 328、压力的选择及校核1、选用冲床的公称压力应大于计算出的总压力 F总2798 69N ;最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm ;工作台 台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，根据二冲压与 塑料成型设备？，可称用J23-40开式双柱可倾压力机。

21、并需在 工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。开式压力机J23-40参数：公称压力/KN : 400K N滑块行程/mm : 80 mm最大闭合高度/mm : 33 0m m连杆调节量/mm : 65m m工作台尺寸（前后mm X左右mm）: 46 0700垫板尺寸（厚度mm X孔径mm） : 65320模柄尺寸（直径mm X深度mm）: 5070最大倾斜角度：302、校核(1) 公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为J23-40，它 的公称压力为40 0KN,冲裁所需各工艺压力为27 98 69 N所以压力 得以校核(2) 滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压 能顺利地冲模

22、具中取出。这里只是材料的厚度t= 2 o滑块最大行 程为80满足行程需求，所以得以校核。(3) 行程次数 行程次数为55/mi n ,因为生产批量为小批量生 产，而且采用手动送料方式送料，冲压的速度不能太快，所以得以 校核。(4) 工作台的尺寸 根据模座LXB=340X235 ,而压力机的工作 台尺寸L1XB2=700 460,符合要求，所以得以校核。(5) 闭合高度 模具闭合高度H=上模座+下模座+凸模固定板+凹模+垫板+卸料板=4 5+ 50 +3 0+ 40 +8+ 32= 205mm,压力机最大闭合高度33 0mm,故在工作台上加一 80 : 135mm垫板,既可以安装。9、画装配图和

23、零件图10、编写技术文件填写冲模零件机械加工工艺过程卡(见附录)致谢毕业论文暂告收尾，这也意味着我大学的的学习生活既将结 束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能 在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之 极。在这四年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除 了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支 持和鼓励是 分不开的论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。老师的谆谆诱导、 同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源 泉。在此，我特别要感谢我的指导老师们。从论文的选题、文献 的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到 格式，从

24、标题到标点，他们都费尽心血。没有老师们的辛勤栽培、 孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚 未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多 予指 正，不胜感激！总 结到今天为止，两个多月的毕业设计终于可以画上一个句号。 在自己努力和指导老师的指导下，我比较好地完成了这次毕业设 计的任务，通过这次毕业设计，我对机械设计过程有了 一定了解， 学到了很好有用的本领。毕业设计不仅是对前面扬学知识检验， 而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下：第一 学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动 的过程，产品的设计应按科学程序进行，一般包括课题调研

25、、拟 定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料整理、产品试制、 改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。第二.提高了综合应用各门知识的能力。以前课程设计接 触课程知识比较窄。这次毕业设计是设计一台完整的机器。要把 机器和每个零件设计出来，需要制造工艺和电气方面的知识。第三.巩固了计算机绘图能力。以前用CAD绘图，仅仅是知 道主要指令的操作，通过这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械 制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出完整正确的零 件图样。第四.提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做 毕业设计的前期准备工作，资料是否全面、可靠，关系到整个毕 业设计的进程。查阅手册是

26、设计过程中随时要做的事情。只有广 泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。第五.明确了设计必须与生产实际相结合，产品才有生命 力。因此在设计过程中，一定下企业调查，要虚心听取老师和工 程技术售货员的意见，不断发行设计，完善设计。第六培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假， 在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图 纸上，每一个错误都会造成经济损失，因此，在设计过程中必须 要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。总之，对我们高职学生来说，经历了这次毕业设计，为今后 从事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮参考文献1.冷冲模设计手册编写组，冷冲模设计手册M，

27、北京：机 械工业出版社，200 2.82模具设计指导史铁梁主编，机械工业出版社，江苏科学技术出版社，20 03.53 模具实用手册骆志斌主编，江苏科学技术出版社，20 05.44. 互换性与技术测量廖念钊主编，机械工业出版社，19915. 冲压模具设计结构图册薜啟翔主编化学工业出版社。6. 模具制造工艺.黄毅宏主编.机械工业出版社。7. 模具设计师指南.唐志玉主编.国防工业出版社。编写技术文件填写冲模零件机械加工工艺过程卡模具名 称垫片级进模零件编号2材料牌号零件工艺 过程卡模具名称垫片级进模零件编号1材料牌号零件名称上模座零件件数1毛坯种类工序号工序名称工序内容设备1备料铸造毛坯350 24

28、5 50mm2粗铣平面铣六个平面至340.8 235.8 45.8mm立式 铣床3磨平面磨上下平面保证尺寸340 235 45平面 磨床零件工艺过 程卡钳工划线划出型孔中心线和各个孔的位置， 及导套孔和前 部的位置5铣台阶铣台阶至尺寸立式 铣床6钻孔按线钻导套孔至 43mm，还有销孔，型孔立式 铣床7镗孔和下模座重叠，一起镗孔至45H7镗床8检验零件名 称下模座零件件数1毛坯种类工序号工序名 称工序内容设备1备料铸造毛坯350 245 55mm2粗铣平 面铣六个平面至340.8 235.8 50.8mm立式铣 床3磨平面磨上下平面保证尺寸340 235 50平面磨 床4钳工划 线戈仙型孔中心线

29、和各个孔的位置，及导柱孔和 前部的位置5铣台阶铣台阶至尺寸立式铣 床6钻孔按线钻导柱孔至 30m m,还有销孔，型孔立式铣 床7镗孔和下模座重叠，一起镗孔至32h6镗床8检验零件工艺过程卡模具名称垫片 级进 模零件 编号3材料牌 号零件名称凹模零件 件数1毛坯种 类工序号工序名称设工序内容设工序简 图1备料将毛坯锻成矩形260 170 45mm2热处理退火3粗刨刨大面至250.5 160.5 40.5mm刨 床4磨平面磨六个平面（单面留磨量0.3mm）保证各个相互垂 直（用直角尺测量）平 面 磨 床5钳工划线戈U出型孔中心线和各个 孔的位置，然后用样板划 出型孔轮廓线6型孔粗加工在型孔轮廓内钻

30、孔，粗铣 型孔，留单面余量0.8mm立 式 铣 床7型孔精加工钳工锉修型孔（用型孔样 板检查），锉出漏料斜度8加工螺纹孔和销孔加工工螺纹孔和销孔立 式 铣 床9热处理按热处理工艺保证6064HRC10精磨平面磨各个平面至要求平 面 磨 床11型孔精修钳工研磨型孔达规定的 技术要求12检验零件工艺过程卡模具名称垫片 级进 模零件 编号4材料牌号零件名称卸料 板零件 件数1毛 坯 种类工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成矩形255 165 37mm2热处理退火3粗刨刨大面至250.5 160.5 37.5mm刨床4磨平面磨六个平面（单面留磨量0.3m m）保证各个相互垂直 （用直角尺测量）平

31、面磨床5钳工划线戈仙型孔中心线和各个孔的 位置6加工螺纹孔和销孔加工工螺纹孔和销孔立式铣床7精磨平面磨各个平面至要求平面磨床8检验零件工艺 过程卡模具名称垫片级进模零件编号5材料牌号零件名称凸模固定板零件件数1毛坯种类工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成矩形255 165 35mm2热处理退火3粗刨刨大面至 250.5 160.5 3O.5mm刨床4磨平面磨六个平面（单面留磨量0.3mm）保证各个相互 垂直（用直角尺测量）平面 磨床5钳工划线戈仙型孔中心线和各个孔的位置6加工螺纹 孔和销孔加工工螺纹孔和销孔，及固定凸模的台阶立式 铣床7精磨平面磨各个平面至要求平面 磨床8检验零件工艺过

32、程卡模具名 称垫片级进模零件编号6材料牌 号零件名 称落料凸模零件件数1毛坯种 类工序号工序名 称工序内容设备1备料将毛坯锻成矩形93 65 442割外形在线切割机床上将外形割出，留 0.5mm 余量线割机3加工凹 槽加工凹槽1 5至尺寸3钳工划 线划螺纹孔及通孔的中心线4加工螺 纹孔加工M8的螺纹孔5镗孔在镗床上镗15 9， 9 62.5, 12 16.5的孔镗床6热处理按热处理工艺进行，保证硬度为5565HRC7磨削磨削外形留0.3研磨余量8研磨保证工件外形尺寸9检验零件工艺 过程卡模具名称垫片级进模零件编号6材料牌号零件名称冲孔凸模零件件数1毛坯种类工序号工序名称工序内容设备1下料按尺寸下 35 93锯床2车端面，打 中心孔车端面保证长度89,打中心孔。掉头车端面尺寸88.5至尺寸，打中心孔车床3车外圆倒角车 20.6 50，26.6 26.5,掉头车外圆32 8.5至要求并倒角车床4加工圆弧加工R5和R0.5圆弧万能外 圆磨床5检验6热处理按热处理工艺进行，保证硬度为5565HRC7精磨外