22型车门垫板冲裁模设计与制造本科学位论文

PAGEPAGE11目录摘要 1前言 21冲裁件的工艺性分析工艺方案的确定 32模具的技术要求及材料选用 62.1模具的技术要求 62.2模具材料的选用及要求 63冲裁件的排样 84模具设计计算 104．1计算总压力P 104．2压力中心的计算 104．3零件的外形尺寸、弹性元件自由高度 124．4计算侧压力 145模具总体设计 156主要零、部件的设计 187设备的选定、总装图、非标准零件图 217.1设备的选定 217.2绘制模具总装图 227.3模具辅助零件 238模具的装配 259模具的检验与验收 269.1模具检验的作用及内容 269.2模具的检测方法 28结论 29致谢 30参考文献 31SKIPIF

摘要本套模具设计是冲裁模的模具装配图及加工制造的全过程，其设计思路是根据多个模具加工实例生产中总结出来。设计内容是从零件的工艺性分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是确定该模具类型为冲孔、落料连续模，作工艺计算，计算出冲裁时的冲压力、卸料力、推件力、确定模具的压力中心、选择压力机和确定冲模的闭合高度，最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模尺寸和形状。设计出挡料销、卸料板、推件装置、橡胶、导柱、导套和模柄等模具的主要零部件，从而完成整个模具的设计工作。模具主要零部件结构设计是模具设计的主要内容，其内容包含了凹模结构设计、凸模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、橡胶的选用、导柱与导套、模柄与模架的选取等重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的知识运用到实践当中，更让我了解了冲压模具设计的全过程和加工实践中应注意的要点。使我从毕业设计中更好理解了模具。关键词：冲孔、落料、级进模

前言冷冲压技术在汽车、拖拉机、自行车、仪器表及家用电器等零部件制造中占有重要地位。冷冲压加工方式具有生产效率高、产品一致性好、适于大批量生产等特点。在当今的制造业中，模具设计制造已经发展成为一个新兴的产业。冷冲模设计制造在整个模具制造中有它自己的特点和难点。冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工，常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，是产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的扎制钢板或钢带为坏料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产效率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60﹪左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90﹪左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐被人们所共识。

1冲裁件的工艺性分析工艺方案的确定工件如图1.1所示零件是22型客车车门垫板，材料为Q235，厚度t=4mm，大批量生产，设计冲裁模。图1.122型客车车门垫板冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。1.冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。2.冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。3.冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。4.腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。5.冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。6.冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。

冲压工艺方案的确定，可依据表1.1表1.1冲压方案的确定项目单工序模级进模复合模无导柱有导柱冲压精度低较低较高，相当于IT10~IT13高，相当于IT8~IT11制件平整程度不平整一般不平整，有时要校平因压料较好，制件平整制件最大尺寸和材料厚度不受限制300mm以下厚度达6mm尺寸〈250mm厚度在0.1~6之间尺寸〈300mm厚度常在0.05m~3mm冲模制造的难度程度及价格容易、价格低导柱、导套的装配采用先进工艺后不难简单形状制件的级进模比复合模具制造难度低，价格亦较低形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低，相对价格低生产率低较低可用自动送料出料装置，效率较高工序组合后效率高使用高速冲床的可能性只能单冲不能连冲有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高使用于高速冲床高达400次/分以上由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲材料要求可用边角料条料要求不严格条料或卷料要求严格除用条料外，小件可用边角料，但生产率低生产安全性不安全手在冲模过程区不安全比较安全手在冲模工作区不安全，要有安全装置冲模安装调整与操作调整麻烦操作不便安装、调整较容易、操作方便安装、调整较容易，操作简单安装、调整比级进模更容易，操作简单分析表1.1采用：单工序模具结构简单，但需要两道工序两副模具才能完成，且生产效率低难以满足该工件大,工件属于大批量生产，为了提高生产效率并保证内孔与外行的位置精确，不宜采用单工序模。又因为工件最窄处A处的尺寸为6.5mm，不能满足复合模（8.5mm）的要求，所以也不宜采用复合模。综合考虑，该工件模具采用由定位销的连续模，弹性卸料，自然漏料。为增强模具的强度，在中间留一空工位。

2模具的技术要求及材料选用2.1模具的技术要求利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。2.2模具材料的选用及要求2.2.11.冷冲模材料应具有的性能冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。（1）应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。（2）应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性（3）应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等（4）应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。2.2.2材料的选择原则（1）要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料（2）要针对模具失效形式选用钢材：钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括：1）为防模具开裂，要选用韧性好的材料2）为防磨损，应选用合金元素高的材料3）对于大型冲模应选用淬透性好的材料4）为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢5）为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料.（3）要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用:对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。（4）要根据冲模零件的作用选择：凸、凹模具应选用优质的钢材制作，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属。而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。（5）要根据冲模精密程度选用：在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。

3冲裁件的排样在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料，提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。常用的排样方法有三种：1.有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。2.少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。3.无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。根据本零件的特点，采用无废料排样，排样如图3.1所示。条料宽度图3.1排样图冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料，提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。

4模具设计计算4．1计算总压力P1.计算总压力P冲裁力的计算：冲孔力：[10]式3.1切断力：文献[10]式3.2卸料力的计算：[10]3.3查文献[4]表3.1，推料力的计算：取洞口直壁高度查文献[4]表3.1，则推料力为：总冲压力：4．2压力中心的计算模具压力中心是指冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心和压力机的压力中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：1．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心向重合。3．形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。6主要零、部件的设计该模采用手工送料,切断凸模面积大,直接用螺钉与圆柱销固定在上模板上；冲孔凸模用固定板固定；凹模直接用螺钉与圆柱销固定在下模板上。纵向定位用挡块,横向定位用定位销；上、下模采用导柱,导套导向。凸凹模如图6.1图6.1冲孔凸模图6.2冲孔凸模6.3切断凹模图6.4凹模7设备的选定、总装图、非标准零件图7.1设备的选定总冲压力闭模高度下模板外形尺寸:由表7.1可选型号为的闭式压力机,但需要在工作台面上加设垫板。表7.1闭式单点压力机技术规格 型号JA31-160BJ31-250J31-315公称压力160025003150滑块行程160315315滑块行程次数322020最大封闭高度375490490封闭高度调节量120200200工作台尺寸前后7909501100左右7101001100导轨距离590900930滑块底面尺寸（前后）560850960拉伸行程150160拉伸垫压力压紧400500顶出70767.2绘制模具总装图总装图如图7.1,图中零件明细见表7.2图7.1装配图表7.2序号代号名称材料热处理1上模板HT2002导套20渗碳0.8-1.2mm58-62HRC320渗碳0.8-1.2mm58-62HRC45切断凸模T8A50-60HRC64540-45HRC74540-45HRC8模柄Q23594535-40HRC10垫板4540-45HRC11凸模固定板4512卸料橡胶橡皮13卸料板Q23514凹模T8A58-62HRC153528-38HRC16下模板HT20017冲孔凸模T8A56-60HRC18冲孔凸模T8A56-60HRC19Q2352021挡铁45223528-38HRC7.3模具辅助零件表7.3模具辅助零件的材料选用及热处理零件名称选用材料热处理硬度HRC上模座、下模座HT20~40HT25~47、ZG25、ZG35A3、A5模柄A3、A5凸模固定板、凸、凹模固定板A3、A5侧面导板45淬火43~48导柱20渗碳0.8~158~62导套20淬火58~60导正销、定位销T7、T8淬火52~56挡料销、挡料板45淬火45~48垫板、定位板45、T7A淬火43~48螺母、垫圈A3固定螺栓、螺钉A3、45销钉45淬火45~48顶杆推杆45淬火43~48工作零件的加工工艺表7.4凸凹模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻成长方体2热处理退火3刨削按图刨削外形4热处理调质5磨端面工作端留单边余量.36划线划出轮廓线7铣铣床轮廓8热处理按热处理工艺，淬回火，达到9磨削精磨内、外面、到尺寸，保证端面与轴线垂直10钳工精修全面达到设计要求11检验

8模具的装配模具的装配是指将组成模具的各已经加工好的非标准零件和所有标准零件，以一定的装配顺序和方法，经协调加工，组装成一个满足使用要求的整体。模具的装配是模具制造过程中的重要工序，它直接影响工件的冲压质量、模具的使用和寿命。本模具为冲孔—落料级进模其装配一般按下面的步骤进行：（1）装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。（2）将拉深凸模装在下模座上，并相对下模座底面垂直。同磨端面平齐后，作止动螺钉孔，并安装止动螺钉。（3）以顶件块定心，将凹模装在下模座上，经调整与冲孔凸模同轴后，用平行夹板夹紧，做螺钉孔和销钉，并拧紧螺钉，配入适当过盈的定位销。（4）将凸凹模装在固定板上，并保持垂直，同磨大的；端面齐平。（5）用平行夹板将上凸凹模的固定板与上模座加紧后合模，使导柱缓慢进入导套。在凸凹模的外圆对正凹模后，配作螺钉和和螺钉过孔，并拧入螺钉但不要太紧。用轻轻敲打固定板的方法进行细致的调整，待凸凹模和凹模的间隙均匀后，配作凸凹模固定板和上模座的销孔，并配入相应过盈量的销钉。（6）加工顶件块时，外圆按凹模的孔实配，内孔按拉深凸模的外圆实配，保持要求的间隙。装配后，顶件块的顶面须高于凹模而冲孔凸模的顶面不得高于凹模。（7）安装固定挡料销和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圆上应于凹模中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按凹模上的螺孔引作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固紧，其他零件的装配均符合要求后打标记。

9模具的检验与验收9.1模具检验的作用及内容9.1.1模具检验的作用在模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本厂产品要求和工艺水平，编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法，严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中，除了进行工序间的检验和装配后的验收外，还加强各工序实际操作的检查，以督促执行工艺规定，防止废品的产生。模具的检验与验收，和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。序号质量管理及检测内容说明1组织质量监控系统，对模具生产过程全面检查与监控1.模具原材料的质量检验模具零件加工后质量检验，主要包括零件的形状、尺寸精度及表面质量、硬度及形位精度。2.具装配后前后的检验。3.模具试模后的验收。4.具内在质量的无损探伤检测。5.具包装、运输质量检验。2组织对加工设备及共装卡具检查检查加工设备运行情况及加工精度。检验共装卡具工作及精度状况。3组织产品质量分析进行产品质量分析。提出提高产品质量措施。提出改进方案、意见。4组织质量教育与技术教育对操作者进行质量全面管理教育，以提高操作者责任心。对操作者进行技术培训，以提高操作者技术水平。5组织维护、保养量器具对在检测过程中、所使用的量具、量仪等进行保管、维护，并提出定期鉴定的申请。6组织对模具的整体验收9.1.2模具检测的内容模具生产过程的检测，是模具质量管理及控制的重要环节，其内容如下：9.2模具的检测方法模具的检测方法如表9.2表9.2检测方法检测方法检测说明特点平台检测法平台检测法是在检验台上利用某些通用量具和辅助测量具，对模具零件检测，是一种最普遍使用的检测方法，它主要用来几种形状比较简单的零件或样板，可以得到较高的测量精度。1.采用的是通用工具，其量具简单、设备成本低、对周围环境无特殊要求，检测范围较低。2.量精度主要取决于平台极其使用的测量工具精度和方法。3.测量速度慢，误差需经分析计算，较复杂。仪器检测法仪器测量法是使用二维尺寸测量仪进行平面测量或采用三维尺寸测量仪对复杂型面尺寸精度曲线测量，测量方法直接，并直接读取误差。1.测量精度高，多为对零件直接测量，误差计算方法简单，有的可直接读取读数。2.工件一般不需夹紧，检测速度快，但仪表投资大，成本高，而且检测受环境影响大。

结束语通过近一个月的毕业设计，让我更加明白了模具的含义，要想生产出一套合格的模具是多么的不容易，模具的精度直接关系产品质量的好坏。真正理解了模具是工业之母的含义。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。从一开始的从指导张老师接到题目，然后投入了大量的时间收集资料到开始正式进入正规的设计阶段、理清顺序先干什么、接下来干什么、到最后让张老师检查，指出问题再在一块修改无不投入了巨大的心血。通过毕业设计，让我对自己的专业知识有了更深一步的了解。当初自己的选折是明智的、对本专业的未来充满了希望。毕业设计是大学阶段非常重要的东西，它是对你大学期间所学专业知识的考察，对你各项综合素质的检验。他你如何处理新事物的出现，组织协调能力、团队精神等各项综合素质的考验。设计过程中用到了很多以前上课时学的知识，这样通过设计又让我们学到许多新的知识，而且对课本上所学知识有了更深的理解。也许你在学习课本上的知识不是那么的明白，但是通过毕业设计自己动手去计算，这个知识点，你就理解了。也许可能会用到没有学过知识，通过自学研究顺利解决。再我看来这是让我们明白许多知识是可以自学都能得到的。要想在本专业有更高的追求，仅仅靠课本所学的知识是远远不够的。上课老师教你的知识专业基础知识、引领你怎么学习专业知识。这样你可以在今后的学习工作中需要运用知识，你可以通过查资料来解决。能知道用到那些公式、参数、系数等等你会从相关的工具书查到。这也许是最大的收获，就目前而言，要想在本专业或相关行业有所作为、发展的话，必须从头开始。这就是毕业设计给我的感受，我会超着这个方向努力下去…….

致谢时间飞逝而过，转眼间从开始搞毕业设计已经一个月了。论文停笔之际，心中感慨万千。文中有许多的不足和缺憾令我不能释怀。如果能够