铁链垫片冲压模具设计说明书

I1前言中国模具工业协会的统计，中国的模具产值为世界之最。模具制造水平是一个国家制造业水平重要标志。足以证明模具在工制造和日常生活中的重要作用。模具料成型加工中的重要的一种工艺装备。我们也可以在日常生活感觉到无论是航空、航天、轻工、军工、还是机械、汽车、信息、交通、建材、医疗、生物、能源、电子通讯、家电等工业产品中都能看到模具所起到的作用。他们中有将近80%的零部件都是需要借助模具才能加工成型的。可以毫不夸张的说模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。由于我们所见到的都是生产后的成品，但其实他们都是运用到模具进行冲压制件，批量话进行工业化生产。最终流入市场，成为能够足够满足我们需求的产品。这个时候我们见到的成品的价值是远远超过模具本身的价值的。2005-2015年全球模具行业处于稳步上升阶段，到2015年，市场规模已达到1,150亿美元。其中需求量最大的模具行业是汽车行业占到了总行业的34%；其次是电子行业的约28%；产品最具有竞争力的国家德国、日本、韩国、美国、中国。斌企鹅随着是随着各国工业升级战略的实施，世界模具行业必将继续保持其良好的发展态势。我国作为模具产业最大的国家，有将近30,000模具制造厂点，约100万人从业人员，约100万人，2017年全国模具总销售额达到1890亿元.冲压模具约占总销售额的37%。相比国外，我国模具工业起步较晚，从一开始的模具生产单一化，供需不合理的起步阶段，遇到改革开放的契机，积极引进国外先进技术理念，进行学习模仿到和本国情况进行很好的结合，成功的自主研发新的钢种的快速发展的阶段，在这一阶段模具发展逐步成型；随着国民经济的不断发展，综合国力的日益增强，对于工业产品需求的增加，已经逐步成型的模具行业正式进入产品之间的竞争和品牌之间的竞争，一些具有技术优势的国外模具行业进军中国模具市场，随着竞争阶段的深入，愈来愈多的模具行业也开始在品牌和服务上做更多的投入，为开拓更高阶段的模具市场奠定基础。1.1设计研究的内容根据铁链垫片的产品图纸，进行了分析，成型设备的选择和模具的设计。良好的工艺分析将减少材料消耗，确保产品质量，并促进模具的整体设计。模具设计：在设计之初，应分析材料的整体结构，并应选择适当的方案来确定材料是否适合零件的生产。1.2课题研究思路铁链垫片模具一般的研究思路：分析工件的冲压过程，并通过分析确定材料是否适合生产产品（2）通过分析，我们可以确定我们需要使用哪种模具来生产这种产品，以及需要采用哪种结构来进行设计。（3）因为该产品需要冲孔、落料2个步骤，所以要先对该产品进行分析，然后计算出生产该产品所需要的数据。（4）根据计算得到的结果选用合适的冲压设备。（5）计算完工艺参数后，就要把模具的整体结构设计出来了，首先，我们需要计算工作零件的一些相关尺寸，然后根据这些尺寸确定标准零件的选择。（6）用绘图软件绘出模具的整体装配图以及重要零部件的设计图，并提交指导老师审阅。（7）将计算结果和绘制的图纸打印装订，完成设计。1.3课题研究应注意的问题设计中常见的问题：生产率，如何使用更少的材料来生产更多的产品，解决方案是通过合理的布局实现最完美的效果。冲压力的计算，通过一系列计算选择合适的压力，确保压力机的压力在允许的范围内，并确保封闭模具的尺寸精度满足模具设计的要求。保证刃口尺寸，一个好的刃口尺寸可以极大的减少产品的不良率。2分析零件的工艺性2.1冲裁件造型图2-1零件简图如图2-1所示铁链垫片零件，它的材质为08F钢，制裁件的厚度是0.6mm。要求毛边高度不超过0.03mm，生产的制件是需要大量的生产，所以制件的时候要考虑它的加工效率。2.2工艺分析2.2.1分析冲压材料的性能表2-2冲压材料的强度材料名称抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）伸长率（%）08F23025035如图2-1所示为本次设计模具的产品，选用的材料是08F，厚度为0.6毫米，要求毛边高度不超过0.03mm，要求需要大批量生产，设计的时候需要考虑生产效率和生产精度的问题。2.2.2分析产品结构通过图2-1可以看出此类产品结构简单，属于小型椭圆左右对称零件，为了保证产品零件的尺寸要求跟精度可以大致分为三步，第一步先冲2mm的定位孔保证零件的精度，第二步冲9.95mm×4.2mm的椭圆内孔，第三步冲裁外型落料，产品加工难度简单，适合大批量生产。2.2.3尺寸精度在设计的过程中，模具零件的加个精度跟尺寸的控制对与产品加工出来后的合格率至关重要，零件的精度高，相对的生产出的产品质量就好；模具的零件精度低，则生产的产品质量也会随之下降，未注公差一般选用IT14级，未注粗糙度，一般按Ra6.3来分析和考虑，重要尺寸的公差都要求在0.01mm以内。2.2.4冲裁方案的确定该零件所需的基本冲压工序为冲定位孔、切废料和落料等，可以拟订出如下三种方案：方案一：采用简单模进行加工，即落料使用单工序落料模，冲孔使用单工序冲孔模；方案二：采用复合模进行加工，即冲孔做一套模，切废料跟落料一套模；方案三：采用级进模冲裁。方案分析比较方案一中的模具结构简单，但需要多道工序，多副模具，生产率较低，生产成本高，难以满足大量生产时对效率的要求。方案二中需2副模具，冲裁件的几何精度和尺寸精度较高，生产率比方案一高，但模具结构较方案一复杂，操作比较繁琐。方案三只需一副，操作方便安全，生产率最高，模具结构较方案一复杂，冲出的零件精度介于方案一和方案二之间，但增加了定位孔精度能达到产品要求的精度，因此能满足产品的精度要求，满足使用要求。对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。3冲压工艺参数计算3.1排样的设计1.设计时，有以下几种排样方式：（1）有废料的方式顾名思义，就是在生产工件时有废料产生，所以设计的时候要考虑工件之间和侧边的废料搭边值。（2）少废料的方式在工件之间才有搭边值，所以在冲切的过程中，可以保证搭边只会出现在工件之间或者侧搭边，所以就避免了一部分废料，达到废料较少的目的。（3）无废料的方式排样过程中，工件和工件之间采用无缝对接，这样就避免了所有废料的产生，不过工艺废料除外，由于工件之间直接连接，工件的质量得不到保证，所以这种排样只适合于精度不高的工件生产。2.确定搭边值搭边值表格由于需要确保精度，工件厚度不算很大，所以利用弹性卸料，通过搭边值表格查询已知工件板厚0.6mm最小搭边值为a=1mm、侧面a=0.8mm，因为工件设计为多工位级进模，免不了需要切边，最终搭边值确定为a=1.7mm、侧面a=2.2mm。3.步距选用与宽度计算步距就是每一步的距离，就是冲压过程中，每冲一个工件，所往前的距离。这个距离一般是指定位板沿着送料进给上，工件的外轮廓数值与产品之间的间隙搭边的总和。步距公式为：式中D—产品宽度a—产品宽度搭边值S=9.3+1.7=11mm宽度计算公式如下：式中L—产品长度a—产品长度搭边值B=（56.1+2*2.2）=60.5mm图3-1排样图3.2计算材料利用率材料利用率定义为：式中η—材料利用率A—冲压制件所需要的测量面积，由二维软件测得：183.28mm2B—排样板料的总宽度S—排样工件和工件的两点的距离3.3各工位冲裁力的计算常用的冲压力计算经验公式：或式中——冲压制件所需要的测量周长（mm）；——生产的厚度（mm）;——材料选择的抗剪性能（）；——公式中的系数，在平常的设计中都是取为1.3。——材料选择的抗拉强度（），一般情况下，材料的，取。计算结果如下：制裁件第一步需要冲导正孔的总周长是：25.2mm制裁件第二步需要切口的总周长是：158mm制裁件第三步需要落料的总周长是：724mm制裁件需要多大的冲压力总和：3.4计算卸料力以及推件力制裁件其他两种生产力的计算：式中——冲裁力（）；、、——卸料力、推件力、顶件力的系数。通过查表得所需的两种生产力计算结果是：3.5冲压力的总和经过上面几种生产力的计算，我们把冲裁力,卸料力跟推件力,相加就是本次生产产品所需要的总的生产力：4设计选用模具零部件确定凸凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸。根据凸凹模的刃口形状，尺寸大小及加工条件等确定凸凹模结构形式，进而计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸。凹模轮廓尺寸应保证使模板中心与压力中心重合，并尽量选用标准系列尺寸。对于细长凸模，应进行强度与刚度校核。4.1确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸4.1.1冲裁间隙的选择根据冲裁模初始双边间隙选取材料间隙为0.1、0.14。《冲压模具设计使用手册》如下表4-1所示：表4-1材料间隙表4.1.2凹模尺寸的计算凹模可以通过计算最小尺寸进行设计，正常情况下我们先将最小尺寸计算出来，然后通过最小尺寸结合实际情况完成最终的设计。最小尺寸计算如下：凹模边的壁厚（7-1）凹模板型孔和边的距离尺寸（7-2）凹模板的边长（7-3）凹模板的边宽（7-4）式中：b1-生产制件的最大长度；b2-生产制件的最大宽度；K-生产系数，查表7-1。表4-1系数K值查表4-1得：K=0.3。根据公式（4-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：根据公式（4-1）可计算凹模边壁厚：计算的结果一定要取合适的，根据计算最终确定凹模板的壁厚取20mm。结合模具结构选择矩形凹模，取整后取：图4-2凹模板4.1.3凹模刃口形式的选择图4-3凹模刃口结构形式根据加工方便我们选用C型。4.1.4凹模精度与材料的确定凹模作为其中比较重要的工作零件，在材料选用方面一般选择SKD11、Cr12等等，在本次设计中分析后选用了SKD11，精度为IT7级。4.2凸模的设计4.2.1凸模结构示意图如下所示：图4-4凸模高度示意图凸模高度为：L=h1+h2+H式中:h1-取固定板的尺寸，选取：h1=20mm；h2-卸料板厚度，如果有弹性元件也要包含其高度：23mm，。H-附加长度。由公式(7-5)得：L=20+23+2.6=45.6(mm)凸模结构图如图7-4所示：图4-5冲孔凸模4.2.2材料的确定凸模作为一个重要零件，强度和耐磨性都要求比较高，所以选择比较耐磨的SKD11。4.2.3精度的确定凸模在冲模中为比较重要的零件，它对强度和耐磨性要求是非常高的，所以一定要选用那种特别耐磨的材料，精度的话选用IT7就行。5.3其他板尺寸的确定5.3.1卸料板设计为了确保冲头或冲模的平稳运动，需要排出板的接触部分的间隙。一般间隙为0.1mm。设计卸料的时候模具的外形一般都已经成形，所以卸料板的外形可以根据凹模的外形进行选择。卸料板的厚度一般都是根据经验选择。这里可以选择23mm，最终确定卸料板的外形尺寸为：图4-5卸料板4.3.2凸模固定板设计冲孔板正如其名称所暗示的那样，即修复冲孔。它可以固定冲头，然后在上模或下模上完成模具加工。在工作过程中，冲头不会被打破，冲孔板和冲头的选择尤为重要。常见的组合是H7/m6，经验表面用于最大程度地保护模具寿命。厚度计算如下：（7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根据公式（7-6）得凸模固定板厚度为：取凸模固定板的厚度为20mm。图4-6凸模固定板4.3.3垫板设计选择垫板外形的时候由于模具设计已经基本规范化，所以长度可以直接按凹模的长度来设计，同样宽度也是按凹模的宽度。选择高度一般是根据经验选择的，最终确定垫板的外形为165mm×130mm×20mm。图4-7垫板4.4上、下模座的选用中间导柱能够节省材料（省成本）,比较适合对称的零件；后侧导柱模架是最常用的一种模架，设计时候比较零活多变，而且容易送料和取出工件。对角导柱模架的优点在于对中性良好，有利于导向，主要用于大型的冲压件。四角导柱对于冲压件来说比较少见，但是四角导柱能增加产品的尺寸质量，所以我们选用四角导柱模架。表4-8模架组合名称数量材料规格标准上模座1下模架1导柱420导套4204.5模柄的类型及选QUOTE.模柄的类型及选择中小型的这种模具呢，连接方式基本都是用模柄这种零件，连接上模与压力机滑块。我们在从事模具相关产品的设QUOTE关产品的设计时，一定要根据零件的生产类型和结构特点来选择模具上QUOTE择模具，模模具上相对应的相关尺寸应与所选定的压力机滑块的孔孔的尺寸大小，制造公差以及相互位置保QUOTE互位置精度保持一致。常见的标准模柄形式：（a）旋入式模柄QUOTE旋入式模柄这种模柄的结构特点主要体现在螺纹与上模座的连接。与此同时，骑缝螺钉的应用主要是为了限制模柄的转动。（b）压入式模柄这种结构形式在机械制造加工中所采用的标准配合制主要为过渡配合，常常采用H7/h6。装配的要求主要是直线度QUOTE是，直线度要更好。（C）凸缘式模柄这种结构形式的模柄的结构特点主要是形面上面开有沉孔，与凸缘为H7/h6配合，采用六角头螺栓进行装配。(d)浮动模柄模柄与上模座之间的连接主要是挠性连接，我们可以允许在制造中产生少许倾斜。（e）通用模柄该模型的制造标准的选择主要按入体原则标注，配合为H7/H6此时无法固紧。如下图所示，简单介绍下压入式的模柄的结构：4.5结构示意图4.6模架的类型及应用模架的划分形式是多种多样的，根据不同的划分方法可以得到不同的种类，如果要按照导柱位置区分，则可分为四种：1.中间导柱模架在安装上下模具的时候呢，经常会出现一个影响加工精度的缺陷，即模具的咬合。所以，在机械制造领域常常在设计导柱时，要确保两个导柱处于相互平行的形面的对称中心线上。这样一来，我们设计出的模架就可以用来完成单工序模和少工位级进模。2.后侧导柱模架导柱模架导柱分布在模座的一侧与此同时，直径相同也是相同的。但是这种导柱模架，只适用于横向送料的方式。当然，优点也很突出，即工作面开敞，非常适合在大件边缘冲裁。然而其也有非常大的缺点，即刚性与安全性很差，工作不够平稳，所以应尽量避免使用。3.对角导柱模架导柱的公布方式QUOTE导柱的分布方式为矩形对角线分布。这种分布既可以横向送料，与此同时，纵向送料功能效果也很突出。导柱间的误差，与送料方向存在着夹角，所以一般可以认为导向精度是高于以前QUOTE精度是高于前者的。这种模架适和各种裁模，特别是级进冲裁模的使用。在制造时，要尽量避免上、下模的方向装错。解决方法是将两导柱直径区别开来。4.四导柱模架这种与此同时导向性也相比于其他结构要稳定。缺点是制造价格较高，当然呢，这种冲压加工是不需要四导柱模架的。一般用在要求模具寿命很高的多工位自动级进模的工况下。在装配时，最重要的步骤是保证零件实际运作时的稳定性和安全性，设计安装时还要注意这些重要的事项和原则：导柱导套滚动导向模架他们之间有许多的钢球，这种结构最为突出的优点是钢球与套锁之间的间隙小到可以忽略不计。因此其导向精度非常高。在使用时，我们要注意零件的磨损，目前避免零件磨损的最有效形式是保证钢球在保持圈内的排列；钢球在保持圈横向的排列同样为了避免滚动轨迹不重合，也同样应该错开，从而保证纵向线与横向线之间的夹角成8度角。滚动导向装置属于无间隙导向，这种刀向装置的优点在于装配方便，结构简单，而且其间隙十分的小，最小可达0.5mm标准模架有如下特点：（1）标准模架具有更多种类的型号。（2）标准模架都是由国立专业厂成批制造的，真实性最高，而且价格低廉。（3）模架不同于模具的优点是，模架可以批量生产，而模具却不可以批量生产。这样就满足了产品在数量上的供应。（4）标准模架按照DB2854-81生产，校核。综上所述，标准模架相对于模具具有较高的质量保障，所以我们在实际生产中应该优先考虑使用标准模架。第五章模具的装配与检测5.1模具的装配本模具的结构特点为落料冲孔复合模，综合分析其加工工艺以及使用要求，其装配一般按下面的工序进行：工序一先装模柄QUOTE先装模柄，行位公差要求为垂直上端面，同样要求装后大端面齐平。工序二安装凸模QUOTE安装凸模，同样要求保证相同的行为公差工序三安装固定板QUOTE安装固定板，要求保证固定板与端面的相互位置要垂直，同样保证端面齐平。工序四确定每个零件的位置，用两块互相平行的夹板加QUOTE块相互平行的夹板夹紧，使得各个孔位保持一致。工序五按照技术图纸，将相关孔的尺寸向外维扩展。工序六在孔上安装QUOTE上安装螺丝。工序七安装余下未完成QUOTE装余下未完成的零件。5.2模具的检测装配工序进行前需要检查和查验的内容有:1.根据相关机械技术规程，冲裁模的刃口部分要尽量做的锋利一些。对于拉伸模来说，它弯曲的工作型面应可以平滑的过度。2加工后要添加热处理工序。3.零件外围的非工作形面加工倒角同时要加工导圆4.零件加工后应有光整加工工序，从而避免加工后的零件产生沙眼、缩空、裂纹、磨削退火或机械损伤。5.3常见的试冲缺陷和调整方法常见弥补方法如表5.1所示表5.1常见的试冲缺陷和调整方法试冲误差出现现象原因弥补方法送料不通畅或料被卡死①两导料板之间的尺寸过小或有斜度 ②凸模与卸料板之间的间隙过大，使搭边翻扭 ③用侧刃定距的冲裁模导料板的工作面和侧刃不平行形成毛刺使条料卡死 ④侧刃与侧刃挡块不密合形成毛刺，使条料卡死①根据情况修整或重装卸料板 ②根据情况采取措施减小凸模与卸料板的间隙 ③重装导料板 ④修整侧刃挡块，消除间隙凸、凹模的刃口相碰①上模座、下模座、固定板、凹模、垫板等零件安装面不平行 ②凸、凹模错位 ③凸模、导柱等零件安装不垂直 ④导柱与导套配合间隙过大，使导向不准⑤卸料板的孔位不正确或歪斜，使冲孔凸模位移①修整有关零件，重装上模或下模 ②重新安装凸、凹模，使之对正。 ③重装凸模或导柱 ④更换导柱或导套 ⑤修理或更换卸料板凸模折断冲裁时产生的侧向力未抵消 ②卸料板倾斜①在模具上设置靠块来抵消侧向力 修整卸料板或使凸模加导向装置凹模被胀裂凹模孔有倒锥度现象（上口大、下口小）修磨凹模孔,消除倒锥现象卸料不正常,退不下料由于装配不正确,卸料机构不能动作,如卸料板与凸模配合过紧,或因卸料板倾斜而卡紧弹簧或橡胶的弹力不足凹模和下模座的漏料板没有对正,凹模孔有倒锥度,造成工作堵塞,料不能排出顶出器过短或卸料板行程不够修整卸料板、顶板等零件②更换弹簧或橡胶③修整漏料孔,修整凹④顶出器的顶出部分加长或加深卸料螺钉沉孔的深度落料外形和冲孔位挡料钉位置不正②落料凸模上导正钉尺修整挡料钉更换导正钉6选择压力设备和压力中心的计算6.1冲压设备的选择压力机一定要选择合适的，只有合适的压力机才能满足正常的生产需要，选择的方式需要参考上面计算的总的冲压力。，所以我们首先选取J21G-25型号的高精密冲床，具体参数可以通过表4-1查出：表4-1是压力机J21G-25的技术参数：（《冲压模具简明设计手册》表13.10，P389）表6-1J21G-25精密压力机参数6.2压力中心的计算压力中心的计算方式为：各分力对某个坐标轴方向的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴方向的力矩。求出合力作用点的坐标位置（0，0）（x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。图5-1压力中心按比例画出凸模刃口的轮廓形状，选坐标XOY。如图5-1所示。制件的压力中心坐标公式计算：故得模具压力中心的坐标值为（1.03，0），为了设计加工方便，仍然选择图中所示的原点为压力中心。

总结本次的设计过程当中，我有很多的收获和体会。主要有如下几点：

(1)我经过自己的努力与同学老师的帮助，完成了这次毕业设计，我非常开心，它是我大学生活的完美的结尾，也是我步入社会的良好的开端。

(2)我学会了CAD绘图软件的基本操作，UG的基本操作，知道如何设计简单冲压模，为以后的工作打下基础。

(3)本次毕业设计，只是对我的专业课程进行了总结，这次设计提高我解决实际问题能力的同时，让我也认识到自己或多或少地存在着一些不足之处，需要通过以后的工作来弥补和改进。在今后的学习和工作中，我会不断努力，努力学习新的现代设计理论、计算技术，力求做到理论与实践相结合，不断完善自己。作为一名即将走向社会并有意于在模具方面发展的新手来说，我将会努力从以下两个方面提高自己：第一，在原有的工业设计思维的基础之上，继续学习模具设计以及产品结构设计的专业技能。工业设计一旦脱离了生产实践，它将永远只是一个概念，无法产生实际的经济价值。在学校，我们学习的主要是加工制造的专业技能，但如果能在日常的学习过程中贯穿一些工业设计的思想，这对未来中国企业的转型将会产生极大的推动作用。因此我将会在以后的工作过程中有意识地接触工业设计。第二，不断提高自身的创新意识。一个缺乏自主创新能力的企业同样也缺乏生命力，终将不能可持续发展。而企业的创造力来源于员工的创新意识。因此要让中国的企业转型，就必须在走上工作岗位之前具备一定的创新能力，这就需要我们在学校学习的过程中有意识地拓展自我的知识面提高自我的专业技能。参考文献[1]任海东、苏君.《冷冲压工艺与模具设计》.郑州：河南科学技术出版社2007[2]徐政坤.冲压模具及设备.北京：机械工业出版社2005.1[3]刘家平.《机械制图》.郑州：河南科学技术出版社2006[4]康宝来、于兴芝.《机