卡环冲压模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

摘 要 随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要，本文针对 卡环垫片 的冲裁工艺性分析比较了成形过程 的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和级进 工序），确定用一副级进模完成落料、 冲孔的工序过程。介绍了工件冷冲压成形过程，经过对工件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压 方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，裁样、裁板方案 ，冲压工序性质、数目和顺序的确定，进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸 及公差的计算，并设计出模具，还 具体分析了模具的主要零部件（如凹 模、凸模 、 卸料装置、 导正装置 、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压 设备的选用，并给出了级进 模合理的装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。 关键词： 卡环垫片；模具设计；级进模 ； 装配图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of of by a of of to is it is as a of of of of of as is of of by of to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘要 . 1 绪论 . 6 1. 冲裁件工艺性分析 . 7 料 . 7 件结构形状 . 7 寸精度 .操作方式 .定位方式 .件方式 .卸料方式 .出件方式 .定送料方式 .定导向方式 .样 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率 . . 排样方式的选择 . 计算条料宽度 . 确定步距 . . 计算材料利用率 . .压力的计算 . 冲裁力的计算 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 料力、推件力 的计算 .具压力中心的确定 .具刃口尺寸的计算 . 冲裁间隙分析 . 冲模刃口尺寸及公差的计算 . 冲孔凸模、凹模尺寸计算 .料橡胶的设计 . 17 . .凹模 . .凸模 . .卸 料板的设计 .卸料螺钉的选用 .架及其他零部件的选用 . 校核模具闭合高度及压力机有关参数 . 22 具闭合高度 . 2 冲压设备的选定 . . . 23 9 工艺规程 . . 24 致谢 . . 26 参考文献 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 绪论 1、我国模具技术的现状 目前我国模具 工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距较大。 模具生产制件 所表现出来的高精度，高复杂程度，高生产率，高一致性和低消耗是其它制造加工方面不能充分展示出来的，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。 2、未来冲压模具制造技术发展趋势 随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（ 术转变。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的 床、 床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。模具制造技术已经发展成为技术密集型的综合加工技术。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 1 冲裁件工艺性分析 工件名称： 卡环 垫圈 工件简图：如图 1示 生产批量：大批 量 材料： 材料厚度： 1由表 1 1析知： 为普通碳素结构钢， 是一种 钢材 的材质。 面的 235，就是指这种材质的屈服值， 在 235会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好， 强度 、塑性和 焊接 等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或 圆钢 、方钢、扁钢、 角钢 、 工字钢 、 槽钢 、窗框钢等 型钢 ，中厚 钢板 。大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。 C、 D 级钢还可作某些专 业用钢使用。 件结构形状相对简单，成中心对称， 一个 40的 冲孔 圆件 及一个卡环落料件 ， 中心成中心对称 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 零件图上未注公差为 寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲 裁加工。 表 1碳素结构钢的化学成分、性能及用途 牌号 等级 化学成分 S/ 5/% b/途举例 钢材厚度和型材直径 16c/% 不小于 95 33 315 390 用来制造薄钢板、钢丝、管钢、钢钉、螺钉、地脚螺栓等 15 31 335 410 B 35 26 375 460 用来制造拉钉、螺栓、螺母、轴、销子、 螺纹钢、角钢、槽钢、钢板等 B 255 A 55 24 410 510 用来 制造各种型条钢和钢板 B 45 75 20 490 610 相当于 35 40 钢 表 1部分碳素钢抗剪性能 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度（ 普通碳素钢 退火 260 320 10 380 00 500 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 2 冲裁工艺方案的确定 方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。 方案二：冲孔 落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔 落料级进冲压。级进模生产。 表 2各类模具结构及特点比较 模具种类比较项目 单工序模 级进模 复合模 无导向 有导向 零件公差等级 低 一般 可达 可达 零件特点 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度较厚 小零件厚度 6加工复杂零件，如宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达 3件平面度 低 一般 中小型件不平直，高质量制件需较平 由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面 生产效率 低 较低 工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高 冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低 安全性 不安全，需采取安全措施 比较安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比无导向的稍高 冲裁简单的零件时，比复合模低 冲裁较复杂零件时，比级进模低 适用场合 料厚精度要求低的小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产 形状复杂，精度要求较 高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产 结合表 2 方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二 只需一副模具， 制造精度和 生产效率高，操作方便，精度也能满足要求， 形状与尺寸受模具结构与强度限制， 工件最小壁厚小于凸凹模许用最小壁厚模具强度，不能满足要求。 形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产 。 方案三 也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高， 小零件厚度 6加 工复杂零件，如宽度极小的异形件。大批买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 量小型冲压件的生产。 通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三 为佳。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 3 模具结构形式的确定 固定挡料销和导正销定位的级进模和侧刃定距的级进模 比较： 固定挡料销和导正销定位的级进模是工作时用手按入始用挡料销限定条料的初始位置，进行冲孔。始用挡料销在弹簧作用下复位后，条料再送一个步距，以固定挡料销初定位。落料时以导正销进行精定位，保证相对位置精度。这种定位方式定位 精度较高 ，生产效力高 。 侧刃定距的级进模是用侧刃进行定距的，侧刃是特殊功用的凸模，其作用 是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，侧刃前后两导料板的间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，所以条料上只有切去料边的部分方能通过，通过的距离即等于步距。侧刃定距的级进模定位精度较高，生产效力高送料操作方便，但材料的消耗增加，冲裁力增大。 根据零件分析，制件的精度要求较低，孔边距较小，为提高经济效益 ，适宜 采用固定挡料销和导正销定位的级进模 生产。 根据以上分析确定该制件的生产采用 固定挡料销和导正销定位的级进模生产 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 4 模具总体设计 经分析， 工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装置，自然漏料的 固定挡料销和导正销定位的级进模 结构方式。 零件的生产批量较大， 用的是固定挡料销和导正销定位的级进模生产，故用自动送料方式。 因为 是固定挡料销和导正销定位的级进模生产 ， 所以用导料板和固定挡料销及导正销。，控制条料的送进方向采用导料板 ，控制送料步距采用固定挡料销。 控制 冲孔与落料形状的相对位置采用导正销 。 件方式 工件平直度较高，料厚为 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。 采用 是固定挡料销和导正销定位的级进模生产 生产，故采用下出件为佳。 选用的冲压设备为开式压力机，采用横 向送料方式，即由 右向左 送料。 方案一： 对角导柱模架。 导柱分布在矩形凹模的对角线上，既可以横向送料、又可以纵向送料。适合各种冲裁模使用，特别是级进冲裁模使用。为避免上、下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小 。 方案二： 后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 且不能使用浮动模柄。 方案三：四导柱模架。四个导柱分布在矩形凹模的两对角上 。 模架的刚性 很好，导向非常平稳准确可靠，但价格较高。 常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及 同时要求模具寿命很高的多工位自动级进模。 方案四：中间导柱模架 。 导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模 装错，适合于单工序模和工位少的级进模。 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式， 采用方案 一 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 5 模具设计计算 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率 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。 送料步距 ： 搭边值通常由经验确定， 根据零件形状，查表工件之间搭边值 工件与侧 边之间搭边值 a=3 排样图如图 5示。 图 5排样图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。 一个步距内的材料利用率 /100% (公式 5式中 A 一个步距内冲裁件的实际面积； B 条了宽度； S 步距； =1463/51 47 100% = 61% 用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计 算： F=b ( 公式 5式中 F 冲裁力； L 冲裁周边长度； t 材料厚度； b 材料抗剪强度； K 系数，系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取 = 查表 1 b=380 别是落料 、大圆冲孔、小圆冲孔的冲裁周边长度 。 所以 b=174 380=128935(N) b=126 380=93366(N) b=380=13961(N) F=2+36262(N) 取 F=236500(N) 料力的计算 卸料力 （公式 5 推料力 （公式 5 n梗塞在凹模内的制件或废料数量 (n=h/t)； h直刃口部分的高 ( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 t 材料厚度 (236500 =9460 (N) （ 件力系数，其值查表 5 n=h/t=6/ FT=4 236500=52030 (N) 所以总冲压力 +T=236500N+9460N+52030N=297990 =298( 根据冲压力计算结果拟选压力机规格为 40。 表 2型号 基本参数名称 单位 号 2323232323232321称力 3 100 160 200 250 350 400 630 800 125 滑块行程 S 5 35 45 55 70 65 100 100 100 120 130 行程次数 快速 00 170 145 125 125 低速 55 50 450 40 40 38 封闭高 度 20 150 180 220 250 260 250 280 380 380 480 连杆调节量 5 30 35 45 45 55 66 60 80 80 100 滑块中心至机身距离 (深喉 ) 0 110 130 160 160 200 210 210 310 310 380 滑块底面尺寸 左右 00 140 170 200 200 250 242 242 400 400 430 前后 0 120 150 180 180 220 220 220 360 360 370 模柄孔尺寸 直径 5 30 30 40 40 40 50 50 50 50 50 深度 0 55 55 60 60 60 70 70 70 70 70 工作台板厚度 h3 0 30 35 40 40 50 60 60 80 80 100 倾斜角 5 25 25 30 30 15 15 15 30 工作台离地面距离 00 750 730 750 750 800 800 850 8750 850 850 外形尺寸 前后 70 780 900 1150 1150 1345 1550 1550 1958 1920 2320 左右 34 620 665 847 847 950 1140 1140 1500 1500 1735 高 310 1503 1658 1910 1940 2130 2280 2310 2868 2650 3110 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 电动机功率 1量 94 400 576 1055 1150 1800 2450 2600 5500 5200 9800 表 5卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/X D 钢 、铝合金 纯铜，黄铜 模具压力中心是指冲压时诸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，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心。 1）间隙值的确定 考虑到模具制造中的偏差及使 用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 大值称为最大合理间隙 虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。 根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的 间隙值。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。 经验公式； 软材料： t 1C=(3%4%)t ； t=13C=(5%8%)t ； t=35C=(8%1%)t 硬材料： t 1C=(4%5%)t ； t=13C=(6%8%)t ； t=38C=(8%13%)t 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 模刃口尺寸计算 该制件 内 形相对较复杂 外形简单 ， 所以外形采用分别加工法计算，内形采用单配加工法计算。 1）冲孔尺寸的计算： A 凹 =（ 0+a A 凸 =（ 式中 垂直于送料方向的凹模刃口间的最大距离； x 凹模磨损系数； 刃口制造公差； 2） 凹模刃口尺寸计算 基本尺寸 45，按 将其转化为 表 5x=x=1 x=1 查表可知： =（ 45 =（ 0+ =(42 凸 =(43 凹 =(53 凸 =(5 5系数 X 料厚 t(非圆形 圆形 1 件公差 / 12 24 4 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 模尺寸计算 1） 该制件 孔的形状 简单 ， 外形采用分别加工法计算 ， 由于制品在模具磨损尺寸变小。 2）冲孔凸模的计算 计算公式： A=（ x ） 基本尺寸 40， 3按 将其转化为 由 于工件的公差为 以 x=x= A 凸 =（ 0+= 凹 =（ 0+= 凸 =（ 0+ 凹=（ +橡胶的选用 . 橡胶的形状及数量由于橡胶允许承受的载荷较大，安装灵活方便，因而是冲裁模中常见的弹性元件。然而弹性元件还有弹簧，但是使用弹簧时，其中径较大使得安装空间不足，则我在此选择使用橡胶元件而不用弹簧元件。在冲裁中用于卸料的橡胶有聚氨脂橡胶和合成橡胶，其中聚氨脂橡胶性能比合成橡胶优异，所以采用聚氨脂橡胶，形状为圆柱橡胶，数量为 n=4。 每个橡胶所承受的载荷 使用橡胶的预压力大于或等于卸料力 即 ；每块橡胶承受的预压力为（ N） F 弹 /4=9460/4=351N 确定橡胶的截面尺寸 =20%H=表得 =3由 =A 得 A= /3=2351/3=784（ 2） 确定橡胶的截面尺寸假如选用直径为 10 的卸料螺钉，取橡胶上螺钉过孔的直径买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 d= ， 则 橡 胶 的 外 径 D 根据 得 D= （）为了保证足够的卸料力，查表可取 D=32 。 橡胶的高度查表 =32 ，内径 d=25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 6 主要部零件设计 落料 凹模 和冲孔凹模 采用 整体凹模，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。其外形尺寸按相关公式计算： 凹模厚度 H=45=18( （公式 6 取凹模厚度 H=20为垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离； 凹模宽度 : B=s (=45 20=95( （公式 6 取凹模宽度 B=100模长度 : L=295 2 42=179(（公式 6 取凹模长度 L=2001为送料方向的凹模刃壁间最大距离； 凹模整体轮廓尺寸 L B H=20010020文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 所冲孔为圆形孔， 所落料为卡环形孔。 为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计标准件 圆柱头直杆圆凸模 ，采用数控铣床、线切割加工。其总长按相关公式计算： L h+h1+h2+0+1+13+14+8=56 （ 度， 导料板 厚度。） 故落料凸模长度也取 L=56文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 卸料板采用 45钢制造，淬火硬度 40 45料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度为 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 导料销） 的选用 卸 料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10纹部分为 10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，应使卸料螺板超出凹模端面 1误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。选一大一小两组导套、导柱。导柱d/L/ 25130套 d/L/D/ 2585 38柱d/L/ 28130套 d/L/D/ 2885 33 上 模座 轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同 厚度 5买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 垫板 轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同 厚度取 10买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 固定板 轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同 厚度取 13料橡胶压缩闭合时厚度 20料板厚度取 14模厚 20模坐厚度取40 模具闭合高度 H H 35 10 13 20 14 8 20 40 160 (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 7 校 核模具闭合高度及压力机有关参数 模具闭合高度 H 应该满足 10 H 5（公式 7 式中 压力机最大闭合高度； 压力机最小闭合高度； 滑块行程 。 根据拟选压力机 40，查开式压力机参数表得： 80201=100以上数据带入公式 7 130 H=159 175 经计算该模具闭合高度 H=160 130175式压力机 40，满足要求。 压设备的 选定 通过校核，选择开式双柱可倾式压力机 40能满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压力： 400块行程： 100大闭合高度： 270大装模高度： 220作台尺寸（前后左右）： 370560垫板尺寸（厚度直径）： 50200柄孔尺寸： 4060大倾斜角度： 300 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 8 装 配 图 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 江西农业大学装配图下模座导柱导料板卸料板弹性橡胶小圆凸模凸模固定板导套垫板模柄落料凸模定位销上模座导套导柱定位销挡料销导正销大圆凸模凹模定位销始用挡料销装配图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 9 工艺规程 凸模的工艺规程： 零件工艺过程卡 模具名称 卡环 垫圈 级进 模 零件编号 1 材料牌号 零件名称 冲孔 小圆 凸模 零件件数 2 毛坯种类 棒料 工序号 工序名称 工 序 内 容 设备 工艺装备 检验盖章 刀、量、夹具 1 备料 备 6锯割 锯 2 热处理 退火 3 粗车 粗车圆柱面 余量 床 车刀 检验 4 热处理 调质 ,淬火硬度达 56 5 精车 按图纸加工并达到图纸要求 车床 车刀 检验 6 钳工精修 全面到达图纸要求 检验 7 总检 零件工艺过程卡 模具名称 卡环 垫圈 级进 模 零件编号 2 材料牌号 零件名称 冲孔 大圆 凸模 零件件数 1 毛坯种类 棒料 工序号 工序名称 工 序 内 容 设备 工艺装备 检验盖章 刀、量、夹具 1 备料 备 45锯割 锯 2 热处理 退火 3 粗车 粗车圆柱面 床 车刀 检验 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 40