120X120方形垫片冲压复合模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 1 目 录 第 1章 绪论 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 第 2章 120模设计 . 1 20. 1 . 2 . 2 . 2 边 . 2 . 3 . 3 . 4 . 4 件力和顶出力 . 5 . 6 模刃口尺寸计算 . 7 模刃口尺寸公 差计算的原则 . 7 模刃口尺寸计算的方法 . 7 凹模的结构设计 . 12 . 12 . 13 . 14 . 14 . 15 模垫板 . 16 . 17 . 18 . 20 . 23 . 23 架 . 23 . 26 . 28 柄 . 28 力机选用原则 . 29 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 2 结 论 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 1 第 1 章 绪论 题研究的主要内容和方案 题研究的主要内容 120件冲压 模具设计 原始资料及设计技术要求如下： 冷冲压模具设计，设计要求： 生产批量，大批量生产 材料， 料 厚度 2 课题研究的方案 1、分析冲压件的工艺性 根据设计题目的要求，分析冲压件成型的结构工艺性，分析冲压件的 形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求 2、制定冲压件工艺方案 在分析了冲压件的工艺性后，通过可以列出几种不同工艺方案，从产 品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高 低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然 后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。 3、确定毛坯形状、尺寸和下料方式。 在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。 4、确定冲模类型及结构型式。 5、进行必要的工艺计算 6、选择压力机 7、绘制模具总图和非标准零件图。 究课题的主要目标和特色 利用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 2 的质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。 从冷冲压方面来看，冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产效率，操作 简便。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产百件至千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节约能源、节约原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷冲压所用原料多是表面质量好的板料，冲件 的尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。 利用模具的生产优势，通过落料、冲孔两 道工序完成零件的加工，能够实现满足零件加工的各项指标。购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 1 第 2 章 120形垫片 冲压 复合模设计 20形垫片 冲裁工艺性分析 本设计是 120形垫片 落料 冲孔复合模， 120形垫片 简图：如图 2图 2 120形垫片 零件图 生产批量：大批量 材料： 料厚度： 2零件图可知， 120形垫片 的加工涉及到 落料、冲孔工 序 。该零件形状简单、对称，尺寸不大，是由简单的圆和直线组成，工艺性好。冲裁件的经济精度不高于 ，一般要求落料件精度最好低于 ，冲孔件最好低于 。能达到经济精度，适合大批量的生产，生产成本经济，经济性好。几何形状，尺寸和精度等情况均符合冲裁的工艺要求。 复合模的特点： 冲件精度较高，不受送料误差影响。内外行相对位置一致性好。 冲件表面比较平整。 适宜冲脆性或软质材料。 可以充分利用短料和边角余料。 冲模面积较小。 而该件的厚度为 2薄，工件上孔与孔之间的距离为 15 大，孔边购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 2 距大于最小合理值，且最窄为 15于复合模的凸凹最小壁厚所需要的 以冲裁模采用复合模较为合理。因为零件的加工涉及 二 道工序，为保证零件的精度要求，故先采用倒装式落料冲孔复合模对工件冲孔落料加工，从而加工出最后的零件。 件排样与搭边 样 冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的合理与否，不但影响到材料的经 济利用率，降低零件成本，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。 料的利用率 排样的目的是为了合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。排样合理与否，对材料的利用率的大小直接影响。材料利用率的计算公式如下： 一个进距的材料利用率的计算如下： =100% （ 2 式中 A 冲裁件 面积（包括内形结构废料），（ n 一个进距内冲裁件数目 ; b 条料宽度，（ ; h 进距 ,（ 一张板料上总的材料利用率 总 的计算如下： 总 =（ 100% （ 2 式中 总 一张板料上冲裁件总数目； L 板料长，（ 边 排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是 补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。 搭边是废料，从节省材料出发，搭边越小越好。但过小的搭边值容易挤进凹模，购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 3 增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件剪切表面质量。 图 2排样图 裁间隙 冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口之间的间隙。单边用间隙用 C 表示，双边用 圆形冲裁模双边间隙为 Z=D 凹 式中 D 凹 冲裁模凹模直径尺寸（ D 凸 冲裁模凹模直径尺寸（ 冲裁间隙是冲裁过程中一个重要的工艺参数，间隙的选取是否合理直接影响到冲裁件质量、冲裁力、冲模的使用寿命和卸料力等。 裁间隙的选取 冲裁间隙对冲裁件断面的质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响。冲裁间隙的大小主要与材料的性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。选取间隙值时应结合冲裁件的具体要求和实际的生产条件来考虑。其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。设计时一般采取查表法确定，在冲模制造时，也可按材料厚度的百分比估算。查表 2得间隙值为 表 冲裁模刃口始用间隙 材料名称 08F、 10、 35、 09235、 234 40、 50 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 4 厚度 t 初始间隙 Z 了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取 为初始间隙。 压力计算 冲裁力是设计模具、选择压 力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁时的总力包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。 裁力计算 冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程度有关。 根据冷冲压模具设计指导中介绍的计算方法如下： 一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力 F 可按下式计算： F=L t （ 2 式中 F 冲裁力 , N； L 冲裁件的冲裁长度 , t 板料厚度， 材料的抗剪强度 , 有时也可用材料的抗拉强度进行计算： F=L t b （ 2 式中 b 为材料的抗拉强度， 落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。由支承板零件图可得 : 落料力： L=120买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 5 t =2 b =450 落 = L t b = (120 2 450)N=475200N 冲孔力： 30=t =2 b =450 孔 = L t b =（ 1884 2 450） N =16956N 料力、推件力和顶出力 从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力；逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力。 卸料力、推件力和顶出力通常采用经验公式进行计算，见式（ 2 卸料力 ： F 卸 =K 卸 F 落 推件力： F 推 =n K 推 F 孔 顶出力： F 顶 =K 顶 F 落 （ 2 式中： K 卸 、 K 推 、 K 顶 分别为卸料力、推件力系数 ,其值见表 2 n 同时卡在凹模内的零件数； h 凹模直壁洞口的高度。 表 2- 2 推件力、顶件力、卸料力系数 料厚 /（ K 推 K 卸 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 6 钢 料力： F 卸 =K 卸 F 落 =（ 475200） N=23760N 推件力： F 推 =n K 推 F 孔 =（ 4 16956） N = n=h t=82 4 个） F 总 = F 落 F 孔 F 卸 F 推 =（ 475200 16956 23760 N=具压力中心计算 压力中心的计算采用空间平行力系的合力 作用而得求解方法。 画出所示制件，选定坐标系 图 2示。冲裁件以 对称，所以 0。 则压力中心为（ 0， 0）。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 7 、凹模刃口尺寸计算 模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的尺寸及公 差，是冲模设计的重要环节。 、凹模刃口尺寸公差计算的原则 （ 1） 落料件的尺寸是由凹模决定的，故应以落料凹模为基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的，故应以冲孔凸模为基准件。 （ 2） 凸模和凹模之间应保证有合理间隙。计算时先计算基准件尺寸，间隙是在计算非基准件时才考虑的。对于落料件，凹模为基准件，间隙由减小凸模尺寸来取得。对于冲孔件，凸模为基准件，间隙由增大凹模尺寸来取得。 （ 3） 考虑到间隙在模具使用过程会随磨损而增大，故设计凸模和凹模时初始间隙应取最小值。 （ 4） 应区分模具磨损过程中凸模和凹模尺寸的变化趋势。凹模尺寸愈磨愈增大 ，凸模愈磨愈减小，因此，在设计新模具过程时，落料凹模尺寸应接近于落料件的最小极限尺寸（也就是落料件的最大极限尺寸减去全部磨损量），冲孔凸模尺寸应接近于冲孔件的最大极限尺寸（也就是冲孔件的最小极限尺寸加上全部磨损量）。 （ 5） 凸模和凹模的制造公差与冲裁的尺寸精度相适应，其上下偏差值应按入体方向来标注。 （ 6） 模具有两种制造方式。一种方式是凸模凹模分别加工，成批制造，可以互换。另一种方式是单配加工，先加工基准件，然后非基准件按基准件配，加工后的凸凹模不能互换。 、凹模刃口尺寸计算的方法 由于凸模和凹模的加 工方法不同，设计时其刃口尺寸计算应分别进行计算。 （ 1） 凸模与凹模分开加工 采用凸模与凹模分开加工这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，应满足（ 2件。 凸 +凹 （ 2 式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模的制造公差。 凸、凹的值见表 2 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 8 表 2规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差凸 凹模公差凹 18 18 30 120 180 面对冲孔和落料两种情况加以分析讨论。 冲孔 冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。设工件孔的尺寸为 d+ ，其计算公式为： d 凸 = （ d 0凸（ 2 d 凹 = （ d 凸 凹 （ 2 式中 d 凸、 d 凹 冲孔凸、凹模基本尺寸， 工件制造公差， X 因数，其值可查表 2 落料 根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值 然是凸模取负偏差，凹模取正偏差。设工件尺寸为 其计算式如下： D 凹 = （ D x）0凹 (2 D 凸 =（ D 凹 凸(22 因数 x 材料厚度 t/圆形 x 值 圆形 x 值 1 件公差 / 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 9 （ 2）凸模与凹模配合加工 对于形状复杂或材料薄的零件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互换的。 由于复杂工件形状各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，所以基准件的刃口尺寸需要按不同方法计算。如图 2-4 a)为一落料件，应以凹模为基准件，凹模的磨损情况可分为三类： 第一类是凹模磨损后增大的尺寸（图中 A 类尺寸）； 第二类是凹模磨损后减小的尺寸（图中 B 类尺寸）； 第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸（图中 C 类尺寸）。 a)落料件 b)冲孔件 1 2 4 4 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 10 图 2落料、冲孔件的尺寸分类 同理，对于图 2-4 b）的冲孔件，应以凸模为基准件，可根据凸模的磨损情况，按图示方法将尺寸分为 A、 B、 C 三类。当凸模磨损后，其尺寸的增减情况也是增大、减小、不变这一同样的规律。因此，对于复杂形状的落料件或冲孔件，其模具基准件的刃口尺寸均可按下式计算。 A 类： x） 40 B 类： x）04C 类： 8（ 2 式中 基准件尺寸， 工件极限尺寸， 工件公差， 对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在图样上标注，而是仅标注基本尺寸，并注明其公差按基准件凹模或凸模的实际尺寸配做，并保证应留的间隙值。 另外，如果按照加工的需要，希望对落料件以凸模为基准，对冲孔件以凹模为基准件，则模具基准件的刃口尺寸可按式 2算： A 类： x 4B 类： x 0 C 类： 8（ 2 由上文中间隙选择中，查表得间隙值 模和凹模采用分别加工的方法，根据如下： 46=表 2 3 规则形状冲裁时凸模和凹模的制造公差 落料部分：凸、凹 凸 = 凹 =凸 +凹 =孔部分：凸、凹 凸 = 凹 =凸 +凹 =买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 11 可见均能 满足分别加工时凸 +凹 求，因此可以分别计算凸凹模的尺寸。 凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： 落料： 凹模： D 凹 = （ D x）0凹= （ 150 1） 表 2 = X= 凸模： D 凸 =（ D 凹 凸=（ 03.0孔： d 凸 = （ d 0凸d 凹 = （ d 凸 凹凸模： d 凸 = （ d 0凸=（ 6 02.0表 2 = X=模： d 凹 = （ d 凸 凹= （ 冲压模具简明设计手册凸凹模最小壁厚： 材料厚度 t=小壁厚 a=4.9 小直径 D=21 模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为 。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 12 合模凹、凸凹模的结构设计 模 (1) 凹模的类型按凹模的刃口孔形可分为圆柱形孔口凹模、锥 形孔口凹模；按凹模的结构可分为整体式凹模和镶拼式凹模。 (2) 凹模刃口形式锥形刃口：如图 2示。冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大。适 用于形状简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件的冲裁。当 t ， 15 ;当 t 30 ;当采用电火花加工凹模时， 420。 a) b) 图 2 凹模刃口形式 柱形刃口：如图 2示。刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。但孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。当 t 则压力机不能用，若 H 则可用加垫板，设垫板厚度为 有 5 H 10 （ 2 架主要零部件 架 模架由模座、导柱及模柄等零件组成。 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部负荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中 间隙均匀。一般模架均已标准化，设计模具时，应加以正确选用。 模架的要求： 要有足够的强度与刚度； 要有足够的精度（如上、下模座要平行，导柱、导套中心要与上、下模座垂直，模柄要与上模座垂直等）；上、下模之间的导向要精确（导向件之间的间隙要很小），上、下模之间的移动应平稳和无滞住现象。 模架的形式 在标准模架中，应用最广泛的是用导柱和导套作为导向装置的模架。根据导柱和导套配置的不同有以下四种基本形式： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 24 图 2侧导 柱模架 （ 1）后侧导柱模架 后侧导柱送料方便，可以纵向和横向送料。但是冲压时如果有偏心载荷，则导柱、导套会单边磨损。它不能用于模柄与上模座浮动连接的模具。 （ 2）中间导柱模架 两导柱左右对称分布，受力平衡，所以导柱、导套磨损均匀。但是只有一个送料方向。 图 2中间导柱模架 （ 3）对角导柱模架 导柱的布置是对称的，而且纵横都能送料。对角导柱模架 的两导柱之间距离较远，在导柱、导套之间同样间隙的条件下，这种模架的导向精度较高。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 25 图2对角导柱模架 （ 3） 四导柱模架 其导向精度与刚度都较好，用于大型冲模。 图 2四周导柱模架 在本设计中采用后侧导柱模架。其选用标准件表 2 表 2后侧导柱模架（摘自 （ 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 26 模架 250 200 190I 模架技术条件：按 8050 1999的规定 柱与导套 导柱与导套的结构与尺寸都可直接由标准中选取。在选用时应注意 ，因为模具修磨后其闭合高度将减小，故 导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时， 导柱上端面与上模座顶面的距离不小于 10 15， 下模座底面与导柱底面的距离应为 1。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚载 下的模具时，选用 H6/合的 I 级精度模架。当冲裁板厚为 4 时， 选用 H7/合的级精度模架。 （ 1）导柱标准 见 表 2 2型导柱（摘自 （ 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 27 导柱 ： 150 45 材料： 20 钢 热处理：渗碳深度 08 1.2 度 58 62术条件：按 90 的规定 （ 3） 导套的标准 表 2 17 A 型导柱套 (摘自 （ 导套 ： 100 38 材料： 20 钢。 热处理：渗碳深度 08 1.2 度 58 62术条件：按 90的规定 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 28 座 （ 1）后侧导柱上模座标准 表 侧导柱 模 架 (摘自 （ 上模座 250 160 45术条件：按 2854 的规定 下模座 250 160 50术条件：按 2854 的规定 柄 模柄有刚性与浮动两大类。所谓刚性模柄是指模柄与上模座是刚性连接，不能发生 相对运动。所谓浮动模柄是指模柄相对上模座能做微小的摆动采用浮动模柄后，压力机滑块的运动误差不会影响上、下模的导向。常用的刚 性模柄有四种型式：整体式、压入式、旋入式和凸缘式。 本设计采用压入 式。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 29 表 入式模柄 (摘自 81) （ 模柄： 120 81 材料： 力机选用原则 确定压力机规格时，一般应遵循以下原则。 （ 1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。 （ 2）压力机滑块行程应满足工件高度上能获得所需尺寸，并在 冲压后能顺利地从模具上取出工件。 （ 3）压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应满足模具的正确安装。尤其是压力机的闭合高度应于冲模的闭合高度相适应。 （ 4）压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 30 结 论 冲压模具是冲压生产的主要工艺 装备， 其设计的是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响很大，因此研究冲压模具的结构，提高冲压模具的各项指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。 本设 计的主要任务完成 120形垫片 零件冲压模具设计。 120形垫片 零件结构、 形状 比较 简单。其制造过程包含落料、冲孔工序。 利用 落料冲孔复合模可完成 120形垫片 的两个工序 。 复合模结构紧凑，冲出的制件精度较高，生产效率较高，适合大批量的生产，特别是孔与制件外形的同心度容易保证，但模具的结构复杂，制造较困难。复合模按落料凹模安装的位置，可分为顺装和倒装两种形式。本设计中采用的是倒装复合模。倒装复合模的 落料 凹模 与冲孔凸模 装在上模 座上 ，其凸凹模装在模具下模座上。 采用倒装复合模的主要优点是废料能直接从压力机台面漏下，而冲裁件则由推件装置从上模推下，比较容易取出，因此操作方便 安全。到装复合模易于安装送料装置，生产效率高，所以采用倒装复合模。 在模具设计部分，重点在于对凸模、凹模和凸凹模的设计。复合模的设计中，凸凹模是复合模的核心零件。复合模凸凹模的强度较弱，设计时要确