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垫圈 冲压 模具设计 圆孔 垫片 11 CAD 图纸 PDF

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内容简介：

刀具材料 用于特定刀具的特定材料通常是由所需的恰当刀具的力学性能决定的。这些材料要在所需刀具功能和需求进行认真研究和估算之后才能选取。在大多数情况下，大量材料能够满足，最后的选择是由材料的利用率和经济因素决定的。 用于工具的基本材料可分成三种主要的类型：黑色金属材料、有色金属材料、非金属材料。黑色金属材料以铁作为金属基本并包括工具钢、合金钢、碳素钢和铸铁。有色金属材料的除了铁之外的作为金属基体的材料，并包括铝、镁、锌、铅、铋、铜和大量的合金。非金属材料是那些诸如木材、橡胶、环氧树脂、陶瓷和金刚石的不含有金属基体的材料。为了恰当的选择工具材料，我们应当掌握材料的一些物理性能和力学性能，以便确定所选材料对工具的功能和操作会有何影响。 物理和力学性能是能控制材料在一定条件下反应的材料特性。物理性能是材料固有的并不会永久改变材料的物理性能。这些性能包括：重量、颜色、热导率和电导率、热膨胀率及熔点。材料的力学性能是通过热处理或力学处理会永久改变的性能。这些性能包括强度、硬度、耐磨性、刚度、脆性、塑性、延展性、可锻性及弹性模量。 从使用观点来看，工具钢应用于加工和成型基本材料。例如将金属、塑料和木材加工成所需要的形状。从组成观点来看，工具钢是能够淬火和回火的碳素合金钢，工具钢所需要的一些性能是高耐磨性和高硬度，好的耐热性及能足够加工材料的强度。有时，精密可能也非常重要。工具钢也必须经济使用并能成型或机加工成所需要的形状。由于所需要的性能如此特殊，工具钢常常在电炉中熔化用于精确的冶金质量控制，对于工具钢的冶炼，要最大限度地使钢中的气孔、偏析、杂质以及非金属夹杂物等含量尽可能地低一些。工具钢要接受认真的宏观和微观检测的确保它们满足严格的“工具钢”的规格。 尽管工具钢在总的钢生产中占相对少的比例，但由于它们在其它钢产品和工程材料中使用广泛，所以有重要的地位。工具钢的应用包括钻头、拉深模、剪切刀片、凸模、挤出模和切削刀片。在一些方面，尤其在高速切削方面是重要的，其它工具材料，例如，硬质合金产品比工具钢更是经济替代品。硬质合金优异性能是由于它的高硬度和高抗压强度。其它工具材料越来越广泛地应用于工业中。工具钢的热处理 热处理是将金属或合金加热到一定温度，并以不同速度降温从而改变其结构以达到控制性能的目的。加热与冷却控制相结合的方法，不仅决定着材料中的微观组织的分布和性质，而且也决定了材料内部晶粒的大小。 热处理应该改善所需的合金或金属。热处理不同的一些目的如下所示：1.冷却后去除应变； 2.去除例如经拉伸、弯曲或焊接而产生的内应力； 3.增加材料的硬度； 4.改善机械加工性能； 5.改善刀具的切削性能； 6.增强耐磨性能； 7.使材料变软，像退火； 8.改善材料的性能，像耐蚀性、耐热性、磁性能或其它所要求的。 黑色金属材料的热处理：工具钢中铁是主要的成分，其中碳的增加是为了钢可能硬化。在钢中加入合金增强了普通碳素钢中不具备的性能，例如在油或空气中淬火能增强耐磨性、高刚度和好的安全。 黑色金属材料的热处理包含很多重要操作，这些操作通常以不同的名称表示，例如正火、球化退火、去应力退火、退火、淬火、回火及表面淬火。 正火包括将材料加热到临界以上100200华氏温度以及在空气中冷却。这大约超过了正常的淬火温度100华氏温度。 正火的目的是将在锻造过程中粗化的晶粒细化。对于大多数中碳钢来说，不管它是否合金化，在锻造后或加工前推荐采用正火处理工艺，从而有利于成行更均匀的组织，并且在大多数情况下可改善材料的切削加工性能。 高合金淬火钢的热处理决不能采用正火，因为这样会导致它们硬化及初终。 球化退火是退火的一种形式，在加热或冷却钢，生产碳化物的圆形的或球状的形式钢中碳的成分。 通常工具钢球化退火是为了改善机械加工性能。这是碳素钢通过加热到13801400华氏温度及比许多合金工具钢高，保温一到四个小时，然后在炉子里缓慢降温。去应力退火，这是一个在成型、冷加工及在焊接或加工后冷却中去除钢中产生内应力的方法。它是最简单的热处理并只能通过加热到12001350华氏温度完成，然后空冷却或随炉冷却。 大型模具通常粗加工后去应力退火然后精加工。这不仅可以通过机加工而且也可通过随后的热处理将变形减到最小。由于局部加热和冷却循环相结合而且在焊接处变形，所以焊接部分也有内应力。这样的内应力在机加工操作中将导致巨大的变形。 退火。退火过程是由将钢加热到高温再保温一段时间，通常缓慢冷却。退火是通过相应的特性为了产生均匀组织以及建立普通平衡条件。 工具钢通常用于退火处理。有时候它需要再加工经过淬火的刀具，然后这个必须被退火处理。对于这种类型的退火，钢被轻微加热超过它的临界温度并缓慢冷却。 淬火。这是超过临界温度并快速冷却以恰当的对钢进行硬化的过程。 回火。这是将钢和合金淬火加热到较低温度下以减少内应力的过程。 表面淬火。钢制品的表面渗碳和随后的淬火操作在热处理是重要阶段。这个过程可能包括熔融的氰化钠混合物、带有活性的固体材料例如木炭或焦碳、固体渗碳、气或油渗碳及干法氰化。压力机类型 压力加工过程的特性是冲模在短的周期内将加工材料切断或变形的应用。 压力加工操作，一般是由单个的压力少于一秒的时间内完成产品的生产。 对于压力机而言，压力加工是用来支撑、导向及控制的。 电动机。实质上，压力机是由机身、底座或垫板以及称之为冲头或滑块的往返运动的零件组成。这个冲头或滑块是装配在冲头和工作台上的特殊工具将力施加在加工材料上的。 能量储存在机械压力机旋转的飞轮上或在液压机上通过液压系统供应被传输到冲头作直线运动。 压力机类型。开式双柱可倾压力机也称作开式压力机，具有允许进入加工区域的C形机身。这个机身可相对于基座倾斜一个角度，允许通过重力处理产品。开口的后壁允许从头到尾的原料、工件及成品的加载和卸载。压力机的主要成分如下所示：1.压力机工作台。一个矩形机身通常开口在中心，支撑垫板。2.垫板。平的钢板，从51到127毫米厚，压力机工具和附件装配在上面。垫板有从压力机制造商获得的标准的量度和中心孔。3.冲头或滑块。压力机上面的零件依据压力机的大小和设计运动通过一般距离的行程。冲头的位置，并不是它的冲程，可以被调整。从工作台的商表面到滑块的下表面之间的距离，称为压力机的闭合高度。4.打料杆。在压力机上行程的机制操作，从凸模上顶出工件或冲裁件。5.缓冲器。压力附件装配在垫板下面或里面，用于产生向上运动和力；它是由空气、石油、橡胶或弹簧或机构联合来驱动。 传统的闭式压力机设计在工作台的末端有导柱，通常通过窗口允许原料、工件及成品的加载和卸载。 特殊应用方面，这种类型的压力机也能用于从前往后的进给输送。 折弯机本质上与开式压力机相同，除了它的工作台有620英尺长或更长。它基本上用于大型钣金件的不同的弯曲操作。它也能用于一系列的凸模分离组件，做冲孔、开槽及成型。这种类型的操作用于低速成形件。加工消费通常很低，但劳动力消费很高，是因为零件在每个工位都是人工传输和定位。操作者必须遵循较好的安全操作并自始至终避免伤害。 液压机主要用于成形操作和比大多数机械压力机短的加工循环时间。液压机的优点是加工压力，行程及冲头的速度可以调整。 双动压力机用于大型钣金零件的拉伸操作。这种类型的压力机有外压头和二级内压头。通过操作系统，凹模首先接触材料并施加压力允许凸模固定板适当的拉伸零件。 三动式压力机具有和双动压力机相同的内、外滑块，此外，三动压力机工作缸还有一个滑块，它可向上运动，从而在一个冲压循环中允许反向拉伸。三动式压力机不广泛使用。 曲柄连杆压力机是用于压花操作。启动装置设计允许在冲头行程的末端有很高的压力。这种类型的压力机采用曲柄结构，这种曲柄结构带动由两个围绕死点来回振动的杠杆所组成的关节一起运动，这样便在滑块的冲程末端开缄短暂、有力的运动。 这些都是用于工业中基本的压力机类型，即便越来越多的类型用于特殊场合。 在冲压区域每个人必须首先要关注压力机操作安全。在滑块下工作时压力机控制必须锁定在关闭位置，安全块放置在滑块下面以防止它下滑。压力机运行时，必须遵循适当的保护和安全规则。丽水学院毕业设计（论文）开 题 报 告 （200 届）题 目 指导教师 院 系 班 级 学 号 姓 名 二 年 月 日一、选题的意义 冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作简单等。影响冲裁件工艺性的因素很多，如冲裁件的形状特点、尺寸大小、尺寸标准方法、精度要求和材料性能等二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点） 基本内容是利用垂直冲裁技术完成垫圈落料、冲孔的工序，保证图中所示的尺寸正确。完成此零件的相关配件的设计和各个配件的绘图任务，最后完成该零件的模具的设计。三、研究（工作）步骤、方法及措施（思路） 该套模具有六个部分组成1 第一部分是工作零件（凹、凸模） 它们是完成板料冲裁分离的最重要最直接的零件。凹凸模的形状尺寸决定了零件的形状尺寸。2 第二部分是卸料零件 在凸模进入凹模后，凸模必须从凹模中退出来，以准备第二次冲裁，这时条料紧箍在凸模上。当凸模进一步后退时，包在凸模上的条料被弹性卸料板卸下来。这样可以提高工作效率。3 第三部分是定位零件 即挡料销，它的作用是保证条料送进时有正确的位置。4 第四部分导向零件 即导柱、导套，它的作用是保证冲裁时的间隙均匀，从而提高零件的精度和模具的寿命。5 第五部分是基础零件 即上模座、下模座、模柄、垫板、凸模固定板。它们的作用是固定凸模和凹模，并与压力机的滑块和工作台相连。第六部分是紧固零件 即内六角螺钉和圆柱销。它们的作用是把相关的零件固定或连接起来 四、毕业论文（设计）提纲 直接或间接固定在上模座的零件组成模具的上模。它通过模柄与冲床滑块相连接，固定在下模座上的零件组成了模具的下模。并利用压板固定在冲床的工作台上，上模与下模通过导柱、导套导向。工作时条料靠着挡料送进定位，当上模随滑块下降时，卸料板先压住板料。接着凸模冲落凹模上的板料获得工件。这时工件卡在凹模中，废料卡在凸模上。上模回升是，工件由凹模镶块借弹性（聚氨脂橡胶）从凹模中顶出。废料由卸料板借助弹性（聚氨脂橡胶）顶出，至此完成整个落料过程。将条料送进一个步距，进行下一次冲裁落料过程，如此往复进行。五、主要参考文献实用模具设计制造手册许发樾 主编 机械工业出版社实用模具设计手册 陈锡栋 主编 机械工业出版社模具制造工艺 黄毅宏，李明辉 主编 机械工业出版社冷冲压模具设计指导 王芳 机械工业出版社 冲压工艺与模具设计 姜奎华 机械工业出版社冲压工艺与模具设计 冲压工艺及冲模设计编写委员会冲压工艺与模具设计 侯义馨 兵器工业出版社冲压工艺与模具设计 马正元 韩启主 机械工业出版社冲压工艺与模具设计 刘湘云 航空工业出版社冲模设计手册 冲模设计手册编写组 机械工业出版社 模具标准应用手册 许发樾 机械工业出版社冷冲模设计 丁松聚 机械工业出版社指导教师意见：签名： 年 月 日系毕业设计（论文）工作指导小组意见： 签名：年 月 日二级学院(直属系)毕业设计（论文）工作领导小组意见：签名：年 月 日5装订线毕业设计（论文）报告纸目 录第1章 绪论与概述1.1 现代冷冲模具的产生和发展史 31.2 现代模具工业发展的几个阶段 41.3 冲压模具业的发展趋势 4第2章 冲裁理论与主要计算 2.1 主要问题及技术要求 82.2 普通冲裁的基本概述 82.2.1 冷冲压的概念 82.2.2 设计关键问题 92.3 主要设计计算 102.3.1 冲裁力计算 102.3.2 凹、凸模的双面间隙 112.3.3 凹、凸模的刃口尺寸 122.3.4 冲裁孔周长计算 142.3.5 冲裁力的计算 142.3.6 压力中心的确定 152.3.7 凹模的外形尺寸确定 152.3.8 凸模固定板的厚度 162.3.9 卸料板的选用与厚度 172.3.10 凸模的选择，长度确定 182.3.11 冲模闭合高度计算 192.3.12 选择压力机 19第3章 模具设计3.1 零部件的设计 203.1.1 凸模组件及其结构设计 203.1.2 凹模组件及其结构设计 223.1.3 定位零件的设计 243.1.4 压料与卸料零件的设计 253.1.5 弹簧的选用 253.2 模具整体结构的设计 273.2.1 对模架的基本要求 273.2.2 模架形式的选择（GB/T 2851.3） 273.2.3 上模板的尺寸选择（GB/T 2855.5-1990） 283.2.4 下模板的尺寸选择（GB/T 2855.5-1990） 303.2.5 导柱与导套的选择（JB/T 7645.1-1994） 303.2.6 模柄的选择（JB/T 7646.1-1994） 323.2.7 螺钉与定位削的选择（GB/T 65-2000,GB/T 119.1-2000） 333.3 绘制模具总装图及各非标的准零件图 附第四章 结 论4.1 计算方面的总结 344.2 关于零件设计的总结 344.3 关于模具结构设计的总结 35第五章 参考文献第六章 感谢第一章 绪论与概述一：冷冲模具的发展史模具工业可称之为工业产品之母，因为除了传统工业产品需借助模具，才能快速精确、或自动的生产外，目前的高科技产品也不例外。我国模具标准化工作起步较晚，模具标准件生产、销售、推广和应用工作也比较落后，因此，模具标准件品种规格少、供应不及时、配套性差等问题长期存在，从而使模具标准件使用覆盖率一直较低。近年来虽然由于外资企业的介入，比例已有较大提高，但总的来说还很低。据初步估计，目前这一比例大致为4045之间。而国际上一般在70以上，其中中小模具在80以上。由于我国模具企业的性质和所在的地区不同，模具标准件使用覆盖率存在很大差异。三资企业要比其他企业高，南方的企业要比北方的企业高。这在广东表现得最明显。广东集中了大量的三资企业，他们带动了其他企业观念的转变和市场的发展，因而广东模具企业的模具标准件使用覆盖率要远远高于其他地区。国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近20年来，产值以每年15%左右的迅速增长。2000年我国模具工业总产值已达280亿元人民币。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。在冷冲模具方面，代表当代模具技术水平的汽车覆盖件模具，我国东风汽车公司模具厂、第一汽车厂模具中心等都能制造。他们在CAD/CAM/CAE的运用、加工工艺手段、冲压件质量及模具性能方面，均以达到或接近国际先进水平。多工位连续模和多功能模具是我国重点发展的精密、高效模具品种。目前，国内以可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁心扭斜和安全保护等功能的铁心精密自动叠压多功能模具。生产电动机定、转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可大2m，寿命达到1亿次以上。用于生产集成电路引线匡架的20-30工位生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调器散热片的连续模也已达到较高的水平。二：模具工业发展的几个阶段模具工业是随着改革开放，在快速发展的经济浪潮推动下得以发展壮大的。20世纪80年代初至今，模具工业整整走过了20个年头。在这期间模具工业的发展大体可以分为三个阶段。 1、从20世纪的年代初期到中期，北京模具工业处于封闭或半封闭状态模具生产力比较低，技术水平也比较落后。 2、从20世纪80年代中期到90年代中期，模具工业处于改革开放机制转变大好时期，随着改革开放不断深人，模具工业也发生了巨大变化。3、从20世纪90年代中期到2003年，企业进人调整、重组、改制阶段。我国“十五”模具行业发展规划提出：模具标准件要扩大品种、提高精度，达到互换。其中主要品种，如模架、导向件、推杆、弹性元件等，要实现按经济规模大批量生产。2005年模具标准件使用覆盖率达到60，2010年达到70以上（其中大型模具60零件实现标准化）。基本满足市场需要。模架、导向件、推杆、推管、弹性元件、标准组件、小型标准件（如标准凸凹模、浇口套、定位圈、拉钩等）和热流道元件是发展重点。由此可见模具标准化及模具标准件方面的任务艰巨。中国模具工业协会标准件委员会提出：标准化是基础，专业化是方向，商品化是关键。这是模具标准化工作的指导思想。三：冲压模具的发展方向模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。必须满足产品开发在T（Time）、Q（Quality）、C（Cost）、S（Service）、E（Environment）的要求。加强冲压成型理论及冲压工艺的理论研究，开展CAE技术的应用；开发和应用冲压新工艺。才用模具先进制造工艺及设备，往数控化、高速化、复合化加工技术方向走，先进特种加工技术的应用，精密磨削、微细加工技术的应用，可以说效率和质量是制造业的永恒主题。在模具新材料及热、表处理方面必须提高使用性能，改善加工性能，提高寿命。模具CAD/CAM的技术方面，必须采用二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术，模具行业是最早应用CAD/CAM技术的行业之一。快速经济制模技术，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，适应小批量试制。提高先进的管理模式，并行工程思想、标准化、专业化生产。模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模具设计与制造技术水品的高低，是衡量一个国际产品制造水平高低的重要标志之一。国外把模具称为“进入富裕社会的原动力”、“金属加工中的帝王”。我国模具工业发展十分迅速，平均每年持续增长14%左右。综上所述，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。第二章 冲裁理论与主要计算一、主要问题及技术要求基本内容是利用垂直冲裁技术完成垫圈落料、冲孔的工序，保证图中所示的尺寸正确。完成此零件的相关配件的设计和各个配件的绘图任务，最后完成该零件的模具的设计。垫圈的冲压工艺：冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作简单等。影响冲裁件工艺性的因素很多，如冲裁件的形状特点、尺寸大小、尺寸标准方法、精度要求和材料性能等。 由零件图可见，该冲压件外形简单，精度要求不高，仅需一次冲裁加工即可成型。影响冲裁件的工艺性的因素很多，从技术和经济两个方面来考虑，主要有以下几个方面：1、 冲裁件的公差等级和断面粗糙度1） 普通冲裁件由外形尺寸的经济性 公差等级一般不高于IT11级，落料件公差等级底于IT10级，冲孔件最好底于IT9级。2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁暮间隙、刃口锐钝以及冲模结构有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m.2、 冲裁件结构形状与尺寸1） 冲裁件的形状应力求简单的规则，使排样时废料最少。2） 冲裁件内、外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，减少热处理时开裂现象，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。如无特殊要求，在各直线或曲线的连接处允许有R0.25t的圆角过渡。3） 冲裁件形状应尽量避免有过长的凸出悬臂和过窄的凹槽。对于软钢、黄铜等材料，其宽度b1.5t；高碳钢或合金钢等硬材料b2t,板料厚度小于1mm时按1mm考虑。4） 为避免工件变形，冲裁件的最小孔边距不能过小。5） 在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定的距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断。6） 冲孔时因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。该套模具有六个部分组成1 第一部分是工作零件（凹、凸模） 它们是完成板料冲裁分离的最重要最直接的零件。凹凸模的形状尺寸决定了零件的形状尺寸。2 第二部分是卸料零件 在凸模进入凹模后，凸模必须从凹模中退出来，以准备第二次冲裁，这时条料紧箍在凸模上。当凸模进一步后退时，包在凸模上的条料被弹性卸料板卸下来。这样可以提高工作效率。3 第三部分是定位零件 即挡料销，它的作用是保证条料送进时有正确的位置。4 第四部分导向零件 即导柱、导套，它的作用是保证冲裁时的间隙均匀，从而提高零件的精度和模具的寿命。5 第五部分是基础零件 即上模座、下模座、模柄、垫板、凸模固定板。它们的作用是固定凸模和凹模，并与压力机的滑块和工作台相连。6 第六部分是紧固零件 即内六角螺钉和圆柱销。它们的作用是把相关的零件固定或连接起来。3、冲裁模的工作过程直接或间接固定在上模座的零件组成模具的上模。它通过模柄与冲床滑块相连接，固定在下模座上的零件组成了模具的下模。并利用压板固定在冲床的工作台上，上模与下模通过导柱、导套导向。工作时条料靠着挡料送进定位，当上模随滑块下降时，卸料板先压住板料。接着凸模冲落凹模上的板料获得工件。这时工件卡在凹模中，废料卡在凸模上。上模回升是，工件由凹模镶块借弹性（聚氨脂橡胶）从凹模中顶出。废料由卸料板借助弹性（聚氨脂橡胶）顶出，至此完成整个落料过程。将条料送进一个步距，进行下一次冲裁落料过程，如此往复进行。4、冲压模具的设计计算。1. 排样；2. 冲压力；3. 压力中心；4. 模具刃口尺寸计算；5. 确定各主要零件的外形尺寸；6. 计算模具的闭合高度；7. 确定所用冲床；8. 绘制冲模总装图9. 从冷冲模标准中选取标准件，将标准编号写入详细表；10. 绘制非标准零件图。 5、技术要求：该零件材料黄铜箔H62-y，材料厚度为0.5mm，本次设计主要完成的冲孔任务，其中孔的直径未注公差都按照IT15来要求。孔的中心线的公差为1000+0.1。凹、凸模的制造技术要求也相对比较简单。二、普通冲裁的基本概述1、 冷冲压的概念：冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对板料和条料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法，它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。冲裁工艺的种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等。所以冲裁是分离工序的总称，其中尤以落料、冲孔应用最多。在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）成为冲孔。根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。所谓普通冲裁是有凹、凸模刃口之间产生剪裂缝的形式实现板料分离。而精密冲裁则是以变形的形式实现板料的分离。本次设计，所涉及到的是普通的小孔冲压，精度较低，因此模具设计相对比较简单。2、关键问题： 1）、冲压工序：落料2）、材料：为黄铜箔 H62-y，具有良好的冲压性能，适合冲裁；3）、结构：相对简单4）、精度：除100有要求外其余要求均为IT15级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 5）、冲压工艺方案的确定该零件包括落料和冲孔两个基本工序，可以采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁三种。由于零件可能生产批量比较大，因此采用单工序冲裁效率较低，且不便操作，若采用复合冲裁，不但冲出的零件精度和平直度较好，且生产效率也较高。采用级进冲裁时，生产效率高，操作方便，精度高，但其制造较困难，成本较高。根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。6）、压力中心的计算因为此冲裁件为类似圆形的对称零件，所以模具压力中心以116的圆心为压力中心。 7）、工作零件加工方法因工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床、数控车床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。三、主要设计计算冲压件工艺分析：1、冷冲压的基本概念：冷冲压是先进的金属加工方法之一。主要用于加工板料，因此又能称为板料冲压。冷冲压是在常温下，利用冲压模在冲压设备上对板料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得所需形状、尺寸和性能零件的一种压力加工方法。对于某些非金属材料，也可以采用冲压工艺制造零件。2、垫圈冲压工艺的制定：1）对工件进行工艺分析设计模具时，首先应根据生产批量、零件图及零件的技术要求进行工艺分析，判断该冲裁件尽心冲裁加工的难易程度，对不适合冲裁或较难由冲裁来完成加工的部分，提出改造方案，与设计者协商。结构与尺寸：由于零件结构简单如图，是由圆弧对称组成的，通过查找资料冷冲压成形工艺与模具设计制造表4-9和表4-11查得，孔中心与边缘距离尺寸公差为4.51.5t，最小孔径70.9t。均适合冲裁加工。孔中心与边缘距离尺寸公差材料厚度t/mm孔中心与边缘距离尺寸/mm505012020.5 0.6根据具体条件确定冲裁的最佳工艺方案：用复合模具冲出的工件精度高于连续模，而连续模又高于单工序模。这是因为用单工序模冲压多工序的冲裁件时，要经过多次定位和变形，产生积累误差大，冲裁件精度较低。复合模是在同一位置一次冲出，不存在定位误差。因此，对于精度较高的冲裁件宜用复合工序进行冲裁。综上所述初步选定模具结构为复合模具。(1) 精度：零件尺寸公差除100要求相对比较高外，其他尺寸均为IT15级，由此可知利用普通冲裁力方式就可以达到零件图样要求(2) 材料：黄铜箔H62-y，硬态，板料，由冲压模具及设备中表2-3中查得抗剪强度为=412MPa，断后伸长率=10% 冲压常用金属材料的力学性能材料名称牌 号材料的状态力 学 性 能抗剪强度/MPa伸长率/%黄 铜H62-y硬的41210将查到的数据与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可以认为零件的精度要求能够满足在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注，生产批量等情况，也符合冲裁工艺的要求。2）确定模具总体结构方案： （1）模具类型：根据零件冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。 （2）操作与定位方式：因模具与复合冲裁模，因此采用手工送料方式。考虑到精度要求较低，因此采用导料销导向，档料销定距的方式 （3）卸料与出件方式：因考虑到零件厚度较薄，采用弹性卸料的方式，为了便利操作，复合模采用倒装式，冲孔废料采用凸模直接凹模口推下的出件方式。 （4）模架类型及精度：由于零件较薄，冲裁间隙较小，因此采用后导柱模架。考虑到零件精度要求不高，因此采用级模架精度。3）确定冲压设备压力机型号初定为JB23-633、 模具结构的合理性分析（导柱式落料模）这种模具的特点是：导柱与模座孔为H7/r6的过盈配合，导套与上模孔也为H7/r6的过盈配合。 其主要目的是防止工作时导柱从下模座孔中拔出和导套从上模座中脱落下来。为了使导向准确和运动灵活，导柱与导套的配合采用H7/r6的间隙配合。导料销实现正确定位，以保证冲裁时条料上的搭边值均匀一致。导柱冲模的导向准确可靠，保证冲裁间隙均匀稳定，冲裁件的精度高。缺点是冲模外形尺寸轮廓较大，结构较为复杂，制造成本高。4、 工艺与设计计算： （1）排样设计与计算： 该零件材料厚度较薄，为圆形，因为采用直排样，如图2 搭边2.6.1-图1板料厚度Amin1.55mm以下 3.1 1.55mm以上 2t . (a) 圆 孔因模具采用挡料销与导料销装置，所以根据冷冲压工艺手册中2.6.1查得A=3.1mm 因此,条料宽度为 B=Dmax+2A=116+23.1=122.2mm 进距为: S=116+3.1=119.1mm 由于零件图为一圆形,算得面积约为4691.6 ，一个进距一件。一个进距内的胚料面积为BS=122.2119.1145.54 因此，材料利用率为 （2）计算冲压力与压力中心，初选压力机 冲裁力：根据零件图可算出一个零件内外周边之和L=L=766.788mm 又=412Mpa. t=0.5, 取k=1.3则 F=KLt=1.3766.7880.5412=20534.83N式中 F冲裁力（N）； L冲件周边长度（mm）； t材料厚度（mm）； 材料的抗剪强度（MPa）； K考虑模具间隙的不均匀、刃口的磨损、材料力学性能与厚度的波动等因素引入的修正系数，一般取K=1.3。 卸料力：查书冲压模具及设备中表4-22。 表4-22 卸料力、推件力及顶件力的系数冲件材料KZKTKD纯铜、黄铜0.020.060.030.090.030.09 .则 k=0.05 F=kF=0.05205345.8310267.3N 推件力：根据材料厚度，查冷冲压工艺手册中表2.5（b）中得凹模口尺寸h=5mm 故n=h/t=5/0.5=10.查书冲压模具及设备中表 表2.5（b）凹模刃口尺寸冲裁板料厚度/mmH/mm0.5 以下35 .4-22，取k=0.07 则： F=nkF=100.07205345.83=143742N 总冲压力F=F+F+F=20534.83+10267.3+143742.1=359355.23359.4KN 应选取的压力机公称压力为：P（1.1-1.3）F=(1.11.3)359.4=395.3kN467.2kN式中P压力机的标称压力； F冲裁时的总压力。型号标称压力/kN滑块行程/mm滑块行程次数/次.min-1最大封闭高度/mm封闭高度调节量/mm喉深/mm立柱距离/mm工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm垫板尺寸/mm模柄孔尺寸/mm滑块底面尺寸/mm前后左右前后左右直径厚度直径直径深度前后左右JB23-636301004040080310420570860310450400805070360400 因此根据冲压模具及设备中表3-5选取压力机JB23-63。 （3）计算凸凹模刃口尺寸及公差: 由于材料薄,故凸凹模采用配作加工为宜。又根据排样图可知，凹模加工较凸模困难，因此，选用凹模为制造基准件，故不论冲孔，落料，只计算凹模刃口尺寸，及公差，并将计算值标注在凹模图样上，各凸模仅按凹模各对应尺寸标注其基本尺寸，根据书冲压模具及设备中表4-9查得，并注明按凹模实际刃口尺寸配双面间隙0.0250.035。 表4-9 冲裁模初始双面间隙Z（一） （mm）材料厚度 纯铜、黄铜、软钢w=0.08%0.2%ZminZmax0.50.0250.0351） 落料凹模刃口尺寸，按磨损情况分类计算： 凹模磨损后增大的尺寸，按公式 计算式中Amax落料件的极限尺寸； 落料件的公差； x磨损系数。 116 凹模磨损后不变的尺寸，按公式 计算 式中Cmin落料件的极限尺寸； 落料件的公差； 2） 冲孔凹模刃口尺寸，按公式计算式中 dd1冲孔凸、凹模刃口尺寸（mm）； dmin冲孔凸、凹模最小极限尺寸(mm)； 冲孔件的公差（mm） Zmin最小合理间隙（mm） 86.2 7 共 页 第 35 页第三章 模具设计一、 零部件的设计工艺零件的设计 工艺零件直接参与完成冲压工艺过程并和坯料直接发生作用。包括工作零件直接对毛坯进行加工的成型零件，定位零件用以确定加工中毛坯正确位置的零件，压料、卸料及出件零件。1、 凸模组件及其结构设计 (一)、凸模形式凸凹模为原形刃口，通过台肩方式与凸凹模固定板固定，凸模的尺寸根据刃口尺寸，卸料装置和安装固定要求确定，凸凹模的材料也选用GrWMn,工作部分热处理淬硬5862HRC。冲孔凸模的设计与凸凹模基本相同。虽冲孔凸模直径相对较小，但强度均能远远满足要求，因此无需对最小凸模进行强度及刚度校核。 凸模固定板 用于固定凸模，固定凸模用的型孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。凸模通常是压入凸模固定板中，其配合为H7/m6。材料采用45钢，具体尺寸见附后零件图。（二）、落料凹模的外形尺寸落料凹模设计，凹模采用矩形板状结构，和直接通过螺钉、销钉与冲孔凸模固定板、垫板、上模板固定的方式，考虑到凹模的磨损和冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高取10mm 根据冲裁件板料厚度，查书冷冲压工艺手册中表2.6得：板料厚度mmB值mm1.6以下24凹模板料厚度为B=24mm，即H=24mm。 根据书冷冲压工艺手册中2.3.2节，计算凹模轮廓尺寸得： 沿送料方向的凹模长度为： L=D+21.5H=116+21.524=188mm 垂直于送料方向的凹模宽度为： B=D+21.5H=116+21.524=188mm根据计算得及查的的轮廓尺寸，选取与计算值相近的标准凹模板轮廓尺寸为LBH=200mm200mm24mm凹模的材料选用GrWMn, 工作部分热处理淬硬6064HRC（材料热处理选用书冲压模具及设备中参考表9-3） 表9-3 冲模工作零件的材料选用及热处理要求类别模具名称使用条件推荐使用钢号代用钢号工作硬度/HRC冲裁模轻型冲裁模（料厚2mm）硬料箔带MnCrWVCrWMn6264（凹模） .（三）、落料凹模的主要技术要求落料凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度Ra=0.8-0.4m。2、 定位零件的设计 冲模的定位零件用以控制原料的正确送进，以及各个毛坯的正确位置。对于该工件，我用挡料销来控制条料的进给方向与距离，根据书模具设计指导表5-34来进行选择,挡料销 4X20 JB/T7649.5-1994 表5-34 弹簧弹顶挡料销尺寸d(d9)Dd1lL基本尺寸偏差4-0。030-0。06063510181220其弹簧的选择参照书模具设计指导中表3-10 表3-10圆柱螺旋压缩弹簧dDtPsDxmaxDtmaxH0nPFsF1F2L0.862.3428.74.27.83814.51.2922.34.4617.8311.选为:YA 0.8X6X38-2 左 GB/T2089-1994根据零件的工艺分析，选用了定位销定位零件。具体尺寸见附后零件图。3、 压料、卸料零件的设计弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和螺钉组成。常用于冲裁厚度小于1.5mm的板料。卸料板与凸模之间的单边间隙取（0.1-0.2）t，这里选用0.2t作为间隙。固定方式为利用螺钉穿过凸凹模垫板和凸凹模固定板，连接在上模座上，利用橡胶做弹性元件。 选用橡胶作弹性卸料装置： 因模具结构的因素，选用4个圆筒形的落料橡胶。则每个橡胶所承受的预压力为： 式中FY每个橡胶所承受的预压力； FX卸料力 确定橡胶的横截面积A （查书冲压模具及设备中表4-35得）压缩量（%）20单位压力p/MPa聚氨酯橡胶 2.5 .取 ，则： 确定橡胶的横截面尺寸：若是选用直径为8mm 的卸料螺钉，取橡胶上螺钉过孔的直径d=10mm，则橡胶外径D根据：为保证足够的卸料力，可取D=40mm 计算并校核橡胶的自由高度和h 因为 又因0.50.951.5故所选橡胶符合要求,橡胶安装高度 式中 hy橡胶的预压量(mm) 聚氨酯橡胶一般取0.1h0 hm凸凹模或者凸模的刃磨量，一般取410mm二、 模具整体结构的设计模架是由上、下模座、模柄及导向装置组成。 模架是整副模具的估价，模具的全部零件都固定在它上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力工作台上迷。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。模架都已经列入标准，设计模具时，会从标准中选出。1 对模架的基本要求（一）、要有足够的强度和刚度（二）、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）（三）、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）2 模架形式的选择（GB/T2855.6-1990）根据零件的实际冲裁情况，选用导套、导柱为导向装置的模架。结合考虑到 是人工手动送料，而且该零件在冲裁时，压力中心与零件中心几乎重合，忽略不计，所以选用后侧导柱模架。经过标准GB/T2855.6-1990，表3-5，可以查得该标准模架的周边尺寸。表3-5 后侧导柱模架 摘自GB/T 2855.6-1990凹模周界闭合高度（参考）H零件件号，名称及标准编号1234上模座GB/T2855.5下模座GB/T2855.6导柱GB/T2861.1导套GB/T2861.6LB最小最大数量1122规格200200200240200x200x45200x200x5032x19032x105x433 上模板的尺寸选择(GB/T 2855.5-1990) 如图所示，表3-6所示，通过标准的查询，根据实际凹模的外形尺寸选择相对应的上模板。材料为HT200。技术条件按JB/T 8070-1995 、GB/T9436-1988规定表3-6 后侧导柱上模座 摘自GB/T 2855.5-1990凹模周界HL1SA1A2RL2D(H7)d2TLB基本尺寸极限偏差20020045210210130235458045M14-6H28.4 下模板的尺寸选择 如图所示，表3-7所示，通过标准的查询，根据实际凹模的外形尺寸选择相对应的下模板。材料为HT200。技术条件按JB/T 8070-1995、GB9436-88规定。表3-7 后侧导柱下模座 摘自GB/T 2855.6-1990凹模周界HhL1SA1A2RL2D(H7)LB基本尺寸极限偏差2002005040210210130235458032-0.025-0.0505、 导柱与导套的选择导柱与导套的结构与尺寸都能从标准中直接选取。在选用时要注意导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模顶面的距离不小于10-15mm，考虑到模具修磨后其闭合高度将减小，所以下模座底面与导柱底面的距离应为0.5-1mm。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙的大小选用。冲裁厚度为0.5时，选用H7/h6配合的级精度模架。参照标准JB/T 699-1999，导柱选择的外形为A型滑动导柱，尺寸如表3-5。导套选择的外型A型滑动导套，导套选择为外形尺寸如表3-6。技术条件按照JB/T 8070-1995的规定，热处理为渗碳深度为0.8-1.2mm硬度为58-62HRC。材料为20钢。表3-5 导柱的外形尺寸 摘自JB/T 699-1999dL基本尺寸极限偏差800-0.074180190200表3-6 导套的外形尺寸 摘自JB/T 7645.3-1994dDLHl油槽数基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差80+0.025045+0.050+0.0341003825210543110486、 模柄的选择中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的。对于大型模具则可用螺钉，压板直接将上模座固定在滑块上。模柄有刚性与浮动两大类，这里选用刚性模柄，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。根据实际设计情况，应该选择凸缘式模柄，这种模柄应用较为广泛。具体尺寸可以从标准中查得。其材料使用Q235的B型凸缘模柄，热处理硬度为43-48HRC。技术条件按JB/T 7653-1994的规定。表3-10 凸缘式模柄 摘自JB/T7646.3-1994 Dd(js10)d1(m6)Hhd1D1d2d3h1基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差50-0.080-0.2401000-0.02278181772181111第四章 结 论经过一个多月的毕业设计，做下来有许多的深刻体会，当然，也有不少的收获，通过查参考资料、标准等途径，终于把本次的毕业设计顺利完成。此次设计是做一个材料为黄铜箔的垫圈冲裁模具，现在把以上所设计的模具做一个简单的结论。本次垫圈冲裁模具的设计较为简单，所冲裁的零件结构并不复杂。所要计算的仅为凹、凸模冲裁刃口尺寸的计算以及冲裁力等等。对于刃口尺寸的计算，结合学习期间所学到的理论知识，以及教科书、所查资料中的例题等方法进行计算。由于零件比较薄，所以用配作加工的方法来计算的凹模的刃口尺寸，该凹、凸模的实际应用价值比较大，如果冲裁量一般的话，寿命较长。短时间内加工速度与质量较好。 零件设计部分的工作相对冲模刃口尺寸的计算比较复杂一点，除标准件外，从每个板料都经过了详细的设计，并且通过标准查询，采纳了最佳的数据参数。这样既保证了每个零件都是根据该冲裁件所设计，而且还符合标准中的要求。对零件的制造减少了很多的负担。每个零件材料都从标准中得出，有较