平垫圈冲裁复合模模具设计毕业设计说明书

1、平垫圈冲裁复合模模具设计摘 要本次设计了一套冲孔、落料的倒装复合模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等的计算分析确定压力机的型号；其次分析适用于冲压件加工的模具类型，选择所需设计的模具；最后得出模具的类型后，将模具的各工作零部件设计过程表达出来。本文的第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的背景，接着是对冲压件进行工艺分析，确定工艺方案；第二部分，对零件排样图的设计，完成了有关工件各个力的计算，对选择冲压设备提供依据。最后是对主要零部件的设计计算，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，

2、以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具装配图和各零件图。关键词：倒装复合模具、厚料冲裁、冲裁间隙 flat gasket composite diecutting mould designabstractthis design is a set of flip and compound mold about punching and blanking.by consulting materials， we should analyse the parts technics firstly.through analysis and comparison，i decide to u

3、se the punching and blanking process.then by means of the analysis and calculation that is about blanking force ejecting force stripping force etc.we can ensure the press machines model number.secondly，i analyse the molds type using in stampings process and choose which i need.in the end，after this

4、working i will convey the designs process of the dies all working parts.the first part of the article,mainly describes the development of stamping die and explains the importance of stamping die as well as the background of the design. then is the technology analysis of the stamping parts and determ

5、ine a technological plan.the second part illustrate the parts layout.then i complete all forces calculation about the workpieces.this can provides selections for choosing stamping equipment.in the end，i design and calculate the main partss data that provides selections for the molds design and shapi

6、ng along with ascertaining all sizes of assembly drawing. through the formers design i draw dies assembly drawing and parts drawing.key words: flip composite mold thick material blanking blanking clearance 目录前言1第1章 工艺分析及其方案确定21.1 零件的工艺分析21.2 工艺方案的确定21.3 排样的确定31.4 条料宽度的计算5第2章 冲压设备的选用与相关计算62.1 冲裁方式的确定

7、与冲压力的计算62.1.1 冲压方式的确定62.1.2 冲压力的计算62.2 冲压设备的选用82.3 压力中心的确定82.4 凸、凹模的有关计算92.4.1 凸、凹模间隙值的确定92.4.2 凸、凹模的刃口尺寸的计算和公差的确定9第3章 主要零部件的尺寸设计与计算133.1 凸模的设计133.1.1 凸模设计的原则133.1.2 凸模的类型选用及校核143.2 凹模的设计163.2.1 凹模洞口形状的选择163.2.2 凹模外形尺寸的确定173.3 凸凹模的设计183.4 固定零件的选用193.5 弹压卸料装置的设计203.5.1 卸料板203.5.2 橡胶213.6 定位零件233.6.1

8、导料销类型的设计233.6.2 挡料销类型的设计与确定243.7 导向零件253.8 打杆和推（顶）杆263.9 推件装置273.10 模架的选用283.10.1 模具的闭合高度的计算283.10.2 冲模模架283.11 零件技术要求30第4章 模具的调试32总 结34谢 辞35参考文献36前言 在日本模具被誉为进入富裕社会原动力，而合理的冲压工艺、先进的模具和高效的冲压设备是能生产出好的冲压产品必不可少的三要素。在三者之中冲压模具又当了领导的角色。它是冲压生产中必不可少的保证了新产品的开发能力。因此冲模的设计与制造就很重要，它主要包括：冲压工艺设计，模具设计与模具制造三大工作。其中冲压工艺

9、设计是模具工艺装备，是一种技术密集高附加值型产品。它不但决定产品的质量和效益还设计的基础和依据，模具设计保证实现了冲压工艺。德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。 中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工级进模。工位数最多已达160个，寿命达12亿次。在精密塑料模具方面国内已能生产照相机塑料模具，多行腔小

10、模数齿轮模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。但是，中国模具行业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区。南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。广东是中国现在最主要的模具市场，而且还是中国最大的模具出口与进口省。深圳模具业发展迅猛，已具规模优势，年产值超过100亿元，占广东省模具业的近60，占全国模具业的近25，已成为国内模具制造中心。现在在中国，人们已经越来越认识到模具在制造业中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要

11、标志，并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。 第1章 工艺分析及其方案确定1.1 零件的工艺分析冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性对冲裁件质量、材料经济利用、生产率、模具制造及使用寿命等都有很影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差有要求，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为q235钢，厚度为8mm，内外圆的公差为0.05mm.制件如图1-1所示，图1-1 工件制品1.2 工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要

12、包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,得出的冲件精度和平直度较好,生产率较高。级进模的结构复杂，制模技术要求高。所以采用复合膜。该零件属于中批量生产，工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，本次采用倒装复合模，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。1.

13、3 排样的确定 在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。（）、冲裁件的排样排样是指冲件在条料、带料或板料上的布置方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为无（少）工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种实际上，冲压制件的材料费在制件成本中所占的比例相当大，对金、银、铜等重金属尤其如此。此外，排样的好坏还影响生产率的高低、模具寿命及经济效益等。因此，排样是一项及复杂又灵活，又要凭借一定的实际经验进行综合处理的重要

14、设计的工作。冲载排样可分为两大类：第一类是从经济利用角度来分，可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样；第二类按制件排列形式来分，可分为直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭边六种。排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为无（少）工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。结合本冲载件垫片结构简单、规则可采用直排法进行排样，如图12所示：图12 排样图（2）、搭

15、边排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：件的尺寸和形状。材料的硬度和厚度。排样的形式（直排、斜排、对排等）。条料的送料方法（是否有侧压板）。挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表218得搭边值：a=0.6t=4.8mm, a1=0.7t=5.6mm （冷冲模具设计指导）（3）、材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。材料利用率为 =an/bs100% 为材料利用率； a一个步距内冲裁件的实际面积； b条料的宽

16、度 s条料的长度 n一张板料上冲裁件的总数目=56.88%（4）送料布距a ada1=92+5.6=97.6(mm) 式中a1冲载件之间的搭边值。1.4 条料宽度的计算在设计模具是为了方便，采用无侧压装置送料方式条料宽度计算公式如下：b=(d+2a +z) 0-=102.6(mm)式中 b为条料宽度的基本尺寸； d为条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸 a侧面搭边z导料板与最宽条料之间的间隙条料宽度的负向偏差第2章 冲压设备的选用与相关计算2.1 冲裁方式的确定与冲压力的计算2.1.1 冲压方式的确定当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲

17、裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。2.1.2 冲压力的计算完成本制件所需的冲压力由冲裁力、及卸料力、推件和顶件力组成1.冲裁力f冲的计算由文献冷冲模设计p54页式子3-28 f冲=ktl式中： 为材料的抗剪强度（mpa）f冲冲裁力（n）l冲裁周边总边长（mm）t材料厚度（mm）说明：系数k是考虑到冲裁刃口的磨损、凸模与凹模的波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能

18、与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.2。当查不到抗剪强度时，可用抗拉强度b代替，而取kp=1的近似计算法计算。 查文献模具设计指导p90表4-12取=350 mpa所以： 落料力f1= ktl=1.383.1492350=1051.52kn 冲孔力f2ktl1.383.1450350571.48kn所以： 冲裁力f冲=f1f21051.62571.48=1623kn2. 卸料力、推料力和顶件力的计算由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。如图21所示。在生产中均采用下列经验公式计算： fq1=k1f (kn) （3.3）fq2=k2f (kn) （3.4） f

19、q3=k3f (kn) （3.5） 图21 受力图 式中 fq1、fq2、fq3分别为卸料力、推加力和顶件力； k1 、k2 、k3分别为卸料力系数、推加力系数和顶件力系数，其值见下表2.1 n同时卡在凹模孔内的工件或废料数，n=h/t h为凹模直刃高度，t为板厚； f冲裁力（kn），按式（3.1）计算。 表-2.1 系数 材料种类板料厚度/mmk1k2k3钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黄铜、紫铜0.02

20、0.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07 查得 k1=0.02 k2=0.025 k3=0.03 卸料力fq1=k1f=0.021623=32.46kn推件力fq2=k2nf=0.02521623=40.575kn顶件力fq3=k3f= 0.031623=48.69kn当采用弹压卸料装置和上出件模具时: f总= f冲fq1fq3=1623+32.46+48.691675.15 kn2.2 冲压设备的选用压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于哟暖和精度不好的压力机进行冲压加工

21、。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为j21-160其技术规格如下:公称压力 2000n滑块行程 160mm滑块行程次数 60最大的装模高度为 40mm工作台尺寸左右 1120mm工作台尺寸前后 710mm2.3 压力中心的确定为了保证压力机和模具正常的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速

22、磨损，造成刃口和其它零件的损坏。甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。因本制件为圆形为对称几何图形，故其压力中心在它的几何中心即是圆心。2.4 凸、凹模的有关计算2.4.1 凸、凹模间隙值的确定冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度来保证。正确决定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模具的主要任务之一。 设计模具时一定要选择合理的间隙，使冲载件的断面质量较好，所需冲载力较小，模具寿命较高。但分别按质量、精度、冲载力等方面的要求，各自确定的合理间隙值并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要

23、间隙在这个范围中，就可以冲出良好的零件。考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应采用最小合理间隙值。由冷冲模设计第44页所提供的经验数据为落料、冲孔模的初始间隙的最小值相当于最小合理间隙数值，而初始间隙的最大值是考虑凸模和凹模的制造公差，在的基础上所增加的数值。在使用过程中，由于模具工作的磨损，间隙将有所增大，因此间隙的使用最大数值可超过表中数值。如图22所示。 图22 冲栽间隙 由冷冲模设计设计第46页表3-3查得冲裁初始双面间隙zzmin=1.200 zmax=1.6802.4.2 凸、凹模的刃口尺寸的计算和公差的确定 由文献冷冲模设计p49页表3-6简单形状（圆形、

24、方形）冲裁时凸模、凹模的制造偏差如下表：表 3-6偏差基本尺寸凸模偏差t凹模偏差a180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300.0401802600.0300.0452603600.0350.0503605000.0400.0605000.0500.070 在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下列原则：(1) 落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料精度时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。 (2) 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔时，凸模基本尺寸则应取工

25、件尺寸公差范围的较大尺寸。这样，在凸、凹磨损到一定的程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。(3) 确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口尺寸精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口尺寸精度要求过低（即制造精度公差过大），则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”it14级处理，冲模则可按it11级制造；对于圆形件，一般可按it7it6级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差

26、为正，下偏差为零。采用凸凹模分开加工时，因要分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差，所以无论冲孔或落料。为了保证间隙值；必须验算下列条件：|t|+|a|zmax-zmin如果上式验算不合格，出现|t|+|a| zmax-zmin的情况，当大得不多时可适当调整t、a之值以满足上述条件，这时凸、凹模的公差直接按公式t0.4（zmax-zmin）和a0.6（zmax-zmin）确定。如果出现|t|+|a|zmax-zmin则应该采用后面讲述的凸、凹模配作法。经查得t=-0.020mm，a=0.030mm所以：|t|+|a|=0.050mmzmax-zmin=0.480mm因此应该按照凸、凹模公差的直接公

27、式：t0.4（zmax-zmin）=0.192所以|t|+|a|zmax-zmin 满足条件由文献2分开加工刃口尺寸计算公式及表3-7系数x表3-7系数x料厚t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/min10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.60h210如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑

28、块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。3.10.2 冲模模架 1. 模架的基本要求模架由上、下模座及导柱导套构成。对模架的基本技术要求有： （1）要求有足够的强度与刚度，以保证工作时整个模具系统的稳定。（2）要有足够的精度，如上、下模座上、下平面均要平行;导柱、导套要与上、下模座垂直；模柄要与上模座垂直。（3）上、下模座之间的导向要精确，导柱、导套之间的间隙要合理，以保证上、下模之间的运动平稳、顺畅，不移位或很少移位。 2. 模架的基本类型gb/t 2851和jb/t 8049将模架主要分为两大类：一类是由上模座、下模座

29、、导柱、导套组成的导柱模模架。另一类是由导板、下模座、导柱、导套组成的弹压模架。我们采用导柱模模架：从安全考虑，通常导柱安装在下模座，导套安装在上模座。导柱和导套的配合面取圆柱面，以便容易加工成小间隙配合，使得模架的导向精度高于压力机滑块的导向精度。采用模架进行导向，不仅能保证上、下模的导向精度，而且能提高模具刚性、延长模具的使用寿命、使冲载件的质量比较稳定、使模具的安装调试比较容易。因此在中小型冲模上广泛使用模架做导向装置。图a. 对角导柱模架。图b. 后侧导柱模架 后置。图c. 中间导柱模架。图d. 四导柱模架。 3. 冲模模架的选用随着冷冲压技术的发展和新型模具材料的出现，模具结构也发生了一定的变化，虽然模具的结构类型很多，但对其基本要求是一致的。即不仅能冲出合格的零件，适应生产批量的需要，而且要求操作方便，生产安全、寿命长、成本低，以及制造和维修方便。随着冷冲模国