方形垫块冲压工艺模具设计-毕业说明书CAD图纸课程文论
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毕业设计（论文）中文摘要方形垫块冲压模具设计摘要：该设计采用方形垫块冲压模设计，通过工件材料，结构，尺寸精度分析。这次设计使用的材料是SUS304。方形垫块的形状是对称的，厚度为1mm，方形垫块是冲孔落料零件。冲裁件上有4个圆孔。因此，方形垫块可以是常用的组合冲裁模。在进行设计之前需要对方形垫块进行分析，分析可以知道方形垫块为比较规则落料冲孔件。还要对材料进行分析，分析材料的精度是否能够使用生产工艺进行生产。然后分析模具的结构问题，由于工件只有冲孔，落料等工序，我们可以采用单工序模具和复合模具或者级进模具完成制作。由于工件是大批量的生产制作，所以只有采用复合模或者级进模能让制作提高效率。通过对方形垫块复合模设计，提高学习和利用各种资源的能力，掌握模具设计和制造的知识。阐述了方形垫块在实际设计和制造中的设计过程和可行性。关键词：方形垫片；复合模；冲孔；落料；毕业设计（论文）外文摘要Design of Stamping Die for Square Cushion BlockAbstractThe design adopts square cushion block stamping die design, through the analysis of workpiece material, structure and dimensional accuracy. The material used in this design is SUS304. Square cushion is symmetrical in shape and 1 mm in thickness. Square cushion is a punching blanking part. There are four round holes in the sanction piece. Therefore, the square cushion block can be a common combined blanking die.Before the design, it is necessary to analyze the square cushion, which can be known as a regular blanking punch. The material is also analyzed to determine whether the accuracy of the material can be produced using the production process. Then the structure of the die is analyzed. Because the workpiece only has punching, blanking and other processes, we can use single process die and compound die or progressive die to complete the production. Because the workpiece is produced in large quantities, only the compound die or progressive die can improve the production efficiency.Through the design of compound die for square cushion block, the ability of learning and utilizing various resources is improved, and the knowledge of die design and manufacturing is mastered. The design process and feasibility of square cushion block in practical design and manufacture are expounded.Key words: square gasket; compound die; punching; blanking.目 录第一章、绪 论11.1、设计研究的内容11.2、课题研究思路11.3、课题研究应注意的问题2第二章、分析零件的工艺性32.1、冲裁件造型32.2 制件工艺的分析32.2.1分析08F的材料性能32.2.2冲裁件的结构32.2.3尺寸精度42.3 工艺方案的确定4第三章 排样部分的计算53.1 排样方式的对比53.2 排样方式的确定5第四章 冲裁力的计算74.1 计算冲裁件的冲压力74.2 计算冲裁件的其他冲压力7第五章 选择压力设备85.1 冲压设备的选择8第六章 模具总体结构设计96.1 送料的方式96.2 卸料和出件方式106.3 凹模板外形尺寸106.4 其他板尺寸的确定126.4.1 卸料板设计126.4.2 凸模固定板设计136.4.3 凸凹模固定板设计146.4.4 垫板设计146.5 模架的选择16第七章 模具零件设计167.1 凸、凹模零件的设计167.1.1 刃口尺寸计算167.1.2 冲孔凸模的设计177.1.3凸凹模的设计197.2 卸料螺钉的选用197.3 模柄的设计207.4 圆柱销和螺钉的设计20第八章 校核模具高度和压力机208.1 冲压设备的校核207.2 冲压设备的选用21总 结22参考文献23致 谢2427第一章、绪 论模具在现在的产业中占有着不可或缺的重要地位，在我们身边就有许许多多的模具产品，比如说喝水用的杯子、洗脸用的脸盆、出门用的雨伞等等。这些常见的生活用品，都离不开模具，它们都有一个相同的地方，那就是要用到模具。从这里就可可以看出模具在生活中所占有的地位，在生活中的各个场所都有他们的身影。模具并没有一般人认知的那样复杂，它的原理其实很简单，就是通过模具的塑性，来达到我们所需要的产品。在生产之前，我们要先对制件的具体情况实施分析，以保证产出的制件能达到标准，否则产出的制件就没有用。模具是一个需要仔细的工作，不能马马虎虎。模具的设计对个人的综合素质要求比较高，因为在设计时会出现很多问题，所以这就需要有很多的耐心来解决这些问题，同样要想让问题少，就要在设计时有足够的细心，不然由于自己的马虎，后期可能就要花上数倍的时间来解决自己犯下的问题。在模具设计中，经验很重要，这是一个灵活多变的行业，和许多的地方都是相通的，在设计时不能死板的照着现有的资料来完成。要通过自己的思考来完成，不能投机取巧，该有的过程不能省略，这样才能确保设计出来的模具能达到完美的状态。由于中国模具工业起步较晚，与其他发达国家相比，中国的模具设计技术相对较差。与制造业实力雄厚的国家相比，仍存在较大差距。 我们的高端模具技术还有很长的路要走。人才短缺，我们应该在这个领域培养更多的人才。1.1、设计研究的内容根据方形垫块的产品图纸，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、课题研究思路方形垫块冲压模具一般的研究思路：（1）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）因为该产品需要落料、冲孔两个步骤，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。第二章、分析零件的工艺性2.1、冲裁件造型图1-1 冲裁件图如图上图所示，方形垫块是这次设计的工件，它的材质为SUS304，冲裁件的厚度是1mm。方形垫块的公差未注，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速度和加工的精度。2.2 制件工艺的分析2.2.1分析08F的材料性能方形垫块采用经常用到的材料，所以采用SUS304，它的材料性能比较好，使用SUS304不但可以降低生产的成本，而且还能更美观。2.2.2冲裁件的结构冲裁件使用的材料是SUS304，它是经常使用的制件类材料，它的冲压性能较好。该结构属于完全对称的工件，料厚是1mm。由于工件是冲裁和弯曲的结合件，可以采用两个模具生产。2.2.3尺寸精度本次制件的属于大量的生产，对制件的精度也没有什么要求，一般对没有要求的公差精度，我们都是根据经验使用比较低的IT14级精度进行计算。2.3 工艺方案的确定根据上面对制件的部分分析，可以明确的知道本次制件属于标准的落料、冲孔、这两步工序使制件成形的，根据经验来确定本次设计安排了三种常用的模具组合，如下所示：第一种计划是：第一步先对本次的制件有详细的了解，要对它的材料它的结构它的工序进行一系列的了解。该工件方形垫块材料为SUS304钢，制件的材料属于那种经常使用到的材料，制件的结构是那种上下完全对称的图形，它的生产料度是1毫米。制件的外形可以使用落料模具进行生产，冲孔也使用单工序冲孔模来完成。第二种计划是：制件的外形和内形的孔可以使用一副复合模具来进行生产。第三种计划是：本次的制件还可以使用一副级进模的模具来进行生产，生产就需要使用多个工位。计划思考：思考计划一的可使用性：采用2副模具来进行生产，就要来回的更换模具才能完成成形，因为制件要求是大量的生产，所以使用2副模具是不靠谱的。思考计划二的可使用性：这副模具使用时的将制件的外形和内形的孔进行一块生产，对比计划一是非常具有实施意义的。思考计划三的可使用性：这个方案是采用一个模具来完成多个工序，而且可以实现快速的生产。经过以上的三种方案的缺点和优点的比较，本次的方形垫块最适合采用方案二生产，所以经过比较采用复合模具的生产方案。可以实现大批量的生产还能使精度得到保障。第三章 排样部分的计算3.1 排样方式的对比1.设计时，有以下几种排样方式：（1）有废料的方式顾名思义，就是模具冲裁完成后具有多余的废料。（2）少废料的方式一般两个制件之间会选择合适的搭边值，在模具生产中可以只选择侧边或者俩制件中间的废料作为唯一一处搭边，那样的话就会省掉一处的搭边。从而可以最大化的减少废料的面积。（3）无废料的方式设计排样的时候，工件与工件之间采用无缝对接，避免了所有废弃物的产生。 除工艺废料外，由于工件之间的直接连接，工件质量无法保证，因此该布局仅适用于低精度工件的生产。根据上面三个方式的介绍，一般根据经验都是采用第一种方式。因为没有明确的要求制件采用什么方法来进行排样，所以我们根据平常的经验选择为第一种方法，并根据其准确性尽可能地降低布局利用率。料厚为1mm,查手册确定搭边值为1.5mm、1.8mm。3.2 排样方式的确定用cad进行排样设计，得如下方案为最佳方案：图2-1 排样图接下来进行材料利用率的计算：步距是制件每进行一个工位生产它们间的间隔，也可以说是，在进行生产的过程中，确定每一个制件与它前面一个制件的间隔由排样图，冲裁件为直排，一次冲裁一件，设送料步距为A，板料宽度为B，则A=101.5mm，B=103.6mm，材料利用率定义为： (3-1)式中：材料利用率A工件的面积，由二维软件测得：9195.75mm2B冲裁件的宽度S冲裁件进行的步距=9195.75/103.6101.5100%=87.45%第四章 冲裁力的计算4.1 计算冲裁件的冲压力制件冲压力计算的公式： 或 （4-1）式中 ：冲裁件的总长度（mm）； 冲裁件的料度（mm）; 冲裁件的抗剪性能（）； 公式中的系数，在平常的设计中都是取为1.3。 冲裁件的抗拉强度（），一般情况下，材料的，取。计算结果如下：冲裁件需要下料的总周长是：400mm冲裁件需要冲孔的总周长是：163.144=200.96 mm冲裁件下料和冲孔需要多大的冲压力总和： 4.2 计算冲裁件的其他冲压力1. 零件的卸料部分力的计算： （4-2） 2.零件推件部分的力的计算： （4-3） 式中： l冲裁件的周长（mm） t材料的厚度值（mm） 抗剪强度（M） K系数（一般情况K=1.3） 、分别为卸料力、推件力系数，根据材料特性可查得。同时卡在凹模板内的工件或废料的数量，凹模刃口尺寸的直刃壁高度，查表取；板料厚度；另由于零件设计的是钢性卸料，所以零件的顶件力可以不要计算。因此冲裁部分的总的冲压力为:表4-1 卸料力、推件力和顶出力因数第五章 选择压力设备5.1 冲压设备的选择由上面对制件生产力的计算知道总的生产力为。确定总的生产力之后还需要结合制件模具的闭合高度来选择压力机，最终使用压力机J23-40的型号，因为这个压力机才能满足制件的生产。压力机的选择必须要合适。 选择的压力机要大于总压力的1.3倍。 压力机的公称压力可以通过表格确定。表5-1 开式压力机规格及参数型 号 J23-40公称力 KN400滑块行程 mm100行程次数 min-154最大封闭高度 mm270封闭高度调节量 mm70滑块中心至机身距离 mm200工作台板厚度 mm65立柱间距离 mm280工作台至导轨间距离 mm305工作台尺寸前后 mm390左右 mm630工作台孔尺寸前后 mm180左右 mm270直径 mm215滑块底面尺寸前后 mm180左右 mm255模柄孔尺寸直径 mm50深度 mm75第六章 模具总体结构设计6.1 送料的方式有三种方式来引导模具，第一种是导向板，第二种是导料销，另一种是浮动顶部导向销。采用级进模设计的时候都是采用导料板来进行导料的，采用复合模设计的时候都是采用导料销来进行导料的，还有就是带弯曲的级进模才会经常使用浮顶导料销。通过以上三种导向方式的对比，我们本次设计是复合模生产，所以采用导料销比较好。挡料销的话都是用在复合模和单工序模的，在上面我们选择复合模式，所以我们使用挡料销来定位它。6.2 卸料和出件方式复合模的卸料方式有固定卸料板和弹性卸料板两种方式。 刚性部分被称为使用固定的非弹性部件，实际物体所需的部分较厚或较低，工件表面质量不高。 弹性排料板通常针对的是厚度较薄，工件厚度为1mm，工件表面质量较高，模具精度较高，尤其适合工件高度平整的情况。方形垫块的厚度为1mm，属于那种比较薄的工件，而且工件要求的精度还比较好，所以只有弹性卸料是最好的卸料方式。6.3 凹模板外形尺寸模具可以通过计算最小尺寸来设计。 在正常情况下，我们首先计算最小尺寸，然后结合最小尺寸和实际情况完成最终设计。最小尺寸计算如下：凹模板厚度尺寸： （6-1）凹模板型孔和边的距离尺寸： （6-2）最终凹模的边长： （6-3）最终凹模的宽带： （6-4）式中：冲裁件长度； 冲裁件宽带； 系数，查表6-1。表6-1 系数K值查表6-1得：。根据公式（6-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：根据公式（5-2）可计算凹模边壁厚：取凹模边壁厚为50mm。结合模具结构,选择矩形凹模，取整后取：。图6-1 凹模6.4 其他板尺寸的确定6.4.1 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0.15mm。 由于模具设计的形状已经标准化，所以可以根据模具的长度直接设计长度。 相同宽度的宽度也取决于模具的宽度。 厚度由经验选择。 这里可以选择，所以卸料板的形状已经确认，尺寸是。图6-2 卸料板示意图6.4.2 凸模固定板设计凸模固定板正如其名称所暗示的那样，即固定凸模。它可以固定冲头，然后在上模或下模上完成零件的加工。在工作过程中，冲头不会被拉出，固定板和冲头的固定方式的选择尤为重要。 常见的组合是H7 / m6，能够最大程度地保护模具寿命。厚度计算如下： （6-5）式中：H凸固凸模固定板厚度； H凹凹模厚度。根据公式（6-5）得凸模固定板厚度为： 最终根据计算的结果取凸模固定板厚度为20mm。图6-3 凸模固定板6.4.3 凸凹模固定板设计凸凹模固定板正如其名称所暗示的那样，即固定凸凹模，然后在上模或下模上完成零件的加工。在工作过程中，凸凹模不会被拉出，固定板和凸凹的固定方式的选择采用凸台固定。 常见的组合是H7 / m6，能够最大程度地保护模具寿命。选择的高度通常取决于凸模固定板，最终决定背板的形状。图6-4 凸凹模固定板6.4.4 垫板设计当选择垫板的形状时，模具的设计已经基本正常化，所以长度可以根据模具的长度直接设计，并且模具的宽度也根据模具的宽度来设计。 选择的高度通常取决于经验，最终决定背板的形状。图6-5 下垫板图6-6 上垫板6.5 模架的选择中间导柱可节省材料（成本）并适用于对称部件。后导柱框架是最常用的模架。设计时更加可变，并且易于进给和移除工件。斜对角导柱模组的优点是中性，有利于引导。它主要用于大型冲压件。四角导柱一般为较大的冲压件所使用，数量不多，主要用于大件工件或更高精度的工件;上述四种模框的比较，我们决定选择后侧导柱架。图6-7 模架第七章 模具零件设计7.1 凸、凹模零件的设计7.1.1 刃口尺寸计算冲头边缘和模具边缘的尺寸会直接影响冲裁件的尺寸和精度。凸模与凹模的边缘部分的尺寸实现合理的冲裁间隙。在确定制造公差和模具边缘尺寸时，需要考虑以下三个原则：1、模具的磨损决定了冲裁部分的尺寸，冲头的尺寸也决定了冲裁部分的尺寸。考虑到冲头和冲模在冲压时的磨损，在设计冲头和模具的边缘尺寸时，当参考零件的边缘尺寸在磨损后变大时，参考零件边缘的标称尺寸应该更小。当参考叶片的尺寸在磨损后减小时，参考叶片的标称尺寸应该大于工件的标称尺寸。这种情况下才能获得参考部件的切削刃尺寸。当冲头发生一定的磨损时，机器仍然可以冲出合格的零件。在计算模具边缘的生产公差时，一方面需要确保合理的间隙值，另一方面还必须保证产品的精度。因此，我们需要计算凹模、凸模的边缘公差和尺寸。冲裁圆形过滤器盖的方式可以相互转换的，该冲裁方法易于批量生产，主要用于冲裁零件，具有标准化的形状和简单的结构。2、冲裁零件时，由于模具边缘的尺寸与冲裁零件的表面尺寸几乎相同，因此第一步是确定模具边缘的尺寸，另一个原因是零件的尺寸会随着模具边缘因磨损而增加而增加。也就是说，根据模具边缘的尺寸，确保合格零件的冲裁。对于没有标签的公差，它是根据IT14水平计算的。 冲裁模边双面间隙： 冲压工艺学中表2-3落料刃口尺寸计算冲压成型制造公差可以选择IT14精度，冲裁尺寸为：，表3.1 规则形状凸、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差 凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差1818303080 0.0200.0200.0250.030120180180160 0.0300.0400.045 80120 0.025 0.0351603603605005008000.0350.0400.0500.0500.0600.070按表3.1可知校核间隙： +=0.025+0.035=0.06校核间隙：+，所以零件的制造公差不符合零件的加工要求，需要对零件的制造公差重新选择，可以对零件的制造公差做出以下的调整： = 经计算取；则 式中因数值是通过冲压工艺学表2-13查询的到：，=0.63按IT12级选取。对于冲孔尺寸的计算我们首先要确定零件的凸模的刃口尺寸，再通过凸模尺寸来计算凹模的刃口尺寸，因此在这种情况下凸模的基本尺寸会比较靠近零件偏差的最大值，所以冲孔尺寸的凸模制造公差为正公差，凹模的制造公差为负公差。 -磨损系数查冲压手册x=0.5，-工件公差按IT13级选取。冲孔（mm） 查标准公差表表知=0.43（3）中心距尺寸 7.1.2 冲孔凸模的设计冲头的高度计算与模具其他部件的高度设计密切相关。 冲头一般等于冲头固定板的高度，卸料板和弹性原件的高度，以及修整的余量，如图6-1所示。图7-1 凸模高度尺寸凸模高度为：式中: h1凸模固定板的厚度，可得：； h2凹模板高度，可得：； H附加长度。（取4mm）由公式得：L=20+25+4=49(mm)作为重要组成部分，冲头对强度和耐磨性要求很高。因此，选择更耐磨的Cr12，精度性可以选择IT7级。图7-2 冲孔凸模7.1.3凸凹模的设计凸模和凹模的设计在下模部分，采用向下排放的方式，因此它是一个倒置的复合模具。 通常用于凸凹模的材料与冲头相同。 在冲头上选择的材料是Cr12，所以凸模和凹模的材料也是Cr12。图7-3 凸凹模7.2 卸料螺钉的选用卸料螺钉一般都是选择圆柱头内六角卸料螺钉，根据JB/T7650.6-1994，选用螺钉的尺寸规格为M8。7.3 模柄的设计该设计是冲裁复合模具，而带凸缘的模柄更适合它使用。设计模柄的原理与压力机的选择的直径相同，并且必须确保其长度不应超过冲头孔的深度。 根据压力选择直径50mm的手柄。 国家标准型号：A50 JB / T7646.3-1994。7.4 圆柱销和螺钉的设计考虑到最小孔边距与螺钉长度，上模选择内六角螺钉M1080，下模选择内六角螺钉M1065。考虑到最小孔边距与螺钉长度，上模选择圆柱销1080，下模选择圆柱销1065第八章 校核模具高度和压力机8.1 冲压设备的校核该模具闭合高度： （8-1） 上面的公式中：L冲头长度，模具厚度;冲头冲切时的模具深度。 上模座的厚度。下模座厚度。垫片的厚度。根据公式（8-1），获得模具的闭合高度： 通过上述公式检查，确定此闭和高度已满足压力机的型号，并且可以使用上面选择的压力机。7.2 冲压设备的选用由上面的计算结果可以知道，我们选择的压力机是符合使用的，所以采用计算选择的J23-40号压力机。总 结在几个月的不断努力下，终于按时完成了毕业设计论文。毕设是对大学四年所学理论知识的一次综合考核，是一次进行实践的机会，同时也是对自己专业实践能力的提升。本人的主要收获和感悟如下：首先，研究了零件的设计方法。实际上，模具设计可以映射到所有设计过程。设计本身就是一个创造性的劳动过程。在完成设计的过程中，通常需要执行主题制定、方案制定、部分设计、信息改进、设计改进等步骤。经过多次修改和改进，完成了一个设计。其次提高查阅文献的能力。对于任何涉及的人来说，查阅文献和收集数据是第一个任务。通过作者的总结，我们可以有一个更清晰的想法来完成毕业设计，避免绕道而行。通过这次毕业设计我获得了很多，热心的老师在我遇到问题时悉心解答，以及同学们热情无私的帮助，不仅在论文完成过程对我有重要的帮助，同时我也感受到同学和老师之间的关怀。在平时学习的过程中，我自己注重知识的积累和学习，在这次毕设中充分展示了自己对专业知识的实践能力。在完成毕设的过程中，加深了我对专业课的理解和印象。设计过程主要包括冲裁零件的工艺进行分析，制件的排样方法研究，冲裁力的数值大小计算，模具压力中心的分析计算，冲裁工序中的间隙大小的确定，凹模和凸模刃口参数的分析
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