垫圈的冲孔落料级进模设计

1、目录、八、亠刖言 第一章：绪论1.1冲压模具的发展 31.2模具产品的介绍4第二章：冲压工艺分析2.1冲裁件的形状和尺寸52.2冲裁件的工艺方案52.3冲裁件的排样62.4冲裁的压力中心 82.5冲裁力的确定 92.6冲压设备的选择10111415161718第三章：冲压模具的设计3.1凸、凹模的尺寸与公差-3.2 固定与支承零件 3.3导向零件3.4确定模具的闭合高度-3.5落料模具零件材料的选择毕业设计小结附表 19致谢 23参考文献 24刖言毕业设计是大学三年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用 各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。在指导老师的安排和

2、精心指导下，这次毕业设计这次毕业设计从确定设计课题， 拟定 设计方案，设计过程到毕业答辩都是按照毕业设计工作计划进行。该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但是要使设计图纸能直接用于生产， 去造出 零件，装配成机器，并能满足使用要求，也不是容易的。要做好设计工作，减少失误，就 需要在设计中主动向老师请教，查阅技术资料和其他专业文献，充分发挥主观能动性，积 极思考，大胆创新，这样，我们的毕业设计才有亮点，而且对自己以后的工作有莫大的帮 助。并且要认真修改图纸错误，修改设计说明说，让毕业设计的错误之处达到最少值。应该说，我基本完成了这套冲裁模的设计工作， 通过这次设计，我学到了很多知识和 技术。这次

3、设计中，分析了垫圈的3种工艺方案：单工序模生产，复合模生产以及级进模 生产。采用级进模，减少模具和设备的数量，工件精度高，便于操作和实现生产自动化。 介绍了毛坯的排样图，计算数据以及设计了垫圈冲孔落料级进模的模具结构。由于本人的设计水平有限，必然在设计中仍然有很多缺点和错误， 敬请老师们批评和 指正。江西蓝天学院机械工程与自动化07统本（1）班：张昪2011年4月1日第一章绪论一、冲压模具的发展随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日 趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣 传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术

4、的进步。全面推行模具标准化：模具标准化是现代模具设计与制造的基础。推行模具标准化上 实现模具合理化生产必备条件。美国、德国进行模具标准化工作已有100年的历史。而中国由于模具标准化程度不高，造成生产供应的标准件品种、规格不齐，质量不高，不能满 足互换性要求。为此，应当采取相应措施，针对模具生产特点，组织行业力量，进行快捷、 适时地对模具生产企业进行标准化生产，以便全面推行模具标准化工作。推行模具设计与制造一体化：由于模具和制造之间的关系密切，可以说，制造是设计 的延续。而采用人工设计方法比较迟缓，不可能实现模具设计与制造一体化，也不可达到 优化设计的要求。实践证明，模具 cad/cam技术是当

5、代最合理的模具生产方式。推行模上具专业化生产：模具生产将可以实现高度标准化、通用化和系统化，有利于采用先进设计与制造技术，使模具越做越精，同进，有利于缩短生产周期，降低生产费用。制造工艺规范化和生产过程控制与管理：模具制造是模具设计的延续，是验证设计正 确性的过程。重视模具制造的规范化有利于使模具生产过程趋于科学化、合理化。在模具 企业中，对模具生产过程进行计算机控制与管理，是实现合理化生产的保证和条件。从模 具设计、生产准备、加工与装配、试模的全过程始终处于控制与管理之中，因此，推进模 具生产过程控制与管理有利于提高模具制造精度与质量，减小生产周期与生产费用。、产品的介绍垫圈：形状呈扁圆环形

6、的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表 面之间，起着增大被连接零件接触表面面积， 降低单位面积压力和保护被连接零件表面不 被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松的作用。 垫圈是机械装置中关键 零件之一，随着机械工业的迅速发展，其中垫圈零件的数量日益增加，过去，采用复合模进行 生产,虽然生产率高，但是制造周期长，生产成本高，现把导柱模架的设计进行简易化，这样可 以降低制造模具生产成本，缩短制造周期，同时又能保证零件的质量和尺寸，现采用一种行 之有效的工艺方法，即冲孔-落料连续模冲压工艺。第二章冲压工艺分析一、冲裁件的形状和尺寸：由图可见，该零件形状简单、对称，是由圆组

7、成的，料厚为1mm有一个直径9mm和一个直径61mm的圆组成；孔与孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为52mm因为对于冲压件的外形尺寸为自由公差，因此，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为土 0.2mm可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到 保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正 销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。在分析了冲压件的工艺性之后，通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式 的分析基础上，制定几种不同的冲压工艺方案。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

8、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，确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可用以下3种工艺方案方案一：先落料、后冲孔，米用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一：模具结构简单，但需要两道工序两套模具，生产效率较低，难以满足该零件的 年产量要求。方案二：用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精 度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要 用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案三：采用级进模加工

9、。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量， 工 件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件， 用简单 模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂， 成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。通过以上3种方案的分析比较，对该零件冲压生产以采用方案 3为佳。三、冲裁件的排样3.1、排样的确定1） 有废料排样有废料排样的材料的利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高， 常用于制件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。2）少废料排样 这种排样方法，材料利用率较高，常用于某些尺寸要求不高的制件 排样。3） 无废料排样这种排样方法，材料利用

10、率最高，但对于制件的形状结构要求严格, 所以，其应用范围有一定的局限性，制件设计时要考虑这方面的工艺性能。3.2、搭边排样时制件与制件之间、制件与条料边缘之间留下的余料叫搭边合理的搭边值选择应在保证制件质量的前提下，越小越省料.据搭边的经验数表，得零 件的排样图为下图所示仃-1图2-2根据零件形状两式件间按矩形取搭边值 ai=1.5mm,侧边取搭边值a=1.5mm，则 进距：h=61+1.5= 62.5mm 63mm条料宽度：由附表一 查得？=0.6mmB=D+2a+A所以B=61+2*1.5+0.6=64.6mm 心 65mm其中：B条料宽度的公称尺寸（mm）D制件在宽度方向的尺寸（mm）a

11、侧搭边的最小值（mm）?条料宽度的单向（负向）公差（mm）3.3材料利用率衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。材料的利用率n是指零件的实际面积A0与所用材料面积A的百分比，即：n = Ao/A x 100%=84.7%1) 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心2) 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3) 形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心图2-3根据图形分析：因为工件图形对称，故落料时 F落的压力中心在上Oi；冲孔时F孔1、F孔2的压力中心在02上四、冲裁力的确定压力机计算冲裁力的目的是为了选用

12、合适的压力机，设计模具以及检验模具的强度的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。1）落料力 F落=KLt Z式中 F冲裁力（N）L冲裁周长（mm）t板材厚度（mm）Z材料的抗剪强度（MPa）K 系数F 落=1.3X234.18X3X350=319655.7N=320 KN2）冲孔力1、中心孔F1= KLt Z =1.3X （nX33） X 3 X 350=141441.3N=141 KN2、两个小孔F2=2 KLt Z =2X1.3X （nX12.3） X 3 X 350=35146.02N=35 KN3）冲裁时候的推件力由附表二得 K t=0.045凹模为直筒形刃口其h取510m

13、m则卡在凹模内的数量为n=h/t=6/3=2F 推落=nKtF 落=2 X 0.045 X 3X320=86KNF 推孔 1 =n KtF1 =2 X 0.045 X 3 X 141=38 KNF 推孔 2=nKtF2=2 X 0.045 X 3 X 35=10KN则总的冲压力为F总=F落+F1+F2+F推落+F推孔i+F推孔2=320+141+35+86+38+9=630 KN五、冲压设备的选择(1) 压力机的选择，必须满足以下要求：Hmax - 5Hn> Hmin+ 10 mm式中Hmax, Hmin 分别为压力机的最大、最小装模高度，mHm模具闭合高度，m当多副模具联合安装到一台压

14、力机上时，多副模具应有同一个闭合高度。(2) 压力机的公称压力Fg必须大于冲压计算的总压力 F总。即Fg> F总(3) 压力机的滑块行程必须满足冲压件的成形要求。对于拉深工艺，为了 便于放料和取件，其行程必须大于拉深件高度的2-2.5 倍(4) 为了便于安装模具，压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸，一般每 边大50-70伽。工作台垫板孔应保证冲压件或废料能漏下。从满足冲压工艺力的要求来看，可选用JG23-80开式双柱可倾式压力机其压力机规格见附表三第三部分冲压模具的设计3.1、凸、凹模工作部分尺寸 确定凸、凹模间隙及制造公差。对于冲孔部分，采用凸、凹模分开加工的方法由附表四 查得：凸凹模

15、间隙 Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.Zmax Zmin = 0.640 0.460=0.18mm由附表五查得:对冲33孔时S t= - 0.020mmSa = + 0.030mm5 a= + 0.025mm对冲 12.3孔时 S t= - 0.020mm所以满足分开加工时I S t | + |S a |<Zmax Zmin 的要求。0 0 0dT=(dmin+x?) - s t =(33+0.5*0.05)-0.020 =33.025 -0.020 mm+ S A+0.03+0.03dA=( d t +Zmin)0=(33.025+0.460)0=33.4850mm

16、对于冲12.3的孔00/ c , 0dT=(dmin+x?) - s t = (12.3+0.5*0.2 ) -0.020 =12.4 -0.020 mm+ S A+0.250+0.25dA=( d t +Zmin)0=(12.4+0.460) 0=12.860 mm对于落料部分因制件的外形较复杂， 为了保证凸、凹模具之间的间隙，采用凸模与凹 模配合加工的方法。由于落料时以凹模为基准件，因此先做好基准件，然后配加工凸模。 根据凸模或凹模上尺寸性质的不同分别计算如下：A类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；B类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；C类：凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。由图可知：尺寸

17、R12, R30, 93°-o.5, 59.4°-o.2为A类尺寸对于未注公差取IT14级。由标准公差数值表查得：即12°-0.3629.70-0.52由上附表六查得磨损系数X=0.5+0.36/4+0.09Aai=(12-0.5X0.36)0=11.820 mm+0.52/4+0.13Aa2=(29.7-0.5X0.52)0=29.440mmAa3=(93-0.5X0.5) +0.5/40=92.75+0.1250 mm+0.2/4+0.05Aa4=(59.4-0.5X0.2)0=59.30 mm落料凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小间隙为0.460mm凹模外形尺

18、寸的确定凹模厚度：H=Kb(> 15mm)据下表K取0.18=33mm所以故凹模最终尺寸为 230mm x 160mmX 33mm如下图所示:冲孔凸模的设计：凸模的型式有两种：圆形凸模和非圆形凸模。圆形凸模的结构又分冲小圆孔凸模、冲 中型圆孔凸模、冲大圆孔或落料用的凸模等等，由于本产品所冲的孔很小，所以选择冲小 圆孔凸模和冲中型圆孔凸。凸模的长度一般是根据结构上的需要而确定的。该零件的凸模它是凸模固定板和凹模 板厚度之和凸模长度：L=Hl+H2+H3+H式中Hl -固定板厚度（mm）H2垫板厚度（mm）H3 导料板厚度（mm）H附加长度（mm）所以：L=70mm如图所示3.2固定与支撑零

19、件(1) 模架的选择上、下模座要承受和传递冲压力，所以应有足够强度和刚度。刚度不足，将影响冲模 寿命。因此模座应有足够厚度，铸造模座需经时效处理，下模座外形尺寸没边应至少超过 压力机台面孔约50mm。本套模座选应矩形模座，模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大40 100m m。模座厚度一般取凹模厚度的1 1.5倍。因此上下模座的尺寸基本可以确定：上模板：350 X 300 X 40下模板：350 X 300 X 40固定板固定板外形有圆形和矩形两种，主要用于固定小型凸模和凹模，由于本套模具的外形 基本为矩形，综合节约材料等方面因素的影响，选用矩形固定板。如图所示：-(3)模柄模柄的形式较多，主要有：

20、(1) 旋入式(2) 压入式(3) 凸缘式(4) 浮动式本套模具采用的是旋入式模柄3.3导向零件导向零件是为了保证模具冲压时，上下模有一精确的位置关系。在中小型模具中最广 泛采用的导向零件是导柱和导套。本套模具采用两个导柱(导套)，导柱安装在下模座，导套安装在上模座导套选择A型导套A25 X 95X 38 GB2861.6-81如图所示图3-4导柱选择A型导柱 A25x180GB2861.1-81如图所示图3-53.4导正销冲裁中，先进入已冲孔中，导正条料位置，保证孔与外形的位置，消除送料误差的 销件称为导正销。导正销主要用于连续模，一般安装在第二工位以后的落料凸模工作端面 上或凸模固定板上。

21、导正销由导入和定位两部分组成，导入部分一般用圆弧或圆锥过渡， 定位部分为圆柱面。设计有导正销的连续模时，挡料销的位置应保证导正销导正条料过程中条料活动的可 能。次套模具的挡料销的位置为 e=40.19mm如图所示：3.5模具的闭合高度模具闭合高度一般通过下式确定H模=上模座厚度+冲头长度+凸凹模厚度+下模座=40+65+75+40 =220查开式可倾压力机规格知，800KN压力机最大闭合高度为300mm(封闭高度调节量80mm), 故所设计的模具闭合高度H模=220mm满足要求,闭合高度设计合理。五、落料模具零件材料的选择冲模经常在频繁冲击状态下工作，因此冲模零件应具有足够的强度和韧性； 而冲

22、模工 作部分零件，不但要求有足够的强度和韧性， 还要有高度的硬度、耐模性、耐冲击性和淬 火后变形小等特性。正确地选用冲模材料，对于产品质量，冲模寿命和成本都有直接影响。 在选用冲模材料时，应考虑下列因素：(1) 冲压制件生产批量的大小(2) 冲压材料的性能、工序种类及冲模零件的工作条件。(3) 我国冲模生产和供应情况以及本厂现有的条件，力求减少材料牌号和规格。零件名称常用材料一般热处理要求凸模CrWM n;Cr12;Cr12MovHRC60-62凹模CrWM n;Cr12;Cr12MovHRC60-62侧刃CrWM n;Cr12;Cr12MovHRC60-62固定板Q235垫板45HRC43-

23、48卸料板Q235、(45)HRC43-48上、下模座HT20-40导柱、导套20渗碳淬火HRC60-64挡料销(钉)45HRC43-48导料板Q235,45始用挡块45HRC43-48承料板Q235推板45HRC43-48顶杆45HRC43-48打杆45HRC43-48模柄Q235Q235总结到今天为止，两个多月的毕业设计终于可以画上一个句号。在自己努力和指导老师 的指导下，我比较好地完成了这次毕业设计的任务，通过这次毕业设计，我对机械设计过 程有了一定了解，学到了很好有用的本领。毕业设计不仅是对前面扬学知识检验，而且也 是对自己能力提高。主要收获和体会如下：第一 学到了产品设计的方法。产品

24、设计过程是创造性劳动的过程，产品的设计应 按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料 整理、产品试制、改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。第二提高了综合应用各门知识的能力。以前课程设计接触课程知识比较窄。这次毕业设计是设计一台完整的机器。要把机器和每个零件设计出来，需要制造工艺和电气方面的知识。第三巩固了计算机绘图能力。以前用 CA绘图，仅仅是知道主要指令的操作，通过 这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出 完整正确的零件图样。第四提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做毕业设计的前期准备工作，

25、 资料是否全面、可靠，关系到整个毕业设计的进程。查阅手册是设计过程中随时要做的事 情。只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。第五明确了设计必须与生产实际相结合，产品才有生命力。因此在设计过程中，一 定下企业调查，要虚心听取老师和工程技术售货员的意见，不断发行设计，完善设计。第六.培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假，在设计过程中每一个结构、 零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，每一个错误都会造成经济损失，因此，在设计 过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。总之，对我们本科毕业生来说，经历了这次毕业设计，为今后从事生产第一线的技术 发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。附表一一 :条料宽度公差见表条料宽度B/mm材料厚度t/mm<11-22-33-5-500.40.50.70.950-1000.50.60.81.0附表二：卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm氐KKd钢< 0.10.10.14> 0.0630.08> 0.5-2.50.0550.06> 2.5-6.50.0450.05附表三：JG23-80开式双柱可倾式压力机规格公