滁州职业技术学院08计辅薛飞毕业设计冲压模具设计说明书

1、 滁州职业技术学院机电系毕 业 设 计课题：垫片冲裁模具设计 设计时间：2010-11-52010-12-3 班级：计算机辅助设计与制造 学号：20081406107 姓名：薛飞 指导教师：张信群 完成日期：2010年 12月 03日目录目录1前言11.设计课题：22.原始数据23.冲压件工艺性分析24.冲裁工艺方案及模具类型的确定35. 冲裁模具总体结构概要设计44.排样 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率44.1排样方式的选择44.2排样计算54.3计算条料宽度64.4确定步距74.5计算材料利用率86.冲裁间隙分析96.1间隙对冲裁件尺寸精度的影响96.2间隙对模具寿命的影响96.3

2、间隙对冲裁工艺力的影响96.4间隙值的确定107. 模具设计计算117.1落料凹、凸模刃口尺寸计算117.2冲压力计算127.3压力中心计算138.主要零部件设计138.1工作零件的结构设计13落料凹模13落料凸模与冲孔凸模148.2卸料部件的设计15卸料板的设计15卸料螺钉的选用158.3模架及其他零部件的选用159.冲压设备的选用169.1选用压力机以及参数169.2校核模具闭合高度1610.模具某些零件之间的配合关系1811.冲压模具零件加工工艺的编制1911.1凹模加工工艺过程 如表6-1所示1911.2凸模加工工艺过程 如表6-2-1,6-2-所示1911.3卸料板加工工艺过程 如表

3、6-3所示2011.4凸模固定板加工工艺过程 如表6-4所示2111.4凸凹模固定板加工工艺过程 如表6-4所示21总结22参考文献23前言模具是成型不同形状制品的一种装置。按照制品所采用的原料不同，成形的方法也不同；一般将其分为金属冲压模具，金属压铸模具，塑料模具，橡胶模具，玻璃模具等。模具在汽车行业，飞机行业，家用电器行业，工程机械、冶金、机床等制造行业中有着极其重要的作用；采用模具生产的毛坯或产品零件，是材料成型的重要形式，模具生产和切削相比具有材料利用率高，能耗低，产品性能好，生产效率高和成本低等显著特点。 从20世纪80年代开始，工业发达国家的模具行业，已从床工业中分离出来，并发展成

4、为一种独立的工业部门，其产值已超过了机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展十分迅速，近年来，一直每年15%左右的速度快速发展，在高校中也专门设置了专门的模具专业，培养出了大批的高级技术人才。 基于以上存在种种问题的考虑，我们专业的老师为我们这届的毕业生开设了“冲压模具设计”的毕业设计项目。而本人具体所负责的设计任务就是“冲压模具冲裁设计”这个设计项目当中的一个分支，即“垫圈冲裁模具设计”，具体的设计任务和要求请看后文。本人通过查找了解有关冲压和模具设计的相关资料和向毕业设计指导老师的请教，再综合本人在模具设计与制造课程所学到的知识完成了我的毕业设计项目，以下是我的设计说明书。在设计中

5、，深刻的体会到了自己知识的有限，本次设计中存在多处不足之处，恳请各位老师指正。1.设计课题：冲压模具设计垫圈冲裁2.原始数据原始数据如图2-1所示，大批量生产，材料为Q235,t=1.5mm。图2-1 产品零件图3.冲压件工艺性分析材料：Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。零件结构：零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中有一圆孔，孔的尺寸为28mm，满足冲裁最小孔径Dmin1.0t=1.5mm的要求。另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为15mm，满足冲裁件最小孔边距lmin1.5t=2.25mm的要求。所以该零件的结构满足冲裁的要求尺寸精度：零件图上未标注公差

6、的尺寸属于自由尺寸，依据GB/T 15055-2007(冲压件未注公差尺寸极限偏差) 查得等级为GB/T 15055-f。即零件外形：58±0.4孔 内 形：28±0.3结 论：适合冲裁。4.冲裁工艺方案及模具类型的确定该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。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，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模

7、具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为1.5mm时，可查表2-24得凸凹模最小壁厚为2.7mm，现零件上的最小孔边距为4.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二冲裁5. 冲裁模具总体结构概要设计5.1正倒装结构：由于所设计的模具为复合冲裁模的模具，对于复合模来说一般都采用倒装结构。因此选用倒装式结构。5.2导向方式为了使模具的结构比较

8、稳定，此复合冲裁模具采用导柱、导套进行导向，因为是大批量生产，为了增加模座的使用寿命我设计的模具还增加了滚珠导向装置。5.3卸料方式模具是复合冲裁模，因此模具教具采用的是弹卸料方式。5.4定位方式采用弹簧弹顶挡料销的定位方式。4.排样 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率4.1排样方式的选择方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最

9、高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。4.2排样计算分析零件形状，应采用我采用三排的排样方式，零件可能的排样方式有图所示两种方案。方案一图4-1零件排样方式方案二图4-2零件排样方式比较方案一和方案方案二，方案一所材料利用率低，不经济。方案二的材料利用率高，经济效益高。 比较以上两种裁剪方法，应采用第1种排样方式，其具体排样图如图4-3所示。图4-3 零件排样图4.3计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、

10、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，根据零件形状，工件之间搭边值a=2mm，工件与侧边之间搭边值a1=2mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值D=(Dmax+2a+b0)- 0式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a 冲裁件之间的搭边值； 板料剪裁下的偏差；B=（161.926+2×2+1.0）-1.0 0=166.926-1.0 0所以条料宽度在165.9429166.926mm。为了便于模具设计和加工故取整，条料宽度定为167-1.0 0 4.4确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称

11、为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。送料步距SS 29mm29mm2mm 60(mm)4.5计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率/BS×100%式中A一个步距内冲裁件的实际面积；B条了宽度；S步距；=ABS=(292-142)×3(60×167)=60.6%6.冲裁间隙分

12、析6.1间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。6.2间隙对模具寿命的影响模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。6.3间隙对冲裁工艺力的影响随着间

13、隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520%左右时，冲裁力的降低不超过510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。6.4间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方

14、面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax。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要采用最小合理间隙值Zmin。确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。由于

15、理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。7. 模具设计计算7.1落料凹、凸模刃口尺寸计算414根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式Dp=(D-X) 0+dDd=(D-x-Zmin)-p 0尺寸58±0.4mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.150mm，最大间隙Zmax=0.190mm，凸模制造公差p=0.012mm，凹模制造公差d=0.020mm。将以上各值代入|p|+|d|Zmax-Zmin校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即 Dp=(58-0.5×0.8) 0+0.020=5

16、7.6 0+0.020Dd=(58-0.5×0.8-0.150)-0.012 0=57.45-0.012 0（2）冲孔基本公式为dd=(d+x)-d 0dp=(d+x+Zmin) 0+p尺寸28±0.3mm，查得其凸模制造公差p=0.010mm，凹模制造公差d=0.015mm。经验算，满足不等式|p|+|d|Zmax-Zmin ，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即dp=(28+0.5×0.6)-0.010 0=28.3-0.010 0dd=(28+0.5×0.6+0.15) 0+0.015=28.45-0.010 07.2冲压力计算可知冲裁力基本计算公

17、式为 F=KLT此例中零件的周长为270.04mm，材料厚度1.5mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为F=1.3×270.04×1.5×350×3=552906.9N553KN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力Fx和推件力为Fx=KxF=0.03×553=22.12KN FT=NKTF=4×0.055×553=121.66KN则零件所需得冲压力为F=F+Fx+FT=(553+22.12+121.66)KN=696.78KN初选设备为开式压力机J2380。7.3压力中心计算零件外形为对

18、称件，排样方式是均匀分布在直径为120的圆上，所以该零件的压力中心8.主要零部件设计8.1工作零件的结构设计8.1.1落料凹模落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工。其外形尺寸按相关公式计算：凹模厚度： H=KB=0.4×5825取凹模厚度H=25mm， 凹模壁厚 c=(1.52)25=(37.550)mm取凹模壁厚37mm凹模宽度 B=b2c =16437×2 =238(mm)取凹模宽度B=240mm凹模长度L=S12S2 =1482×30=208(mm)为了紧固方便取凹模长度L=280mm又因内部要挖直径为200深度为25的圆槽，综上所述凹模整体轮廓尺寸L&

19、#215;B×H=280×240×508.1.2落料凸模与冲孔凸模所冲孔为圆形孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸凹模设计成阶梯式，采用数控铣床、线切割加工。其总长按相关公式计算：落料 L1h1hh 10201040(mm)（h1为卸料板厚度，h2为凸凹模固定板厚度，h3为中间行程厚度。）冲孔 L2h1hh 2050-268(mm)（h1为凸凹模固定板厚度，h2为凹模厚度，h3为阶梯冲裁的阶梯值。）8.2卸料部件的设计8.2.1卸料板的设计卸料板采用45钢制造，淬火硬度4045HRC，卸料板轮廓L尺寸与落料凹模轮廓尺寸L相同，厚度为10mm（详见附图）。8.2.2

20、卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm,螺纹部分为M 10×10mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，卸料螺板超出凹模端面部分磨平,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。8.3模架及其他零部件的选用以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。选两组相同导套、导柱。导柱d/mm×L/mm为32mm×190mm,导套d/mm×L/mm×D/mm为32mm×120mm ×38mm。 上模座厚度H1取50mm,垫板厚度取10mm,固定板厚度取20mm,卸料板厚度取10mm,

21、凹模厚25mm，下模坐厚度取55mm。模具闭合高度HH5510405020+10+50+181252(mm)9.冲压设备的选用9.1选用压力机以及参数根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH2380，其中主要技术参数如下：公称压力：800kN滑块行程：130mm最大闭合高度：380 mm闭合高度调节量：100 mm滑块中心线到床身距离：290mm工作台尺寸：800 mm×540 mm工作台孔尺寸：380 mm×210 mm×260 mm模柄孔尺寸：50 mm×70 mm垫板厚度：100 mm9.2校核模具闭合高度模具闭合高度H应该满足HminH110

22、HHmaxH15式中Hmax压力机最大闭合高度；Hmin压力机最小闭合高度；H1垫板厚度。根据拟选压力机J2380开式压力机参数表得：Hmax=380mm, Hmin=250mm,H1=100mm将以上数据带入公式，得160H275经计算该模具闭合高度H=260mm，在160mm275mm内，开式压力机J2380，满足要求。10.模具某些零件之间的配合关系对于一般用于实际加工的模具来说，模具零件间的配合关系都是过盈配合或过渡配合，而且一旦把模具安装好后，就很少再把模具拆卸下来。而对于模具教具来说，则经常需要对其进行拆装。所以在设计教具的时候，要注意各零件间的配合关系不可采用过盈配合的配合关系，

23、而是采用一些小间隙的间隙配合。具体各零件间的配合关系如下：1.卸料导向套与凸模采用H7/h6的间隙配合则： 28H7h6=28 0+0.02528 0+0.0252. 凸模固定板与凸模凸凹模固定板与凸凹模采用G7/h6的间隙配合则：40H7h6=40 0+0.02540 0+0.025，60H7h6=60 0+0.02560 0+0.0253.活动挡料销与凸凹模采用F7/m6的间隙配合则： 6H7h6=6+0.013+0.0286+0.006+0.0154. 定位销与凸模固定板、上下模座等采用H7/h6的间隙配合则：12H7h6=12 0+0.01512 0+0.00911.冲压模具零件加工工

24、艺的编制11.1凹模加工工艺过程 如表6-1所示表6-1 凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成290mm×250mm×60mm2热处理退火3铣铣六面和槽厚，度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻攻4XM16，6×M5钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606410平磨磨厚度及基面见光平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验11.2

25、凸模加工工艺过程 如表6-2-1,6-2-所示表6-2-1 凸凹模加工工艺过程+工序号工序名称工序内容设备1备料备料80mmX100mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5线切割按图切割型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床6倒角倒角达要求车床7钳工抛光达表面要求8热处理淬火,回火,保证HRC60649钳工磨各配合面达要求10检验表6-2-2 冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料80mmX100mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保

26、证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验11.3卸料板加工工艺过程 如表6-3所示表6-3 卸料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成290mm×250mm×15mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证双面间隙0.5mm线切割机床7钳工钻铰10,钻沉孔钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验11.4凸模固定板加工工艺过程 如表6-4所示表6-4 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序

27、内容设备1备料将毛坯锻成290mm×250mm×20mm2处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻4×17,钻攻4XM16钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11检验11.4凸凹模固定板加工工艺过程 如表6-4所示表6-4 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成290mm×250mm×20mm2热处理退火3铣铣六面和槽,厚

28、度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻4×13,钻攻4XM16钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11检验总结本次课程设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，通过课程设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。从2010年11月10号到12月4号，我们历时近一个月，系统地巩固了如：塑料模具与冲压模具、机械制图、机械制造基础、模具加工工艺等许多课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计制作的。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。总之，本次课程设计，是我认真的结果，也是我架起“工作”的关键一步，验了我大学三年学习的成果，文中上述所有