方形垫片冲孔、落料复合模设计_毕业论文设计40论文41

方形垫片冲孔、落料复合模设计

四川理工学院机械工程学院

1

四川理工学院

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：方形垫片冲孔、落料复合模设计

学院：机械工程学院专业：材料成型及控制工程班级：2009.4学号：====

学生：==== 指导教师：===

接受任务时间2013.03.04

系主任（签名）院长（签名）

1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求

内容：方形垫片冲孔、落料复合模设计；产品工件图见附图；生产批量：中批量

要求：要求有摘要（中、英文）、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。

2．指定查阅的主要参考文献及说明

1）《实用模具设计与制造手册》，许发樾主编机械工业出版社 2000.10

2）《冲模设计手册》,《冲模设计手册》编写组编注机械工业出版社 1999.06

3）《实用冲压技术手册》，王孝培主编机械工业出版社 2001.03

4）《冲压模设计与制造》,刘建超张宝忠主编高等教育出版社 1999.1

5）《互换性与技术测量》,廖念创等计量出版社 1998.02 6）《金属材料及热处理》,上海工大史美堂主编上海科技出版社 1980.07

7）《冲模图册》,李天佑主编机械工业出版社 1995.10

3．进度安排

设计（论文）各阶段名称起止日期

1 收集文献,提出体系架构需求，完成开题报告2013.03.04-2013.3.16

2 确定设计方案,完成所有工艺计算，重点解决关键疑

难问题并分析2013.3.17-2013.4.13

3 撰写论文,完成装配图及零件图2013.4.14-2013.5.11

4 校对、修改加工论文及图纸2013.5.12-2013.5.25

5 毕业设计修改及提交，准备答辩2013.5.26-2013.06.21

摘要

本设计是对给定的模具产品图进行冲压模工艺分析和模具设计，在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度和精确度等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的，并提出了合理的工艺方案和结构形式，介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式，讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸及冲压力的计算，并选择合适的压力机，设计中主要对模具工作部分尺寸进行计算和主要零部件的设计以及加工工艺的制定。

该模具提高了制件质量和生产效率，降低了模具成本，制件质量符合生产要求。关键词：复合模工艺分析冲孔落料

Abstract

This design is to the product chart which assigns carries on flushes the die mold design and mold design process analysis. In the overall evaluation efficiency, the components ramming technology capability as well as the complex degree and accuracy and so on in many factor foundations carried on the ramming craft analysis and the computation, a reasonable process was proposed. The blanking layout and feeding styles, unloading way and guiding method were introduced, and the main components of the mold design and process technology development .The determination of the clearance between working parts and the calculation of punching and blanking compound die were expounded.

This compound die improved product qualities and production efficiency with lower costs. The reliable product quality is achieved.

Key words:Compound Die; Process Analysis; Punching; Blanking

目录

摘要 (Ⅰ)

ABSTRACT (Ⅱ)

第一章绪论 (1)

第二章止动片冲压工艺分析及模具设计 (3)

2.1设计题目设计一止动片，零件图如下 (3)

2.2冲压件工艺分析 (3)

2.3冲压工艺方案的确定 (4)

2.4模具结构形式的确定 (4)

2.5排样设计 (4)

2.6冲压力的计算 (7)

2.6.1冲压力 (7)

2.6.2卸料力 (8)

2.6.3顶件力 (8)

2.6.4模具总冲压力 (9)

2.7压力中心的计算 (9)

2.8初选压力机 (10)

第三章模具总体设计 (17)

3.1模具类型的选择 (17)

3.2定位方式的选择 (18)

3.3卸料方式的选择 (18)

3.4出件方式 (18)

3.5确定送料方式 (18)

3.6导向方式的选择 (18)

第四章模具工作部分尺寸计算 (11)

4.1 工作零件刃口尺寸计算 (11)

4.1.1冲载间隙分析（要改模板） (11)

4.1.2 落料模具工作零件刃口尺寸计算 (12)

4.1.3冲孔模具工作零件刃口尺寸计算..........................................................错误！未定义书签。

4.2.卸料装置中弹性元件的计算 (14)

4.2.1 卸料块的设计 (15)

4.2.2弹性元件橡胶的设计 (15)

第五章主要零部件设计 (17)

5.1工作零件的结构设计 (19)

5.1.1凸凹模 (19)

5.1.2落料凹模 (19)

5.1.3冲孔凸模 (21)

5.2其它模具零件结构尺寸 (22)

5.2.1卸料板的设计 (22)

5.2.2垫板设计 (22)

5.2.3固定板设计 (23)

5.3 模架的选用.........................................................................................................错误！未定义书签。

5.3.1上、下模座的设计..................................................................................错误！未定义书签。

5.3.2导柱、导套及模架的选用......................................................................错误！未定义书签。

5.4其它标准零件的选用..........................................................................................错误！未定义书签。

5.4.1模柄的选用..............................................................................................错误！未定义书签。

5.4.2导料销......................................................................................................错误！未定义书签。

5.4.3卸料螺钉的选用......................................................................................错误！未定义书签。

5.4.4定位零件..................................................................................................错误！未定义书签。

5.4.4推件装置..................................................................................................错误！未定义书签。第六章压力机的校核 .................................................................................................错误！未定义书签。第七章模具的装配总图. (24)

第八章模具主要零件加工工艺的制定 .................................................................错误！未定义书签。

8.1落料凹模加工工艺过程......................................................................................错误！未定义书签。

8.2冲孔凸模加工工艺过程......................................................................................错误！未定义书签。

8.3凹凸模加工工艺过程..........................................................................................错误！未定义书签。

8.4凸模固定板加工工艺过程..................................................................................错误！未定义书签。

8.5凸凹模固定板加工工艺过程..............................................................................错误！未定义书签。

8.6卸料板加工工艺过程..........................................................................................错误！未定义书签。

8.7凸凹模垫板加工工艺过程..................................................................................错误！未定义书签。

8.8冲孔垫板加工工艺过程......................................................................................错误！未定义书签。第九章结论 (46)

参考文献 (47)

致谢 (48)

四川理工学院毕业设计（论文）第 1 页

第一章绪论

1．1冲压与冷冲模概念

冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

在冲压加工中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲模在现实冲压加工中是必不可少的工艺装备，与冲压件“一摸一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件；没有先进的冲模，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。冲模在种类繁多的模具中占有十分重要的地位，是工业生产中应用最为广泛的模具，从产量上看，它占了模具总产量的30%以上，从产值上看，它占了模具总产值的50%左右。

冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。生产的制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。但需要指出的是，由于进行冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（占产品成本的10%~30%）等特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。

1.2模具工业在当今市场的发展状况和前景：

模具工业作为现代社会的一种新兴工业，它能够节约能源、节约原材料以及较高的生产效率，它能够保证比较高的加工精度等特点。模具市场在世界上大部分都是供不应求的，它的市场需求量大致580亿至660亿美元之间，与此同时，模具工业在我国也迎来了一轮新的发展前景。模具工业在我国最近几年总产值保持12.5%的年增长率，截止至2006年底模具产值预计超过550亿元。

3 模具在现代工业中的地位

在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛应用。由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料、降低成本，并保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、玩具和日常品等产品的零部件很多都采用模具进行加工。据国际技

四川理工学院毕业设计（论文）第 2 页术协会统计，2011年产品零件粗加工的80%，精加工的60%都由模具加工完成。

1.4 冲压工艺的种类

冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。

模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。

模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。

冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。

在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。

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第二章 方形垫片冲压工艺分析及模具设计

2.1设计零件一方形垫片，零件图如下:

图2-1为方形垫片制件，材料为Q235-A ，厚度为2mm ，大批量生产。试设计

图2-1 方形垫片零件图

相应的模具及其主要的零部件，工件结构分析、工艺分析、模具方案的论证、进行总体结构设计、制定主要件的工艺规程、必须的工艺计算、制造工艺以及一定的技术经济分析等。

2.2 冲压件工艺分析

（1）材料:该冲裁件的材料Q235-A 是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。

（2）零件结构: 零件结构简单对称，无尖角，中间有一个圆孔，中心孔直径为20mm ，满足冲裁孔径mm 20.1=≥t d 的要求，成型后须保证各尺寸公差要求。孔与边缘的最小壁厚为5mm ，满足冲裁件最小孔边距mm 35.1min =≥t l 的要求，满足许用壁厚要求，因此，该制件具有良好的冲压工艺性，比较适合冲裁。

（3）尺寸精度: 零件图上长度和宽度标注了公差要求，由公差表查的要求属于IT14。圆角没公差要求，可按IT14级确定工件尺寸的公差。中心孔尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求属IT12。

四川理工学院毕业设计（论文）第 4 页由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

2.3 冲压工艺方案的确定

由图2-1可知该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案: （1）先落料，再冲孔，采用单工序模生产。

（2）落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产。

（3）中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。

方案（1）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。

方案（2）只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。

方案（3）也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该见冲压生产以采用方案（2）为最佳

2.4 模具结构形式的确定

正装式复合模和倒装式结构比较：

正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲载件，还可以冲制孔边距较小的冲载件。废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的涨力，有利于凸凹模减小最小壁厚。

倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲载件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有力条件，所以应用十分广泛。

制件孔边距较大，平直度要求不高，不能使用正装式复合模生产。由以上综合分析确定该制件的生产采用倒装式复合模具生产。

2.5 排样设计

四川理工学院毕业设计（论文）第 5 页排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。

排样的方式有多种多样，如：直排、斜排、直对排、混合排、少废料和五废料等排样方式，由止动片图得，此冲裁件采用直排。

排样时工件以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理的确定搭边数值。搭边过大，材料利用率低;搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。根据生产统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50％以上。

搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边值的大小与下列因素有关：

（1）材料的力学性能，硬材料的搭边值可小一些，软材料的搭边值要大一些。

（2）工件的形状与尺寸，工件的尺寸大或者有圆角半径较小的凸起时，搭边值取大一些。

（3）材料厚度，材料厚度大则搭边值大一些。

（4）送料及挡料方式，手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。

（5）卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。

搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且影响冲裁件的剪切表面质量。

查《冲压模具设计与制造》表2.5.2,确定搭边值:

条料边缘的搭边和工件间的搭边分别为2.2mm和2.0mm

从而可计算出条料宽度和送进步距分别为44.4mm和32mm。

如图2-2所示

毛坯排样采用的是条料，且垂直于送料方向的凹模长度大于送料方向的凹模宽度，为降低生产成本，提高经济效益，采用横向手工送料方式，条料的送进方向。

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图2-2 方形垫片排样图

一个步距内的材料利用率η为.

裁单件材料的利用率按[2]式计算,即

%100BL

n 1?=A η （2-1） 式中 A —冲裁面积(不包括内形结构废料 如图2-3)； 1n — 一个冲距内冲冲裁件数目；

B —条料宽度；

L —进距。

利用CAD 可计算得24.38mm 68A = 所以%84.63%1004

.34425.9221%100BL n 1=???=?=A η

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图2-3 废料种类图

2.6 冲压力的计算

2.6.1冲压力

冲压力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的。通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。

所以，在这里要计算两次冲裁力，再相对比较取最大的冲裁力作为冲压力。 用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F 一般按下式计算：

τKLt F = （2-2）

式中：

F —冲裁力（KN ）

； L —冲裁周边长度；

t —材料厚度；

τ—材料的抗剪强度（Mpa ）

。 K —系数；

系数K 是考虑到实际生产中，模具间隙的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度等因素的影响而给出的修正系数。一般取K=1.3。

材料Q235-A 的抗剪强度查表τ=350Mpa ；

材料厚度t=2mm ；

冲孔力1F ：

所以KN KLt F 18.57350283.623.11=???==τ

其中L=62.83mm ；

落料力2F

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