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M12说明书说明书XXXXXXX本科毕业设计说明书M12螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计M12BoltGasketStampingProcessandDieDesign性质:

毕业设计毕业论文教学院：

机电工程学院系别：

机械设计制造及其自动化学生学号：

XXXXXX学生姓名：

XXX专业班级：

XXXXX指导教师：

XXX职称：

讲师起止日期：

2013.4.32013.6.18XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX摘摘要要螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计，通过对冲压件的分析和有关冲压工艺的资料阅读，大量了解有关模具设计的基本概况，确定合理的冲压工艺方案，设计冲压工序的模具，使用标准的模架，使用UG三维绘图软件绘制模具三维图，对冲压机构进行工艺分析。

明确了设计思路，确定冲压成型工艺过程对各个具体部分进行计算和校核，这样设计出来的结构可确保模具工具运行可靠，保证了其他部件的配合，根据三维图绘制模具的二维图和零件图。

通过止动垫片的设计，巩固和深化了所学知识，并对有关模具设计的国内外发展有了充分的了解。

关键词：

冲压工艺；止动垫片；模具设计；冲压模具AbstractTheboltandgasketstampingdiestampingprocessdesign,Bystampingpartsstampingprocessanalysisandinformationaboutreading,alotofinformationaboutthebasicoverviewofmolddesign,stampingprocesstodetermineareasonablesolutionStampingdiedesignprocess,usingastandardmoldbase,theuseofthree-dimensionalgraphicssoftwaretodrawUGmoldthree-dimensionalimagesofthestampingprocessanalysisinstitutionsCleardesignideas,stampingprocesstodeterminethespecificpartofeachcalculationandverificationThisstructurecanbedesignedtoensurereliableoperationdietoolstoensurethecooperationofotherparts,accordingtothree-dimensionaltwo-dimensionalgraphdrawingdiesandpartsdiagramThroughthestopgasketdesign,consolidateanddeepentheknowledge,anddomesticandinternationaldevelopmentsrelatedtomolddesignhasbeenwellunderstood.Keywords:

stampingprocess;stoppads;molddesign;stampingdie第一章第一章绪绪论论1.1课题课题来源及研究意义来源及研究意义本设计说明书是止退垫片冲模设计的基本要求、主要内容及相关的技术资料而编写的。

内容涉及到冲压工艺与模具设计、机械零件设计手册，标准紧固件设计制作工艺与质量检测标准规范全书等课程。

这次设计运用了冲压工艺与模具设计的各种优点来设计加工冲压模具的，模具设计是随着生产和技术的发展，在冲压模具，冷锻为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。

模具作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛和重要的工艺装备。

采用模具生产制片和零件，具有生产效率高，可实现大批量生产。

节约原材料，实现无切削加工。

产品质量稳定。

具有良好的互换性，操作简单，对操作人员没有很高的技术要求。

利用模具批量生产零件加工费用低，所加工出的零件与制件可以一次成形，不需径向再加工，能制造出其他加工工艺方法难以加工，形状比较复杂的零件制品，容易实现生产的最大化的等点.压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。

因此，本设计的主要目的就是使我们学生理论联系实际，培养灵活运用基础知识和独立分析、设计及解决实际问题的能力。

本书共分四章，第一章概述了止退垫片的功能特点，安装及使用；第二章总体方案的设计包括了设计的内容、要求、工作量、总体方案的确定等；第三章是设计的是模具零部件的设计，第四章是设计后的感言。

在本设计编写过程中，得到了刘兴德老师支持和帮助，在此向他们表示衷心的感谢。

限于我的水平，书中的错误疏漏之处在所难免，恳请老师们批评指正。

编者2013年6月1.2螺栓止退垫片工作原理与设计要求螺栓止退垫片冲压工艺及冲压模具的设计是一项复杂的工艺过程，止退垫片的工作原理为：

圆螺母止动垫片有内舌，外圆还有可以被拉弯的齿，首先将螺栓穿过止动垫片，拧好螺纹（未拧紧时）将止动垫片的内舌放入螺栓的凹槽中，当六角螺母预紧就位后，止动垫片的外齿与圆螺母所配合底面的槽相对应，螺母扳将垫片的外齿折弯嵌入相对应的螺母的槽中，这样螺母就被固定了，达到放松的目的。

止推垫片冲压模具可以这样来定义和描述，冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。

1、模具工作表面不允许有砂眼，缩孔等2、模具表面精度高，耐磨，耐高温。

3、定位精度高，冲压精度准确。

4、自动化程度高，操作简单。

5、寿命长，安全可靠。

1.3模具行业的发展现状及市场前景模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。

世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。

近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。

单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。

2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。

另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。

目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。

1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。

工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

1.4冲压工艺介绍冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。

冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。

冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。

全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。

汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。

仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。

冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。

冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。

由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。

冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。

热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。

冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。

生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。

1.5冲压工艺的种类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。

1.6冲压行业阻力和障碍与突破冲压行业阻力和障碍与突破阻力一：

机械化、自动化程度低美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。

突破点：

加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。

汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。

争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。

而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。

应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。

同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。

阻力二：

生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。

突破点：

走专业化道路迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。

通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。

阻力三：

冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板（1650mm以上）等都依赖进口。

突破点：

所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。

铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。

阻力四：

科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。

先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。

技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。

目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。

突破点：

走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。

所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。

阻力五：

大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。

突破点：

提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术（CAE）。

加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。

力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。

阻力六：

专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。

另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。

突破点：

提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。

振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。

要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。

第二章止退垫片冲模总体方案的确定2.1设计题目及主要参数2.1.1设计题目设计题目M12螺栓垫片冲压工艺及冲压模具设计2.1.2止退垫片主要参数止退垫片主要参数1.外圆直径：

24mm2.内圆直径:

12mm3.外齿内直径：

17mm4.内舌尺寸：

宽为3mm5.材料厚度：

t=0.8mm6.生产批量：

中批零件形状右如图所示图2-1止退垫片零件名称：

止退垫片2.2冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计2.2.1冲压件工艺分析冲压件工艺分析.材料：

改冲裁件的材料为弹簧钢60Si2Mn，该种钢主要用来制造铁道车辆汽车拖拉机上的板簧和螺旋弹簧，安全阀弹簧也广泛用于各种重型机械上的减震器，仪表中的各类弹簧。

允许工作温度低于230目前60Si2Mn钢的生产量几乎占弹簧钢产量的80%。

.零件结构：

该冲裁件结构比较复杂，并在外沿有5个外齿，还有1个内舌，适合冲裁.尺寸精度：

零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件的尺寸公差。

孔的公差尺寸可按IT9计算，外齿公差尺寸可按IT11计算，查公差表可得各公差尺寸为零件外形：

mm外齿尺寸：

mm零件内孔：

mm内舌尺寸：

宽为3mm，长为：

1.8mm2.2.2工艺方案及模具结构类型工艺方案及模具结构类型此零件包括冲孔，切口，落料三个基本步骤，可以采用以下三种工艺方案：

先落料，切口，冲孔，采用但工序模生产落料冲孔切口复合冲压，采用复合模生产冲孔切口落料连续冲压，采用级进模生产方案：

模具结构简单，但需要三道工序，三道模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难于满足零件中批量生产的需要，由于零件结构简单，为提高生产效率，主要采用复合模或级进模冲裁方式。

方案：

采用复合模，压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率高，适合中批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好，适宜冲薄料。

方案：

采用级进模，压力机一次行程内可以完成多个工序，生产效率高，冲件精度高，适合中小型零件的大批量零件生产，容易实现自动化，较难保证内外形相对位置一致性。

模具强度高。

工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为了便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。

2.3排版设计排版设计2.3.1步距步距步距指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值。

步距可定义为：

式中S冲裁步距；L沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值；a沿送进方向的搭边值。

查模具标准手册，表3-2低碳钢零件搭边值，确定搭边值两工件间的搭边：

工件边缘搭边：

步距为：

25mm2.3.2条料宽度条料宽度条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需宽度方向的最小尺寸。

理论上条料宽度可按下式计算：

（2-1）式中:

B条料宽度的理论值；D垂直于送进方向毛坯的最大轮廓尺寸,它随毛坯排样方位变化侧搭边值。

2.3.3确定条料的宽度确定条料的宽度条料宽度的确定原则是：

最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。

因此，在确定条料宽度时必须考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构分别进行计算。

因为此复合模考虑采用的是手工送料方式，所以有侧压板导向的搭边可小些。

设计时采用侧刃装置，和采用侧压装置，所以计算条料宽度时，无按以下式计算：

（2-2）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（mm）为条料宽度的单向（负向）公差（mm），查模具标准设计手册表3-2低碳钢零件搭边值得工件边缘搭边：

查模具标准设计手册表3.3条料裁剪公差和与导料板的间隙。

得。

图2-2材料布置排样方案和搭边值确定后，即可定条料或带料的宽度。

在确定条料宽度时，必须考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，以内感根据不同结构分别进行计算。

图2-3有侧压冲裁图2-4无侧压冲裁2.3.4材料的经济利用材料的经济利用冲裁件中批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。

衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。

其计算公式如下：

一个进距内的材料利用率：

（2-3）材料利用率；A产品毛坯外形所包容的面积；B条料宽度；S冲裁步距。

2.4冲压力和压力中心计算冲压力和压力中心计算2.4.1冲压力的计算冲压力的计算冲裁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，用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：

（2-4）式中:

F-冲裁力L-冲裁周边长度t-材料厚度-材料抗剪强度K-系数系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口的磨损，材料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取为计算简单，也可以按下式估算冲裁力：

式中-材料的抗拉强度。

（1）冲压力落料力:

切口力:

其中按已低温退火弹簧钢60Si2Mn计算。

表2-1卸料力、推件力和顶件里系数冲孔力:

卸料力:

（h为下模刃口高度，t为材料的厚度）为卡在下模孔内零件数。

压力中心（如图所示）:

由图可知冲压件的压力中心的坐标为（12,12）图2-5压力坐标2.4.2工作零件刃口尺寸计算工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准，落料凸模按间隙值配制，冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制，切口部分以切口凸模为基准设计，切口凹模按间隙值配制，即以落料凹模，冲孔凸模，切口凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。

表2-2刃口尺寸计算表基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料凹模制件精度为IT14故x=5相应凸模尺寸按凹模尺寸配置保证双面间隙在0.2460.36冲孔凸模同上制件精度为IT9故相应凹模尺寸按凸模刃口尺x=0.75寸配制保证双面间隙在0.2460.36之间切口凸模同上制件精度为IT11故x=0.75相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配制保证双面间隙在0.2460.36之间表2-3冲裁凹模刃口型式及主要参数2.4.3工作零件结构尺寸工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸凹模厚度：

（15mm）（2-5）则取凹模壁厚偶实取凹模板边长：

查标准GB2858.1-81凹模板宽B=80mm故确定凹模板外形为：

1008014（mm）凸凹模尺寸：

凸凹模长度：

其中：

为凸凹模固定板厚度为弹性卸料板厚度h为增加长度包括凸模进入凹模深度，弹性内外刃口最小壁厚为7mm，根据强度要求，查冲压模具设计与制造表2.96知，该壁厚为2.7mm，即可故该凸凹模侧壁强度足够。

冲孔凸模尺寸：

其中：

为凸模固定板厚度为凹模板厚度凸模强度校核：

该凸模不属于细长杆，强度足够。

2.4.4其他模具零件结构尺寸其他模具零件结构尺寸1）根据倒装复合模形式特点：

凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其他模具模板尺寸，列于下表表2-4模板尺寸序号名称长宽高（mm）材料数量1上垫板100806T8A12凸模固定板100801245#13缺料板100801045#14凸凹固定板100801645#15下垫板100806T8A1根据模具零件结构尺寸，查标准GB/T2851.3-90选取后侧导柱1008030标准模架一副。

2）弹簧的选择由于卸料板需要足够的弹力，则必须要有弹簧的弹力，选择弹簧根据GB/T2861.11-90材料：

65Mn热处理，硬度为HRC44-50技术条件按GB/T12446的规定钢丝直径为，中径为,长度圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧：

GB/T2861.11图2-6弹簧2.4.5冲床选用冲床选用根据总压力=488.356KN，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备选用JB3847-85开式双柱可侧冲床，并在工作台面上备制垫块。

其主要工艺参数如下：

公称压力:

630KN滑块行程：

100mm行程次数：

50次/分最大闭合高度：

360mm连杆调节长度：

80mm工作台尺寸（前台左右）：

480mm710mm第三章第三章模具制造模具制造3.1主要模具零件加工工艺过程主要模具零件加工工艺过程3.1.1落料凹模加工工艺过程落料凹模加工工艺过程序号工序名工序内容1备料段件（退火状态）：

858523mm2粗铣铣六面到80.380.322.5，注意两大平面与两相邻侧面用标准角尺测量达基本垂直3平面磨磨光两大平面厚度达14.6mm，并磨两相邻侧面达四面垂直度0.02mm/100mm4钳划线划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸钻孔钻螺纹底孔，销钉底孔，凹模洞口穿线孔铰孔铰销钉孔到要求攻丝攻螺纹丝到要求5热处理淬火时硬度达到6064mm6平面磨磨光两大平面使厚度达到22.3mm7线切割割凹模洞口，并留0.010.02mm研余量8钳研磨洞口内壁侧面达0.8um配推件块到要求9钳用垫片层保护凸凹模与凹模间隙均匀后，凹模与上