垫片冲压模具毕业设计.docx
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垫片冲压模具毕业设计
引言
随着现代工业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛,其适应性也越来越强。
已成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体系。
模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，是衡量一个国家工业发展水平的重要指标，模具工业在整个国民经济发展中的作用愈来愈显著。
模具工业是促进国民经济增长的重要产业，其发展水平标志着一个国家工业水平及产品研发能力。
改革开放以来，我国摸具工业发展迅速，目前有近2万家摸具制造厂，从业人员约70万人，绝大部分工业产品的模具设计与制造都能独立完成。
随着近代工业的发展和产品更新换代周期的加快，模具的需求量日益增长，对冲压加工提出了越来越高的要求，其设计、制造水平也在不断提高。
近年来，模具的计算机辅助制造技术（模具CAD/CAM）、板料成形模拟仿真技术（冲压CAE）、快速成形（RPM）与各种常规的铸造、粉末烧结工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术等新技术的应用以及精密冲裁、液压成形、超塑性成形等新工艺的应用，使冲压技术上了一个新台阶。
由于本人知识水平有限，实践经验不足，在设计中难免有不当和错误的地方，望请老师给予批评和改正。
概述
在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具把金属或非金属材料制造出所需形状或制品的专用工具统称为冲模，因为通常是在温室下进行加工，所以称为冷冲压。
模具是工业生产的基础工艺装备，也是发展和实现少，无切削技术不可或缺的工具，如汽车，拖拉机，电器，电机，仪器仪表，电子行业等有60%-80%的零件需要用模具加工，轻工制品生产中应用模具更多。
利用模具加工零件，主要有以下特点：
（1）生产率高，操作简单，用意实现生产的自动化及半自动化，适用于大批量零件与制品的加工与制造。
（2）节约原材料，既材料利用率较高。
（3）冲压零件表面光洁，尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉。
（4）可加工形状较复杂的零件制品。
（5）一般不需要进一步加工，可一次成型。
因此，模具上工业生产中使用极为广泛的工艺设备，冲压工艺和模具工业得到了世界各国的重视。
一、冲裁件的工艺性分析
（一）冲裁件的冲压工艺性
冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性。
冲裁件的工艺性对冲裁质量、材料的经济利用、生产率、模具制造及使用寿命都有很大的影响。
因此，在设计中应尽可能提高其工艺性，冲裁件的工艺性主要包括以下几个方面：
①冲裁件的结构工艺性。
②冲裁件的精度和表面粗糙度。
（二）确定冲裁工艺方案
该制件属于大批量生产，且零件形状简单、工艺性良好，又只需一次落料即可，故选择单工序落料模具进行加工。
（三）模具的结构形式
模具的结构形式很多，可根据冲压件的形状、尺寸、精度、材料性能和生产批量及冲压设备、模具加工条件、工艺方案等设计。
在满足冲压件品质要求的前提下，力求模具结构简单、制造周期短、成本低、生产效率高、寿命长。
设计本套模具的结构形式时，考虑到零件外形简单，用于修配，精度要求不高，属于中、小批量生产，单步落料即可完成加工，所以凹模设计成整体式，凸模设计成直通式。
冲裁过程中的导向利用固定卸料板完成，一方面进行冲裁导向，另外可完成刚性卸料。
冲裁时的送料方式采用手动送料形式，材料在模具中的位置利用固定挡料销确定。
二、工艺计算
（一）排样设计及材料利用率计算
排样即冲裁件在材料上的布置方式，排样设计的工作内容包括选择排样方法，确定搭边的数值，计算条料宽度与送料步距，合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。
排样方案是模具结构设计的依据之一。
排样方法有两种，即：
①按材料的利用率排样。
可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。
因少废料排样对模具寿命影响较大，无废料排样定位误差大，故选用有废料排样。
②按布置形式排样。
可分为直排、对排、多排和混合排。
因此工件形状适合直排，且直排的模具最简单，故选用直排。
冲压件大批量生产的成本中，坯料材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。
冲裁件的实际面积与所用材料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的指标。
一个步距内的材料利用率计算公式：
式中A——一个布局内工件的有效面积（mm）；
s——送料步距（mm）；
B——料宽（mm）。
则材料利用率：
67%
（二）冲压力的计算
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具以及检验模具的强度。
压力机的公称压力必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。
冲裁力的大小主要与材料的机械性能、厚度和冲裁件分离的轮廓长度有关。
用平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
F=KLtτ
式中F—冲裁力（N）；
L—冲裁件的周边长度（mm）；
t—材料厚度（mm）；
τ—材料抗剪强度（MPa）；
K—修正系数，一般取K=1.3。
1.冲裁力：
F冲=F落+F孔=25662（N）
2.卸料力：
3.推件力：
总的冲压力：
F总=F冲+F卸+F推=31765（N）
（三）凸凹模刃口尺寸的计算
刃口尺寸的计算方法基本上可以分为两类：
①凸模与凹模分开加工。
②凸模和凹模配合加工。
因凸凹模配合加工的冲模容易制造，并且此工件属于薄板工件，精度不高，所以采了用凹凸模配合加工的方法。
由于本次制件用单步落料完成，所以根据凹凸模设计原则，设计时以凹模尺寸为准，间隙取在凸模上。
由于制件尺寸为未注公差尺寸，制造精度要求不高，所以可按IT14级处理。
查标准公差数值表及孔、轴的基偏差数值表，确定各处尺寸及其上下偏差，结果如下：
根据以上结果，按采用配合加工的方法进行凸、凹模刃口尺寸的确定。
查表确定该冲裁模初始合理双面间隙为：
，
1.冲孔
，
凸模尺寸：
凹模按冲裁间隙要求配作。
2.落料
凹模尺寸：
凸模按冲裁间隙要求配作。
（四）压力中心的计算
冲压力合力的作用点称为冲裁的压力中心，为了保证压力机和模具平稳地工作，必须使冲裁模的压力中心在压力机滑块的中心线上。
否则将会使冲裁模和压力机滑块承受侧向力，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，甚至还会引起压力机导轨的磨损，影响压力机的精度。
当冲件的形状特殊，从模具结构考虑不宜使压力中心与滑块中心相重合时，应注意压力中心的偏移不超出所选用压力机的允许范围。
冲裁形状对称的工件时，其压力中心位于工件轮廓图形的几何中心。
三、选择与确定模具的零部件的结构与尺寸
（一）凹模外型尺寸的确定与选择
常见的凹模结构形式有整体式凹模和组合式凹模两种。
由于此工件属于中、小型工件，故选用整体式凹模。
凹模的孔口形式有两种：
一种是侧壁与凹模面垂直的直壁型孔；另一种是侧壁与凹模面稍倾斜的斜壁型孔。
根据此工件形状，凹模孔口应用线切割加工，落料部分不容易加工出斜面，故选用直壁型孔。
凹模外型尺寸应保证模具有足够的强度和刚度。
由于凹模的结构形式不一，受力状态比较复杂，一般是根据冲裁件的厚度和最大外形尺寸来确定的。
凹模的厚度为：
H=kb（H≥15mm）
式中b——冲裁件最大外形尺寸（mm）；
k——系数，考虑材料厚度影响的系数；
该模具凹模的厚度为16mm。
外形尺寸为60mm×50mm×16mm。
表3-1mm
注：
t为厚度。
（二）凸模外形尺寸的确定与选择
此冲模的卸料方式为固定卸料方式。
凸模的长度主要根据模具的结构，并考虑修磨、操作安全、装配等的需要来确定。
此凸模长度应为：
L=H1+H2+H3+H=14+14+16+2=46（mm）
式中H1——凸模固定板的厚度（mm）；
H2——固定卸料板厚度（mm）
H3——倒料板厚度（mm）
H——附加长度
（三）标准模架的选择
模架是上、下模座与导向零件的组合体。
标准模架的选用包括三个方面：
（1）根据冲件形状、尺寸、精度、模具种类和条料的送进方向等选择模架的类型；
（2）根据凹模周界尺寸和闭合高度要求确定模架的大小规格；
（3）根据冲件精度、模具工作零件配合精度确定模架的精度。
冲模工作时，除了压力机滑块对上模下模进行到向外，对于生产批量大，要求使用寿命长，安装方便，精度高的冲压模具，都采用导向装置。
常用的导向装置有倒板导向和模架导向。
1．导板导向
将固定卸料式模具的固定卸料板与凸模制成小间隙配合，一般为
，则卸料板起到导向的作用，故又称为导向卸料板。
其作用有两个：
一是在冲程时起上模与下模之间的导向作用；二是在回程时起卸料作用。
2．模架导向
冷冲模架按其导向装置的结构不同，主要分为滑动导向模架与滚动导向模架，滑动导向模架又根据导柱的位置不同分为中间导柱滑动模架，后侧导柱滑动模架，对角导柱滑动导向模架与四导柱滑动导向模架。
基于对结构工艺性的考虑，该模具选用第一种即导向卸料板为导向装置。
（四）定位零件的选择
本次设计的模具为复合模，在复合冲裁模上通常采用导料销进行导料，又由于设计为倒装式复合模，所以选择了弹顶式导料销。
将其设定在弹压卸料板上，位于条料的同侧。
根据挡料销的工作特点和作用，分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。
该模具选用的即为φ3的固定挡料销，将其装在凹模型孔出料一侧，利用落料以后的废料孔进行挡料，控制送料距离。
此工件所用条料板厚为0.5mm，且此冲模选用固定挡料销。
（五）卸料装置的确定与选择
卸料装置有固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀卸料装置。
此冲模选用固定卸料装置。
（六）连接螺钉的确定与选择
螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力，一般按经验选用。
对于中、小型模具，螺钉可根据凹模厚度参考表3-3。
根据表3-3，应选用M6的螺钉。
表3-3
四、冲压设备的选择
（一）制件所需冲压力与压力机公称压力的关系
压力机公称压力必大于总压力的1.6到1.8倍，
1.8
＝1.8*28.9=52（kN）
则冲裁时可选择60kN的压力机
（二）压力机的选择
1.8*31.765=51.177（kN）
所以可以选择公称压力为60kN的冲床。
型号为JB23-6，设备参数如下：
公称力
60kN
工作台尺寸左右*前后
280*170
公称力行程
1.5mm
滑板尺寸左右*前后
90*90
喉径
80mm
模柄孔尺寸
Ф30*50
立柱间距
130mm
冲压次数
180次/分
工作台至滑板距离
160mm
垫板厚度
30mm
行程
40mm
机身最大倾角
30°
装模高度调节量
20mm
总结
通过本次毕业设计我受益匪浅，使我深深的懂得：
模具设计需要严谨的学习态度和认真的工作作风，设计不仅要讲究质量，而且还要在保证质量的基础上提高效率，效率就是金钱。
在这个工件设计的过程中有很多的问题需要独立思考，经过不断翻阅所学过的书籍和到网上认真地查找和阅读相关的参考资料，不但提高了个人查阅资料的能力，还开拓了我的视野。
设计是一个反复修改的过程，设计的各结构之间存在必然的联系，因为设计不能单从设计本身考虑，还要结合零件的加工、制造，还有模具的成本等方面进行考虑。
在这次设计中我懂得了解决困难要靠坚持不懈的努力，从而使我的思维能力得到了很大的提高，给我提供了一个很好的应变能力训练机会，在我的人生中有着不平凡的意义。
致谢
在此我向指导教师致以十二万分的感谢,感谢她几个月来的精心指导和悉心照料；在写作过程中，老师一直关注着我的进展情况，在百忙之中给予我最大限度的支持和指导，使我受益匪浅，学到了很多新知识，在此，衷心感谢老师对我的帮助。
在这过程中，我学到了很多以前书本上学不到的知识，让我在临近毕业之际，在学业上又充实了自己，最后向在毕业设计过程中所有帮助过我的老师和同学表示感谢。
老师的培养使我懂得了很多在大学三年里我通过学习和实践，使我掌握了多项技能感谢老师的栽培和培养，老师您那对工作的努力和认真严谨的态度是我今后学习的榜样。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少同学、朋友给了我很大的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！
参考资料
[1]汤忠义.冲压模具设计，中国劳动社会保障出版社
[2]吴裕农，黄沛权，吴东平．模具制造工艺，第1版，第华南理工大学出版社
[3]中国机械工业教育协会．冷冲模具设计及制造，第1版，机械工业出版社
[4]熊南峰，石其年．冷冲模具设计，第1版科学出版社
[5]徐政坤．冲压模具设计与制造，第1版，化学工业出版社
[6]杜东福．冷冲压工艺及模具设计，第1版，湖南科学技术出版社
[7]李硕本．冲压工艺学，第2版，机械工业出版社
附件：
（1）上模板加工工艺与程序：
加工步骤
刀具与切削参数
加工内容
刀具规格
主轴转速
r/min
进给率
mm/min
刀具补偿
刀号
刀具名称
材料
长度
半径
1.钻中心孔
T1
Φ4中心钻
高速钢
1200
120
H1
2.钻7-Φ4通孔
T2
Φ4直柄麻花钻
1500
100
H2
3.钻4—Φ6通孔
T3
Φ6直柄麻花钻
1500
100
H3
4.扩2—Φ4.8孔
T4
Φ4.8直柄麻花钻
1500
100
H4
5.扩Φ19.8孔
T5
Φ19.8直柄麻花钻
350
40
H5
6.铣4—Φ10台阶孔
T6
Φ8键槽铣刀（2刃）
1000
15
H6
D6
7.铰Φ20孔
T7
Φ20铰刀（6刃）
100
10
H7
8.铰2—Φ5H7孔
T8
Φ5铰刀（4刃）
300
15
H8
9.铣Φ26台阶孔
T9
Φ20键槽铣刀（2刃）
600
100
H9
D9
加工程序：
O001;（钻中心孔）
G91G28Z0;
G28X0Y0;
G90G00G54X0Y0;
G43H1Z30.0;
M03S1200;
G90G98G81X0Y0R1.0Z-2.0F120;
X-22.0Y17.0;
X-22.0Y-17.0;
X22.0Y17.0;
X22.0Y-17.0;
X-22.0Y-8.5;
X22.0Y8.5;
G80;
M30;
O002;（钻7-Φ4通孔）
G91G28Z0;
G28X0Y0;
G90G00G54X0Y0;
G43H2Z30.0;
M03S1500;
G90G98G83X0Y0Z-18.0R1.0Q2.0F100;
X-22.0Y17.0
X-22.0Y-17.0;
X22.0Y17.0;
X22.0Y-17.0;
X-22.0Y-8.5;
X22.0Y8.5;
G80;
M30;
O003；（钻4—Φ6通孔）
G91G28Z0;
G28X0Y0;
G90G00G54X0Y0;
G43H3Z30.0;
M03S1500;
G90G98G83X-22.0Y17.0Z-18R1.0Q2.0F100;
X-22.0Y-17.0;
X22.0Y17.0;
X22.0Y-17.0;
G80;
M30;
O004；（扩2—Φ4.8孔）
G91G28Z0;
G28X0Y0;
G90G00G54X0Y0;
G43H4Z30.0;
M03S1500;
G90G98G83X-22.0Y-8.5Z-18R1.0Q2.0F100;
X22.0Y8.5;
G80;
M30;
O005;（扩Φ19.8孔）
G91G28Z0;
G28X0Y0;
G90G00G54X0Y0;
G43H5Z30.0;
M03S350;
G90G98G81X0Y0Z0R1.0Q2.0F40;
G80;
M30;
O006;（铣4—Φ10台阶孔）
G91G28Z0;
G28X0Y0;
G90G00G54X0Y0;
G43H6Z30.0;
M03S1000;
G00X-22.0Y17.0;
Z2.0;
G01Z0F15;
M98P10L6;
G90G00Z100;
X-22.0Y-17.0;
Z2.0;
G01Z0F15;
M98P10L6;
G90G00Z100;
X22.0Y-17.0;
Z2.0;
G01Z0F15;
M98P10L6;
G90G00Z100;
X22.0Y17.0;
M98P10L6;
G90G00Z100;
M30;
O0010；（子程序1）
G91G01Z-1.0F30；
G01G42X3F100D06；
G02I-3.0；
G40G01X-3.0；
M99；
0007；（铰Φ20孔）
G91G28Z0；
G28X0Y0；
G90G00G54X0Y0；
G43H7Z30.0；
M03S100；
G98G85X0Y0Z-18.0F10;
G80;
M30;
O008;（铰22—Φ5H7孔）
G91G28Z0；
G28X0Y0；
G90G00G54X0Y0；
G43H7Z30.0；
M03S300；
G98G85X-22.0Y-8.5Z-18.0F15;
X22.0Y8.5；
G80;
M30;
O009；（铣Φ26台阶孔）
G91G28Z0；
G28X0Y0；
G90G54X0Y0；
G43H9Z30.0；
M03S600；
G0Z2.0；
G01Z0F30；
M98P11L4；
G0Z100.0；
M30；
O11；（子程序2）
G91G01Z-1F30；
G01G42X13.0F100D9；
G02I-13；
G40G01X-13.0；
M99；
（2）垫板加工工艺与程序
加工步骤
刀具与切削参数
加工内容
刀具规格
主轴转速
r/min
进给率
mm/min
刀具补偿
刀号
刀具名称
材料
长度
半径
1.钻中心孔
T1
Φ4中心钻
高速钢
1500
80
H1
2.钻6-Φ5.8通孔
T2
Φ5.8直柄麻花钻
1000
100
H2
3.铰6—Φ6通孔
T3
Φ6H7铰刀
150
15
H3
垫板加工程序：
O0001;（钻中心孔）
G91G28Z0;
T1M6;
G90G54X0Y0S1500M03;
G43H1Z100.0;
G98G81X-22.0Y-17.0Z-2.0R2.0F80;;
Y-8.5;
Y17.0;
X22.0;
Y8.5;
Y-17.0;
G80;
M05;
G91G28Z0;（钻Φ5.8孔）
T2M6;
G90G54X0Y0S1000M03;
G43H2Z100.0;
G98G83X-22.0Y-17.0Z-8.0R2.0Q2F100;
Y-8.5;
Y17.0;
X22.0;
Y8.5;
Y-17.0;
G80;
M05;
G91G28Z0;（铰孔）
T3M6;
G90G54X0Y0S150M3;
G43H3Z100.0;
G98G85X-22.0Y-17.0Z-8.0F15;
Y-8.5;
Y17.0;
X22.0;
Y8.5;
Y-17.0:
G80;
M05;
G00Z100.0;
M30;
升级会员 