机械模具冲压毕业设计Word格式.docx
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答
JlA亠辩小组成员
姓名
专业技术职务或职称
签字
答辩小组提出的主要问题及学生回答问题情况
（至少3个问题）答辩小组组长签名：
一、引言6…
二、摘要（关键词）j
三、模具设计7
1、零件工艺性分析8-
2、冲压工艺方案制定8
3、工艺计算9…
4、模具总体设计15
5、模具主要零部件结构设计15
6、模具总装图22-四、
非标准件的加工工艺
1、冲压工艺卡片23'
2、加工工艺编制24
五、冲压设备的选择24
六、参考文献25…
七、结束语26••…
引言
大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中的最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能综合运用和检验。
模具是制造业的重要工艺基础，中国虽然很早就开始设计制造模具但长期未形成产业。
直到20世纪80年代后期，中国模具工业才进入发展快车道，中国模具产量已位居世界第三，模具推广应用的领域也越来越大。
世界模具向着很好的趋势发展。
随着机械制造行业的飞速发展，模具行业在各个行业中都处在重要的地位，不管在汽车、电子、航空、船舶以及军事武器中都离不开模具，它已经成为当代杰出工程技术成就之一。
尤其在经济全球化的形式下，各个行业都面临着日益激烈的市场竞争，如何提高企业的应变能力和生存能力，参与国际合作与竞争，都是摆在各个企业面前的重要课题。
人们对模具越来越要求高度自动化、高标准化。
为了拓展在工艺方面的知识，为了适应社会需要，在基础学习上进行一次比较全面的设计，是为了对所学知识的综合应用能力的考察，同时是对所学知识的回顾与检查。
本次设计是一副正装式典型结构复合模设计。
由于作者水平有限，在设计中错误、缺点之处在所难免，恳请老师多多批评指正
摘要
目前，模具的设计特别是冲压模具的设计在现代化制造行业起着越来越重要
的作用。
本次设计是从零件的工艺性分析开始，根据工艺要求确定设计的基本思路。
在分析冲压变形过程及冲压件质量影响因素的基础上，经过方案比较，选择
级进模作为该模具工艺生产方案。
然后设计模具的工作部分，即凸、凹模的设计。
包括冲压工艺计算、工艺方案制订和冲模设计以及典型零件的工艺分析。
设计中涉及冲压变形过程分析、冲压件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲压力与压力中心计算、冲压工艺性分析与工艺方案确定、冲压典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲压模具设计方法与步骤等。
该工件是“”形的，其表面还要冲两个不同形状的孔。
可用三种加工
工艺方案：
一：
单工序模分两次加工，一次落料一次冲孔。
二：
冲孔，落料复合模。
三：
冲孔落料级进模。
经比较方案二最佳。
确定加工工艺方案为冲孔落料复合模。
采用正装式典型结构冲孔落料复合模。
通过对正装式典型结构复合模模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。
关键词：
正装复合模
计计算
三•模具设计
所设计零件的零件图
1.零件工艺性分析
1结构与尺寸：
该零件形状较简单，尺寸较小，由圆弧直线和孔组成。
最
小孔径？
4o°
12mm>
4t;
孔至边缘最小距离2>
1.5t。
均适合于冲裁加工。
2精度：
冲裁加工冲裁件内外形所能达到的经济精度可达IT10〜IT14级，
孔中心与边缘距离尺寸公差可达土0.5mm。
该零件要就加工的孔？
4°
°
12mm和?
5oo.12mm均为IT12级，将冲裁所能达到的精度要求与零件所需要的精度要求相比较，可知能够通冲裁工艺加工得到保证，亦无其他要求。
即利用冲裁方式可以
达到零件图样要求。
3材料该零件的材料为10钢厚度为1.2mm。
抗剪强度b=258MPa断后伸长率'
■10=30%。
此材料具有良好的塑形，起冲裁加工性较好。
其他尺寸标注，生产批量等情况也符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压的方式进行加工。
2.工艺方案的确定
该零件所需的冲压工序为落料和冲孔，可拟定出以下三种工艺方案：
方案一：
用简单的单工序模分两次加工，一次落料一次冲孔。
方案二：
冲孔，落料复合模
方案三：
冲孔落料级进模
采用方案一，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，工件的累计误差大，操作不方便，难以满足零件大批量生产的需求，该工件为大批量生产经济性差。
方案二和方案三更具有优越性。
该零件即可采用冲孔、落料复合膜也可采用冲孔、落料级进模。
复合模模具的形状精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高，尽管模具结构较为复杂，但由于零件的几何形状简单，模具的制造并不困难。
级进模虽然生产效率也高，但零件的冲裁精度稍差，欲保证冲裁件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂，通过对上述三种方案的比较，该零件的生产采用方案二冲孔、落料复合模较佳。
3．工艺计算
（1）、排样设计
设计复合模时，首先要设计条料的排样图。
该零件近似于矩形，采用直排列时材料的利用率较高。
查表《最小搭边值》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.9）可得：
取最小搭边值为：
工件间1.5mm侧面1.8伽
计算条料宽度：
B=（30+2X1.8）=33.6mm
步距S=20+1.5=21.5m
L5
21,5
材料利用率的计算：
根据一般的市场供应情况，原材料选用1000mmx1000mmX1.2伽的冷轧薄钢板，每块可剪切成34mmx1000伽规格条料29条，材料的剪切利用率可达97.4%。
计算冲压件毛坯的面积：
A=（20X20+10X15）mm2=550mm2
一个步距的材料利用率
nA
=BSX100%
=（1X550）/（33.6X21.5）=76.14%
（2）计算凸凹模刃口尺寸
查表《较大间隙的冲裁模具初始双面间隙》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.4）可得间隙值：
/max=0.180m/mi=0.126m
1、冲孔?
400.12m凸凹模刃口尺寸的计算。
由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。
其凸、凹模的刃口尺计算如下：
查表《简单形状冲裁件（圆形、方形件）冲裁时的；
？
凸、：
凹值》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.5）可得凸凹模的制造公差:
、凸=0.020m、凹=0.020m
校核：
"
max—'
min二°
.°
54伽,
=0.040m
满足/max—/min—凸+「•凹的条件
查表《磨损系数X〉（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.6）可磨损系
数值：
=1
由公式d凸=（dmin⑺+/W
d凸=（dmin+■0°
_凹=（4・°
+〔X0.1）°
0.02伽=4.〔；
2mm
d凹=（d凸+/min）0^=（dmin+厶+“min）
d凹=（4+1X0.1+0.126）0002伽=4.23o002伽
2、冲孔？
5。
0.12伽凸凹模尺寸的计算：
由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。
其凸、凹模的刃口尺寸计算
如下：
查表《简单形状冲裁件（圆形、方形件）冲裁时的-凸、'
:
凹值》（《冲压工
艺与模具设计》原红玲主编表2.5）可得凸凹模的制造公差：
、凸=0.020mm:
.凹=0.020mm
/max—，min二0.054伽，
而：
凸+-；
凹=0.040m
满足/max—min—凸+「•凹的条件
=0.75
d凸=（dmin+:
）二凹=（5+0.75X0.12）_0.02山皿=5.09_0.02mm
d凹=（d凸+*min）0、凹—（dmin+"
+“min）
d凹=（5+0.75X0.12+0.126）00.025.220002m
3、外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算。
对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加
工设备的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：
APruiCo
当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸增大，部分不变。
变大的属于A类尺寸的有AiA2A3A4A5（凹模圆角R4处）
工件图中未标明公差的尺寸，查相关文献《标准公差数值（摘自GB/T1800.3—1988）»
（《公测配合与检测技术》黄云清主编表1—2）得出极限偏差：
00000
20』21伽15』18伽30』.21伽4』.12伽5』.12
查表《磨损系数X»
（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.6）可得磨损系
当<
0.20时，=1
当：
在0.21〜0.41时，=0.75
由公式：
Aj=（Amax—丄）04
0.21
A伯=（20—0.75X0.21）0~伽=19.840005伽
A2凹—凹
0.18
A3凹—（15—1X0.18）0~伽—14.8200.045伽
A4凹—（30—0.75X0.21）0〒伽—19.84。
0.05伽
A5凹—（4—1X0.12）04mm—3.8800.3mm
不变的属于C类尺寸的有GC2
C凹=C凸=C±
一
4012
C1=（1±
）1±
0.03）伽
4
018
C2=（11±
）mm=（11±
0.045
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，按凹模尺寸配做，保证双面间隙在
0.126〜0.180伽之间。
（3）冲压力的计算。
落料力F落=Lt二b
5
=（—X4X2n+3X5Xn+12+1+6+7+22+12）X1.2X3354
=49.378KN
冲孔力F孔=Lt二b
=（2nX2X3+2nX2.5）X1.2X335=21.470KN
冲孔时的推件力F推=门《推F孔
取直筒形刃口形式，由表《冲裁凹模的刃口形式及主要参数》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.21）可知刃口高度h=6伽
由于采用正装式典型结构，上模上行至上止点时，压力机滑块内的打料杆通过打杆、推块和推杆把废料推出。
每冲裁一次，冲孔废料推出一次，凸凹模孔内不积存废料。
即同时卡在凹模内的冲裁件废料个数n=1。
由表《卸料力、推件力、顶件力系数》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编
表2.7）可知：
K推=0.05K卸=0.04K顶=0.06
F推=nK推F孔=1X0.05X21.470KN=1.07KN
落料时的卸料力：
F卸=K卸F落=0.04X49.378KN=1.98KN
落料时的顶件力：
F顶=K顶F落=49.378X0.06=2.96KN
故中压力为：
F总=F推+F推+F推=1.07KN+1.98KN+2.96KN=6.01KN
为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位供应比计算的冲压力大30流右，即卩
F总'
=1.3XF总=1.3X6.01KN=7.813KN
总、总、
（4）压力中心的计算。
求出各段的重心位置：
Li=
4.模具总体设计
根据分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，可采用正装复合模，可
直接利用上模上行至上止点时，压力机滑块内的打料杆通过打杆、推块和推杆把废料推出。
每冲裁一次，冲孔废料推出一次，凸凹模孔内不积存废料。
工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔中设置顶件块。
由于在该模具中压料是由落料凹模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应具有压料的作用，应选用弹性卸料板来卸下条料废料。
弹性卸料装置采用聚氨酯橡胶。
因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。
因该制件采用的是正装复合模，所以直接采用挡料销和导料销即可。
为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。
由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是很高，所以直接采用后导柱模架。
5.模具主要零部件的结构设计
（1）凸模、凹模、凸凹模的结构设计
1）落料凹模的结构设计。
落料凹模采用直筒形刃口，由表《冲裁凹模的刃口形式及主要参数》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.21）可知刃口高度h=6伽。
该凹模的结构简单，宜采用整体式。
由表《凹模厚度系数K》（《冲压工艺与模具设计》原红玲主编表2.22）可知
k=0.4
即凹模高度H=kb=0.4X30mm=12mm
凹模壁厚C=1.5X12mm=18m
凹模的外形尺寸的确定：
凹模外形长度L=（30+2X18）m=66m
凹模外形宽度D=（20+2X18）m=46m
凹模整体尺寸标准化，查《冲压模具简明设计手册第二版》（北京化学工业
出版社郝滨海主编）表2.63《矩形凹模》取为80mX63mX14m
2）冲孔？
0.12mm凸模设计。
为了增加凸模的刚度与强度，凸模的非工作
部分直径应制成逐渐增大的多级形式，查表选用B形圆凸模。
查表《冲压模具简明设计手册第二版》（北京化学工业出版社郝滨海主编）
《凸模固定板》GB/T7643.5-94
取凸模固定板尺寸为：
80mX63mX18m
支承板尺寸为：
h支承板=15m
冲孔？
0.12mm凸模长度根据结构上的需要来确定：
L=h凸模固定板+h落料凹模+h支承板=18m+14m+15m=47m（取50m）
虽然此凸模直径较小，但长度较短。
经强度校核，刚度和强度足够。
冲裁时
凸模进入凹模刃口1伽
0.12伽凸模设计。
为了增加凸模的刚度与强度，凸模的非工作部分直径应制成逐渐增大的多级形式，查表选用B形圆凸模。
凸模固定板厚度、支承板尺寸同冲孔？
4o0.12mm的尺寸。
凸模长度根据结构上的需要来确实
L=h凸模固定板+h落料凹模+h支承板=18mm+14mm+25mm=47mm（取50mm）
3）凸凹模的结构设计。
本模具为正装式复合模，除了冲孔凸模和落料凹模外还有一个凸凹模。
在凸凹模内部，由于要设置推杆，所以凸凹模刃口采用直筒形刃口。
确定凸凹模安排在模架上的位置是，要根据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。
卸料板整体尺寸标准化，查《冲压模具简明设计手册第二版》（北京化学工
业出版社郝滨海主编）表2.63《弹性卸料板》取为80mx63mX10m
凸凹模长度根据结构上的需要来确定：
L=h卸料板+h橡胶+h凸凹模固定板+h=10m+25m+16m=51m（取55m）
（2）、模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：
1、橡胶的自由高度H0
Hd=（3.5〜4）H工
H工=h工作+h修磨
=t+1+（5〜10）mm=1.2+1+5=7.2mm
由以上两个公式，取H=25.2mm
2、确定橡胶的横截面积A:
A=Fx
查《冲压手册》（第二版）表10刁，查得矩形橡胶在预压量为10%〜15%寸
的单位压力为0.6Mpa，所以
A=1840N一0.6Mpa=3066.7mm
3、确定橡胶的平面尺寸：
根据零件的形状特点，橡胶的外形选用矩形，中间开矩形孔避让凸凹模，避
让孔尺寸为45mmx38mm。
外形先定一边为80mm，则另一边为：
bx80-45X38=A
b=（3066.7+45X38）十80=59.7mm
4、校核橡胶的自由高度H。
：
为满足橡胶的高径比要求，将橡胶分成4块，其最大外形尺寸为40mm,
所以：
H0/D=25.2-40=0.63
橡胶垫的高径比为0.5〜1.5,所以选用的橡胶垫规格合理，满足使用要求。
其装模高度约为0.85X25.2=21.42mm。
取25伽
（3）模架的选择模架各零件标注如下：
上模座：
100mx80mx25m
GB/T2855.1-90
下模座：
100mx80mx30m
GB/T2855.2-90
导
柱：
20mx125m
GB/T2861.1-90
套：
22mx65mx28m
GB/T2861.6-90
模
柄：
?
20mx60m
JB/T7646.2-94
其他零件的选择：
橡胶：
18mx65mx25m
GB/T2867.9-81
垫板厚度：
80mx63mx6m
JB/T7650.5-94
卸料板厚度：
80mx63mx10m
GB/T2855.5-90
凸模固定板厚度：
80mmX63mmX18mmJB/T7644.—94
凸凹模固定板厚度：
80mx63mx16mJB/T5830-94模具的闭合高度：
H闭=h上模座+h垫板+h凸凹模固定板+h橡胶+h卸料板+h凹模+h支承板+
h凸模固定板+h垫板+h下模座
=25m+6m+16m+25m+10m+14m+15m+18m+6m+30m=165m
6、模具总装图
通过以上设计，可以得到如下图所示的模具总装图
2T抚
1一下模座2—导柱3—垫板4—推杆5—冲孔凸模6—圆柱销
7—凸模固定板8—支承板9—凹模10—卸料板11—橡胶12—螺钉
13—销钉14—推板15—模柄16—打杆17—防转销18—卸料螺钉
19—上模座20—垫板21—凸凹模22—凸凹模固定板23—导套
24—推杆25—顶件块26—挡料销27—导料板
四、非标准件的加工工艺
凹模的加工工艺规程
1.零件图如下
60
J
—<
/IM
tl«
[£
1
y
n
3
20
CL
&
D
零件图
2.零件结构的工艺性分析
由零件图可以知道，该零件主要是由直通式的孔和直通式的螺纹组成，需要使用特种加工进行加工，因为零件上的尺寸精度要求比较高，在加工时要考虑，所选用的加工手段能否达到所需要的精度。
如粗糙度为0.8卩m的孔，基本加工加工好了，还需要进行磨削和研磨
才能达到所需要的表面质量精度。
有些尺寸精度、表面质量要求不高时、可以在热加工之前进行加工，有些尺寸精度、表面质量要求较高时，可以放在热加工之后进行精加工。
以获得所需要的尺寸精度和表面质量。
3.毛坯的选择
材料为CrWMn钢，适合机械加工，从零件图中可以看出，最终零件的尺寸为125mM125mM20mn,所以备料时应该留有一定的加工余量，开始备料的规格为135mM135mM30mm毛坯为锻件。
4.拟定工艺路线
拟定工艺路线时，应该考虑以下几点内容：
选定工艺基准，确定加工方法，安排加工顺序和决定工序内容。
4.1选定工艺基准。
先将毛坯的两个面加工好，以这两个加工好的面为粗基准，确定出一个①8的孔，然后以这个孔的为精基准。
加工其他的孔和凹模刃口形状，这样可以保证各孔的尺寸精度。
4.2确定加工方法。
图中的孔和凹模用电火花穿孔机进行加工获得。
平面可以通过平面铣削的方法加工，加工好后进行平面磨削，以获得较好的表面质量。
4.3安排加工顺序。
先加工平面，钻螺纹底孔和穿丝孔，钻螺纹孔，热加工，线切割加工……
5.确定各工序的加工余量
平面精加工后，留0.1mm的磨削余量，精加工后进行热处理，热处理硬度为60〜64HRC热处理后的进行精磨，磨到规定的尺寸后进行线切割加工，线切割加工时，留0.02mm的研磨余量，研磨可以是零件达到很高的精度要求和使用寿命。
6.确定机床和工具
确定个工序所使用机床和工具
铣平面的时候使用的是铣床，工具为①12的铣刀，使用电磁吸盘进行定位和夹紧。
磨削平面的时候使用的是平面磨床，工具为砂轮，使用电磁吸盘进行定位和夹紧。
线切割的时候用电火花线切割机床进行加工，工具为①0.18的
钼丝，使用压板进行夹紧和定位。
7.确定主要工序的技术要求和检验方法
根据模具技术条件和加工装配的工艺特点，确定各主要工序的技术要求和检验方法。
进行平面加工后要检测平面的平面度，表面质量和尺寸精度是否达到设计要求，线切割加工后检测各型孔的相对位置是否正确，孔的大小是否达到设计要求，留的余量是否足够。
研磨时要检测被加工的孔是否研磨到设计要求的尺寸，表面质量，形位公
差。
8.不同加工工艺的经济性分析
方案一
工序号
工序名称
工序内容
备料
按尺寸130mM130mm<
25mn将毛坯锻造成平行六面体
2
热处理
退火
粗加工毛坯
铣削六个面，保证尺寸并留有一定的余量。
厚度留磨削余
量0.6mm,侧面留磨削余量0.4mm
磨平面
磨上、下两个平面，留磨削余量0.3〜0.4m,磨相邻两
侧面并保证垂直度
钳工划线
划出型孔线，固定孔及销孔线
6
形孔粗加工
在数控铣床上加工型孔和外形，留单边加工余量0.15mm
7
加工余孔
加工固定孔，销孔以及螺纹孔
8
按热处理工艺保证60〜64HRC
9
磨上、下平面及基准面达到设计要求
10
型孔精加工
在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量
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