四垫圈复合模Word文件下载.docx

四垫圈复合模Word文件下载.docx

《四垫圈复合模Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四垫圈复合模Word文件下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

对于该零件采用连续冲裁虽能满足其生产效率，但零件的材料为橡胶，质软，采用连续冲裁难以保证冲压件的形位精度和尺寸精度，而且其模具制造、安装较复合模要复杂。

通过对单工序模、复合模、连续模的比较分析，决定采用复合模形式比较合适。

而这次毕业设计的任务是设计出一付能一次冲出多个垫圈的复合模，其主要是因为某厂生产的垫圈用处广泛，规格繁多，每年的垫圈单件产量多在百万以上。

由于厂家竞争激烈，产品面临着残酷的考验。

为此，必须在内部通过优化加工工艺，提高材料利用率、生产效率等来降低成本。

首先，在指导老师的建议下，将各种垫圈的规格大小进行了分类比较。

然后设想能否在单冲垫圈的基础上，一模同时冲压出多个各种规格的产品。

以达到既能提高工作效率，又能提高材料的利用率。

在查阅了大量的文献资料后，初步掌握了模具的设计方法，由于时间仓促，水平有限，整个设计必然有许多不足之处，这有待于今后在工作、学习中的不断更正和改进。

二、多垫圈复合模冲压的工艺分析

1、材料：

该零件的材料为人造橡胶，厚度为2mm，年产量百万以上。

常用于各种仪表、仪器等。

2、尺寸精度：

因为材料性质，所取的凸凹模的间隙应偏小，故模具零件的加工精度较高。

所以可以初定最大外圆尺寸Φ500-0.1mm、及最小内孔尺寸Φ120+0.070均为IT10级。

3、冲压工艺性分析：

在排列出的各种规格垫圈中，在最不影响产品质量情况下及在符合产品所允许的公差范围里，选出厚度一样（均为2mm）、材料相同的垫圈，将其内外结构、尺寸进行整理如图所示：

原垫圈的尺寸调整后的垫圈尺寸

从图中可以看出，尺寸经过调整后，垫圈的内外圈关系正好是相互套裁的。

垫圈甲（外径为Φ50）的孔径为垫圈乙（外径Φ36）的外径，垫圈乙的孔径为垫圈丙（外径Φ26）的外径，垫圈丙的孔径为垫圈丁（外径Φ16）的外径。

这正符合一模同时冲压下四个垫圈的条件。

从其普遍的垫圈性质和客户的要求来说，略作尺寸改动并不影响产品的使用，也不影响产品的质量。

所以如果将原来的一次冲一模改进为一次冲出四模，不仅可使材料的利用率成倍的提高，生产效率更能大幅度地提高四倍。

并节省了人工、电耗等。

经济效益十分可观。

三、

冲压工艺方案的制定

1、方案的制定：

冲压垫圈工序较简单，基本工序是冲孔、落料。

比较项目

单垫圈复合模

多垫圈复合模

材料的利用率

K=31%

K=61%

每一次冲得产品

1件

4件

产品质量

佳

调整单件批量

容易

不易

模具开制成本估价

2000元/付×

4=8000元

8000元/付

模具寿命

长

模具维护

简单

较难

冲压操作

该厂原来都是以单垫圈形式开制的复合模，现在多以用多垫圈复合模。

为了更清晰了解这两种复合模冲压成型产品的优劣性，下面列表将它们进行比较：

从上述列表中可以看出，多垫圈复合模在关键两项——材料利用率和生产效率的对比上遥遥领先于单垫圈复合模。

从某种意义上来讲，该模具满足了单件产品需求量巨大的情况。

同时使本厂的竞争力大大提高。

所以，采用多垫圈复合模冲制零件。

2、主要难题及解决方法。

（1）主要难题：

由于该零件的结构简单，整个冲制过程并不存在什么问题。

但是该复合模由多付凸凹模组合而成，所以如何将凸凹模中的产品一次卸出来成为一个主要难题。

（2）解决方法：

如下图所示是凸凹模与卸料板的关系。

图1图2

由图1、2中可看出，凸凹模是尾部相互固定组合而成。

而卸料板也必须与其同步而行，一起动作，才能成功卸料。

所以，需要在组合凸凹模上以穿孔机穿孔，然后经由线切割割出腰圆长槽，用销子8将卸料圈串合起来。

就能成功使卸料板、凸凹模成为一体在腰圆槽里上下同时动作，以达到一次将冲压的四片垫圈卸出来的目的。

四、

冲压工艺的计算

模具设计，牵涉面广，要了解模具的加工工艺，不然设计出的模具无法加工就失败了。

首先要确定凸凹模的间隙，冲裁模凸模的横断面一般都小于凹模孔。

凸凹模之间应有适当的空隙，但间隙的大小牵涉范围很多。

间隙过小时，会使冲裁后的落料件尺寸增大，冲孔件尺寸缩小；

间隙过大时，会使冲裁结束后的落料件尺寸缩小，冲孔件尺寸增大。

间隙大小还对模具寿命有影响。

当间隙增大时，模具寿命有明显增长。

同时，间隙的大小还和工件平直、冲裁面毛刺大小等密切相关。

故应考虑垫片的产品性质，主要要求为：

产品要平直、无毛刺。

产品材料为人造橡胶，适宜选偏小间隙，查表后可确定其双边间隙为0.08mm。

其次，要计算凸、凹模的尺寸大小、冲裁件的排样方式和了解被加工零件的冲裁力、卸料力、推料力等，还要根据计算出来的冲压力选择压力机。

了解该压力机的开闭合高度，安装板的大小等，才能考虑模具的总厚度是多少并确定模架。

根据冲压零件的材料、批量来定模具凸凹模的材料，淬火硬度等。

（一）、排样计算

为了合理利用材料，并尽可能的节省材料，应对冲裁件进行合理地排样。

1、板料规格的确定：

零件材料为人造橡胶，厚度为2mm，选用2mm×

500mm×

500mm。

2、方案的确定：

方案一：

采用单排法

1）查表得搭边值a=2mm，a1=1.5mm则

B=D＋2a=50＋2×

2=54mm

2）确定步距s

s=D＋a1=50＋1.5=51.5mm

3）裁板条数n1=Bb/B=500/54=9条，余14mm；

每条冲零件个数n2=（Lb－a1）/s=（500－1.5）/51.5=9个，余35mm；

每板冲零件总个数n总=n1×

n2=9×

9=81个

板料的利用率为

η总=[n总×

π（R2－r2）/LbBb]×

100%

=[81×

3.14×

（252－62）/500×

500]×

=60%

方案二：

采用多排。

1）如图所示，根据相关几何知识可知

B=D＋2a

=[（50＋1.5）sin60＋50]＋2×

2

=44.6＋50＋4

=98.6mm

2）步距s=D＋a1=50＋1.5=51.5mm

3）裁板条数n1=Bb/B=500/98.6=5条，余7mm；

每条冲零件个数n2=（Lb－a1）/s

=（500－1.5）/51.5

=9个

余35mm；

每板冲零件总个数n总=2n1×

n2=90个

板料利用率为

=[90×

100%

=66.6%

由上述可知，采用单排的板料利用率为60%，采用多排的板料利用率可提高到66%。

很明显，多排方式是能达到提高材料利用率的要求，所以采用多排方式。

（二）、计算各工序压力、选择压力机

该产品只需冲孔、落料复合冲压一道工序，并根据复合模的结构能一次冲出四个垫圈。

已知产品材料为人造橡胶，厚度为2mm，查表得τ=50N/mm2

四垫圈冲裁力P冲=KLtτ

=1.3×

（50＋36＋26＋16＋12）×

2×

50

=57148N

人造橡胶的K卸系数根据材料性质并查表得K卸=0.01

四垫圈卸料力P卸=K卸P冲

=0.01×

57148

=571.48N

同理得,K顶=0.015

四垫圈顶料力P顶=K顶P冲

=0.015×

=857.22N

多垫圈复合模结构主要是采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁工艺力,故

P总=P冲＋P卸＋P顶

=57148＋571.48＋857.22

=58576.7N

=58.5767.×

103N

=59KN

按现有规格选用100KN压力机比较适宜。

但是考虑到模具结构，为了能满足模具最大封闭闭合高度，选用160KN压力机才更适宜。

（三）、复合模的凸、凹模刃口计算

1、复合模的凸、凹模刃口计算

1）冲孔部分：

凸凹模中的凹模部分和冲孔凸模部分，可采用分开加工。

如图所示，该零件的材料为人造橡胶，厚度t=2mm。

属于一般的冲孔、落料件。

Φ120+0.070mm由冲孔获得。

查双边间隙表得，Zmin=0.0615mm,Zmax=0.09mm则Zmax－Zmin=0.09－0.0615=0.0285mm

零件精度IT10以上，χ=1。

按照模具制造精度高于冲裁件精度3～4级的原则，设凸、凹模按IT5级制造，冲孔Φ120+0.070mm，查表得,δ凸=δ凹=0.008mm。

d凸=（d＋χΔ）0－δ凸=（12mm＋1×

0.070）0－0.008=12.070－0.008mm

d凹=（d＋χΔ＋Zmin）0＋δ凹=（12mm＋1×

0.070＋0.0615）0+0.008

=12.13150+0.008mm

校核：

δ凸＋δ凹≤Zmax－Zmin

δ凸＋δ凹=0.008＋0.008=0.016mm<

0.0285mm

故凸、凹模刃口尺寸可确定。

根据模具结构要求，可确定凸模以台肩固定的方式固定。

因是采用弹性卸料板的小凸模，可确定凸模长度为：

L=h1＋h2＋δ＋h

式中L—凸模长度

h1—凸模固定板厚度（20mm）

h2—卸料板厚度（15mm）

δ—材料厚度（2mm）

h—附加长度，它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板之间的安全距离。

一般取h=15～20mm。

故总长度L=20＋15＋2＋15=52mm即确定的凸模长度为52mm。

详细凸模尺寸见零件图第9页。

2）落料部分：

圆形落料凹模和凸凹模中的凸模部分，亦采用分开加工。

Φ500－0.1mm由落料获得。

查表得，δ凹=0.011mm，δ凸=0.011mm。

D凹=（D－χΔ）0+δ凹=（50－1×

0.1）0+0.011=49.90+0.011mm

D凸=（D－χΔ－Zmin）0－δ凸=（50－1×

0.1－0.0615）0－0.011

=49.83850－0.011mm

δ凸＋δ凹=0.011＋0.011=0.022mm≤0.0285mm

所以凸、凹模尺寸可确定。

该复合模的凹模刃口为直筒形，用螺钉固定在上模座上,因此它属于倒装复合模。

根据模具结构要求，确定凹模壁厚为35mm。

其实际尺寸可参看零件图第4页。

另外，因为该模具的四付凸凹模之间尺寸有互借关系，所以按其名义尺寸进行制造。

2、凸、凹模的设计

该模具为同时冲出四个垫圈的复合模。

这四个垫圈的尺寸是相互套裁的。

用复合模冲出四个垫圈（这四个垫圈尺寸按由大到小分别以甲、乙、丙、丁命名），理应在同一位置上要布置八套凸、凹模。

由于其中有三个是套裁的，需要五付凸、凹模。

这副模具进一步展示了复合模在同一位置布置多套凸、凹模的结构特点。

这副模具的凸、凹模的布置方法是：

上模部分装有凸凹模2（它的外切刃口是垫圈甲的冲孔凸模同时又是垫圈乙的落料凸模，它的内刃口是垫圈乙的冲孔凹模同时又是垫圈丙的落料凹模）和垫圈甲的落料凹模3、凸凹模18（它的外切刃口是垫圈丙的冲孔凸模同时又是垫圈丁的落料凸模，它的内刃口是垫圈丁的冲孔凹模）。

下模部分装有凸凹模7（它的外切刃口是垫圈甲的落料凸模，它的内刃口是垫圈甲的冲孔凹模同时又是垫圈乙的落料凹模）和垫圈丁的冲孔凸模11以及凸凹模14（它的外切口是垫圈乙的冲孔凸模同时又是垫圈丙的落料凸模，它的内刃口是垫圈丙的冲孔凹模同时又是垫圈丁的落料凹模）。

冲裁后，由上模推下的是垫圈甲、丙，还有垫圈丁的冲孔废料，由下模顶出（在下模座下装有弹顶装置）的是垫圈乙和垫圈丁。

关于其卸料方式已在上文中提及，就不再详细介绍。

（四）、弹簧的选用和计算

1）卸料力前面已算出，总卸料力F卸=571.48N，根据模具结构估计拟选用4个弹簧，计算每个弹簧担负卸料力约为

F预=F卸/n

=571.48/4

=142.87N

即每个弹簧所承受的负荷力为142.87N。

2）由装配结构尺寸，求得弹簧自由高度

H0＞凸模固定板厚度＋弹簧压缩量＋凸模自由高度

H0＞20＋1.25＋15=36.25mm

根据F预的大小，从圆柱螺旋压缩弹簧表中可初选弹簧规格为外径D=16mm，钢丝直径d=2.5mm，自由高度H0=50mm，弹簧最大工作载荷下的总变形量H许=17.5mm，有效圈数n=9.5，最大工作载荷F许=292N。

3）求出弹簧的预压缩量：

H预=F预H许/F许

=142.87×

17.5/292

此处省略 

NNNNNNNNNNNN字。

如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 

扣扣：

九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！

该论文已经通过答辩

六、主要零部件结构与尺寸的选择和确定

虽然为了能简化模具设计制造工作，缩短周期，提高质量，节约材料，降低成本，应尽量采用标准件，但考虑到模具结构的特殊性和合理性，还是不得不对零件某些方面进行必要的修改以满足技术要求。

1）挡料销：

限定条料或卷料送进距离的定位销件。

考虑到该模具为带有弹性卸料板的倒装复合模，采用弹压式活动挡料销。

此种挡料销装在弹压卸料板上，冲压时被压入卸料板孔内，上模回程时由弹簧、簧片将其顶起，以待下一次冲程时定位用。

卸料板的挡料销孔和挡料销采用H8/d9基孔制间隙配合。

2）卸料装置：

卸料装置的型式较多，它包括固定卸料板、活动卸料板、弹压卸料板和废料切刀等几种。

本模具采用弹压卸料板作为卸料装置。

卸料板一般采用Q235或Q255钢制造；

在这里的卸料板宜用45钢制造，热处理硬度为28～30HRC。

表面粗糙度应达到Ra1.6～0.8μm。

详细尺寸见零件图第11页。

3）模柄选择：

中、小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。

由压力机型号可知模柄孔直径为40mm，深度为60mm，选旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，为防止松动，常用防转螺钉紧固。

选模柄规格为A40×

90GB2862.2—81·

Q235，其旋入部分为30mm。

因为在复合模的上模座中要加工打板孔15mm，所以旋入部分为40mm（模架厚度）－15mm（打板孔深）=25mm。

即模柄的旋入部分要在原有基础上再车去5mm，此时模柄总长度H=85mm。

实际模柄规格为A40mm×

85mm。

4）打料推杆尺寸：

推杆直径根据打料力选Φ12mm。

根据模具结构，推杆的长度为L杆＞模柄总长=85mm

所以L杆=120mm。

5）凸凹模固定板：

根据模具的结构，取固定板厚度为20mm。

凸凹模固定板上的凸凹模安装孔与凸凹模采用M7/h6基轴制过渡配合，凸凹模压装后端面要与固定板一起磨平。

固定板的上、下表面粗糙度为Ra1.6～0.8μm，另一非基准面可适当降低要求。

固定板材料用45钢制造，无需热处理淬硬。

6）垫板：

垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷。

该模具因为上下模座均分布着凸凹模，为降低模座所受的单位压力，均需加上垫板。

垫板外形尺寸详见零件图第2、8页。

其厚度取10mm。

垫板材料为45钢，淬火硬度为43～48HRC。

垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为Ra1.6～0.8μm，以保证平行度要求。

7）模架的选取：

常用的标准模架是由上托、底座、导柱、导套等零件组成。

按导柱的数量、在模架上固定位置的不同，可分为十二种。

一般采用两个导柱的模架。

后侧导柱模架可用于冲裁宽度大的条料，送料及操作比较方便。

但由于导柱装在一侧，冲压时容易产生偏心力矩，使模具偏斜，影响模具寿命与工件质量。

因而适用于中等复杂程度及公差等级要求一般的中、小型工件。

中间导柱模架在冲压时不会因偏心距而引起模具的偏斜，有利于延长寿命，至于其缺点为条料宽度受导柱间的距离的限制，在对本工件加工中并不重要，所以本模具采用中间导柱形式。

由凹模周界尺寸D=50mm＋2×

35mm=120mm，选I级精度的中间导柱圆形模架。

模架规格：

160mm×

（180～220）mmI[GB/T2851.6—1990《冲模滑动导向模架中间导柱圆形模架》]

8）螺钉：

选M10mm螺钉，其长度根据模具结构定。

9）圆柱销：

选Φ8mm来固定凹模，选Φ6mm来连接卸料板，长度由模具结构定。

七、绘制模具总装图

原理说明：

本模具为多垫圈复合模。

该模具一次冲出四只橡胶垫圈，具有生产效率高和少废料的特点。

模具由凸模11、凹模3和凸凹模2、7、14、18等组成。

顶板5、12、圆销6和弹压卸料板13一起组成下顶件器，借弹簧24之力将工件顶出。

顶板15、16、17与圆销4连在一起组成上顶件器，借打棒20之力将工件和废料打下。

八、绘制主要非标准零部件图

（见图纸第2～18页）

十、结束语

历时两个多月的毕业设计，其目的在于综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次设计工作的实际训练，从而培养和提高独立工作的能力，巩固和扩充课堂上所学到的知识，掌握一般设计的方法和步骤等基本技能，进一步熟练计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准规范。

冲压模具是冷冲压工艺必不可少的工艺装备，冲压模具设计的好坏，水平的高低，将直接影响产品质量、成本、生产效率与操作者的安全。

复合模是冲压模具的一种，它对提高生产效率、降低成本、提高质量和实际冲压自动化等方面有着非常现实的意义。

这付多垫圈复合模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说，需要考虑的方面很多，尤其是模具各部分结构的设计。

在本次设计得到了指导老师的帮助和支持，特在此表示衷心的感谢！

由于水平有限，此模具设计难免存在着一些缺点和错误，敬请各位老师批评指教。

参考文献

高鸿庭、刘建超主编：

《冷冲模设计及制造》，机械工业出版社

华玉培、李恒权主编：

《冷冲压及模具设计》，山东科学技术出版社

丁松聚主编：

《冷冲模设计》，机械工业出版社

陈剑鹤主编：

《冷冲压工艺与模具设计》，机械工业出版社

王芳主编：

《冷冲压模具设计指导》，机械工业出版社

王孝培主编：

《冲压设计资料》，机械工业出版社

南京机械高等专科学校——陈于萍主编：

《互换性与测量技术基础》，机械工业出版社

《冷冲压模具设计》，上海市仪表电讯工业局

《冷冲压模具设计》，第四机械工业部标准化研究所

《机械制图》，高等教育出版社

《机械设计基础》，江苏科学出版社

《冲模设计手册》，机械工业出版社