圆口垫片级进模设计说明书Word格式文档下载.docx
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一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；
另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。
目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。
我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。
我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。
计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。
其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。
高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000到40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；
电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。
此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。
利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。
（3）冲压设备和冲压生产自动化方面
性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。
为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。
如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；
在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；
公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。
1.2模具发展现状
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，预激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%。
模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。
随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。
目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在[2]：
（1）汽车覆盖件模；
（2）精密冲模；
（3）大型及精密塑料模；
（4）主要模具标准件；
（5）其它高技术含量的模具。
目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。
以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。
轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。
在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。
但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。
标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。
1.3本课题的主要内容与意义
本课题主要研究的是级进模的设计。
级进模是在压力机一次冲程中，在有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工序冲出完整工件。
因为级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高。
级进模冲裁可以减少模具数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。
但它在定位中产生的累计误差会影响工件精度，因此级进模多用于生产批量大，精度要求不高，需要多工序冲裁的小零件加工。
根据零件图的设计要求，进行冲压工艺分析，制定工艺方案，。
设计内容还包括：
排样图设计，总的冲压力计算机压力中心计算，刃口尺寸计算，弹簧的计算和选用，凸、凹模或凸、凹模结构设计以及其他冲模零件的设计，绘制模具装配图和工作零件图。
编写课程设计说明书。
第2章工艺分析
2.1制件的工艺性分析及工艺计算
2.1.1工艺分析
图1-1零件图
由零件图可知，该零件为落料圆形冲孔，外形简单对称，整个外形光滑、圆整；
孔与零件边缘之间最小距离c满足c>
1.5t要求（其中料厚t为1.0mm,可得出c=50/2-44/2=3mm,1.5t=1.5mm）。
对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。
本设计的产品材料是LY12M，其力学性能是强度低，韧性和塑性均好，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。
另外产品对于表面质量要求无擦伤和划痕，所以尽量采用国家标准板材，其冲裁出的产品的表面质量等就可以保证。
经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。
根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，采用IT11级精度，普通冲裁可满足要求。
查《冲压手册》表2-12得，一般冲裁件冲材料厚度t≤1.0mm金属板料时，其断面粗糙度为3.2μm；
本产品在断面粗糙度和尺寸精度上均要求不高，所以断面质量可以保证，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。
2.1.2排样设计
在一幅级进模里，因冲的制件不同，各工位就有不同的冲压工序，每个工位的冲压性质都须遵循一定的规则，如果违背就冲不出合格的制件，所以必须设计好。
排样是模具结构设计的主要依据，排样图的好坏，直接关系到模具的设计。
级进弯曲是指弯曲件采用级进模在多个工位上分步弯曲成形的一种冲压方法。
由于在冲压过程中，毛坯始终在长长的条料上进行，所以级进弯曲除了遵守多道单工序模弯曲变形规律之外，其弯曲工序往往比单工序模要增多一些，使级进模结构变得较为复杂。
级进弯曲模一般由冲裁工序和弯曲工序组成。
冲裁工序在开始的几个工位二合最后，弯曲工序后面工位。
冲裁工序在级进冲压过程中，担当切除弯曲件展开外形之外的多余部分料、加工出必要载体和供定距用导正销孔、弯曲后冲孔和分离制件等。
在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。
但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。
排样工作虽然比较简单，但很有讲究，而且非常重要。
排样原则如下：
①提高材料的利用率：
对冲裁件来说，由于产量大、冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲件成本的60％以上。
材料利用率是一项很重要的经济指标。
要提高材料利用率，就必须减少废料面积。
冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。
结构废料是由工件的形状决定的，而工艺废料则是由冲方式和排样方式所决定的。
因此要提高材料的利用率只要应从减少工艺废料着手，设计处合理的排样方案。
有时，在不影响冲件使用性能的前提下，页可适当改变冲裁件的形状。
A使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。
条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相同或相近时，应尽可能选条料宽、进距小的排样方法。
它还可减少板料裁切次数，节省剪裁备料时间。
B使模具结构简单、模具寿命较高。
C排样应保证冲裁件的质量。
对于弯曲件的落料，在排样时还应考虑板料的纤维方向。
排样设计的内容包括选择排样方法；
确定搭边的数值；
计算条料宽度及送料步距；
画出排样图。
有必要时还应核算材料的利用率。
②排样方法：
根据材料经济利用的程度，排样方法可以分为：
A有废料排样法
有废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间，都有工艺余料（称搭边）存在，冲裁是闲着冲裁件的封闭轮廓进行，所以冲裁件质量较好，模具寿命较长，但材料利用率较低。
B少废料排样法
少废料排样法是只有在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，而在冲裁件与条料侧边或在冲裁件与冲裁件之间无搭边存在。
这种排样方法的冲裁只沿着冲裁件的部分外轮廓进行，材料利用率可达70％～90％
C无废料排样法
无废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在。
这种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断条料获得，所以材料利用率可达85％～95％。
采用少、无废料的排样法，材料利用率高，不但有利于一模获得多个冲裁件，而且可以简化模具结构、降低冲裁件。
但少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状、结构的限制、且由于条料本身的宽度公差以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响冲裁件尺寸二使冲裁件的精度降低。
同时，往往因模具单面受力而加快磨损，降低模具寿命，也会直接影响冲裁件的断面质量。
因此，排样时必须全面权衡利弊。
无论时采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法又有直排，斜排，对排。
可以根据不同的冲裁件形状加以选用。
③搭边：
排样时冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺余料称为搭边。
A搭边的作用
1.起起补偿条料的剪裁误差、送料步距误差，以及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的松辽歪斜误差的作用
2.使凸、凹模刃口双边受力。
由于搭边的存在，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁。
受力平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与工作断面质量都能提高
3.对于利用搭边拉条料的自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。
B搭边的数值
搭边过大，浪费材料。
搭边过小，起不到上述应有的作用，过小的搭边还可能被拉入凸模和凹模的间隙，使模具容易磨损，甚至损坏模具刃口。
搭边的合理数值就是保证冲裁件质量，保证模具较长寿命、保证自动送料时步被拉弯拉断条件下允许的最小值。
。
搭边值通常由经验确定，取料厚的2~3倍。
得：
工件间搭边a=2mm，侧面搭边
=3mm
④计算步距、条料宽度和材料利用率：
选定排样方法和确定搭边值之后，就要计算送料步距和条料宽度，这样才能画出排样图。
（1）送料步距A
条料在模具上每次送进的距离成为送料步距（简称步距或进距）。
每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。
送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。
（2）条料宽度B
条料式由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时得公差带分布规定上偏差为零，下偏差为负值。
条料在模具上送进时一般都有导向，当是使用导料板导向而无测压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。
条料宽度B得计算应保证在这二种误差得影响下，仍能保证在冲裁件与条料侧边之间有一定得搭边值。
当用手将条料紧贴搭边导料板时，条料宽度按下式计算：
式中：
——冲裁件与送料方向垂直得最大尺寸
——冲裁件与条料侧边之间的搭边
——板料剪裁时得下偏差
考虑到料带两边需冲定位孔，应选取宽度为76mm料带。
（3）材料的利用率
式中:
-材料的利用率
-一个步距内的工件的实际面积
-送料步距
-条料宽度
2.1.3排样图
根据上面所述，得出下面的排样图
图1-2排样图
2.2冲压力及压力中心的计算
1.2.1压力中心的计算
图1-3压力中心计算
压力中心到Y轴距离
压力中心到X轴距离Y近似看作0。
2.2.2冲裁力的计算
采用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F可按下式计算：
式中
——冲裁力
L——冲裁件周边长度
t——材料厚度，t=1.0mm
τ——材料抗剪强度，查《手册》LY12，τ=280~320，取τ=300
K——修正系数，一般取k=1.3
取
2.2.3卸料力
式中
—卸料系数，查参考文献[1]知
，取
所以
2.2.4推料力
—推料系数，查参考文献[1]取
—同时卡在凹模洞孔内的件数，n=1。
2.2.5总冲压力
式（2.9）
冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。
总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为
初选压力机：
Jc23-35。
第3章模具结构设计
3.1送料方式的选择
因该级进模选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。
带料的送进选择依靠压力机上的自动进料装置送进。
3.2主要模板的设计
3.2.1凹模板的设计
凹模的外形尺寸一般有矩形和圆形两种。
凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度和刚度。
凹模的厚度还应考虑修磨量。
凹模的外形尺寸一般是根据冲材料的厚度和冲材件的最大外形尺寸来确定的。
该凹模的外形为矩形。
图3-1凹模板
凹模厚度H：
冲裁轮廓线全长超过50mm时,应乘上修正系数K值（表3-8K=1.5）
取标准值，H=40mm
凹模壁厚W2=1.5H理=60mmL=90x4+60x2=480mm
B=150+120=270mm
凹模尺寸：
按壁厚
计算，凹模最小尺寸为405.54×
162
查表取标准矩形凹模400×
315×
40，材料为T10A。
3.2.2凸模固定板的设计
图3-2凸模固定板
凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，一般选择0.6～0.8倍的凹模厚度确定，也可以通过标准查得，基本与凹模外形尺寸相当。
这里取
3.2.2上、下模座的选择
图3-3上、下模座
按矩形凹模400×
40参考JB/T7186.4标准，选择下模座400×
530×
63，上模座400×
50。
3.2.3导料板的设计
导料板的作用是导正材料的送进方向导料板的间距应等于条料的最大宽度加上一定间隙（一般不大雨0.5mm）导料板的高度H视材料的厚t与挡料销的高度h而定，可查表取得。
导料板尺寸为：
400×
12。
图3-4导料板
3.2.4垫板的设计
按JB/T7643.3标准选取规格为400×
12的垫板。
图3-5垫板
3.3凸模的外形尺寸确定
凸模的外形尺寸有凹模配做。
凸模的长度
—凸模固定板的厚度
—卸料板的厚度
—条料厚度
Y—附加的长度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模进入凹模的深度（4mm），凸模固定板与卸料板的安全距离A等。
其中A取19。
凸模材料定为T10A，淬火硬度为HRC58~62。
图3-6凸模
3.3模具其他零件的选择
3.3.1导向零件的选择
为了便于装模或在精度要求较高的情况下，模具都采用导向装置，以保证精确的导向。
导向装置可分为：
导柱和导套导向；
导板导向；
套筒式导向。
图3-6导柱和导套导
本设计的模具由于零件材料属导较薄（1mm）采用导柱导套导向。
导柱和导套与上下模板固定组成模架。
根据上下模座的尺寸要求，按GB/T2861.6标准选取A40H7×
125×
28规格的导套，按GB/T2861.2标准选取B40h6×
230×
65规格的导柱。
3.3.2卸料装置的设计
冲裁时，条料容易粘在凸模上，固需要卸料装置，来使条料脱离凸模。
本模具的卸料装置选择弹压卸料板。
由卸料板、卸料弹簧、卸料螺钉组成。
图3-7弹压卸料板
（1）卸料板尺寸为：
25。
（2）卸料弹簧选择：
由模具结构确定，可设计6组卸料弹簧。
选择的弹簧应满足以下条件：
由
，每个弹簧的预紧力为
；
弹簧的压缩量
，其中
为料厚，
为凸模缩回卸料版的距离
，
为凸模深入凹模的距离
综合以上条件，考虑弹簧的寿命，选择弹簧规格为极重荷重KB30×
40。
开模状态下弹簧长度为37.66mm，合模状态下弹簧长度为33.66mm，最大压缩量为6.34mm，可以保证使用寿命30万次。
为保证凸模固定板与卸料板的安全距离以及弹簧的定位，在卸料板相应位置开
圆孔，在凸模固定板开
圆孔。
（3）卸料螺钉规格：
M10×
90。
3.3.3螺钉和销钉的选择
凹模一般采用螺钉和销钉固定。
螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置根据凹模的大小，在标准的典型组合中查得。
位置可根据结构需要作适当调整。
螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，满足机械设计的要求。
凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上、下平面应保持平行。
型孔的表面有表面粗糙度的要求Ra＝0.8～0.4μm。
凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。
取螺钉M12×
4销钉A10×
2螺钉距边线距离l1=1.5d螺钉与销钉中心距离l2=2d
3.3.4模柄的选择
模柄选择压入式模柄，大小根据压力机模柄孔来选择。
材料为A3，可参照JB7186.4查表。
图3-8模柄
模柄孔尺寸直径×
深度：
φ50×
70mm
3.3.5顶件装置的选择
按JB/T7649.5标准选取10×
32规格的顶料装置。
图3-9顶料装置
3.3.6模具闭合高度计算
3.3.7力机的选择
压力机的选取主要根据模具工艺计算所求出的最大压力，以及模具闭合高度。
查表，得所选压力机及参数如下：
型号：
J23-40
标称压力：
400KN
滑块行程：
100mm
行程次数：
80次/min
最大装模高度：
330mm
工作台尺寸前后×
左右：
496×
700mm
电动机功率：
5.5Kw
第4章模具刃口尺寸计算
4.1刃口尺寸计算的基本原则
冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。
正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。
从生产实践中可以发现：
1、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。
2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。
3、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。
由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：
1、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。
故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凹模上：
设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上。
2、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，
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