机械毕业设计论文垫片复合模的设计.docx
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机械毕业设计论文垫片复合模的设计
摘要
当今制造业越来越广泛的使用冲压模具技术，究其原因还是因为其可进行大批量生产，生产成本低等优势方面。
冷冲压工艺是一种生产效率高、切屑少或无切屑的先进加工方法，适用于批量或大批量零件的生产，在机械制造业中其具有十分重要的意义。
在冲压模具的设计过程中，冲压模具设计的关键在于设计模具的结构合理性、模具设计的经济性以及模具制造的精度。
本设计就是根据模具设计的基本要素，主要涉及了压力机的选择、相关尺寸的计算、主要零部件的设计和选择，完成了相关的冲压模的装配图和零件图。
通过设计，学会了将所学理论知识融会贯通，使理论与实际紧密结合，对所学专业知识有了进一步的理解。
关键词：
冷冲模、模架、装配
全套图纸，加153893706
前言…………………………………………………………………01
第一章引言…………………………………………………………………04
第二章冲件的分析…………………………………………………………05
2.1冲压件工艺分析………………………………………………………05
2.2冲压工艺方案的确定…………………………………………………05
第三章主要设计计算………………………………………………………05
3.1排样方式的确定及其制造……………………………………………05
3.2冲压工序压力的计算…………………………………………………06
3.3压力中心的确定和计算………………………………………………06
3.4工作零件刃口尺寸的计算……………………………………………06
3.5卸料橡胶的计算………………………………………………………07
3.6冲裁模具间隙的确定…………………………………………………07
第四章模具的总体设计……………………………………………………08
4.1模具类型的选择………………………………………………………08
4.2定位方式的选择………………………………………………………08
4.3卸料、出件方式的选择………………………………………………08
4.4导向方式的确定………………………………………………………08
第五章主要零部件的设计…………………………………………………09
5.1工作零件的结构设计…………………………………………………09
5.2定位零件的设计………………………………………………………11
5.3卸料部件的设计………………………………………………………11
5.4模架及其他零部件的设计……………………………………………11
第六章模具总装图…………………………………………………………12
第七章冲压设备的选择…………………………………………………14
第八章模具的装配………………………………………………………14
8.1模具装配特点…………………………………………………………15
8.2装配技术要求…………………………………………………………15
8.3冲模装配的要点………………………………………………………15
8.4冲模装配顺序…………………………………………………………16
后记………………………………………………………………………………17
参考文献…………………………………………………………………………18
垫片复合模的设计
第一章引言
该冲件是螺纹上用于螺母放松的垫片。
见图1其材料为Q235-A，材料厚度为3mm，生产批量为大批量生产。
其模具结构紧凑、生产效率高、制品精度高，特别是内孔对外缘的精度容易保证。
但模具复杂，成本高，制造周期较长。
由于冲件的结构简单且大批量生产，就简化了模具的结构，降低了成本，缩短的制造周期。
本论文就对这个复合模的设计做一个说明。
图1零件图
第二章冲件的分析
2．1冲压件工艺分析
此冲件只有落料和冲孔两个工序。
材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
工件结构简单，有一个φ10的孔和为φ30的外圆，孔与外缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3mm。
工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT13级，尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。
2．2冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：
先落料，后冲孔。
采用单工序模生产。
方案二：
冲孔—落料级进冲压。
采用级进模生产。
方案三：
落料—冲孔复合冲压。
采用复合模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二一般效率都很高，便于实现生产的自动化，操作方便、安全可靠，很适合制品零件的大批量生产。
但模具结构复杂，制造加工困难，模具成本较高。
方案三只需要一副模具，工件的精度及生产效率都较高，且结构紧凑，特别是内孔对外缘的精度容易保证。
并且这类模具对条料的精度要求不高，其边角余料也可以冲压，大大节省了材料。
虽然模具结构复杂，成本高，制造周期较长但由于冲件结构简单也就使模具结构变简单，降低了成本，缩短了制造周期。
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
在设计复合模时，必须要保证各工序复合时的先后次序的配合，以利于制品零件成形和模具的制造及修理。
在设计落料—冲孔复合模时，为便于凸凹模刃口的刃磨，在设计时应使冲孔及落料同时进行。
第三章主要设计计算
3.1排样方式的确定及其计算
）。
具体的排样方式见图1。
表3.1.2排样的设计计算
项目
公式
结果
备注
排
样
冲裁件面积A
A=R2Л
2
查表得最小搭边
a=2.2mm
a1
条料与导料板间隙Cmin=0.5mmn=1
条料宽度B
B=D+2a+C
35mm
步距S
S=D+a1
一个步距的材料利用率η
η=nA/BS×100％
63.5％
3.2冲压工序压力的计算
该模具采用倒装式复合模,拟选择弹性元件，下出件。
具体的冲压力计算见表3.2.1所示。
项目
公式
结果
备注
冲压力
冲裁力F
F=KLt
b
146952N
L=40Л
卸料力FX
FX=KX×F
查表得：
KX
推件力FT
FT=nKTF
n=h/th≥8mmn取10
冲压工艺总力FZ
FZ=F+FX+FT
弹性卸料，下出件
3.3压力中心的确定和计算
所加工的冲件为同轴圆，它的压力中心在中心位置。
3.4工作零件刃口尺寸的计算
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。
结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凹模、凸模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。
因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。
确定刃口尺寸制造公差时应遵循下述原则：
1、落料时，落料件尺寸决定于凹模尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模刃口的尺寸来获得。
2、冲孔时，冲孔件尺寸决定于凸模尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口的尺寸来获得。
具体计算见表3.4.1所示。
表3.4.1工作零件刃口尺寸的计算
尺寸及分类
尺寸转换
计算公式
结果
备注
落料
φ30
φ300
DA=（Dmax-XΔ）0+ΔA
DT=（DA-Zmin/2）-δT0
DA0
DT0
查表得：
Zmax
Zmin
磨损系数：
模具按IT12级制造。
校核满足δA+δT≤Zmax-Zmin
ST=0.4（Zmax-Zmin）
SA=0.6（Zmax-Zmin）
冲孔
φ10
φ100
dT=（Dmin+XΔ）-δT0
dA=（DT-Zmin/2）0+ΔA
dT0
dA0
卸料橡胶的设计见表3.5.1所示。
选用的4块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀的后果，影响模具的正常工作。
表3.5.1卸料零件的设计计算
项目
公式
结果
备注
卸料板的工作行程h工
h工=h1+t
h1
橡胶工作行程H工
H工=h工+h修
h修为凸模修磨量，取3mm
橡胶自由高度H自由
H自由=4H工
26mm
取H工为H自由的25﹪
橡胶的预压缩量
H预
H预=15﹪H自由
一般H预=（10﹪～15﹪）H自由
每个橡胶承受的载荷F1
F1=F卸/4
选用4个圆筒形橡胶
橡胶的外径D
D=（d2+1.27（F1
40mm
校核该橡胶自由高度H自由
≤H自由≤
满足要求
橡胶的安装高度
H安
H安=H自由-H预
冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大，它是冲裁加工中一个非常重要的工艺参数。
其对冷冲压生产的主要影响为以下几个方面：
1、间隙对冲裁件断面质量的影响
2、间隙对形状的影响
3、间隙对尺寸精度的影响
4、间隙对模具寿命的影响
5、间隙对冲压工艺力的影响
利用计算法选择间隙，可按下式计算：
Z=mt
在实际生产中，冲裁间隙的选择，一般是通过查表及图线查取法确定的。
冲裁双面间隙Z：
通过板料厚度3mm，材料Q235，查得：
Zmin=0.460Zmax=0.64
第四章模具的总体设计
4.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知：
此冲件只有落料和冲孔两个工序。
材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
工件结构简单，有一个φ10的孔和为φ30的外圆，孔与外缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3mm。
工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT13级，尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。
终上所诉采用复合模，所以此模具的类型为复合模具。
4.2定位方式的选择
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料销初定距。
而第一件的冲压位置因为条料长度有一定的余量，可以靠操作工目测来定。
4.3卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为3mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。
又因为是复合模生产，所以采用下出件生产比较便于操作与提高生存效率。
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。
第五章主要零部件的设计
一、凹凸模的设计
凹凸模是复合模中最主要的零部件.在这副落料-冲孔的复合模中其外缘作为落料凸模,而内孔又作为冲孔凹模。
一个零件同时起两种作用，内外全受冲压时冲击力的影响。
因此，在设计时对强度、结构形式等方面进行了认真的考虑。
由于冲件的尺寸较小，及加工的因数在内，凹凸模的设计采用的是台阶式。
一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。
具体的设计如图2所示。
其长度根据板厚来确定。
凹凸模的最小壁厚值可按下列方式确定：
m≥
m为最小壁厚极限值,此冲件的壁厚为3mm。
结果符合要求。
图2凹凸模
二、冲孔凸模的设计
冲孔凸模为圆形，属于不需要特别保护的小凸模。
在设计时采用了台阶式，其结构简单是一个φ10的圆形。
考虑到加工的因数在内，用台阶式加工简单，制造方便。
它的长度按模具结构形式确定。
具体的如图3所示。
图3上凸模
三、落料凹模的设计
1、上凹模的设计
上凹模同样采用的是台阶式的
设计，主要还是由于冲件的尺
寸较小，再加上加工的因数在
内。
由于是大批量的生产在必
要的时候，采用台阶式的设计，
可以更换上凹模。
具体的见图
4所示。
其尺寸查表得.
图4上凹模
2、凹模板的设计
上凹模加上凹模板才是一个完整的落料凹模。
上凹模与凹模板采用间隙配合，有φ同轴度要求。
具体的见图5所示。
图5凹模板
坯料在冷冲模内进行冲压，其零件成形的相对位置、形状、尺寸正确与否，是依靠模具中的定位零件来控制的。
在不同的情况下，需要不同的定位方法，选用不同的定位零件。
在这副模具中，主要有挡料销、导料板。
一、挡料销的设计
挡料销是用于限定条料送进距离的一种定位装置。
它在冲模中主要起条料定距、定位作用。
查表得挡料销的高度h=4。
选用活动挡料销，起粗定距的作用。
二、导料板的设计
导料板起对条料定位及导向作用。
该模具采用分离式导料板，由两块组成，其厚度一般与所冲压的板材厚度有关。
导料板的内侧与条料接触，外侧与凹凸模齐平，导料板与条料之间的的间隙取1mm这样就可以确定了导料板的宽度，导料板的厚度查表得：
H=8mm。
导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～50HRC之间，用螺钉和销钉固定在凹凸模上。
导料板的前端安装有承料板。
一、卸料板的设计
卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，如图6所示，其厚度为15mm。
卸料板采用45钢制造。
卸料板的成形孔形状，基本上与凹模孔相同
二、卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径用为10mm，螺纹部分为M8×10mm。
卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。
卸料螺钉拧紧以后，应是卸料板超出凸
模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
图6卸料板
一、模架的设计
该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱、导套安装在模座对称中心两侧、动作平稳、导向精确。
冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具倾斜。
模架是模具生产中必须采用的部件。
目前已经采用标准化生产，并做为商品在市场上进行销售。
在设计冲模时，根据需要进行选购。
此模具选用的模架在GB/T2851.1～7-1990～GB/T2851.1～4-1990中选取.模架的规格为:
导柱d/mm×L/mm为φ20×120;导套d/mm×L/mm×D/mm为φ20×60×φ36。
上模座厚度H上取30mm,
下模座厚度H下取40mm,
固定卸料板厚度H卸取15mm,
上模垫板的厚度H垫取10mm,
上模固定板板的厚度H固取20mm,
下模固定板板的厚度H下固取30mm
下模垫板的厚度H下垫取10mm,
模具的闭合高度H闭=H上+H下+H卸+H垫+H固+H下固+H下垫-H入+H凹/凸模
式中:
H凹/凸模—
H入—凸模冲裁后进入凹模的深度3mm
可见该模具闭合高度小于所选的压力机J23-25的最大装模高度（220mm）,可以使用。
上、下模板的设计技术要求：
模板上的自由尺寸按IT14级；
非工作部分外缘应要求（1-4）×45。
锐角；
μμm,四周非安装表面按非加工表面处理。
第六章模具总装图
通过以上的设计，可以得到如图7所示的模具总装图。
模具的上模部分主要由凹模板、垫板、固定板、凹模及一些标准的连接件组成。
模具的下模部分由卸料板、橡胶、卸料螺钉、凸模、凸模固定板、垫板等组成。
卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。
冲孔废料由漏料孔漏出，成品件用气吹出。
条料送进时采用活动挡料销24作为粗定距。
在卸料板上安装导料板，使条料能正常的送料。
模具的工作过程：
将条料送入导料槽中，平放在凹模面上，并靠在导料板的一侧，压力机滑块带着上模下行，上凸模与凹模板下表面先接触条料，并与凸凹模一起压住条料，同时完成落料与冲孔。
当落料拉深完成结束之后，上模回程，落料后的条料由弹性卸料板从凸凹模上卸下，残料由落料孔中落下。
一个落料冲孔的工艺就完成了。
由送料机继续送料，进行下一个工件的生产。
具体的如图7所示：
图7模具总装图
第七章冲压设备的选择
在冷冲压生产中,为了适应不同的冲压工作需要应采用各种不同类型的压
冲件及生产批量,通过校验,此模具选用开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要
求。
其主要技术参数如下：
公称压力：
250KN
滑块行程：
65mm
最大闭合高度：
270mm
最大装模高度：
220mm
连杆调节长度：
55mm
工作台尺寸（前后×左右）：
370mm×560mm
垫板尺寸（厚度×孔径）：
50mm×200mm
模柄孔尺寸：
φ40mm×60mm
最大倾斜角度：
30
第八章模具的装配
模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图纸技术要求的零件，经协调加工，组装成满足使用要求的模具。
在装配过程中，既要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零（部）件，还必须保证它们之间的运动精度。
因此，模具装配是最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程，是模具制造过程中的关键工序。
模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用和模具寿命。
8.1模具装配特点
模具装配属单件生产。
组成模具实体的零件，有些在制造过程中是按照图
纸标注的尺寸和公差独立地进行加工的（如落料凹模、冲孔凸模、导柱和导套、
模柄等），这类零件一般都是直接进入装配；有些在制造过程中只有部分尺寸可以按照图纸标注尺寸进行加工，需协调相关尺寸；有的在进入装配前需采用配制或合体加工，有的需在装配过程中通过配制取得协调，图纸上标注的部分尺寸只作为参考（如模座的导套或导柱固装孔，多凸磨固定板上的凸模固装孔，需连接固定在一起的板件螺栓孔、销钉孔等）。
因此，模具装配适合于采用集中装配，在装配工艺上多采用修配法和调整装配法来保证装配精度。
从而实现能用精度不高的组成零件，达到较高的装配精度，降低零件加工要求。
8.2装配技术要求
冲裁模装配后，应达到下述主要技术要求：
1模架精度应符合标准（JB/T8050—1999《冲模模架技术条件》、JB/T8071—
1995《冲模模架精度检查》）规定。
模具的闭合高度应符合图纸的规定要求。
2装配好的冲模，上模沿导柱上、下滑动应平稳、可靠。
3凸、凹模间的间隙应符合图纸规定的要求，分布均匀。
凸模或凹模的工作行
程符合技术条件的规定。
4定位和挡料装置的相对位置应符合图纸要求。
冲裁模导料板间距离需与图纸
规定一致；导料面应与凹模进料方向的中心线平行；带侧压装置的导料板，其侧压板应滑动灵活，工作可靠。
5卸料和顶件装置的相对位置应符合设计要求，超高量在许用规定范围内，工
作面不允许有倾斜或单边偏摆，以保证制件或废料能及时卸下和顺利顶出。
6紧固件装配应可靠，螺栓螺纹旋入长度在钢件连接时应不小于螺栓的直径，
铸件连接时应不小于1.5倍螺栓直径；销钉与每个零件的配合长度应大于1.5倍销钉直径；螺栓和销钉的端面不应露出上、下模座等零件的表面。
7落料孔或出料槽应畅通无阻，保证制件或废料能自由排出。
8标准件应能互换。
紧固螺钉和定位销钉与其孔的配合应正常、良好。
9模具在压力机上的安装尺寸需符合选用设备的要求；起吊零件应安全可靠。
10模具应在生产的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求。
8.3冲模装配的工艺要点
在模具装配之前，要认真研究模具图纸，根据其结构特点和技术条件，制定合理的装配方案，并对提交的零件进行检查，除了必须符合设计图纸要求外，还应满足装配工序对各类零件提出的要求，检查无误方可按规定步骤进行装配。
装配过程中，要合理选择检测方法及测量工具。
冲模装配工艺要点如下：
①选择装配基准件。
装配时，先要选择基准件。
选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定。
可以作为装配基准件的主要有凸模，凹模，凸、凹模，导向板及固定板等。
②组件装配。
组件装配是指模具在总装前，将两个以上的零件按照规定的技术要求连接成一个组件的装配工作。
如模架的组装，凸模和凹模与固定板的组装，卸料与推件机构各零件的组装等。
这些组件，应按照各零件所具有的功能进行组装，这将对整副模具的装配精度起到一定的保证作用。
③总体装配。
总装是将零件和组件结合成一副完整的模具过程。
在总装前，
应选好装配的基准件和安排好上、下模的装配顺序。
④调整凸、凹模间隙。
在装配模具时必须严格控制及调整凸、凹模间隙的均匀性。
间隙调整后，才能紧固螺钉及销钉。
⑤检验、调试。
模具装配完毕后。
必须保证装配精度，满足规定的各项技术要求，并要按照模具验收技术条件，检验模具各部分的功能。
在实际生产条件下进行试模，并按试模生产制件情况调整、修正模具，当试模合格后，模具加工、装配才算基本完成。
8.4冲模装配顺序
复合模属于单工位模具。
复合模的装配程序和装配方法相当于在同一工位上先装配冲孔模，然后以冲孔模为基准，再装配落料模。
基于此原理，装配复合模应遵循如下原则：
1复合模装配应以凸、凹模作装配基准件，先将装有凸、凹模的固定板用
螺栓和销钉安装、固定在指定模座的相应位置上；再按凸、凹模的内行装配、调整冲孔凸模固定板的相对位置，使冲孔凸、凹模间的间隙趋于均匀，用螺栓固定；然后再以凸、凹模的外形为基准，装配、调整落料凹模相对凸、凹模位置，调整间隙，用螺栓固定。
②试冲无误后，将冲孔凸模固定板和落料凹模分别用定位销，在同一模座经钻铰和配钻、配铰销孔后，打入定位。
后记
以上本课题的研究最终让该产品加工更完美，使产品质量更上一个
台阶。
同时缩短设计与制造周期，降低生产成本，减少劳动力的投入，
为企业创造更高的效益。
毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。
在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关垫片的资料，特别是在实际中遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具设计的认识有了一个质的飞跃，同时也使我对垫片主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。
模具在现代工业中运用得非常广泛，能设计一些较简单地模具对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。
从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具设计的认识过程亦是如此。
经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为两年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定更加坚实的基础。
最后我要感谢在我完成毕业设计的过程中，时常给与我指导和关心的王老师和恽老师，是他们为我能够完成毕业设计提供了许多的帮助。
参考文献
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