止动垫片冲裁复合模模具设计说明书.docx

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止动垫片冲裁复合模模具设计说明书

止动垫片冲裁复合模模具设计

摘要

本次设计了一套冲孔、落料的模具。

首先要对止动垫片进行工艺分析，经过工艺分析和对比确定模具架及压力机，确定压力机的型号。

再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。

得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。

在说明书中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，对冲压件的工艺分析，工艺方案的确定。

通过，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。

再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算。

最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。

通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。

关键字：

冲压；落料冲孔；模具结构；复合膜

GasketBlankingStopMoldDesignOfComplex

ABSTRACT

Thedesignofapunching,blankingdie.Wemustfirststopthegasketprocessanalysis,processanalysisandcomparisonthroughthemoldframeandpressOK,OKpressmodels.Furtheranalysisofthestampingprocesstoselectthedesiredtypeofmoldforthedesignofthemold.Typesobtainedafterthedesignofthemolddiedesignprocessoftheworkingpartsexpress.

   Inthedescriptioninthefirstpart,describedthedevelopmentofstampingdie,stampingdieshowstheimportanceandsignificanceofthisdesign,thestampingprocessanalysis,processplandetermined.Passed,thedesignofcomponentslayoutdiagram,completethecalculationofmaterialutilization.BlankingprocessfurtherforcecalculationandDieDesignandcalculationofworkingpart.Finally,themaincomponentsofthedesignandselectionofstandardparts,molddesigndrawingbasedtimeandprovidethebasisforformingthemold,aswellasprovidethebasisforeachsizeassemblydrawings.Drawthroughthefrontofthemolddesignandassemblydrawingsofparts.

Keyword:

Washtopress;Falltoanticipatetohurtlethebore;Moldingtoolconstruction;Compositefilm

目　录

前　言

冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力方法。

因为它通常是在压力机室温状态下进行加工，所以称为冷冲压。

冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率很高，操作简便。

对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至几千件以上冲压件。

冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节省能源、节省原材料的无或少切削加工方法。

由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以尺寸稳定、互换性好。

冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。

但由于冲模制造一般是单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。

因而，冷冲压生产只有在大批量的情况下才能获得较高的经济效应。

综上所述，冷冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。

相当多的工业部门都越来越多采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。

在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。

通过冲压加工，大大提高了生产率，降低了成本。

可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。

随着科学技术的进步和社会的发展，产品对模具的要求愈来愈高，传统的模具设计与制造方法已经不能适应产品及时代更新的需要。

特别是90年代以来，工业产品的品种和数量不断增加，对产品质量、样式和外观提出新的要求，使模具需求量增加，对模具的质量要求也越来越高，模具技术直接影响直接造业的发展，产品更新换代和产品竞争力。

因此迅速提高模具的技术水平已成为当务之急。

随着近代工业的发展，冷冲压技术得到迅速发展。

1.冷冲压工艺方面

研究和推广应用旨在提高生产率和产品质量，降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压技术发展的重要趋势。

目前，国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有精密冲压、柔性膜成形、超塑性成形、无模多点成形、爆炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术以及冷挤压技术等等。

这些冲压先进技术在实际生产中已经取得良好的技术经济效果。

精密冲压既是提高冲压件精度的有效方法，又是扩大冲压加工范围的重要途径。

目前精密冲裁的精度可达IT6~IT7,板料厚度可达25mm。

精冲方法不但可以冲裁，还可以成形（精密弯曲、拉深、翻边、冷挤、压印和沉孔等）。

2.冲模设计和制造方面

冲模是实现冲模生产的基本条件。

目前在冲模设计与制造上，有两种趋势应给与足够的重视。

（1）模具结构与精度正朝着两方面发展

一方面为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正朝着高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成型方法和简易经济冲模的设计与制造业得到迅速发展。

高效、精密、多功能、长寿命多工位级进模和汽车覆盖件冲模的设计制造水平代表了现代冲模技术水平。

我国能够设计制造出机电一体化的，达到国际先进水平的高效、精密、长寿命、多工位级进模，工作零件精度达到2~5µm,步距精度达到2~3µm，总寿命达到1亿模次以上；我国汽车工业，已具备中档轿车成套覆盖件冲模生产能力，并在汽车试制和小批量生产中应用高强度树脂浇注成形覆盖件冲模，缩短试制周期，降低成本，加速了新车型的开发。

（2）模具设计与制造的现代化

计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，是模具技术设计制造水平发生了深刻的革命性的变化。

目前最为突出的是模具CAD/CAM/CAE。

当今世界模具工业格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术发展的领头羊，占据了世界模具的半壁江山，他们拥有现代化的设计方法和先进的模具制造设备，特别是最近几年这些国家把CAD/CAM系统作为模具工业发展的臂翼，发展的势头如日中天。

模具技术的飞速发展，模具CAD/CAM因其技术先进以迅速发展和广泛应用，它的技术经济效果是传统模具设计制造方法所不能比拟的，具体有以下特点：

1缩短了模具的生产周期。

2.高模具质量。

3.显著降低生产效率。

4.CAD/CAM技术将技术人员繁多的计算绘图和NC编程中解放出来使其产生更多的创造性劳动。

现代模具制造和模具工业与传统模具业比较起来有新的特点：

1.生产率高

现代模具生产率比传统模具高的多，其主要原因是现代模具有多工位，多腔模或多功能。

例如，高生产率进级模有50多个2位，橡胶鞋模有18个2位。

一套多功能模具除了冲压成形外,还承担装配,铆接等组装任务，可直接生产组合件。

2.精度高

现代模具要求精度比传统模具高出一个数量级。

工位级进模精冲模精密塑料模精度已达0.003mm甚至更高。

一些高精度尤其是那些全拼嵌寿命长。

长寿命模具是保证高冲压设备实现高生产效率的基本条件，现代冲模寿命一般在500万次以上。

硬质合金模具寿命可达2-6千万次，注塑模40-60万件，压铸模50-100万件，而传统模具寿命只有现代模具的1/5或1/10。

3.型腔形状和模具结构复杂

随着人们对产品形状，尺寸精度，及整体性生产率等要求的提高，以及许多新材料新工艺的广泛应用，现代模具的型腔结构更复杂。

综合以上特征，我们可以发现现代模具工业，以成为一种独立的工业体系。

模具的标准化，专业化水平高，具备模具标准化和优质模具材料的生产与供应系统。

另外技术人才和资本密集。

模具以从传统劳动密集型转变为技术密集型。

人才密集型和资本密集型的产业。

技术密集型体现在模具的CAD/CAM，而先进的设计手段和设备必然需要高素质的专业人才，从而形成人才密集型。

同时产业高也是现代模具的一个重要标志。

但是要在模具生产中实现CIMS，还需经过一段时间。

但随着CAD/CAM集成化技术的发展和广泛应用，以及相关高新技术的发展，在不久的将来全盘化，自动化CIMS必将在模具生产中实现。

使模具技术，及至整个人类模具技术实现新的飞越。

纵观整个现代模具技术的发展，我们可以看出模具制造技术总是向着高，新方向发展，并且伴随有人工转向自动化方向发展。

总而言之，模具设计与制造将会彻底的摆脱主要依靠人工的生产方法，这样才能使模具制造更合理化，结构更简化，精度更高，为将来各行业的发展提供新的活力。

第1章绪论

1.1模具行业

没有高水平的模具就没有高水平的产品。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60～80%的零部件都要依靠模具成型。

1.2国内外模具发展状况及趋势

我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。

大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。

按照中国模具工业协会的划分,我国模具基本分为10大类，其中,冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。

目前,我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。

几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工厂设备、制造技术和软件,实现了CAD（计算机辅助设计）/CAE（计算机辅助实验）/CAM（计算机辅助制造）一体化,提高了冲压模具的设计开发和制造能力,缩短了模具的生产周期。

国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机,加大设备、产品、生产规模的升级步伐,积极开拓国内外市场。

然而，我国模具制造技术与工业发达国家的差距还很大，冲压模具CAD/CAE/CAM技术的开发手段比较落后、技术的普及率不高,应用不够广泛，仅有约10%的模具在设计中采用了CAD技术,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也才刚刚起步,在应用CAM技术制造模具方面,由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备,只有5%左右的模具制造设备被应用于这项工作。

精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低,工艺设备落后,直接影响国产模具质量的提高。

我国模具工业现有生产能力只能满足需求量的60%左右,大部分模具厂的模具加工设备陈旧,在役期长、精度差、效率低,还不能适应国民经济发展的需要。

生产冲压模具的专用技术尚未成熟,大多仍还处于试验摸索阶段，如模具的表面涂层、表面热处理技术、导向副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐技术等未完全形成生产能力,走向商品化。

一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。

模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低，在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。

近5年来,汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长,已从20世纪末的25%～30%提高到目前的45%左右。

但这种增长距国际先进水平（一般在70%以上,中小模具在80%以上）差距还很大。

这是汽车模具交货期长,也是我国成为模具进口大国的重要原因之一。

目前模具技术的发展趋势模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展；模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展；快速经济制模技术的广泛应用；模具材料及表面处理技术的研究；模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展；模具标准件的应用将日渐广泛；压铸模、挤压模及粉末锻模比例增加；模具工业新工艺、新理念和新模式。

还有模具工业新工艺、新理念和新模式，在成型工艺方面，主要是冲压模具功能复合化，模具加工系统自动化等。

另一方面，随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高,在模具行业提出新的设计、生产、管理理念与模式。

主要有：

适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。

1.3本次设计的主要方向、目的

冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛是众目共睹的，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在模具制造行业中占有重要的地位。

冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。

提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。

冲压—就是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

冲压模具--在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。

冲压加工的特点：

由于冷冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。

冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%～30%）的特点。

所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。

第2章制定止动垫片的工艺过程

2.1设计任务书及产品图

 设计任务书及产品图一、课题名称：

止动垫片冲裁复合模模具设计二、设计主要技术参数（课题研究方向）：

通过对止动垫片加工工艺的分析，制定工艺方案，并设计冲压模具。

三、课题要求、主要任务及数量指图纸规格、张数，说明书字数等）

  毕业设计说明书的字数应为0.5-0.8万字。

并需翻译0.5-1万印刷符（或译出2000汉字）以上的有关技术资料（并附原文），内容应尽量结合课题。

产品图如下所示：

图2-1止动垫片零件图

2.2分析零件的工艺性

分析零件的工艺性，止动垫片的形状基本对称、有和理的圆角过度，适合模具加工。

圆角过渡可减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象。

同时可防止尖角部位刃口的过度磨损。

2.3冲裁零件工艺方案的拟定

方案一：

冲孔、冲裁及落料的连续冲裁。

方案二：

冲孔、落料的一次复合冲裁。

采用方案一，生产率可以提高，但连续模制造难度大。

对提高效益很不利。

且工件累积误差大。

直接造成费品率大，加大生产成本。

采用方案二，可保证大批生产量生产，效率提高的同时复合冲裁尺寸精度级别高，避免了多次单工序冲裁定位误差，并且采用方案二复合冲裁的过程中可以进行压料，冲裁件比较平整。

经济原则，单工序模具加工的费用比复合模具昂贵。

可保证工件尺寸的要求，也可以提高生产率。

同时采用弹性压料及顶件装置，且操作比较安全。

安装调整难易和成本高低原则：

对于止动垫片来说采用复合冲裁比采用单单工序冲裁较为适宜，因为复合冲裁模具制造安装调整容易且成本较低。

综上所述，对于止动垫片来说选用方案二落料冲孔复合冲裁比较好。

模具结构简图如下图所示：

图2-2模具结构简图

2.4排样形式和剪裁方法、材料利用率计算

 零件轮廓尺寸为Ф96，考虑操作方便采用单排。

由参考资料《冷冲压工艺与模具设计》查表2-14（P62）得侧面b=2mm工件间隙a=2mm，

条料宽：

b=96+2b=（96+4）mm=100mm

进距：

h=96+a=（96+2）mm=98mm

选用板料规格为1.5mmx500mmx1500mm，采用横排，剪切条料尺寸为100mmx1500mm。

条数：

n1=500/100=5条

每条个数：

n2=（1500-1.2）/98=15个余40.8mm

每板个数：

n3=n1xn2=5x15=75个

冲片面积：

S=πx402+8x7.8x6=5396.15mm2

材料利用率：

η=（75x5396.15/500x1500）x100%

=53.96%

2.5计算冲压力、选择压力机

已知工件材料：

Q235钢，材料厚度t=１．５mm装置采用弹压卸料装置和上出件模具

查书本《冷冲压工艺与模具设计》表2-5（P56）　K卸＝０．０５，K顶＝０．０６

冲裁力：

Ｆ=ＫＬｔτ＝１．３X３４７X１．５X３５０

=２３６．８３ＫＮ

卸料力：

Ｆ卸=K卸Ｆ=０.０５x２３６．８３

=１１.８４ＫＮ

顶料力：

Ｆ顶=K顶Ｆ=０.０６x２３６．８３

=１４.２１ＫＮ

冲孔力：

Ｆ冲＝ＫＬｔτ＝１．３X２０３．６４X１．５X３５０

＝１３８．９８ＫＮ

则零件所需得冲压力：

Ｆ总＝Ｆ＋Ｆ冲＋Ｆ顶＋Ｆ卸＝２３６．８３＋１３８．９８＋１４．２１＋１１．８４＝４０１．８６ＫＮ

根据以上计算总力可选用630KN压力机，选用ＪＢ２３-６３，公称压力630KN，滑块行程１００，行程次数４０次/min，最大装模高度４００mm，连杆调节长度８０mm，工作台前后左右５７０*８６０，模柄孔尺寸直径*深度50*70，电动机功率p=5.5KW。

2.6确定模具压力中心

冲裁时冲裁力的合力作用点称为压力中心，在设计模具时，要求模具的模柄中心（一般情况下也是凹模的几何中心）与压力中心重合，对于要求不高或冲裁力较小间隙较大的模具，压力中心不允许超出模柄投影面积范围，否则产生偏载，使模具导向部分偏斜，影响凸凹模间隙，加速模具磨损，降低制件质量和模具寿命，造成严重后果。

确定压力中心就是为了合理的确定模具结构。

求压力中心的方法是：

采用求空间平行力系的合力作用点。

按比例画出排样图,选定坐标系xOy。

如图2-3所示：

图2-3解析法解压力中心图

压力中心的计算：

所以压力中心（-19.34,6.4）

故模具压力中心在模柄的投影范围之内，故符合要求。

第3章止动垫片复合模结构设计

3.1模具类型及结构形式的确定

根据对止动垫片的工艺分析，拟采用冲孔、落料复合模，这样可以保证零件所要求的各项指标精度，工序次数少，生产率高，适于大批量生产。

若采用自动送料，操作就更加安全。

在冲裁过程中，工件在接触顶件块是开始压紧，冲裁结束后，这样冲出的工件表面平整。

冲孔废料从压力机工作台孔中漏下，使模具周围可以保持清洁。

采用弹性卸料装置，在冲裁时可压紧条料，提高冲裁件的断面质量。

上模采用刚性顶件装置，可以使模具结构紧凑，制造简便，维修容易。

废料再滑块到达上死点时推出，易采用自动接料装置。

为了保证工件的高精度要求，采用I级精度要求的模架。

3.2绘制模具总装配图的步骤

3.2.1工件排样图

如下所示

图3-1工件排样图

3.2.2工作零件

工件的外形凹模用整体式结构直刃口形式。

这种刃口不随修模刃口增大。

因此冲件精度高，刃口强度也较好。

但是冲裁时磨损较大洞口磨损后会形成倒锥形，因此每次修磨的刃磨量大，总寿命低。

冲裁时工件易大且孔内积聚，严重时使凹模胀裂。

由《冷冲压工艺与模具设计》公式（P69），凹模厚度H=Kb（>=15）

凹模壁厚C=（2～3）H，由零件尺寸知其中b=96。

查表《冷冲压工艺与模具设计》2-21（P69）知

K=0.5

则凹模厚度：

H=Kb=0.25x96=24,取H=40mm

凹模壁厚：

C=（2～3）H=2x20=40mm

凹模外径：

D外>=（96+2x40）=176mm

实际取：

D外=200mm,H=40mm.

凸凹模工作面的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。

因此从强度方面考虑其壁厚最小值应限制，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关，复合模结构内孔为直筒形刃口形式，且采用上卸料方式。

由工件知最小壁厚处为9.5mm查表3-6知匀许的最小壁厚为x其中（x-1.4）/（0.5-0.4）=（1.8-1.4）/（0.6-0.4）解 x=1.5mm故凹模壁厚满足强度要求。

凸模选用圆形凸模，利于冲大孔或落料，以减少磨削面积。

结构简图如下：

 图3-2凸模结构简图

凸模强度校核：

由于凸模直径大，长度小，强度是足够的，无需校核。

3.2.3定位零件

1）送料方向的控制采用结构简单制造方便的圆柱头固定导料销安装在凸凹模固定板上，其图见零件图。

2）送料步距的控制，也采用和导料销一样的圆柱头固定导料销安装在凸凹模固定板上。

凹模上的固定挡料销孔与刃口间的壁厚为10mm,大于允许的最小壁厚1.6mm，满足强度要求。

故所选挡料销合适。

3）压料、卸料及出件装置

上模顶件采用刚性顶件装置，卸料板与凸凹模之间取间隙（0.1-0.5）t，在这里取0.2t=0.2x1.5=0.03mm

顶件块结构简图如下：

图图3-3顶件块结构简图

卸料板结构简图如下：

图3-4卸料板结构简图

图3-4卸料板结构简图

3.2.4固定板、垫板

固定板如图所示

图3-

图3-5凹模固定板结构简图

垫板如图所示

图3-6凹模垫板结构简图

图3-6凹模垫板结构简图

冲孔凸模与凹模用一个上固定板固定，凸凹模用一个下固定板固定为一体。

为提高下模座对冲孔凸模的承载能力，在下模座上加一个垫板。

3.2.5导向、固定、紧固及其它零件  

采用后侧导柱，导套方向，可从两个方向送料，操作方便，也便于模具的凸凹模在不卸下的情况下刃磨刃口。

根据凹模的最大轮廓尺寸直径为200mm，从GB2855.5-81、GB2855.6-81中选用上下模座。

根据各零件的尺寸合理布局螺钉，圆柱销的位置。

从GB70-76和GB119-76中选用适当的规格与尺寸，详见明细表。

3.3绘制零件图

1）凸凹模尺寸计算：

由《冷冲压工艺与模设计》（表2-2（P51））凸凹模间隙Zmin=0.21  Zmax=0.30对于冲外部性状的凸、凹模分开加工，则：

查表2-3（P52）得x=0.5；查表2-4（P53）得δp=-0.025,δd=+0.03