垫片级进模方案设计书.docx

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垫片级进模方案设计书

第一章绪论………………………………………………………………………….5

1.1课题目的、意义…………………………………………………………………5

1.2相关研究动态……………………………………………………………………5

1.3研究方法和设计方案……………………………………………………………6

1.4设计目的………………………………………………………………………7

第二章冲裁件工艺分析绪论………………………………………………………7

2.1准备工作………………………………………………………………………8

2.2零件的工艺性分析……………………………………………………………8

2.2.1零件的材料………………………………………………………………9

2.2.2零件的结构形状……………………………………………………………9

2.2.3零件尺寸精度………………………………………………………………9

6.1.1排样方式的选择……………………………………………………………………13

设计图纸

第十章模具制造........................................................28

10.1制造的模具装配图…………………………………………………………...29

10.2加工零件图……………………………………………………………………....30

10.3加工工艺卡……………………………………………………………………...31

10.4模具加工、装配、调试总结…………………………………………………....32

参考文献...............................................................33

致谢...................................................................34

中文摘要及关键词

摘要：

近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高的要求，2004年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升，据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速度达到15%左右的较高速度的发展。

冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密制件。

本课题就是将石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。

本次毕业设计是完成摩托车离心块冲压工艺及模具设计。

采用落料、拉深、冲孔、修边工艺。

设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。

进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模、修边的单工序模具装配图和零部件图。

本课题通过对摩托车离心块固定板的设计，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:

冲压模具；冲压成型；模具设计

Abstract：

Inrecentyears,therapiddevelopmentofChina'shouseholdelectricalapplianceindustrymouldindustry,especiallycoldbluntmouldputforwardmoreandmorehighdemand,in2004,coldinthewholemoldindustryrushmoldtheproportionofhasgreatlyrising,expertspredict,inthenextfewyears,Chinacoldbluntmouldindustrywillcontinuetokeepanannualgrowthrateof15%orsoofthehighspeeddevelopment.

Stampingformingisthemetalformingakindofimportantmethod,itismainlyappliedtomaterialssoftermetalforming,canbeacomplexshapeofprecisionstampingforming.Thistopiciswillpetrochemical,chemical,electricpowerindustriesoftheflangegasketsealstructuredesignmodel,aswilltherelatedknowledgeofcoldbluntmouldasbasis,thispaperexpoundsthedesignprocessofcoldbluntmould.

Thegraduationdesigniscompletemotorcyclecentrifugalblockstampingprocessandmolddesign.Adoptblanking,deepdrawing,punch,deburringprocess.Inthedesignofworkpiecestampingtechnologyanalysis,calculatedblanklayout,bluntpressure,thebladesizecalculation,etc.Themajorpartsoftheoverallstructure,moulddesign,paintedblanking,deepdrawing,punchingcompositemodulus,trimmingsingleproceduremoldassemblydrawingandpartsdrawing.

Thistopicthroughcentrifugalblocksofmotorcyclefixedboarddesign,strengtheninganddeepeningtheknowledgelearnt,achievedsatisfactoryeffect,achievetheexpecteddesignintent.

Keywords:

stampingmould。

Stampingforming。

Molddesign

第一章绪论

1.1课题目的和意义

摩托车是我们日常生活中使用较为广泛的一种交通工具，摩托车中的制动装置对人车安全起到了至关重要的作用。

本设计中的离心块固定板是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的质量直接影响制动效果的好坏。

通过完成毕业设计：

“摩托车离心块固定板冲压工艺及模具设计”,巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识,并运用所学的冷冲压工艺与模具设计知识,解决冲压工艺中的实际问题,提高分析问题,解决实际问题的能力.

着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。

另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步提高科技写作的能力，加强对冲压工艺与模具设计的了解。

1.2相关研究动态

我国对模具工业的发展也十分重视。

国务院于1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，将模具技术的发展作为机械行业的首要任务。

现在，我国的模具工业已初具规模，全国已有数以千计的模具专业生产厂和模具生产点，还有数以万计的小型模具企业。

可以说，中国在模具设计和制造方面的发展空间很大。

近年来，我国模具技术的发展进步主要表现在：

（1）、研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。

（2）、开发了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密的塑料注射模。

（3）、研发了一些模具加工新技术和新工艺，如三维曲面数控、仿真加工、模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速制模技术等。

（4）、模具加工设备已得到较大发展,国内已能批量生产机密坐标磨床、计算机数字控制（CNC）铣床、CNC电火花线切割机床及高精度电火花成形机床等。

（5）、模具计算机辅助设计和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在国内开发并广泛应用。

我国的模具技术虽然得到了较大的发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量资金向国外进口模具，其原因是：

专业化生产和标准化程度低。

模具品种少，生产效率低、经济效益较差。

模具生产制造周期长、精度不高，制造技术落后。

模具生产力量分散、管理落后。

1.3研究方法和设计方案

本次毕业设计的冲压件是摩托车离心块固定板的生产过程的设计。

该工件如图所示

该工件是一个带卡槽的筒行件，对零件的硬度要求较高，这关乎到刹车片的稳定性，除了需要保证好它的公差外还要保证孔的圆角半径R3mm、R4mm还有上面的腰圆型孔R14mm。

从以上对摩托车离心块固定板的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉伸，冲孔，修边等冲压工序，但它需要冲孔、凸凹模尺寸如何计算以及冲孔应该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点，本次设计的模具精度并不需要很高。

工作图见下

1.4设计目的

毕业设计是整个教案过程中极为重要的环节，通过本课题的完成，全面复习、巩固大学四年所学的专业课程的基本理论，特别是冲压工艺和模具设计方面的基础知识，提高分析问题和解决问题的能力，培养事实求是的科学态度和认真细致的工作作风。

通过文献检索、英文翻译、CAD辅助设计，提高计算机应用水平及英文阅读翻译的能力。

第二章冲裁件的工艺分析

2.1准备工作

设计前必须了解并掌握以下资料：

1）、产品零件图和技术要求，材料及其机械性能指标。

2）、生产纲领。

3）、生产条件：

包括设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等。

4）、有关技术标准、手册和设计资料。

5）、了解国内外同类产品制造工艺及先进技术。

2.2零件结构及工艺性分析

在明确了设计任务、收集了有关资料的基础上，分析制件的技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。

本零件是摩托车的一个零件，从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求不是很高，但要求具有较高的刚度和强度。

本零件是板类零件，形状简单，冲压工艺性好。

该支座零件要用支的冲压基本工序有：

落料、冲孔、冲成型模、修模，可以组合多种不同的工艺方案。

2.2.1零件材料

图纸中没有标注，但是我们可以根据摩托车离心块的用途可以自行选择，离心块固定是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的质量直接影响着制动效果的好坏。

因此该零件的材料应该具备可塑性、高强度性、高硬度性、适合冲裁加工，综上选择10#钢为优质碳素结构钢。

2.2.2零件结构形状

工件结构形状相对简单，有四个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2.5mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。

2.2.3零件尺寸精度

根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。

根据以上分析：

该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。

第三章冲裁工艺方案的确定

方案一：

先冲孔，后落料。

单工序模生产。

方案二：

冲孔—落料复合冲压。

复合模生产。

方案三：

冲孔—落料级进冲压。

级进模生产。

表3-1各类模具结构及特点比较

模具种类比较工程

单工序模

（无导向）（有导向）

级进模

复合模

零件公差等级

低

一般

可达IT13～IT10级

可达IT10～IT8级

零件特点

尺寸不受限制厚度不受限制

中小型尺寸厚度较厚

小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件

形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm

零件平面度

低

一般

中小型件不平直，高质量制件需较平

由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面

生产效率

低

较低

工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高

冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低

安全性

不安全，需采取安全措施

比较安全

不安全，需采取安全措施

模具制造工作量和成本

低

比无导向的稍高

冲裁简单的零件时，比复合模低

冲裁较复杂零件时，比级进模低

适用场合

料厚精度要求低的小批量冲件的生产

大批量小型冲压件的生产

形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产

根据分析结合表分析：

方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。

冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。

方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。

通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三为佳。

第四章模具结构形式的确定

级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。

级进模的定距方式有两种：

挡料销定距和侧刃定距。

本模具采用侧刃定距。

侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。

在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。

第五章模具总体设计

5.1模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。

5.2操作方式

零件的生产批量比较大，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。

5.3卸料、出件方式

5.3.1卸料方式

刚性卸料与弹性卸料的比较：

刚性卸料是采用固定卸料板结构。

常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。

当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2～0.5）t。

当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。

此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。

主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。

弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。

卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。

常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。

工件平直度较高，料厚为2.5mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。

5.3.2出件方式

因采用级进模生产，故采用向下落料出件。

5.4确定送料方式

因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。

5.5确定导向方式

方案一：

采用对角导柱模架。

由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。

常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

方案二：

采用后侧导柱模架。

由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。

因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。

方案三：

四导柱模架。

具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。

常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。

方案四：

中间导柱模架。

导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。

但只能一个方向送料。

根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用中间导柱的导向方式，即方案一最佳。

第六章模具设计计算

6.1排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率

6.1.1排样方式的选择

方案一：

有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。

冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。

方案二：

少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

方案三：

无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。

通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。

6.1.2计算条料宽度

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

搭边值通常由表4所列搭边值和侧搭边值确定。

根据零件形状，查《冲压模具设计手册》工件之间搭边值a=2.7mm,工件与侧边之间搭边值a1=3mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值—△

B0△=（Dmax＋2a1＋2b1）0△公式（6-1）

式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a1---冲裁件之间的搭边值；（其查值表6-1）可得a1=3mm

b1---侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表6-2）可得△=2.0mm。

△—板料剪裁下的偏差；（其值查表6-2）可得△=0.9mm。

B0△=100＋2×3＋2×2.0

=110.00-0.90mm

故条料宽度为110.0mm。

表6-1搭边值和侧边值的数值

材料厚度t（mm）

圆件及类似圆形制件

矩形或类似矩形制件长度≤50

矩形或类似矩形制件长度＞50

工件间a

侧边a1

工件间a

侧边a1

工件间a

侧边a1

≤0.25

1.0

1.2

1.2

1.5

1.5～2.5

1.8～2.6

＞0.25～0.5

0.8

1.0

1.0

1.2

1.2～2.2

1.5～2.5

＞0.5～1.0

0.8

1.0

1.0

1.2

1.5～2.5

1.8～2.6

＞1～1.5

1.0

1.3

1.2

1.5

1.8～2.8

2.2～3.2

＞1.5～2.0

1.2

1.5

1.5

1.8

2.0～3.0

2.4～3.4

＞2.0～2.5

1.5

1.9

1.8

2.2

2.2～3.2

2.7～3.7

表6-2普通剪床用带料宽度偏差△（mm）

条料厚度t（mm）

条料宽度b（mm）

≤50

＞50～100

＞100～200

＞200

≤１

0.4

0.5

0.6

0.7

＞１～2

0.5

0.6

0.7

0.8

＞2～3

0.7

0.8

0.9

1.0

＞3～5　

0.9

1.0

1.1

1.2

表6-3侧刃冲切得料边定距宽度b1（mm）

条料厚度t（mm）

条料宽度b（mm）

金属材料

非金属材料

≤1.5

1.5

2.0

＞1.5～2.5

2.0

3.0

＞1.5～2.5

2.5

4.0

6.1.3确定步距

送料步距S：

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。

进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

级进模送料步距S

S=Dmax+a1公式（5-2）

Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边

S＝100＋2.7

＝102.7mm

排样图如图6-1所示。

（有问题）

图6-1

6.1.4计算材料利用率

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。

一个步距内的材料利用率

η＝Ａ/BS×100%公式（6-2）

式中　A—一个步距内冲裁件的实际面积；

B—条料宽度；

S—步距；

由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。

废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。

因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。

排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。

因此，排样时应考虑如下原则：

1）、提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。

2）、排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。

3）、模具结构简单、寿命高。

4）、保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。

一个步距内冲裁件的实际面积

A=π×502-π×32×2-π×42×2-π×142+2×（π×142×60/360-1/2×14×12.15）

=7112.6mm2

所以一个步距内的材料利用率

Η=Ａ／BS×100%公式（6-2）

=7112.6／102.7×110×100%

=69.2%

考虑料头、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率η总为

η总=nA1／LB×100%公式（6-3）

式中n—一张板料上冲裁件的总数目；A1—一个冲裁件的实际面积；

L—板料长度；B—板料宽度。

查板材标准，宜选用700mm×1250mm的钢板，每张钢板可剪裁为6张条料（116mm×1250mm）,每张条料可以冲11个工件，所以每张钢板的材料利用率

η总=nA1/LB×100%公式（6-2）

=11×7112.6/110×1250×100%

=56.9%

根据计算结果知道选用直排材料利用率可达56.9%，满足要求。

6.2冲压力的计算

6.2.1冲裁力的计算

在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。

通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。

用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：

F=KLtτb公式（6-4）

式中　　F—冲裁力；

L—冲裁周边长度；

　　　　t—材料厚度；

　　　　τb—材料抗剪强度；

　　　　Ｋ—系数；

L=π×100+π×8+π×6+π×28×240/360+28

=444.6mm

系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。

τb的值查表2为310~380Ｍpa,取τb=380Mpa

所以

F=KLtτb

=1.3×