垫片冲裁模设计.docx
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垫片冲裁模设计
摘要
在这次设计中根据所给题目的要求，笔者首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择了冲孔落料的方案。
根据对零件的综合分析，在本笔者这次设计中我设计的模具是正装冲孔落料模，主要介绍的是模具的冲孔落料，冲压生产中应用最广泛的工序之一。
由于材料和厚度的原因，笔者采用的加工方法为：
采用复合工序冲孔落料模进行加工。
关键词：
冲孔；落料；搭边；
目录
摘要1
目录2
引言3
1.工件的工艺性分析4
1.1冲压时的工艺性分析5
1.2冲压材料选用5
1.3冲裁工艺方案的确定6
2模具设计计算7
2.1排样方案的确定及计算7
2.2冲压力的计算9
2.3模具压力中心的确定11
2.4冲模刃口尺寸及公差的计算11
2.5零件结构尺寸的确定14
2.6模具总装图17
3.模具材料的选用17
4冲压设备的选择19
5.模具的装卸20
5.1模具的装配20
5.2卸料装置的确定21
结束语23
致谢25
参考文献26
引言
本次设计中选用的工序——冲裁，我们运用了学习过的冲压模具设计的知识，根据给定的课题及要求进行我们的毕业设计，毕业设计就是检查我们这几年里我们学到的知识与独立做事的能力，及对模具设计与制造专业应用能力训练为主线，以专业知识、常规机械加工实训等实践教学环节为基础，其目的在于自我鉴定与自我提高专业水平知识。
冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备，良好的模具结构是实现工艺方案的可靠保证。
冲压零件的质量好坏和精度高低，主要取决于冲裁模的质量和精度。
冲裁模结构是否合理、先进，有直接影响到生产效率及冲裁模本身的使用寿命和操作的安全、方便性等。
由于冲裁件形状、尺寸、精度和生产批量及生产条件不同，冲裁模的结构类型也不同。
模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。
模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。
模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。
模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产）、复合模、多工位级进模（供大量生产）,以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。
模具是指工业生产上通过注塑、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模子和工具。
模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。
据统计，75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件都需要由模具成型，而绝大部分塑料（11940,-105.00,-0.87%）制品也由模具成型。
根据所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具，其中金属模具主要有铸造模具和冲压模具，非金属模具主要是塑料模具。
塑料模具和冲压模具是主要的模具品种，2010年的市场规模分别达到了630亿和520亿，分别占模具行业的45%和37%。
塑料模具主要用于塑料制品的压制成型，冲压模具主要是用于金属材料的冷冲压成型。
行业快速成长，规模持续扩大。
2000年以来，受益于下游汽车、电子、塑料制品行业的快速发展，我国的模具行业取得了长足的发展。
模具行业的行业收入从2003年的140亿元快速增长到2010年的1400亿元，8年间增长10倍，年平均增长率在28%以上。
金融危机仅仅使行业增速放缓到12.5%，仍然远远高于GDP的增速，可见我国模具行业的发展势头十分强劲。
一般而言，模具生产商需要根据客户的需求定制模具所用的材料——模具钢，然后选购适当的模具标准件构建模架，最后设计制作模仁，形成模具。
因此模具行业的产业链主要包括三个子行业：
模具钢（原材料）、模架（标准件）和模具（成品）。
模具钢进口替代前景广阔。
模具钢是指用来制造模具的钢种，是模架以及模具制作的原材料，直接影响到模具的使用寿命以及成型质量。
2010年，我国的模具钢消费额达到129亿美元，比2009年增长20%。
我国连续五年成为全球模具钢消费量最大的国家，占全球消费量的21%，同期国内模具钢产值只有70亿美元，虽然已经是全球第三大模具钢生产国，但是供需缺口达到59亿美元，进口依存度高达46%，且高档模具和出口模具的材料几乎全部依靠进口。
随着国内企业逐渐掌握模具钢的生产技术，国内模具钢行业发展前景看好，2010年行业增长率达到37%。
标准件覆盖率提升驱动模架需求。
模架是模具的支撑，是模具设计中标准化的部分。
对于一般的模具来说，许多结构是相同的，所不同的只是每套模具的成型部分。
使用模架和模具标准件能缩短模具生产时间25%-40%，节约模具加工工时25%以上，对于模具厂商来说节省的时间十分可观，因此模具设计生产厂商一般会采用标准模架来做模具。
目前我国的模具标准件运用还比较落后，覆盖率估计仅在45%左右，而国外成熟市场上覆盖率能达到70%以上。
标准件覆盖率的提升加上模具需求上升的双重打动将驱动模架的需求。
1.工件的工艺性分析
零件简图：
了解零件形状与各表面构成特征之后，检查零件是否表达是否正确及清楚，尺寸及有关技术要求标注齐全，几何元素之间的关系应明确。
如图1.1所示
零件的技术要求分析：
对零件的尺寸精度，形状精度，位置精度，表面粗糙度及热处理。
保证过使用性能的情况下保证是否经济合理，在现有的生产条件下是否能实现。
零件的结构特点分析：
零件的结构特点决定了他的安装方式和加工方法。
零件的结构工艺性分析：
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的方便性，可行性与经济性，即零件的结构应方便于加工时的装夹、对刀、测量、可以提高切削效率。
结构工艺性不好会使加工困难浪费材料和加工时间，有时甚至无法加工。
材料分析：
在满足使用性能的条件下应选择廉价材料，材料选择应立足国内，尽量选择我国资源丰富的材料。
本零件选择10号钢
厚度：
2mm
图1.1零件图
1.1冲压时的工艺性分析
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。
在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。
良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。
冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。
冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。
冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。
腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。
冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。
冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。
在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。
对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。
1.2冲压材料选用
冲压工艺对材料的基本要求主要是：
1）对冲压成形性能的要求
为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。
而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：
良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系数小。
2）对材料厚度公差的要求
材料的厚度公差应符合国家规定标准。
因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。
．对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。
表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好
3）常用冲压材料
冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。
板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。
带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。
块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。
总上所述，冲压材料我选择10号钢作为冲压件的材料。
1.3冲裁工艺方案的确定
一般对于这样的工件，通常采用冲孔，落料加工方法。
由于该工件的生产批量较大，如果把这道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。
将这道工序复合在一起，可以有以下的两种不同工艺方案：
1）先冲孔，后落料的工步；2）落料冲孔为同一工步完成。
采用方案2加工工件，不易保证长度尺寸的精度，而且易使孔冲头磨损，降低模具寿命。
经分析，使用方案一较好。
该冲压工件的形状为简单且对称，除孔和有精度要求外其余尺寸精度要求不高，材料为Q-235A钢其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大，根据表1-1知复合摸的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。
表1-1强度系数
料厚t
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.75
最小壁厚m
1.4
1.6
1.8
2.0
2.3
2.5
2.7
3.2
3.8
4.0
最小直径D
15
18
21
料厚t
2.0
2.1
2.5
2.75
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
最小壁厚m
4.9
5.0
5.8
6.3
6.7
7.8
8.5
9.3
10.0
12.0
最小直径D
21
25
28
32
35
45
45
2模具设计计算
2.1排样方案的确定及计算
在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。
冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。
提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。
排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。
搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刀”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。
搭边值的大小与下列因素有关：
1）材料的力学性能。
硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。
2）工件的形状与尺寸。
尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。
3）材料厚度。
薄材料的搭边值应取的大一些。
4）送料方式及挡料方式。
用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。
常用的排样方法有三种：
a）有废料排样：
指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。
b）少废料排样：
指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。
c）无废料排样：
指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。
少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。
并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。
上述三类排样方
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