卡垫落料模具设计讲解.docx
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卡垫落料模具设计讲解
内容摘要…………………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………………1
Abstract……………………………………………………………………….…1
Keyword…………………………………………………………………………1
前言………………………………………………………………………………2
1．零件工艺分析…………………….……………………………………….…3
1．1材料分析………………………………………………………………3
1．2结构分析………………………………………………………………3
1．3精度分析………………………………………………………………3
2．冲裁工艺方案的确定………………………………………………………4
3．主要工艺计算………………………………………………………………..5
3．1刃口尺寸计算……………………………….…………………………4
3．2排样计算……………………………………………………………….5
3．3冲裁工序的计算……...……………………………………………….6
3．4冲裁压力中心的计算………………………………………………….7
4．冲压设备的选用…….………………………………………………………..7
5．模具零部件结构的确定.……………………………………………………..85．1冲压模具制造的技术要求………..………………………………….8
5．2凹模的结构设计…..………………………………………………….8
5．3确定固定板、垫板、卸料板尺寸…………………..……………….9
5．4凸模设计…………………..………………………………………….95．5导柱、导套选择…………..…………………………………………10
5．6模架的选择………………..…………………………………………11
5．7模柄的选择………………..…………………………………………12
5．8模具的装配………………..…………………………………………135．9加工要求…….……………..…………………………………………13
6．主要零、部件的加工工艺………………….………………………………..14
6．1垫板的加工工艺…………..…………………………………………14
6．2凸模固定板的加工工艺…..…………………………………………14
6．3凸模的加工工艺…………..…………………………………………15
6．4卸料板的加工工艺………..…………………………………………15
6．5落料凹模的加工工艺…..……………………………………………15
参考文献……………………………………………………………….……….16
致谢………………………………………………………………………..……17
摘要：
本设计为一卡垫的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。
其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析。
关键词：
模具；冲裁件；凸模；凹模；
Abstract:
Thedesignforaplateofcoldstampingdiedesign,accordingtothesizeofthedesigncomponents,materials,massproduction,etc.,thefirstpartoftheprocessofanalysistodeterminetheblankingprocessplanninganddiestructureoftheprogram,andthenthroughtheprocessdesigncalculations,determinethenestingandcuttingboard,calculatethepressureandpressurewashedcenters,primarypresses,computingconvexandconcaveDieCuttingEdgedimensionsandtolerances,thefinaldesignselectionofpartsandcomponents,topressforchecking,drawingdieassemblydrawings,aswellasMoldprocessingtechnologyofthemainpartstothepreparationprocedures.Inwhichthestructuraldesign,primarilytothepunchanddie,punchanddie,positioningparts,unloadingandoutofpiecesofequipment,mold,pressingequipment,fasteners,etc.hasbeendesigned,fortheselectionofsomecomponentsarestandardparts,thereisnoin-depthdesign,andstructuraldesign,whilesomepartsfortheprocessingprocessanalysisandultimatelytocompletethisgraduationproject.
Keywords:
mold;stampingparts;punch;die;
前言
冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。
冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。
冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。
冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。
与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。
主要表现如下。
（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
设计此题目的意义是让我们掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程。
让我们更多的了解关于模具方面的知识，增强我们的实际动手能力，我在设计卡垫落料模具设计中学到了不少有关模具的知识，是我感到了很大的兴趣。
此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制。
1、零件工艺分析
1.1、材料分析
工件为图1-1所示的落料卡垫件，材料为10钢，材料厚度t=0.8mm，精度要求IT9，生产批量为中批。
工艺性分析内容如下：
图1-1卡垫零件图
10钢为优质碳素结构钢，具有屈服点和抗拉强度比值较低，塑性和韧性均高，在冷状态下容易模压成形。
1.2、结构分析
零件结构形状对称，但有尖角，在保证冲裁件的强度和保证凸、凹模之间的合理间隙时可以加工。
所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
1.3、精度分析
因为公差等级IT9，查《机械设计课程设计指导》P166，得公差T1=0.052mm，T2=0.043mm，T3=0.030mm，T4=0.043mm。
零件外形25
mm,15
mm。
零件窄长槽5
mm，18±0.043mm。
由以上分析可知，该零件在材料压紧状态下进行冲裁，冲出的零件表面平整。
2、冲裁工艺方案的确定
零件为一落料卡垫件，可提出的加工方案如下：
方案一：
采用单工序模生产。
方案二：
采用连续冲裁模生产。
因为方案一导向精度高，凸、凹模之间的冲裁间隙容易保证，从而能保证零件的精度，安装方便，运行稳定性高，能提高模具的使用寿命。
3、主要工艺计算
3.1、刃口尺寸计算
根据零件形状复杂的特点，为保证凸、凹模之间的合理间隙，必须使用配合加工。
（1）、确定基准件此零件为落料件，应以凹模为基准。
（2）、画出基准件的磨损图凹模刃口的磨损情况如下图：
图2-1凹模刃口磨损图
（3）、对基准件的尺寸进行分类（A、B、C三类）计算根据凹模刃口的磨损情况，其尺寸变化可分为三类。
①凹模刃口磨损后，尺寸A1,A2增大，按落料凹模类尺寸处理。
查《模具设计与制造》P37，可得X1=X2=0.5，取δ=Δ/4，
则：
A
=（25-0.5x0.052）
=24.974
=25
（mm）
A
=（15-0.5x0.043）
=14.9785
=15
（mm）
②凹模刃口磨损后，尺寸B减小，按冲孔凸模尺寸处理。
查《模具设计与制造》P37，可得X=0.5，取δ=Δ/4，
则：
B=（5+0.5x0.030）
=4.985
=5
（mm）
③凹模刃口磨损后，尺寸C不变，按中心距类尺寸处理。
则：
C=18±0.043/4=18±0.011（mm）
（4）、选取最小冲裁间隙查《模具设计与制造》P35，取Zmin=0.10mm
（5）、注明配制关系凸模刃口尺寸按凹模刃口的实际尺寸减去最小冲裁间隙得。
（6）、凸模尺寸计算
A
=A
-Zmin=25
-0.1=24.9
=25
（mm）
A
=A
-Zmin=15
-0.1=14.9
=15
（mm）
B
=B-Zmin=5
-0.1=4.9
=5
C
=C-Zmin=18±0.011-0.1=17.9±0.011（mm）
3.2、排样计算
根据材料性能、厚度和形状可确定搭边值
查《模具设计与制造》P31，可得a
=1.2mma=1.5mm，步距16.2mm，条料宽度B=28mm，确定排样图，如下（3-1）所示，一个步距内材料的利用率：
工件的面积S=A
xA
-BxC
=25x15-5x18
=285（mm
）
AB=16.2x28=453.6（mm
）
则：
η=
=
x100
=62.8
排样图如下图所示：
图3-1零件排样图
3.3、冲裁工序力的计算
（1）、冲裁力F
F
=LtR
冲裁周长L=2A
+A
+3B+2C
=25x2+15+5x3+18x2
=116mm
查《模具设计与制造》P35，表2-13可得R
=400～600MP
，所以取R
=500MP
。
冲裁力F
=LtR
=116x0.8x500
=46.4KN
（2）、卸料力F
F
=K
F
查《模具设计与制造》P41，表2-16可得K
=0.05
F
=K
F
=0.05x46.4
=2.32KN
（3）、推件力F
F
=K
F
查《模具设计与制造》P41，表2-16可得K
=0.055
F
=K
F
=0.055x46.4
=2.552KN
（4）、冲裁工序力F的计算
F=F
+F
+F
=46.4+2.32+2.552
=51.272KN
初选设备为开式压力J23-6.3
3.4、冲裁压力中心的计算
由于零件为对称零件，其凸模的压力中心位于几何中心处。
4、冲压设备的选用
根据冲压力的大小查《模具设计与制造》P15，表1-5得
选取开式双柱可倾压力机J23-6.3，
其主要技术参数如下：
公称压力:
63KN
滑块行程：
50mm
最大密封高度：
170mm
封闭高度调节量：
40mm
工作台尺寸：
315mmx200mm
模柄孔尺寸（直径x深度）：
30mmx50mm
垫板厚度：
40mm
5、模具零部件结构的确定
5.1、冲压模具制造技术要求
模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：
a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。
b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必须达到设计要求.
d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件为止。
5.2、凹模结构的设计
①凹模结构形式
因为零件简单对称，所以选择整体式。
②凹模的刃口形式直简式。
因为该零件采用的是下顶出件式冲裁，
所以取刃口的高度h=20mm。
③固定方法凹模直接固定在下模座上。
④外形设计凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度、刚度和修模量。
所以选择矩形外形。
凹模厚度：
36mm
凹模壁厚：
49mm
⑤凹模的材料和技术要求
凹模所用材料和凸模的选材基本相同。
热处理要求比凸模的硬度稍高一些，为60～64HRC。
技术要求按GB2870-1981《冷模零件的技术条件》执行。
凹模结构图如下：
图5-1凹模结构图
5.3、确定固定板、垫板、卸料板尺寸
卸料板：
外形尺寸与凹模相同
内形尺寸与凹模形状相同且间隙取0.3mm
厚度h
=12mm
垫板：
外形尺寸与凹模相同
其厚度
h
=8mm
固定板：
外形尺寸与凹模的外轮廓尺寸基本一致
厚度h
=H
x（0.6～0.8）=（22～28）mm，
取h
=24mm
5.4、凸模设计
①凸模的结构形式：
整体式
结构图如下：
图5-2凸模结构图
②凸模的固定方法：
台阶式固定法且凸模与固定板之间采用H7/m6配合。
固定板与卸料板之间的高度取h=20mm。
所以凸模高度H=h
+h
+h
=12+24+20
=56mm
③凸模的材料和技术要求：
凸模材料常用的有：
T10A，9Mn2V，Cr12，Cr6WV等冷制作模具钢。
热处理要求达到58～62HRC，尾部回火40～50HRC.
技术要求按GB2870-1981《冷模零件的技术条件》执行。
5.5、导柱、导套选择
查《冲压模具标准件选用与设计指南》P67，表3-2，P68，表3-3得出所选用导柱、导套尺寸。
导柱、导套结构图如下：
图5-3导柱、导套结构图
5.6、模架的选择
因为零件的对称性好，所以采用中间导柱模架
查《冲压模具标准件选用与设计指南》P24，表2-7，P25，表2-8得出所选用上模架、下模架尺寸。
上模架结构图如下：
图5-4上模架结构图
下模架结构图如下：
图5-5下模架结构图
5.7、模柄的选择
模柄的尺寸和结构如下图:
图5-6模柄结构图
5.8、模具的装配
（1）、先将凸模9装入固定板5中，保证凸模挂台不高出固定板。
（2）、将凹模13直接与下模架2用螺钉12连接，拧紧螺钉。
（3）、通过凹模上的销钉孔配做下模架上的销钉孔，把销钉11装入其中。
（4）、把凸模固定板和上垫板用螺钉连接，螺钉不拧紧。
（5）、通过下模架的顶件孔，采用透光的方法调整凹模、凸模间的间隙，调整好后拧紧螺钉12。
（6）、把装好的上模和下模合模。
（7）、把上模架的销钉孔绞成，装入销钉11。
（8）、上模装上弹簧4，卸料板3，并用卸料螺钉8紧固。
（9）、下模装上定位销14，导料销22。
（10）、合模，并装上模柄10。
5.9、加工要求
1）模具配合加工零件在允许间隙内加工，冲孔凸模与固定板配合后,底部磨平。
2）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按14级精度加工,未注粗糙度的按Ra6.3um处理。
3）模具中各垫板的两承压面的平行度公差按GB1184为5级。
4）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。
5）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。
6）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、
氧化斑点及裂纹等缺陷。
热处理后应清除氧化皮，脏物
油污。
7）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，
以保证模具能顺利装入模架。
按照已经定好的模具形式及参数。
绘制出模具装配图如下：
图5-7模具装配图
1—上模座；2—下模座；3—卸料板；4—弹簧；5—凸模固定板；6—导套；
7—上垫板；8—卸料螺钉；9—凸模；10—模柄；11—销；12—内六角圆柱头螺钉；13—凹模；14—定位销；15—导柱；16—顶件块；17—顶杆；18—弹性橡胶；19—托板；20—螺母；21—双头螺柱；22—导料销。
6、主要零、部件加工工艺
6．1垫板的加工工艺
1备料（外购标准模块100mm×100mm×8mm）
2按图纸要求画线
3在钻铣床上加工
4检验
5入库
6．2凸模固定板的加工工艺
1备料（外购标准模块100mm×100mm×24mm）
2按图纸要求画线，
3在钻铣床上加工两个￠10的导料孔和两个￠6的销钉孔和四个￠的螺钉通孔
4在电火花慢走丝加工落料凸模孔
5检验
6入库
6．3凸模的加工工艺
1备料
2锻造成直径为36mm×64mm的胚料
3在数控车床上加工零件按图纸要求
4按图纸要求热处理
5检验
6入库
6．4卸料板加工工艺
1备料（外购标准模块100mm×100mm×12mm）
2按图纸要求画线，
3在钻铣床上加工四个M12的螺钉通孔和和两个￠10导料销孔和两个￠6销钉孔，及一个通过冲裁零件的孔
4在铣床上加工剩余的部分
5检验
6入库
6．5落料凹模加工工艺
1备料（外购标准模块100mm×100mm×36mm）
2按图纸要求画线，
3在钻铣床上加工两个￠6的销钉孔和四个M12的螺纹孔
两个￠10导料销孔。
5用电火花加工工作刃口
6按图纸要求做热处理
7检验
8入库
参考文献
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机械工业出版社，2000
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中南大学出版社，2006
[9]廖念钊莫雨松等主编.互换性与技术测量.北京：
中国计量出版社，2000
致谢
本论文是在指导张国智老师的悉心教诲指导下完成的，在整个毕业设计期间，得到了导师的认真指导和帮助，张老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益。
在此对张老师表示诚挚的敬意和由衷的感谢。
同时要感谢机电学院领导和老师对我们毕业设计的重视，使得我们在设计过程中再一次将自己大学三年学习的知识贯穿了一遍，此次毕业设计也可以说是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。
从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。
其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
在设计过程中，还得到寝室室友们的积极帮助，在此一并表示感谢。
感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师，由于首次作整套模具从零开始的设计，错误、漏洞一定不少，望各位老师不吝赐教。
大学三年的生活即将随着论文的完成划上句号。
最后，我感谢大学三年以来给过我帮助和关注的所有人，更加感谢给过我挫折的所有人。
你们用不同的方式给了我成长，也是你们促使我在走过的大学时光里一直努力，终可以在毕业的那一天无愧的说一声：
青春无悔!
最后感谢母校给与本人深造的机会！
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