垫片少废料级进模说明书要点.docx

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1、沈阳工程学院2冲压件的工艺分析2.1零件工艺性分析工件垫圈为图2-1所示的落料冲孔件，材料为10钢板，是优质碳素结构钢，材料 厚度为2mm,生产批量为大批量。图2-1垫片工件图工艺性分析内容如下：(1)材料分析对于冷冲压所用的材料，不仅要满足设计的技术要求标准，还应当满足冲压的工艺 要求。主要应该具备一下几点：应当有良好的可塑性。应该具备抗压失稳起皱的能 力。应该具备光洁、平整、无缺陷损伤的表面状态。材料的厚度公差和外形尺寸公 差应该符合国家标准。冲裁件材料为 10钢板，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压 性能。(2)结构分析零件形状简单、对称，由圆弧和直线组成，对冲裁加工较为有利。外形的直角

2、不便 于模具的加工，并且影响寿命，故将 90。直角改为R1的工艺圆角。(3)精度分析一股冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，该孔中心与边缘距离尺寸公差为由26mm。将以上精度和零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要 求能够在冲裁加工中得到保证。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制 得。三个孔的中心在同一条直线上的位置精度满足形位公差要求。(4)选择冲压设备由于零件尺寸较小，精度要求不高，批量大，且只有冲孔和落料两道工序，选用开 式机械压力机，适合冲裁加工，有一定的精度和刚度，操作方便，价格低廉，所以选择 开式机械压力机。2.2 冲裁工艺方案的确定零件为一落料冲孔

3、件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔，采用两套单工序模生产。方案二：冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在 生产批量较大的情况下不适用。方案二采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量， 工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用 简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较 复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。比较方案一与方案二，对于所给零件，为了保证孔位精度，提高冲模生产率，所以 根据零件性质故采用级进模加工。

4、同时采用侧刃定距，弹性卸料装置的级进冲裁模结构 形式。2.3 零件工艺计算2.3.1 排样计算排样和搭边值的确定查表工件问a =1.8mm, 沿边a=2.0mm级进模进料步距为：n=10+1.8=11.8mm条料宽度：B鼠=(L +2a+C)A(30 + 2.2+0.5)(5 =30.05 kmm式中：B条料的宽度，单位mmL冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，单位 mma侧搭边值C导料板与最宽条料之间的间隙A条料宽度的单向(负向)公差查表得： =0.5排样图如下:图2- 2工件排样图2.3.2冲压力计算该模具采用钢性卸料和下出料方式。基本计算公式为：F=KLT 七 （2-1）式中：L冲裁周边长度

5、，单位 mmt材料厚度，单位 mm.材料抗剪强度，单位MpaK系数，一般取K=1.3零件的材料厚度2mm, Q235钢的抗剪强度取300Mpa。（1）落料力 引用基本公式（2-1）F落=KLt . =1.3 2 30 10 ! 2 260 =54.08KN（2）冲孔力 引用基本公式（2-1）两个小孔所需的冲孔力：F 孔=K.L.t工=1.3父（4.5父五父2 2父260 = 19.10KN查表取 K落=0.045, F卸=K落 F落=0.045*54.08=2.43KNP- F落 + F孔 + F卸=75.61KN2.3.3压力中心计算计算压力中心的目的有：（1）使冲裁压力中心与冲床滑块中心重

6、合，避免产生偏-4 -沈阳工程学院弯矩，减少模具导向机构的不均匀磨损。（2）保持冲裁工作间隙的稳定性，防止刃口局部迅速变钝，提高冲裁件的质量和模具的使用寿命。（3）合理布置凹模型孔位置。根据图形分析，因为工件图形对称，故落料时 F孔1的压力中心在a点；冲孔时F孔1、图2-4压力中心测定图设冲模压力中心离O1点的距离为X,根据力矩平衡原理得:F落（12-x） = F”x = 8.87mm3模具结构的设计3.1 模具零部件结构的设计3.1.1 标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。凹模厚度的确定：H = kb =0.35*30 = 10.5mm凹模壁厚C=

7、 （1.5-2）H,取 C=18mm凹模长度：Ld = b 2c =66mm凹模宽度Bd的确定：Bd =步距+工件宽+2C取步距为12mm工件宽为10mm凹模宽度为：Bd =12 10 2 18 58mm所以，凹模的厚度为 H=21mm （取25mm）,凹模的总长为L=66mm （取80mm）,沈阳工程学院凹模的宽度为B=58mm,(取80mm)。通过按标准合适的调整得到凹模外形尺寸为：80mm m 80mm 父 25mm。凸模外形结构、尺寸确定：落料凸模截面形状与冲裁件一致截面尺寸见下。长度1=导尺厚度+卸料板厚度+固定板厚度+凸模总修模量+凸模进入凹模深度+卸 料弹簧压缩高度=54mm根据

8、凸凹模周界尺寸，选用模具滑动导向中间导柱模架，根据以上计算结果，标记为： 模架 125mmM 125mmM 120mm选择滑动导向中间导柱模架是由排样的形式和凸凹模的安装位置来确定的，可以使于纵向或横向送料，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具倾斜。上、下模座材料选用9Mn2v,为矩形模座，满足外形尺寸应比凹模相应尺寸大 40 70mm,厚度为凹模厚度的11.5倍等要求，以匹配模具。采用滑动导柱，导套来保证上、下模的精确导向，加工方便，容易装配。材料采用 20钢，为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为HRC58 62。导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径

9、与上模座导套孔采用过盈配 合。导柱和导套的配合可根据凸、凹模间隙选择，间隙小于0.3mm时，采用H6/h5配合；间隙大于0.3mm时，采用H7/h6配合。3.1.2 卸料装置的设计(1)卸料板的确定刚性卸料装置适用于 0.5mm以上条料，而弹性卸料装置出于卸料力的考虑只适用 1.5mm以下，固选择刚性卸料装置。用螺钉和销钉固定在下模上，能承受较大的卸料力， 卸料安全，可靠。材料选用 Q235钢，长和宽尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，卸料板 的厚度取决于卸料力的大小及卸料尺寸，一般取512mm,这里确定卸料板外形尺寸为 120M100M12,如图 3-1 0- 6 -沈阳工程学院A-AB-B图3-

10、1卸料板零件简图(2)导料板的确定选用材料选用T8钢，长和宽尺寸选用典型模架组合尺寸，查冷冲模设计表，厚度 H=6mm,导料板的外形尺寸为：100M80父6,由此表还可知挡料销高度 h=3mm。这里把导料板和卸料板设计为一体，内表面粗糙度为Ra0.8,外表面粗糙度为Ra16如图3-1导料板和卸料板共同组成了卸料装置，同时也起导料作用。3.1.3 其他零部件结构的设计(1)凸模固定板的设计材料选用Q235钢，凸模固定板的外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，但还应考虑 紧固螺钉及销钉的位置，其厚度取凹模厚度的0.60.8,取0.8。落料、冲孔凸模固定板的外形尺寸为：120M100 M 20,固定板上的

11、凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6。内表面粗糙度取 Ra0.8,外表面取 Ra16 如图3-2。A-AB-B图3-2凸模固定板零件简图(2)垫板的确定材料45,长和宽的尺寸选用典型模架组合尺寸，垫板的外形尺寸为：120x100x8(3)模柄的选择模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。在设计模柄时，模柄的长度不 得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与压力机滑块上的模柄孔径一致。选用带螺纹的旋入式模柄，材料 Q235,这种模柄可较好地保证模柄轴线与上模座 的垂直度。它与上模座孔采用H7/m6,属于过渡配合。根据压力机J23-16的相关参考可 知，模柄的外形尺寸为：dxh=30M50

12、,用于小型模具。(4)导正销与挡料销的设计为了保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，在级进模中可采用导正销与挡料销的配合使用。工作时，始用挡料销限定条料的初始位置，进行冲孔。始用挡料销在弹簧 作用下复位后，条料再送进一个部距，以固定挡料销定位，落料时以装在落料凸模端面 上的导正销进行精定位，保证零件上的孔与外圆的相对位置精度。设计有导正销的级进模，挡料销的位置应保证导正销在导正条料过程中条料活动的 可能。固定挡料销的位置可由式计算：e = c - D d + 0.1mm(3-1)22式中：c 条料进距(mrm;D 落料凸模直径(mrm;d挡料销的头部直径（mm；0.1 导正销往前推的活动余量（

13、mrm。由（3-1）式可解得：e=16.76mm固定挡料销与销孔采用H7/r6配合，导正销与落料凸模采用 H7/r6配合（5）螺钉、销钉选择螺钉的选择上模座固定螺钉选用4 M12下模座固定螺钉选用4- M12卸料螺钉选用4-M10销钉的选择下模座连接销钉选用2-123.2 冲模刃口尺寸及公差的计算3.2.1 冲孔部分（以凸模为基准）由表3-1查得：Zmin = 0.246mm, Zmax = 0.360mmZmax -Zmin =0.360 -0.246 = 0.114mm式中：Zmax 凸凹模最大初始双向间隙（mm）Zmi n-凸凹模最小初始双向间隙（mm）对冲巾4.50.3 孔时：6P =

14、 0.008mm , 6d = 0.012mm4 F =0.008 0.012 u 0.020mm p式中：6P 凸模下偏差，按IT6IT7选取6d 凹模上偏差，按IT6IT7选取由此可知，满足公差间隙校核条件： p ，d Z max - Z min查表得x=0.5,则：冲44.5孔部分：该尺寸极限偏差转化为44.5彩。dp =（d +x除=（4.5 +0.5父 0.3匕.008 = 4.6500.008mmdd 二 ：dp Zmin 0 d = 24.65 0.246 J012 = 4.89600.012 mm式中：dp冲孔凸模基本尺寸（mm）dd 冲孔凹模基本尺寸（mm）制件公差x 磨损系

15、数，其值与冲裁件的制造精度有关。当冲裁件精度在IT14时,x =0.5 o3.2.2落料部分(以凹模为基准) 由表查得：Zmin = 0.246mm, Zmax = 0.360mmZmax -Zmin =0.360 -0.246 = 0.114mm式中：Zmax 凸凹模最大初始双向间隙(mm)Zmi n凸凹模最小初始双向间隙(mm)对 30，52mm : 6P =0.013mm , 6d =0.021mm、p 、d =0.013 0.021 -0.034mm p式中：6P 凸模下偏差，按IT6IT7选取6d 凹模上偏差，按IT6IT7选取由此可知，满足公差间隙校核条件：1 .安：二 Zmax

16、-Zm.D d1=( Dmax1 Ax)+0.020=(30 0.52 X 0.5) +0.0210=29.740.0210 mmDP2=( Dd1 Zmin)(-0.013 二(29.74 0.246) -0.013 =29.494c-0.013mm对 10q.36 mm : 6p = 0.009mm , 6d =0.015mm4 -，Rd =0.009 0.015 = 0.024mm p式中：6P 凸模下偏差，按IT6IT7选取6d 凹模上偏差，按IT6IT7选取由此可知，满足公差间隙校核条件：.： +： z -Z .p d Jmax J mind二( D max2 x) +0.02 0=

17、(10 0.36 X 0.5) +015 0= 9.82 0.0150 mmDp2=( D d2Zmin) -0.009 二(9.82 -0.246) -0.009 =9.574,-0.009 mm3.3确定各主要零件结构设计及尺寸计算3.3.1 凹模结构的设计在3.1章节里已经确定了凹模的外形尺寸，这里主要对凹模外形进行选型 常用的凹模洞口形式有三种，分别是：(1)圆柱形孔口-10 -沈阳工程学院这种结构工作刃口的强度较高，刃磨后工作部分的尺寸不变。主要用于冲制料较厚、 形状较复杂的制件。(2)锥形孔口这种结构工作刃口刃磨后，工作部分的尺寸会变大。主要用于冲制精度较低、形状 较简单的制件。(

18、3)具有过渡圆柱形孔口具有圆柱形孔口的特点，并且制造方便，是生活中常用的一种结构。综合考虑，选用第3种具有过渡圆柱形孔口的形式。凹模孔的内表面粗糙度为Ra0.8, 外表面为Ra16冷冲模凸模、凹模或凸凹模是完成条料冲压成形的最主要的工作零件。凹模工作部分的硬度要求通常为6064HRC。本次设计模具的凹模边缘倒圆角,硬度要求为6063HRC,材料为T10A,如图3-3。泠2E图3- 3凹模零件简图- 11 -沈阳工程学院3.3.2凸模的结构设计及尺寸计算(1)凸模结构常见的凸模形式有：台肩式凸模这种凸模结构主要用于横断面简单(如圆形、方形等)，装配修模方便，具有较好 的固定性和工作稳定性的情况。

19、故在模具中经常采用，这里用于冲孔凸模的结构形式。直通式凸模即凸模沿轴线方向横断面尺寸相同。这种凸模结构对于冲制非圆形制件非常实用。 这里作为落料凸模的结构形式。(2)凸模的固定方式主要有台肩式和怫接式固定两打类。这里落料凸模采用怫接式固定，冲孔凸模采用 台肩固定式。(3)凸模基本结构参数的确定台肩固定式凸模的台肩尺寸一般大于凸模刃口尺寸35mm。凸模长度计算为：L =% h2 h3 t h =4 8 18 2 22 =54mm其中初定：导料板厚h1 =4mm卸料板厚h2 = 8mm凸模固定板厚h3 =18mm料厚t=2mm式中：h增加长度，它包括凸模的修磨量 6mm,凸模进入凹模的深度1mm,

20、凸 模固定板与卸料板之间的安全距离 17mm等，这里取h=22mm。修磨之后的实际长度为：冲孔凸模为台肩形式，台肩厚度取 6mm,冲大孔凸模长度为38mm。由于是阶梯形 式，大孔凸模长度要比小孔凸模大一个料厚，所以冲小孔凸模长度为 36mm。刃口部分 表面粗糙度Ra0.4,模壁表面粗糙度为Ra0.8o落料凸模为直通式凸模，长度为 44mm,螺钉吊装，怫接深度为2mm。刃口部分表 面粗糙度Ra0.8o如图(3-4)和图(3-5)所示，分别为冲孔凸模和落料凸模零件图。电09段地-J00. 03A图3-4冲孔凸模零件简图冲孔凸模的刃口部分淬火硬度为 6063HRC,刃口部分热处理长度为1012mm冲

21、孔凸模与凸模固定板采用 H7/m6配合。冲模一般需要进行预备热处理和最终热处理。冲模的工作零件的预备热处理是毛坯常采用退火、正火工艺，其主要目的是消除内 应力，降低硬度以改善切削加工性能，为最终热处理做准备。冲模工作零件的最终热处理是在精加工前进行淬火、低温回火处理，以提高其硬度 和耐磨性。-14 -2g. 74*1反抑后与凸模固定板一起图3- 5落料凸模零件简图落料凸模的刃口部分淬火硬度为 6063HRC,刃口部分热处理长度为1012mm 怫式凸模多用高碳钢制造。这里两种凸模都才用 T10A材料。落料凸模与凸模固定板采 用N7/h6配合。沈阳工程学院4相关参数的校核(1)模具闭合高度的校核压

22、力机的闭合高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面到工作台上表面的距离。闭合高度减去垫板厚度的差值，称压力机的装模高度。没有垫板的压力机，其装模高度 与闭合高度相等。模具的闭合高度是指工作行程终了时，模具上模座顶面到下模座底面之间的距离。模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度 Hmax与最小装模高度Hmin之间,否则就不能保证正常的安装与工作。具关系为 Hmin +10mmWH装模 H max 5mm30+35+25+52+5-2=145mm150mm湎足闭合高度要求)工作台面(或工作垫板)尺寸一般应大于模具底座各边5070mm。其孔眼尺寸应大于工件或废料尺寸，以便漏料；对于有弹顶装置的

23、模具，工作台孔眼尺寸还应大于下弹顶器的外形尺寸。(2)冲裁所需总压力的校核前面计算出P总=37.39KN,冲压机公称压力为63KN,所以满足生产要求。(3)模具最大安装尺寸校核模具最大安装尺寸为125mmFZSmrm1床工作台面尺寸为310mm*200mmf以能够满足模 具的安装。- 16 -沈阳工程学院设计总结一个星期的课程设计就这样结束了。在自己的努力和指导老师的指导下，我比较顺利地完成了课程设计的任务。虽然设计中仍有很多不足，但通过这次设计，我对模具设计的过程有了进一步的了解，学到了很多对今后工作有帮助的本领。主要的的收获和体会有以下几个方面：（ 1）学到了根据产品设计相应模具的方法。模

24、具设计的过程是创造性劳动的过程，其过程应按科学程序进行，一般包括产品的工艺分析、拟定设计方案、总体设计、零部件设计、 技术资料整理、 产品试制、 改进设计等过程， 经过多次改进， 才能完善和成熟。（ 2）提高了综合运用所学知识的能力。以前学习课本上的内容，感觉都是单独的一门，没多大的联系。这此设计让我明白了，所学的知识完全可以是一个整体。设计一整套的模具就必须用到所有的知识才能完成，缺一不可，而且还需要大量深入的了解相关知识。（ 3）巩固了计算机绘图的能力。以前用CAD 绘图，完全是为了完成老师的任务，一个一个一个指令的摸出来的，根本没怎么用心去画一个图。这次绘制了大量的图，让我不得不快速的掌

25、握CAD 绘图的知识， 更加熟悉的运用 CAD 来完成零件样图和总装配图。（ 4）提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做设计的前期准备工作，资料是否全面、可靠，关系到整个设计的进程。查阅相关技术手册，是设计过程中随时要做的事。这此设计就充分的锻炼了我的这种能力。（ 5）明确了设计必须结合实际。设计一套能生产出好的产品的模具，就必须从实际出发。因为产品必须有它的实用价值和适应消费者的能力，否则这个产品就没有生命力。（ 6）锻炼出严谨的的科学作风。科学工作来不得半点虚假，在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，每一个失误都会带来经济损失，容不得半点马虎。因此，在设计中我

26、们必须有高度的责任心和严谨认真的工作态度。总得来说，经历这次设计对一个即将踏入社会的学生来说，真的很重要。沈阳工程学院参考文献1 成虹冲压工艺与模具设计(第 2 版)， 2006.72 徐政坤冲压模具设计与制造北京：化学工业出版社，2005.73 余银柱冲压工艺与模具设计北京：北京大学出版社，2005.114 徐政坤冲压模具与设备北京：机械工业出版社， 2004.15 周永泰模具设计和加工技术的发展方向 J 制造技术与机床， 2003， (05)6 高佩福实用模具制造技术中国轻工业出版社， 20007 陈剑鹤，吴云飞模具设计基础北京：机械工业出版社， 2009.38 程培源模具寿命与材料北京：机械工业出版社， 1999.59杨耀，陈国香.机械制造与模具制造工艺学.北京：清华大学出板社，2006.510 王树勋、林法禹、魏华光实用模具设计与制造国防科技大学出版社， 1991- 17 -