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1、课 程 设 计 用 纸 前 言该课程设计是由冲孔落料件设计，冲压模设计组成，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修与存放是否合理等。本次课程设计的垫片，不仅要考虑是做出的零件能满足工作要求，还要保证它一定的使用寿命。本次模具设计的课题属于零件设计类，来源于生产实际问题，是一个圆环垫片，该零件需通过冲孔落料二道工序完成。分析零件的成形工艺性，进行制品的基本参数的计算、冲压模的设计计算，选用压力机，确定模具类型及
2、结构，模具和成型机械关系的校核；模具零件的必要计算；绘制模具装配图一张，绘制主要工作零件凸模、 凹模、凸凹模图各一张；编写设计说明书。此次课程设计说明书涉及的知识面广、衔接紧密、结构整合或综合性强、实用性强。本说明书介绍了冲裁件的工艺性分析、冲压工艺方案的确定、模具结构形式的确定、设计工艺 计算、模具总体结构设计、主要零部件设计、冲压设备的选取等。本说明书对冲压模具设计的基本流程介绍相对比较全面，理论联系实际， 同时也培养了 个人的较强实践动手能力和对模具设计专业知识的系统化、完整化，以及对于工程技术的严谨性。 一、课程设计任务工件名称：垫片生产批量：大批量材 料：课程设计要求：1、设计模具零
3、件图一份（小图）；2、设计模具总装图一份（大图）；3、模具设计计算说明书一份（不少于10页A4纸）。二、设计过程1、冲裁件工艺性分析（1）冲压工序分析此工件冲孔、落料两个工序。 （2）冲裁件材料分析本冲裁件的材料为(普通碳素钢)，未退火，其抗剪强度，抗拉强度，屈服强度，具有良好的冲压性能，适合冲裁。（3）冲裁件的形状和尺寸分析工件结构相对简单，有一个和一个的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为 (两同心圆之间的壁厚)。对于所冲小孔，由表查得，一般冲孔模可冲压得最小孔径，因而孔符合工艺要求。（4）冲裁件的尺寸精度分析工件的尺寸全部为自由公差，可看作级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能
4、满足要求。2、冲压工艺方案的确定该工件为大批量生产。包括冲孔、落料两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔-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、两套模具才能完成零件的加工，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一套模具，工件的精度及生产效率都较高，但模具制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一套模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案
5、三为佳，即采用级进模。3、主要设计计算（1）排样方式的确定及其计算1）选择排样方式同心圆垫片的形状具有圆形的特点，且大批量生产，排样方式采用直排，属于有废料排样，模具沿工件全部外形进行冲裁，工件周围都有搭边，能保证冲裁件的质量，冲裁模寿命也长，材料利用率较高。工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，采用手工送料，采用导料板导料、挡料销挡料。2）确定搭边值查表，两工件制件的搭边，工件边缘搭边。3）计算条料宽度及步距采用级进模时，采用无侧压装置,由表查得条料宽度公差，由表查得条料与导尺之间的间隙,则：条料宽度 根据实际情况取。导尺步距 条料的步距 4）排样图5）材
6、料的利用率一个步距的材料利用率为 ： （2）冲压力的计算1）落料力的计算根据公式： 式中： 取落料力则为：2）冲孔力的计算根据公式： ；得冲孔力为：即冲裁力为: 3）卸料力的计算根据公式：；式中：卸料力因数，由表查得=0.05 则卸料力为：4）推件力的计算根据公式：；式中：推件力因数，由表查得=0.55则卸料力为：5）总冲压力的计算故总的冲压力为：(弹性卸料,下出件)，故拟选定开式双柱可倾压力机（3）压力中心的确定由于此零件为规则、对称图形，因此压力中心为图形中心，由此可知，该工件冲裁力不大，便于模具的加工和装配。（4）工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零
7、件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分别加工的方法来计算，具体计算如下：对工件未注公差可按计算，也可由书公差配合与测量技术查得各尺寸的未注公差。按基轴制查得为，按基孔制查得为。根据表查得冲裁模刃口双间隙,。1）落料刃口尺寸计算的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。由于，故满足凸模与凹模分别加工方法，磨损系数由表查得，则：其工作部分结构尺寸如图所示：2）冲孔刃口尺寸计算的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。由于，故满足
8、凸模与凹模分别加工方法，磨损系数由表查得，则：其工作部分结构尺寸如图所示： 4、模具总体设计（1）模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。（2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。(3)卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。(4）导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采
9、用后侧导柱的导向方式。5、主要零部件设计（1）工作零件的结构设计1）凹模的设计采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式计算：凹模厚度，查表得则：，取凹模厚度凹模壁厚，取凹模壁厚凹模宽度凹模长度（送料方向）凹模轮廓尺寸为模材料选用合金模具制造，热处理硬度。加工方法：刨六面，对角尺磨上、下平面划线，钻孔，攻丝，打钼丝孔钻落料腔热处理磨刃口线切割。 2）凸模固定板的设计凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，一般选择倍的凹模厚度确定，也可以通过标准查得，基本与凹模外形尺寸相当，凸模固定板上型孔尺
10、寸均按凸模实际尺寸配作（），孔距尺寸与凹模保持一致。这里取倍，。凸模轮廓尺寸为。3）落料凸模的设计结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，个螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按。其总长可按公式计算：式中： -凸模长度；-凸模固定板厚度；-卸料板厚度； -材料厚度；-附加长度。它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（）,凸模固定板与卸料板之间的安全距离等,一般取。凸模模材料选用合金模具制造，热处理硬度。加工方法：粗车热处理精车到尺寸。4）冲孔凸模的设计因为所冲的孔为圆形，而且不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换
11、。冲孔的凸模结构如下图：凸模模材料选用合金模具制造，热处理硬度。加工方法：粗车热处理精车到尺寸。（2）定位零件的设计落料凸模下部设置一个导正销。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正。导正销的头部由锥形的导入部分和圆柱形的导正部分组成，导正部分的高度不宜太大，一般取，取。导正销的直径尺寸略小于制件冲孔直径，与导正销孔的关系如下：，式中冲孔凸模直径，导正销与空两边间隙，由表查得，故。导正销采用安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用配合。导正销的材料选用，热处理硬度。加工方法：粗车热处理精车（装到落料凸模上再精车到尺寸）活动挡料销：在卸料板上固定了2个导料销，用于条料送进的定位。（3）卸料橡胶
12、的设计选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。 每个橡胶承受的载荷,选用四个圆筒形橡胶。 卸料板工作行程,为卸料板高出凸模端面的高度，一般为, 为凸模冲裁后进入凹模的深度，一般为，取。 橡胶的工作行程，为凸模总修磨量，一般为，取。橡胶的自由高度。为。 橡胶的预压缩量,一般。 橡胶的外径,为圆筒形橡胶的内径，取，。 校核橡胶的自由高度，满足要求。 橡胶的安装高度。（4）导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取，这样就可确定了导料板间的距离为，导料板的厚度按表选择。导料板采用钢制作，热处理硬度为，用螺钉和销钉固定在
13、凹模上。导料板的进料端安装有承料板。（5）卸料部件的设计1)卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，规格为。 卸料板采用钢制造，淬火硬度为。2)卸料螺钉的选用卸料板上设置个卸料螺钉，公称直径为，螺纹部分为。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。（6）模架及其它零部件设计该模具采用后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据,可以使用根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取级精度的后侧导柱模架（），即：导柱：,材料为，热
14、处理渗碳深度，硬度为；导套：为；材料为，热处理渗碳深度，硬度为；上模座厚度，材料为:；下模座厚度,材料为：；上模垫板厚度为，材料为：。那么，该模具的闭合高度：式中：凸模长度，；凹模厚度，；凸模冲裁后进入凹模的深度，。可见该模具闭合高度小于所选压力机的最大装模高度（）。6、模具总装图通过以上设计，可得到如下图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装一个导正销，利用条料上孔作导正销孔进行导
15、正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第二步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约，而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达。模具总装图见图纸。7、冲压设备选定通过校核，选择开式可倾压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力为：滑块行程：行程次数：最大装模高度：闭合高度调节量：(标准型)工作台尺寸(左右前后)：(标准型)工作台孔尺寸(左右前后)：模柄孔尺寸(直径深度)：床身最大可倾角()：
16、8、模具的装配根据级进模的装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。步骤一：装配前检查各个凸凹模形状尺寸，是否符合设计尺寸。符合要求后检查凸模是否和相应的凹模孔相配，其间隙是否均匀，达到设计要求。步骤二：以凹模孔定位，将凸模压入相应地凸模固定型孔中，固定。步骤三：在下模座上画出中心线，按中心预装凹模、导料板；在上模座、导料板上，用以加工好的澳门盘分别确定其螺孔的位置，并分别钻孔，攻丝；将上模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。步骤四：将已装好的下模上放等高的垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凹模与固定板组合装入凹模；
17、预装上模座，划出与凸模固定板相应地螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；将卸料板装在已装入固定板的凸模上，撞上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导正销、承料板；切纸检查，合适后打入销钉。步骤五：装机试冲并根据试冲结果做出相应的调整。课程设计感想根据所给垫片材料的材质及批量，首先对其工艺性进行分析，接着对三种冲压工艺方案进行了比较与确定选用了最合适的冲压工艺。经过计算，得出了大量的具体数据，有这些数据制定了排样方式、压力中心、冲压力、压力中心凸凹模刃口的尺寸、适合的压力机等
18、制造零件必不可少的条件，然后经过系统的组合得出了垫片生产加工的具体操作。然后对模具进行了总体包括模具类型、定位方式、卸料出件方式、导向方式的选择以及主要零部件，如凹模、落料凸模、冲孔凸模、凸模固定板、卸料板、导料板、模架及其它零部件进行了详细的设计。此外对模具的装配顺序、正反装等都有了更深的了解。同时也查阅了大量的书籍，每一个尺寸的选择都是有根有据的，不能随便捏造。此次冲压模具的设计不仅对冲压模具的设计又有了进一步的了解，而且对模具的装配步骤也有了提高。经过这次的设计使我更加的了解到冲压模具的生产对数据的精密程度，以及冲压模具在生产中可能遇到的种种事故以及应对措施。在王雷老师的帮助下，圆满完成了这次课程设计，再次要谢谢王老师。参考文献1 王芳，冷冲压模具设计指导，北京：机械工业出版社， 1999年。2 熊志卿，冲压工艺与模具，北京：高等教育出版社， 2011年。3 王立人 张辉 叶久新，冲压模设计指导，北京：北京理工大学出版社，2009年。4 王卫卫，材料成形设备，北京：机械工业出版社， 2004年。5 黄云清，公差配合与测量技术，北京：机械工业出版社，2005年。13