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1、黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论文 )第 I页 垫片冲压模具设计 摘要 冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离和塑性变 形，从而获得所需零件的加工方法。本文将重点讲述冲压模具的设计方法和计算过程。 首先，本文将讲述冲压工艺方案的确定和模具的结构形式，并画出排样图和计算材料的 利用率。 其次，本文将讲述凸凹模设计尺寸的计算，冲裁力和压力中心的计算，以及压力机的选 用。 最后，本文将讲述模座，模架，导柱和导架的选用，以及凸凹模的加工方法，画出装配 图。 关键词：冲压; 凸模; 凹模; 模架 黄 河 科 技 学 院毕 业 设 计 (论 文 )第 II页 Pu
2、nch forming technology and die design Author : WangXiaopeng Tutor : JiangAiyun Abstract Stamping is in room temperature, the use of mold on the pressure in installation of material pressure, so as to produce separation and plastic deformation, and will obtain the needed parts processing method. This
3、 paper focuses on the stamping die design method and calculation process. First of all, this article will talk about the determination of stamping process program and die structure form and draw the layout figure and calculation material utilization. Secondly, the paper will be about the size of the
4、 punch mold design calculation, cutting force and the calculation of the pressure center, and the selection of the press. Finally, this article will talk about mould seat, formwork, guide pin and the selection of guide tube, and die and punch processing method, draw the assembly drawing. Key word: S
5、tamping; The punch; Concave die; Formwork 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 III页 目录 1 冲裁件工艺分析1 2 确定工艺方案及模具结构形式2 3 模具设计计算 3 3.1、排样、计算条料宽度及确定步距3 3.2、材料的利用率3 3.3、冲压力与压力中心计算4 3.4、冲床选用 5 4 冲模刃口尺寸及公差的计算6 5 冲裁模主要零部件的结构设计7 5.1、凹模的结构尺寸设计7 5.2、凸模固定板的确定8 5.3、凸模的结构尺寸确定8 5.4、导料板的确定8 5.5、卸料装置的确定9 5.6、模柄的选用 9 5.7、冲模闭合高度
6、计算10 5.8、垫板的结构 10 6 模架选用 11 7 模架基本加工 12 结论13 致谢14 参考文献 15 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 1页 1 冲裁件工艺分析 如图 1 所示零件：屏蔽板生产批量：大批量设计该零件的冲压工艺与模具。 1、材料： 10钢板材，具有良好的可冲压性能。 2、工件结构形状：有两个5的圆孔，垫圈大径22 。 3、尺寸精度：零件图上所有未标注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14 级确定工 件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为： 零件内形： 50.215mm、220.31mm。 图 1 零件图 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论
7、 文 )第 2页 2确定工艺方案及模具结构形式 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 -落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但成本高而生产效率低； 方案二工件的精度及生产效率都较高，但模具强度较差， 制造难度大，且操作不方便； 方案三生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 故采用级进模比较合适。 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 3页 3 模具设计计算 1、排样、计算条料宽度及确定步距 零件外形为圆形，可以采用单排、 交叉双排或多排； 考虑到零件为大等批量 生产，如果采用交叉双排或多排
8、，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模 具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。如图2 所示。 首先查冲压模具设计与制造表2.5.2 确定搭边值。由于材料是10 钢，材 料厚度是 0.08mm,根据零件形状， 两工件间按圆形取搭边值a=1.0，侧边按圆形取 搭边值 a1=0.8。算的连续模进料步距为S=D+a1=22+1.0=23mm。 条料宽度按相应的公式计算： B0 -=(D+2a+C) 0 - =（22+1.6+0.5） 0 -0.08=24.1 0 -0.08 A=B+C=22+1+1.6=24.6 图 2 排样图 2、材料的利用率 A A0 100% 式中： A0一个步距的条料面
9、积 ; A一制件的面积； 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 4页 %70 6 .23122 1111 ）（ 3、冲压力与压力中心计算： 1）冲孔力 : 冲 22孔 查表确定材料 MPab400 ,KT=0.055,Kx=0.05. F 冲 =Lt KNb224008.0112 其中 L冲裁周边长度； t材料厚度； 2）落料力： F 落 =2Dt b=2 50.8 400=10KN 3）卸料力FX=KxF 冲查【冲压模具设计与制造】表3-13 ，KX取 0.05 =0.05 22 =1.1（KN） 4)推件力FT=nkT（F 落+F 冲）n 取 2 个 ，KT取 0.055
10、=n 0.055 32 =2 0.04 32 =2.56（KN） 5)总冲压力F总= F落+ F冲+FX+FT =10+22+1.1+2.56 =35.66（KN） 6)压力中心计算 图 3 压力中心计算 0 0 y 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 5页 落冲 冲落 FF xFxF x 21 0= 187.19 1022 35101222 4、冲床选用 根据总冲压力 F 总=35.66KN，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，查模具设 计与指导表 433可知选用开式压力机公称压力63KN。其工艺参数如下： 标称压力： 63KN 滑块行程次数： 160/次.min-1 滑块行
11、程： 50mm 最大闭合高度： 170mm 密封高度调节量： 35mm 立柱距离： 180mm 滑块中心线至床身距离： 110mm 模柄尺寸 :直径 30mm；深度 50mm 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 6页 4 冲模刃口尺寸及公差的计算 采用凸凹模分别加工：查【冲压模具设计与制造】表2.3.3，知凸凹模的最大间隙 Zmax=0.104 、最小间隙 Zmin=0.072，则 032.0072.0104. 0 minmax ZZ 1、对于落料 ：A=0.025、T=0.02、x=0.5 查【冲压模具设计与制造】表3-15、3-16 032.0045.0 TA 不满足 A
12、+TZmax-Zmin,因此，只有缩小 A，T，提高制造精度，才能保证 间隙在合理的范围内，因此可取： A0.6 （Zmax-Zmin）=0.6 0.032=0.0192，取 A=0.015 T0.4 （Zmax-Zmin）=0.4 0.032=0.0128，取 T=0.01 DA=22.034 026. 0 0 DT=21.962 0 02. 0 2、对于冲孔 ：A=0.02、T=0.02、x=0.5 查【冲压模具指导】表3-15、3-16 032.0045. 0 dp 根据【冲压模具课程设计与指导】式3-18、3-19 得： 0192. 0)(6.0 0128. 0)(4.0 minmax
13、 minmax ZZT ZZA dT=（d min +） 0 T =（21.94+0.026） 0 02.0 =21.966 0 02. 0 dA=（dT+ Zmin） d 0 =（21.966+0.072） 025.0 0 =22.038 025.0 0 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 7页 5 冲裁模主要零部件的结构设计 5.1、凹模的结构尺寸设计 凹模的外形尺寸一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的 强度和刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的 厚度和冲材件的最大外形尺寸来确定的。该凹模的外形为矩形。 凹模厚度H=Kb (
14、 15mm) 凹模壁厚c=(1.52)H( 30 40mm) 式中：b冲裁件的最大外形尺寸； K系数，考虑板料厚度的影响。 查表： 表 41 系数 K 值 b/mm 料厚t/mm 0.5 1 2 500.3 0.35 0.42 K 取 0.4mm H=KB （15mm ）=0.4 15=6 H 取 25mm c=(1.52)H( 3040mm)=（1.52） 20=3044mm 根据本次需要c 取 30 凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置根据凹模的 大小，在标准的典型组合中查得。位置可根据结构需要作适当调整。螺孔、销孔之间以 及它们到模板边缘尺寸，满足机械设计的要求
15、。凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直， 上、下平面应保持平行。型孔的表面有表面粗糙度的要求Ra0.80.4m。凹模材料 选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。选用Cr12 为凹模材料。 凹模洞口的类型 凹模洞口类型如图所示为直筒式刃口凹模。因为其制造方后工作部分尺寸不变。本 模具即使用此类型。凹模制造方便，刃口强度高，便于刃磨。如图4(详见附图 ) 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 8页 图 4 凹模 5.2、凸模固定板的确定 凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，一般选择0.60.8 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。这里取0.8 倍
16、， H 凸 =0.8 22=17.6mm. 取 20mm；材料可选用 Q235或 Cr12，本此选 Cr12。垫板的作用 是承受凸模或凹模的轴向压力,防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑,影响模具 正常工作。 5.3、凸模的结构尺寸确定 凸模的外形尺寸有凹模配做。凸模的长度L=H1H2H3h 式中： H1为凸模固定板的厚度 H2为卸料板的厚度 H3为导料板的厚度 h为附加的长度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模进入凹模的 深度（ 0.51mm） ，凸模固定板与卸料板的安全距离等。一般取1020. L=20+7+0.8+17.2=45 选用 Cr12 为凸模材料，图形见附图。 5.4、导料板的确
17、定 为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外形完整的合格零件， 模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛 坯形式和模具结构的不同，所以定位零件的总类很多。设计时应根据毛坯形式、模具 黄 河 科 技 学 院 毕业 设 计 (论 文 )第 9页 结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料步距的挡料和垂直方 向的导料等。本模具依靠导料板保证条料的正确送进。其材料为45 钢，热处理硬度 在 3640HRC，导料板的间距应等于条料的最大宽度加上一定间隙（一般不大雨 0.5mm）导料板的高度H 视材料的厚 t 与挡料销的高度h 而定，可查【冲压
18、模具设计 与制造】表 2-25选取得。 材料厚度 t/mm 挡料销高 度 h/mm 导料板高度 h/mm 0.8 3 6 5.5、卸料装置的确定 设计的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲 压正常进行。常用的卸料方式有：刚性卸料和弹压卸料板。此次设计选用弹压卸料板， 材料选择为 10 钢，冲裁时，条料容易粘在凸模上，固需要卸料装置，来使条料脱离凸 模。 由卸料板、弹性元件、卸料螺钉组成。卸料板形状与凹模相似，厚度h=6mm。 5.6、模柄的选用 模柄选择压入式模柄，大小根据压力机模柄孔来选择。材料为Q235，可参照 GB2862.1-81查【模具设计指导】表4-3
19、3。选用 A3050。如图 5 图 5 模柄 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 10页 5.7、冲模闭合高度计算 H=h1h2h3h4 式中： h1 为上模座厚度 h2 为凸模固定板厚度 h3 为凸模厚度 h4 为凹模厚度 h5 为下模座厚度 H=h1+h2+h3+h4+h5=25+6+45+25+30=131 5.8、垫板的结构 垫板装在固定板与上模座或下模座之间，它的作用是防止冲裁时凸模压坏上模 座。 垫板的尺寸可在标准中查得。 垫板的材料一般可选45 钢， 本模具也选择此材料。 黄 河 科 技学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 11页 6 模架的选用 模架是由上
20、、下模座，模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成。模架是整 副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。 模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面 上。上、下模座之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲 裁过程中间隙均匀。一般模架均已列入标准，设计模具时，应加以正确选用。 根据本次设计的需要，参考【模具设计指导】选用表5-3 弹压卸料横向送料典型组 合尺寸，由凹模周界尺寸选用：上模座100 80 25 GB/T2855.5；下模座100 80 30 GB/T2855.6 导柱 20 120 GB/T 2
21、681.1 ； 导套 65 23 GB/T 2861.6 模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用 Q235、Q255 结构钢，对于大型精密 模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。此次选用 HT200。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 12页 7 模架基本加工 7.1 凸模的加工 模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。 因此应有高硬度与 适当的韧性。热处理硬度要达到5060HRC。采用磨削加工。 7.2 凹模的加工 凹模的加工， 采用线切割比较合理， 因为工作部分和固定部分的形状与尺寸做 成一样，这类凹模一般采用线切割方法进行加工。模具刃口要求有较
22、高的耐磨性， 并能承受冲裁时的冲击力。热处理硬度要稍高于凸模，达到5060HRC 左右。 7.3 垫板、凸模固定板、卸料板 因材料要求不是很高，因此采用45 号钢，热处理需要达到HRC38-42，在 加工方面， 只要采用机械加工就可以生产出来，同时，在复杂的地方机械加工与 线切割加工同时用上，一般以方便为主。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 13页 结论 在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节。是我们步入社会参与实际 工作的一次极好的演示，我十分有幸提早把毕业设计和实际工作有机的结合起来。 此次的毕业设计是我们从大学毕业走向未来工作的重要一步，从最初的选题、 开题
23、到计算、绘图直到完成设计，期间查找资料、老师的指导与同学的交流，每一 个过程都是对自己能力的一次检验和充实。不但使我更进一步理解和懂得了以前学 到的知识而且还把以前课本上学到的知识连接在了一起。使我能更好的融会贯通。 此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，毕业设计 收获很多，提高自己的绘图能力。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足 之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解。 这次实践是对自己大学所学的一次大的检阅，使我明白了自己知识还很浅薄。 虽然马上要毕业了但是自己的求学之路还很长，以后更应在工作中学习，努力使自 己成为一个对社会有所贡献的人。 黄 河
24、 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 14页 致谢 首先感谢黄河科技学院，给我提供这么好的学习生活环境，在校学习和生活的 日子是我一生中一段难忘的经历！ 本文是在蒋老师精心指导和大力支持下完成的。蒋老师以其严谨求实的治学态 度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我 产生重要影响。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )第 15页 参考文献 【1】刘建超 ,张宝忠 .冲压模具设计及制造【 M】.北京: 高等教育出版社， 2004. 【2】史铁梁 .模具设计指导【 M】.北京:机械工业出版社,2010 【3】 魏春雷，朱三武 .模具专业毕业设计手册【 M】.天津:天津大学出版 ,2010. 【4】郝滨海 .冲压模具简明设计手册【M】.北京：化学工业出版社，2005. 【5】薛啟翔 .冲压模具设计和加工计算速查手册【M】.北京：化学工业出版社 .2008