毕业设计垫片凸模和凹模主要零件的设计算.docx

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毕业设计垫片凸模和凹模主要零件的设计算

摘要

前言2

一、设计任务3

二、零件工艺性分析3

2.1结构与尺寸分析4

2.2材料分析4

2.3精度分析4

三、冲裁工艺方案的确定5

四、确定模具总体结构方案7

4.1模具类型7

4.2操作与定位方式7

4.3卸料与出件方式7

4.4导向方式7

4.5模架类型及精度7

五、垫片冲压工艺计算8

5.1排样设计与计算8

5.2计算冲压力9

5.3计算模具压力中心10

5.4模具刃口尺寸计算10

六、垫片凸模和凹模主要零件的设计算11

6.1凹模设计11

6.2固定板12

6.3垫板的设计12

6.4卸料板的设计12

6.5凸模设计13

6.6模架及零件13

6.7校核模具闭合高度14

6.8模柄的设计15

6.9落料模结构图15

七、总结16

八、参考文献17

摘要

我国的模具行业将向大型、精密、复杂、高效，寿命长方向发展。

目前，电子、汽车、电机、仪器，通讯等产品部分的零部件都要依靠模具成型。

用模具成型的制件所表现出来的高精度，高复杂性，高一致性，高生产率，低消耗，是其他加工制造所无法比拟的，模具在很大程度上决定着产品的质量，效益和开发能力。

专家认为，我国模具行业要进一步发展多功能复合模，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压，攻丝，柳接和锁紧等组装任务，通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批组件，如触头与支座的组件，各种微小电机，电器及仪表的铁芯组件等，这种模具缩短了生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。

模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件有（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推（顶）料（件）机构，检测与安全机构等。

为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件多由标准零、部件组成。

所以，模具应属于标准化程度较高的产品。

由于设计者知识水平有限，加上技术资料不全，在设计过程中难免有一些不足之处,请老师和读者加以批评和指正。

前言

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不斷增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企

业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、

独资和私营也得到了快速发展。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力.虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较

独资和私营也得到了快速发展。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力.虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较

落料模具可以制成圆形、长方形、多边形、和其他不规则形状的薄型零件，如果和其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极为复杂的零件。

用落料方法来制造薄型件，生产效率高，节省材料，零件的强度和刚度好，精度较高，其应用围非常广泛。

关键词：

结构简单圆形小批量

一、设计任务

工件为圆形片，材料为Q235，为标注公差，精度要求取IT13.SHEJ设计一套冲压模具,小批•量生产。

二、零件工艺性分析

1结构与尺寸分析

零件结构简单，形状对称，圆直径为30.28ιIlnI,厚度为0.5Inm，

满足冲裁最小孔径DmZX⅛t=0.5πmι的要求。

从零件的形状,尺寸标注及批量生产等情况来看，均满足冲裁的要求。

并且只需要一次落料即可，故采用单工序落料模进行加工

2材料分析

Q234为普通碳素结构钢，具有很好的冲裁成形性能。

3精度分析

该零件为标准圆形落料件，其结构简单，冲裁时冲裁变形区

形成较正常的纺锤形，因此适合冲裁加工。

零件的圆外形直径d=30.28mm,厚度t=0.5mπι,其厚度较小，可以考虑采取一次拉深成形的工艺进行加工。

拉深件圆角半径为R=2mιn,相对于厚度t=0.5πιnι而言,圆角半径较大,有利于零件的成形，并且免去了整形工序。

零件的精度要求为IT13，模具按精度ITll计算，普通冲裁即可满足图样要求。

由以上分析可知，该零件工艺性较好，可以进行冲裁加工。

三、冲裁工艺方案的确定

方案案一：

单工序模是在压力机一次行程只完成一个冲压工序的冲裁模。

结论：

结构简单，制造便宜。

方案二：

复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。

它在结构上的主要特征是有一个既有落料凸模又有冲孔凹模的凸凹模。

按照复合模工作零件的安装位置不同分为：

①正装式复合模（优缺点）：

顶板兼起压料作用，冲出的工件平整；凹模采用镶拼式，制造容易，修复方便。

；冲孔废料从凸凹模的孔中排出，影响模具周围清洁。

适用于：

材质较软和板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。

②倒装式复合模（优缺点）：

无顶出装置，结构简单，操作方便，冲件平直度不高。

适用于：

不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，应用广泛。

特点:

相对其他冷冲压模具结构而言，它具有以下一些优点：

①工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高；②生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再生产。

它的缺点是：

模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些孔间距、孔与边缘间距较小的下件不宜采用。

由于复合模本身所具有的一些优点较明显，故模具企业在条件允许的情况下，一般倾向于选择复合模结构

结论：

复合膜结构复杂，价格昂贵。

方案三：

级进模是在一副模具中的不同位置上完成两个或两个以上的工序的冲裁模。

特点：

1.级进模是多任务序冲模，在一副模具，可以包括冲裁，弯曲成型和拉伸等多种多道工序，具有很高的生产率；

2.级进模操作安全；

3.易于自动化；

4.可以采用高速冲床生产；

5.可以减少冲床，场地面积，减少半成品的运输和仓库占用；

6.尺寸要求极高的零件，不宜使用级进模生产.

结论：

加工精度低，不符合该工件。

零件为落料件，可采用落料模一次冲压，生产。

该方案只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

四、确定模具总体结构方案

1・模具类型

根据之前确定的零件冲裁工艺方案，采用正装式简单冲裁模。

2・操作与定位方式

为降低成本，可采用手工送料方式。

板料定位靠导料销和橡皮顶的活动扌当料销完成，因为该模具采用的是条料，采用导料板控制材料的送进方向。

3.卸料与出件方式

冲压完毕后，在橡胶垫的弹性力作用下，弹压卸料板将零件从凹模中推出。

工件从凹模孔通过工作台孔落下。

4.导向方式

根据零件尺寸大小，该模具为中小型模，采用滑动导柱导套导向。

5.模架类型及精度

考虑到零件的结构特点，采用后侧导柱模架。

五、垫片冲压工艺计算

1排样设计与计算

基于工件的基本功能和结构特征可知加工工序为落料。

其加工为冲裁加工。

由于此圆形片为批量生产，应选择效率较高的级进模，但考虑到级进模复合模制造成本高且复杂，而圆形片所需加工不是特别复杂，又是一个简单的落料模具，我认为采取单工序模也是可行的。

根据以上基本工序的性质与数量，进行工序组合与排列，可以确定采用简单的单工序落料模。

在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，较好的确定工件形状尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。

这种方案为有废料的直排，此方案对模具要求比较低，一般精度的模具即可满足要求，适合本例。

故本例采用此方案。

此圆形片只有落料工序，材料为Q235钢，确定为直排有废料排

样。

查表2-18（冷冲压模具设计指导））可确定搭边a=1.2和al二1.5，再根据所加工零件外形尺寸可确定钢带的宽度应为33.98πιnιθ（取值：

34πmι）

计算材料的利用率查[1]（3-16P50）

衡量材料的经济利用的指标是材料的利用率。

TI=A∕BL×

100%设计废料+工艺废料二废料二消耗材料面积一实用材料面

积一板料上总的材料利用率二×100%

式中A冲裁体面积

η板料上所冲工件总数目

LxB板料长X宽（）

计算可知A二2159,由排样图可知=1,LXB=IOO×34=3400,则

〃二0.635×100%=63.5%。

2计算冲压力

查[l]（3-25P56）

平刃口冲裁模的冲裁力F—般按下式计算：

F=Ltorb

F——冲裁力（N）

L冲裁周边长度（Innl）

t——材料厚度

Grb材料抗拉强度（MPa）

根据材料为Q235,未退火"b抗拉强度为380到470兆帕查[2]

（1-4P9）

F=Ltσb-PI*（30.28×10-8）×（0.5×10'δ）×400×108=19016N

3计算模具压力中心

冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。

模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线，否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。

而本落料模很特殊，本制件是最规则的圆形。

压力中心就在圆心,无需计算。

4模具刃口尺寸计算

落料模的工作部分零件主要包括：

凸模、凹模。

它们的结构和尺寸设计，对落料件的尺寸精度和粗糙度都有很大的影响。

a、凹模直径及公差查[l]（3-2P43）

落料件尺寸标注在外形，根据公式3-2计算凹模直径：

Dra=（DnIaX-0.5∆）"凹。

D凹凹模的基本尺寸：

DnaX——拉深件外径最大极限尺寸；

A一一落料件的公差；

（5凹凹模的制造公差O

根据相关资料和已知条件可知，落料件的直径尺寸精度可取IT13级,由已知DllIaX=30.28mm,Δ=0.ImnI,δd=+0.025,故

I）v≡=（30.28-0.5×0.1）t°25o=3θ.23+0‰

b、凸模直径及公差查[l]（3-3P43）

根据公式（3-1）计算结果，按照下式计算凸模直径凸d&

及公差：

（¼=（DmaX-Znlin）-<5屛

其中，53为凸模制造公差，根据相关资料，选取δp=0.02，则da=（30,23-0.03）°-o»02=30.2O-o.02OnInl

因此，凸模直径为30.2-o.o2°mm,凹模直径为30.230'025Omm

六、垫片凸模和凹模主要零件的设计计算

1凹模设计

查[l]（3-46P76）

凹模选择标准圆形凹模，凹模的厚度H按照以下经验公式来确定：

H=ks（不小于8）

式中：

S凹模刃壁间最大的距离（Inm）

k——系数，考虑板料厚度的影响。

但是本设计不经过这个计算，而是采用行业通用的“冲模设计手册软件版vι4.0”里面的标准圆凹模进行设计：

凹模厚度L（20到40Inm）本次选用20Inlll厚度。

2固定板

凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，为IOOXIO0x30

3垫板的设计

垫板的平面形状尺寸与固定板相同，厚度选择5ι≡材料选择T8A。

垫板可以通过淬硬，从而避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动的现象

4卸料板的设计

根据：

h=0.8〜1乘以凹模厚度，即：

200.8=16IllnI贝叮：

此卸料板

厚度为16mm

5凸模设计

查[l]（3-32aP71）

凸模选用标准圆凸模，结构形式如图所示，其固定端按m6级制造

凸模的直径设计为30.加1「长度设计为L二60≡，与凸模固定板配合高度为3nm。

凸模材料选用Crl2，由于凸模截面尺寸足够大，落料件的厚度较小，因止诜够保证

足够的强度和刚度°

6模架及零件

A模架

本设计中落料模采用导柱模架，导柱对称分布在模座的两侧，且直径不相同。

其优点是受力平衡、结构简单适用于小型件加工。

由凹模周界IOolIlnIXIOoIIInl、估计闭合高度来确定模架。

其具体设计简图见图。

B导向装置

模架采用导柱导套式导向装置，如图3-9所示，导柱导套以F7∕h6间隙配合,导柱导套与模具为R7∕h6和H7∕r6过盈配合。

为了保证使用中的安全性与可靠性，当模具处于闭合位置时，设计中选用以下设计基准：

导柱上端面与上模座的上平面留IoT5mπι的距离；导柱下端面与下模座留2-51IlnI的距离；导套与上模座上平面留不小于3ι≡的距离，同时上模座开横槽，以便排气和出油。

C3、上、下模座

上、下模座直接或间接地安装模具的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力，因此，其材料选择采用HT210以保证足够的强度和刚度。

本设计中采用了标准模架，上模座为205×120×25,下模座为205×120×30（单位InnI）O

7校核模具闭合高度

根据模架的已知条件,模具闭合高度近似为H=120ιιun。

8模柄的设计

查[1]（97）

选择压入式模柄，通过模柄将拉深模的上模固定在压力机滑块上。

固定端与上模座孔采用H7∕nι6的过渡配合，并加上防转销616防

止转动。

9落料模结构图

1

』17_16」V-

1514

1、6：

上下模座；

2、12:

导柱;

3、导料板；

4、10：

导套；

5:

凸模固定板；

7:

压入模柄；

8、防转销；

9、14、

螺钉；

11、垫板；13、卸料板：

15、凹模；16、挡料销；17、

凸模；

七、总结

圆形落料件是所有落料件中最简单、实用的零件，由于其本身的完全规则结构易于加工制造，因此在生产过程中对专业技术的要求不会太高，有利于降低生产成本，创造更多的经济价值。

单从技术方面来看，圆形落料件在冲裁过程中，圆形落料件的外形受到均匀的切向力，因此能够保证较好的零件尺寸精度和表面质量，这样大大简化了零件校形、零件加工处理的步骤；而且模具的压力中心就在圆心，从而可以保证模具的安全性和耐用度。

从经济方面来看，圆形落料件因形状简单，降低了加工成本；而其自身形状的广泛适用性也使得这样的制件能够以年产量8万件进行批量生产，从中厂家能够获得可观的利润，因此，其经济上的优势与其他形状的落料件相比尤为显著。

八、参考文献

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