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1、垫片冲压模具课程设计*工程大学班级：专业：学号：姓名：摘 要本次设计了一套落料、冲孔的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析。经过工艺分析和对比，采用落料、冲孔工序。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。冲压是当今机械行业中用的较多的加工方法，它利用冲压模具把板料分离或者成形而得到制件。与切削加工相比，它具有材料利用率高、制品力学性能好、生产效率高等优点。因为模具的生产主要是大批量生产，而模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，所以模具的设计和制造就直接影响制件
2、的质量。因此要更好更快地加工出合格的零件，就需要设计者不断改良，以达到精益求精。本文设计的是平面垫圈模具，垫圈内径8mm，外径18mm，材料为Q195，厚度为1.5mm，加工方法为冲孔、落料，综合各种加工方案，采用级进模冲裁，生产效率高，操作简便，通过合理的设计可以达到较好的零件质量。关键词：冲压；级进模；垫圈I目录前 言1第一章 制件的工艺分析2第二章 设计过程2第三章 冲压工艺方案的确定3第四章 冲裁模间隙值的确定3第五章 冲压工艺的主要计算45.1排样方式的确定及其计算45.2冲压力的计算55.3确定模具压力中心65.4工作零件刃口尺寸的计算6第六章 冲压设备选定8第七章 冲裁模的总体设
3、计8第八章 模具零件设计98.1工作零件的设计98.2 固定零件108.3卸料部件的设计12总结14参考文献151第1章 绪论1.1 冲压的概念靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。1.
4、2 冲压的优势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。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （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
5、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。 由于冲压具有如此优越性，冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它，而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机，火车，汽车，拖拉机上就有许多大，中，小型冲压件。小轿车的车身，车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计，自行车，缝纫机，手表里有80%是冲压件；电视
6、机，收录机，摄像机里有90%是冲压件；还有食品金属罐壳，钢精锅炉，搪瓷盆碗及不锈钢餐具，全都是使用模具的冲压加工产品；就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益的。1.3 冲压的问题和缺点当然，冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压
7、设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的得到解决第2章 零件的工艺性分析及冲压模具总体结构设计2.1 零件工艺分析零件名称：垫片材料：Q195外形尺寸：如图2-1所示厚度：1.5mm 大批量生产 图 2-1 零件图此工件只有冲孔和落料两个工序，材料为Q195，具有良好的冲压性，工件结构简单而且对称，工件尺寸全部为自由公差。2.2 拟定冲压工艺方案该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，再冲孔。采用单工序模生产。方案二：冲孔一落料复合冲压。采用复合模生产。方案三：先冲孔，后落料。
8、采用级进模生产。方案一，模具结构简单，但是有两道工序，则需要两套模具，成本高且效率低，难以满足大批量生产。方案二，只需要一套模具，生产效率高，不过精度要求也高，制造难度大，且成品件容易留在模具上，即是使用推出机构把成品推出，也需要人手把成品移走，影响生产速度。方案三，同样需要一套模具，生产效率也高，操作方便，成品和废料都自动落下，减少了人工的操作。根据以上的分析和比较，要满足大批量生产，仅有方案三满足，所以采用级进模。2.3 冲压模具总体结构设计1模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。2操作与定位方式零件大批量生产，安排手工送料可以达到要求且降低模具成本，因此采用手工送料方式。而定位
9、方式就采用导料板导向、导正销导正，挡料销定位。3卸料和出件方式因为零件料厚1.5mm，可采用刚性卸料，冲件和废料都采用直接从凹模洞口推下的出方式，这样便可提高生产效率。4导向方式采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。第3章 设计计算3.1 排样设计与计算该冲裁件形状对称且简单，因此排样如图3-1所示：图 3-1 排样图查表所得，a=1.2mm，a1=1mm条料宽度偏差=0.5mm条料与导料板之间的间隙b0=0.5mm当条料在无侧压装置的导料板之间送料时，条料宽度B按下式计算： (3-1)式中 B条料宽度，单位mm；L冲裁件与送料方向垂直的最大尺
10、寸，单位mm；a冲裁件与条料侧边之间的搭边，单位mm；条料下料时的下偏差值，单位mm；b0条料与导料板之间的间隙，单位mm。根据公式3-1，条料的宽度为：导板间距为B0=B+ b0=20.9+0.5=21.4mm模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料进距或步距。当单个进距内只冲裁一个零件时，送料进距的大小等于条料上两个零件对应点之间的距离。 A=D+al (3-2)式中 A送料进距，单位mm；D平行于送料方向的冲裁件宽度，单位mm；a1冲裁件之间的搭边值，单位mm。根据式3-2，送料进距A=18+1=19mm材料利用率计算公式： (3-3)式中 S1 一个进距内冲裁件的实际面积，单位m
11、m2；S0 一个进距内所需毛坯面积，单位mm2；A 送料进距，单位mm；B 条料宽度，单位mm。根据式3-3， 材料利用率3.2 设计冲压力与压力中心，初选压力机3.2.1 冲压力1.冲裁力F=KLt (3-4)式中 F冲裁力，单位N；L冲裁件周边长度，单位mm；K系数，取K=1.3；材料抗剪强度，单位MPa；t材料厚度，单位mm。 在一般情况下，材料b=1.3，为计算方便，也可以用下式计算冲裁力F=Ltb (3-5)式中 b材料的抗拉强度，单位MPa取b=350Mpa，根据式3-5得： 2.卸料力、推料力、顶料力的计算(1)卸料力是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力； (2)推料力是将落料件顺
12、着冲裁方向从凹模洞口推出时所需的力； F缷=K卸F (3-6)F推=nK推F (3-7)式中 K卸卸料力系数；K推推料力系数；n同时卡在凹模口内的冲裁件卸料力、推料力系数，其值如表3.1所示表3.1 卸料力、推料力和顶料力系数表查表3.1得，K卸=0.045，K推=0.05，n取5卸料力 F缷=K卸F=0.04542861=1929N 推件力 F推=nK推F=50.0542861=10715N3.2.2 压力机选择由于采用固定卸料和下出件方式,所以F= F+ F推=42861+10715=53576N因此可选压力机型号为JD23-25，参数如表3.2所示。表3.2 压力机参数型号：JD23-25公称压力KN ：250滑块行程mm ：65最大封闭高度mm ：270最大装模高度mm:220连杆调节长度mm:55工作台尺寸(前后左右)mm ：370560垫板尺寸（厚度直径）mm：50200模柄孔尺寸(直径/深度)mm ：40/60最大倾斜角度：30度3.2.3 压力中心计算通过压力中心计算公式可得压力中心处于O点，如图3-2所示 图 3-2 压力中心位置图第4章 凹凸模设计计算4.1 凸凹模刃口尺寸及公差由于工件是圆形等简单规则形状，因此选用互换加工。刃口尺寸计算按分开加工的方法计算。18和8按IT14级选取，查标准公差数值表可将数据转化为(1)落料
