D--120垫片冲裁模具设计及制造毕业设计.doc

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1、 摘 要 本次设计的是垫片冲裁设计，其它冲模结构的设计等当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。我们利用模具加工各种的工件，以便来满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。 在这次设计中根据说给的题目的要求，我首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出一般精度的模具可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选着了冲孔落料的方案。 根据对零件的综合分析，在本人的这次设计中我设计的模具正式冲孔落料模，主要介绍的是模具的冲孔落料，冲压生产

2、中应用最广泛的工序之一。由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法为：采用级进模进行加工。关键字： 级进模 落料 冲孔 Abstract The design of the gasket punching design, progress and development of other die structure design in todays society, so that the original goods can no longer meet the needs of the people on the substance, however, the manufacture of s

3、ome of the items must rely on mold production and processingout. Therefore, mold development and peoples lives are getting closer. We mold a variety of workpiece in order to meet peoples needs, the development of mold brought us a new life, new era. In this design in accordance with the requirements

4、 of the said to the subject, I would first stampings analysis, analysis of the dimensional accuracy of parts to come to the general accuracy of the mold to meet the requirements of precision parts from the parts of the shape, dimensions and production volume, and other circumstances, the election of

5、 punching blanking program. I of this design, I design based on a comprehensive analysis of the part, mold punching formal blanking die, introduces the mold punching blanking, the most widely used in the stamping process. Due to material and thickness, I used processing methods: Progressive Die for

6、processing.Keywords: Progressive Die Blanking Punching 目 录 摘 要-iAbstract -ii绪 论-1 1. 冲裁件工艺分析-22冲裁工艺方案制定-3 3垫片的排样-44冲裁模具刃口寸及公差的计算-55定位与卸料出料-66冲裁力的确定-77确定模具压力中心-88. 确定压机的型号-99. 确定凸模件结构尺寸-1010. 设计并绘制总选取标准件-11 11. 绘制件凸零件图-1212凸模零件工工艺-1313. 凸模零件的分析-14 13.1零件结构特点-15 13.2工工艺性-16 13.3定零件毛坯-1714.基准的选择-18 14.

7、1有关基准选择说明-19 14.2确定零件的定位基准-2015落料凸模零件的材料、毛坯及热处理-2115.1落料凸模零件的材料-2215.2落料凸模毛坯-2315.3落料凸模零件的热处理-2416定加工工艺路线-2516.1落料凸模零件加工工艺过程分析-2616.2工艺路线的拟定-2716.3加工余量的确定-2816.4落料凸模零件机械加工工艺过程卡-2916.5落料凸模零件的数控加工程序-3017落料凸模零件的检验-31 17.1加工中的检验-32 17.2加工后的检验-3318总结-3419致谢-35 20参考文献-36绪 论 现代工业的迅猛发展使冷冲压技术得到越来越广泛的应用，随之而来的

8、是对冲压模具的设计与制造要求、计算冲压力、压力线中心、初选设备、工作部分尺寸计算以及主要零部件的设计。本说明书在编写过程中参考了大量文献资料，得到老师与同学的指导和帮助，在此表示感谢。模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。随着经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。业内专家认为，虽然模具种类繁多，但在“十一五”期间其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特

9、别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。又由于模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。而且所选择的这些需要重点发展的产品，必须是目前已有一定基础，有条件、有可能发展起来的产品。我国模具工业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但是我们也要清醒地看到，我国模具工

10、业总体水平比工业发达国家要落后1520年，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大；我们的企业技术装备还比较落后，劳动生产率也较低；模具生产专业化、商品化、标准化程度也不够高；模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，产品结构调整的任务很重；人才紧缺，管理滞后的状况依然突出。可见，我国模具工业的发展任重而道远。一、冲压件工艺分析 该零件形状简单、对称，是由圆弧组成的,.结构简单对称，制件尺寸精六十较低，又无表面粗糙度值要求，所用材料为具有较好冲压性能的Q235钢，综上所述制件宜采用冲压加工。又由表2-3、2-4查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，将以上精度与

11、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其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。二、冲裁工艺方案制定 依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺方案。 (2-1) 方案一： 采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 (2-2)方案二： 采用级进模加工。级进模比单工序模生产率

12、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。 (2-3)比较方案一与方案二，对于所给零件，根据零件性质故采用级进模加工。 三、排样 计算条料宽度及确定步距采用单排方案，由表2-10确定搭边值，根据零件形状两件间按圆3形取搭边值1.5mm ，侧边取搭边值1.8mm 。则进距：58+1.5=59.5mm , 条料宽度：61.6mm .如图。 (3-1)四、冲模刃口尺寸及公差的计算 取表2-，序号1的凹模刃口形式,冲孔

13、和落料均采用凸、凹模分开的加工方法,垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一般为类断面，由表2-18可查得Zmax40%t，即Zmax1mm。取Zmin =0.80mm 由附录N按IT14级查得： 58=0.74mm 45=0.62mm 由表2- -20查得:45d =+0.030mm, 45p =-0.020mm 58d=+0.030mm, 58p=-0.020mm 对落料时：A58d=(58-0.50.74)=57.63mm A58p=(58-0.50.74-0.80)=56.83mm对冲孔时： B45=(45+0.50.62) =45.31mmB45d=(45+0.50.62+0.80) =46

14、.11mm五、定位与卸料出料1. 定位方式确定 在送料方向上用挡料销定位，用来控制送料的进距；在与送料方向垂直方向上用始用挡料销和导料板定位，通常称为送进导向。（下图供参考修改后画出） (5-1)2。卸料出料方式的确定垫圈采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择 由于弹性卸料工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而使冲裁件较为平整加之卸料力较小，故选弹性卸料。为简化模具结构，方便冲裁时的操作，设计成下出料形式。六、冲压力的确定 冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。级进模的冲压力包括冲裁力、卸料力、推件力（1）冲裁力 F=KLt 式中 ：

15、F冲裁力（N）； L冲裁件周边长度（mm）； K系数，取K=1.3； t材料厚度（mm）; 材料抗剪强度（MPa）由附表B可查得取Q215的=270-340Mpa , 取=300Mpa 1）落料力 F58=1.3188.49(周长)1(板厚) 300=36738(N)2）冲孔力 F45 =1.3125.66(周长)1(板厚) 300=13776(N)总冲裁力 F= F58+ F45.= 36738+13776=505053）冲裁时的卸料力查表2-23 K卸=0.0250.060 取 K卸=0.050 F卸 =1836(N)4) 冲裁时的推件力查表2-23 K推=0.050F推=100.0505

16、0505=25252(N)， 弹性卸料力 F弹=25252+1836+50505=77594 (N)七、确定模具压力中心 冲裁模的压力中心是指冲裁合力的作用点。在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。该零件形状简单对称，其压力中心的计算根据图形分析，落料时F落的压力中心和冲孔时F孔1、F孔2的压力中心在X上。设冲模压力中心离O点的距离为x，根据力矩平衡原理得： (7-1)取外形落料形心处为坐标原点（0，0）。因制件形状对称，得：X0=(31.4*61.5-63.6*0)/31.4+63.6=2.5Y0=0八、 确定压力机的型号 先用冲床

17、的公称压力应大于计算出的总压力 ；最大闭合高度应大于冲模闭合高度 ；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可选用J23-6.3开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。双柱可倾压力机J23-6.3参数： 公称压力：250KN 滑块行程： 60mm 最大闭合高度：150mm 连杆调节量： 35mm 工作台尺寸（前后 左右 ）：360560 垫板尺寸（厚度 孔径 ）：30140mm 48mm 模柄尺寸（直径 深度 ）：5070电机功率1.5kw 九、确定凸模零件结构尺寸 1、凹模外形尺寸的确定 凹模厚度：H=Kb 凹模壁厚：小凹模 C=(1.52)

18、H 大凹模 C=(23)H式中 b凹模孔的最大宽度（mm）； K系数，见表2-27 H凹模厚度，其值为1520mm； C 凹模壁厚，其值为2640mm。由表2-27得K级进=0.24H级进=0.2458=13.9mmC(小)取26mm；C(大)取26mmD72mm级进模模架:由GB2873.4-81查得 L=200mm B=160mm2、凸模外形尺寸的确定 凸模结构设计凸模的结构形式: 凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。本设计依冲裁件的形状选择圆形凸模：工作断面为圆形 , 在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。(9-1)凸模长度的确定：采用固定卸料板的冲裁模凸模长度为：L=h1+h

19、2+h3+(1520)mm=50mm式中 h1凸模固定板厚度；10mm(0.60.8H) h2卸料板厚度；13mm(0.81H) h3导尺厚度；10mm L凸模长度； 1520mm包括压缩后弹簧的长度、凸模进入凹模的深度、凸模修磨量.十、设计并绘制总装图、选取标准件 按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。绘制总图。如图所示，单排孔落料连续模。按模具的闭合高度H模是指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。 为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可按下式确定。H最大-5H模H最小+10 如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合

20、高度，可采用垫板，其厚度为H1。则关系式见下式。H最大-H1-5H模H最小-H1+10模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内， 将各零件标出统一代号。 垫圈冲裁模装配图（见图1-1）单排冲孔落料连续模部分零件尺寸：注外形尺寸部分零件尺寸：上模座： 200*160*40下模座： 200*160*45导柱： 28*150导套： 28*100*38 垫板： 10凸模固定板： 13凹模： 18卸料板： 15十一、绘制凸模零件图凸模零件图(9-4)十二、凸模零件的工艺分析 根据落料凸模零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： 尺寸精度 落料凸模零件的主要表面常为两类：

21、一部份是与凸模固定板的内孔配合的外圆轴颈，用于确定凸模的位置并支承凸模，尺寸精度要求较高，常为IT6IT9。另一部份为作为冲裁刃口的轴颈，其精度更高，通常为IT 5IT7；还有一小部份用于轴向固定的轴肩，有精度的要求，通常为IT8IT9。 几何形状精度主要指与凸模固定板的内孔配合的外圆轴颈表面、作为冲裁刃口的轴颈等重要表面的圆度、圆柱度及其误差已在零件图上标出。 相互位置精度包括与凸模固定板的内孔配合的外圆轴颈表面、作为冲裁刃口的轴颈等重要圆轴颈表面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等也已在零件图上标出。 表面粗糙度落料凸模的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工

22、的可能性和经济性来确定。落料凸模的表面粗糙度常为0.21.6m，其它配合轴颈的表面粗糙度为0.43.2m。 其他热处理及外观修饰等要求。加工前退火，半精加工后要进行淬火处理。十三、有关零件的分析13.1、零件的结构特点 图1所示零件是落料凸模的主轴，它属于台阶型轴类零件，由圆柱面、轴肩、等组成。轴肩用来确定自身的轴向位置。从图1所示的落料凸模主轴零件的配合轴颈是装配基准，故对该段轴颈的加工提出了很高的要求。作为冲裁刃口的轴颈等重要圆轴颈表面是轴的主要加工表面，要求也高。13.2、加工工艺性 该零件的技术要求高，要用车床和磨床加工，但结构简单，机械加工的工艺性较好。13.2、确定零件毛坯 考虑到

23、零件的经济性和综合性能要求，选直径D=b mm的圆钢，零件材料为T10。十四、基准的选择14.1、有关基准的选择说明 1、粗基准的选用原则 、保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。 、保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。 、粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。14.2、精基准的选用原则 、基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。 、基准统一原则。尽可能使用同一定位基

24、准加工个表面，以保证各表面的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。 、互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。 、自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的定位基准。14.3、确定零件的定位基准 落料凸模加工中，粗基准选择毛坯料的外圆表面；精基准选择为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。 由于落料凸模外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴外圆表面作为精基准面。用心轴定位，还能在一次装夹中

25、将其它外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。 为了保证与凸模固定板的内孔配合的外圆轴颈表面、作为冲裁刃口的轴颈的同轴度要求，宜按统一基准的原则选择基准面。即车与凸模固定板的内孔配合的外圆轴颈表面、作为冲裁刃口的轴颈时，以一次装夹完成外圆表面和台阶面以及端面的半精加工十五、轴类零件的材料、毛坯及热处理15.1、落料凸模零件的材料 常用TI10、TI8钢，尺寸较大且复杂的冲裁件可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn；对高速、重载的轴，选用Cr12、Cr12MoV、Cr6WV.15.2、落料凸模毛坯 常用圆棒料和锻件,毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布

26、，获得较高的抗拉强度。我采用的是 85mm，长55mm的圆锻件。15.3、落料凸模零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。表面淬火一般安排在半精加工之后，精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。十六、制定加工工艺路线 拟订零件的加工路线是制定工艺规程的总体布局，主要任务是选择各表面的加工方法及定位基准，确定加工顺序，各工序采用的机床设备和工艺装备等。 16.1、落料凸模零件加工工艺过程分析 落料凸模零件加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶

27、段（包括车端面、粗车外圆、钻中心孔等）；半精加工阶段（半精车外圆，车端面等）；精加工阶段（包括粗、精磨外圆等）。 在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了落料凸模零件加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即退火粗车调质（预备热处理）半精车淬火-回火（最终热处理）粗磨精磨。 综上所述，落料凸模主要表面的加工顺序安排如下：外圆表面粗加工（以三爪卡盘定位）外圆表面半精加工（以中心孔定位）外圆表面精加工（以中心孔定位）。 当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，

28、这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。如有螺纹，因它与轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。本零件没有上术表面，固不与考虑16.2、工艺路线的拟定 为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须。选定合理的工艺路线。工艺路线方案序号工序名称工序内容定位基准设备1备料2

29、锻造 锻造毛坯立式锻机3热处理退 火回火炉4锯锯小端，保持总长为 +2.5 mm锯床5车粗车各段外径，均放余量为2.53mm及右端面，钻中心孔 外形及断面、车床6车调头车右端面、钻中心孔及 10 mm外圆长度 外形，10 mm表面车床7热处理按图要求进行热处理8磨精磨各档外圆刃口端面和台阶面中心孔定位外圆磨床9清 除清洗去毛刺10检查按图样技术要求项目检查 工艺路线的分析：加工方案符合基准先行和基准统一原则，而且便于定位和装夹。 另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等要素，如：设备能否借用工、夹、量具等。16.3、加工余量的确定 工艺路线拟定以后，应确定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。

30、工序尺寸是工件加工过程中，每个工序加工应保证的尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是工序尺寸的公差。工序尺寸的确定与加工余量有着密切的关系。零件图上的尺寸和公差就是最终的加工工序尺寸和公差。将此尺寸加上加工余量就是上一工序的工序尺寸，公差按其经济精度查表。16.4、车床主轴机械加工工艺过程卡工厂名机械加工工艺卡片产品名称及型号 落料 凸模 零件名称 零件图号 材料名称 毛坯种类锻件工件重量kg毛重牌号T10尺寸85长85mm 净重性能每料件数每台件数 工序 安装 工步 工序内容 同时加工零件数 切削用量 设备名称及编号工艺装备名称及编号背吃刀量/mm转速r/mm进给量mm/r夹具刀具量具1 备料 8

31、5，长85的T10钢2锻造锻造毛坯立式锻机3热处理调质处理HRC5662回火炉4 车车削外圆到 8025000.3 数控车床 卡盘T01 90外圆车刀 51 数控车 车右端面去除棒料3mm的长度并钻中心孔25000.3T02 45外圆车刀，钻孔刀2 自左向右粗车外轮廓并钻中心孔1.58000.3T01 90外圆车刀钻孔刀3 自左向右精车外轮廓110000.1T03 90外圆车刀4 切削75的退刀槽5000.08T04切断刀6 车 切断保证总长度为806000.1T04切断刀7中心孔定位 磨 精磨各档外圆刃口端面和台阶面 外圆磨床专用磨夹具8清除 清洗去毛刺910检查 按图样技术要求项目检查 更

32、改内容编制抄写校对审核批准16.5、凸模零件的数控编程 %G50 X100 Z30;M03 S600 T0303 ;G00 X85 Z0 M08;G01 X-1.0 F0.1 S1000;G00 X60 Z2;G01 Z-23.5；G02 X61.5 Z-25 R1.5；G01 X66； Z-40.5；G02 X67.5 Z-42 R1.5；G01 X80；Z-55；十七、落料凸模零件的检验17.1、加工中的检验自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。17.2、加工后的检验单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检