墊片沖壓模具 畢業(yè)設計

新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計題目名稱：墊片沖壓模具學生姓名：學號專業(yè)：模具設計與制造指導教師：填寫時間：摘要本文分析了墊片的成型工藝特點，其中包括利用對工件的尺寸計算、工件的工藝分析、沖裁力的計算、模具設計的難點，確定了級進模的排樣方案和模具的總體結(jié)構(gòu)。該級進模有沖孔、落料、等工位。詳細介紹了凸模、凹模、固定板、卸料裝置等零部件的設計和制造，以及壓力機的選擇。闡述了模具的工作過程、以及凸模和凹模的裝配間隙，并制定典型的零件加工工藝。

關(guān)鍵詞:墊片，級進模

，模具設計目錄內(nèi)容摘要...........................................................1一、緒論............................................................51課題背景及意義...................................................52本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀..............................52.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀..............................................52.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢..........................................62.3國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢....................................63墊片級進沖壓模具設計與制造方面3.1墊片級進沖壓模具設計的設計思路.............................6級進沖壓模具設計............................................71沖裁件工藝性分析.............................................71.1產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、形狀、精度....................................71.1.1零件結(jié)構(gòu).............................................71.1.2尺寸精度.............................................71.2模具結(jié)構(gòu)的確定..........................................71.3工藝方案的制定和選擇.....................................72工藝與計算...................................................82.1排樣方案分析..............................................92.1.1條料寬度..............................................92.1.2步距..................................................92.1.3材料利用率............................................92.2計算沖壓力與初選壓力機...................................102.2.1沖裁力...............................................102.2.2卸料力...............................................102.2.3總沖壓力.............................................102.2.4壓力機選用...........................................112.3計算凸凹模刃口尺寸及公差................................11尺寸計算的原則.........................................112.3.2尺寸計算（凸、凹模）...................................133模具的總體設計................................................153.1模具類型的選擇............................................153.2卸料方式的選擇..........................................153.3送料形式................................................153.4定位零件.................................................154模架類型及精度................................................154.1模架......................................................154.2精度.....................................................155模具零件的設計................................................165.1工作零件的設計............................................165.2導向零件的設計...........................................165.3模架的設計...............................................175.4其他零部件設計............................................186模具零件加工工藝過程...........................................206.1凹模加工工藝過程..........................................216.2落料凸模加工工藝過程......................................226.3沖孔凸模加工工藝過程......................................226.4凸模固定板加工工藝過程...................................237模具圖紙繪制..................................................247.1模具裝配圖的設計繪制.....................................25參考文獻......................................................26設計總結(jié).....................................................27致謝一、緒論1課題背景及意義沖壓利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。本次設計為沖壓工藝與模具設計的課程設計，通過這次設計鞏固所學沖壓工藝知識，并能夠獨立設計完成一些簡單沖壓件的模具設計，為我們以后的工作學習打下基礎。2本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，精沖模具技術(shù)在“十一五”期間取得了長足的進步，并在精沖工藝、材料、精沖壓力機、模架、模具和潤滑等方面取得了一系列的科研成果。金屬材料從有色金屬沖裁擴展到黑色金屬的沖裁。低碳鋼、低合金鋼和不銹鋼的沖裁厚度達到12mm；有色金屬如鋁合金和銅合金的沖裁厚度達到18mm；隨著模具材料和處理方法的進步以及被沖板材球化處理工藝的完善與普及，一些較硬的高碳鋼、高合金鋼以及其他低韌性的材料諸如鎳基或鈷基合金材料等也開始用于生產(chǎn)精沖零件。另外，自主開發(fā)的級進復合精沖模、傳遞模和模塊化模具在國內(nèi)精沖模具中的比例顯著提高，特別是面向汽車傳動系統(tǒng)的復雜零件的級進復合精沖模，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。針對精沖程序、針對精沖成形過程的有限元數(shù)值仿真技術(shù)、精沖模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、精沖模具智能設計與知識庫技術(shù)等的研究、開發(fā)與應用，提升和充實了我過精沖模具的技術(shù)內(nèi)涵。但是、目前精沖企業(yè)普遍規(guī)模小、資源分散、生產(chǎn)效率低、人才短缺且配套不全。雖然在精沖模具開發(fā)方面具備了一定的開發(fā)能力。但在復雜精沖模具特別是精沖復合成型模的開發(fā)方面仍缺乏經(jīng)驗，進口模具依然占有較大比重。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)資產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一，在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。2.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具再制造中的重要基礎地位，認識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關(guān)專家預測，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢:一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導致的模具市場未來走勢的變化。2.3國外模具發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前，國外的模具制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相當迅速。首先，國外的模具制造企業(yè)的人數(shù)一般不超過百人，大部分模具制造廠人數(shù)在五十人以下，其人員結(jié)構(gòu)安排的也非常合理。但是，國外的模具制造產(chǎn)業(yè)對模具人員專業(yè)素質(zhì)要求較高，要求其技術(shù)人員一專多能。其次，國外的模具制造產(chǎn)業(yè)在技術(shù)水平上具有一定的實力，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用比較廣泛，快速原型、逆向工程制造模具使用也比較多，這些都成為國外模具制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢。3墊片級進沖壓模具設計與制造方面墊片級進沖壓模具設計的設計思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具是板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、刨切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應用極廣。它既可以直接沖出成品零件，還可以對已成形的工件進行在加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應在IT10級以下。只有加強沖裁變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質(zhì)量。墊片是典型的沖壓件，該模具工作過程很簡單就是沖孔和落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型。因此，綜合考慮各種因素后采用級進模。根據(jù)計算的結(jié)果，來選用的標準模架。級進沖壓模具設計1、沖裁工藝性分析1.1產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、形狀、精度

,圖（1）（1）

零件的材料為Q235，t=1mm的普通碳素鋼，具有較好的沖裁成形性能。

1.1.1零件結(jié)構(gòu):該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖裁

1.1.2尺寸精度:零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按工T14級確定工件尺寸的公差。查沖壓模具設計指導書可知孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.2mm。

1.2模具結(jié)構(gòu)的確定：將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證．其它尺寸標注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導正銷進行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的沖孔落料模進行加工.

1.3工藝方案的制定和選擇

方案一：單工序模生產(chǎn)。先沖孔，后落料；尺寸不受限制，生產(chǎn)效率低。制造成本低，精度要求低，適于小批量生產(chǎn)。

方案二：采用復合模加工。復合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復合模結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，成本高。復合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。

方案三：采用級進模加工。級進模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈秃夏_制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。根據(jù)分析結(jié)合表分析：

方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。

比較方案二與方案三，對于所給零件，由于四小孔比較接近邊緣，復合模沖裁零件時受到壁厚的限制，模具結(jié)構(gòu)與強度方面相對較難實現(xiàn)和保證，所以根據(jù)零件性質(zhì)故采用級進模加工。工藝與計算

2.1.排樣方案分析

方案一：有廢料排樣

沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。

方案二：少廢料排樣

因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。

方案三：無廢料排樣

沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。

通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。采用單排方案，如圖

（2）（圖2）由《沖壓工藝與模具設計》表2.5.4確定搭邊值，根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值剪切公差及條料與導料板之間間隙mm條料寬度B條料厚度t≤1＞1~2δcδc≤50＞50~100＞100~150B——條料寬度，mm；D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸，mm；2.3步距：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關(guān)。A——步距，mm；——零件橫向最大尺寸，mm；——搭邊，mm；2.4材料利率用率：在沖壓零件的成本中，材料費用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用具有非常重要的意義。——材料利用率；S——工件實際面積，；——所用面積材料，；2.2計算沖壓力與初選壓力機2.2.1沖裁力——材料抗剪強度320MPa；L——沖裁周邊總長，mm；T——材料厚度，mm；——安全系數(shù)1.3；2.2.2卸料力K——卸料力系數(shù)0.05；2.2.3總沖壓力總2.2.4壓力機的選用沖壓設備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產(chǎn)能否順利進行，并與產(chǎn)品、模具壽命、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本等密切相關(guān)。（1）壓力機的選擇原理沖壓社設備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設備種類很多，選用設備時主要考慮下述因素：EQ\o\ac(○,1).沖壓設備的類型和工作形式是否適用于應完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。EQ\o\ac(○,2)沖壓設備的壓力和功率是否滿足應完成任務工序的要求。EQ\o\ac(○,3).沖壓設備裝模高度、工作臺尺寸、行程等是否適合應完成工序收使用的模具。EQ\o\ac(○,4).沖壓設備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。（2）選擇壓力機一般情況下所選壓力機的標稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍，對于工作行程小于標稱壓力行程的工序也可直按壓力的標稱壓力選擇設備。因此壓力機的標準壓力必須大于沖載力。根據(jù)計算和沖壓形式，查《中國模具設計大典》表22.6-18開式壓力機型式與公稱力范圍（摘自GB/T14347—1993）選用開式固定臺壓力機，標準工作臺（Ⅰ類）公稱力范圍/kN(40~2500).查表22.6-19開式壓力機基本參數(shù)（摘自GB/T14347—1993）選用公稱力160kN壓力機，最大裝模高度160mm.2.3計算凸凹模刃口尺寸及公差2.3.1凸凹模尺寸計算原則：實踐證明,落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸,而沖孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。因此,在決定模具刃口尺寸及制造公差時,需考慮下述原則:a)落料件的尺寸取決于凹模尺寸,沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。設計落料模時,以凹模為設計基準件,間隙取在凸模上;設計沖孔模時,以凸模為設計基準件,間隙取在凹模上。b)考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損,在設計凸、凹模刃口尺寸時,對基準件刃口尺寸在磨損后增大的,其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值;對基準件刃口尺寸在磨損后減小的,其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣,在凸、凹模磨損到一定程度的情況下,仍能沖出合格的零件。c)在確定模具刃口制造公差時,要既能保證工件的精度要求,又能保證有合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高3～4級。若零件沒有標注公差,可按國家標準非配合尺寸的IT14級來處理。當凸模與凹模分別按圖樣要求加工時,為保證間隙值,必須滿足以下條件：。=0.10，=0.13，制造精度IT11；材料名稱Q235鋼板力學性能HBS70~140σ/MPa300~400厚度t查《中國模具設計大典》表18.2-1得沖裁件長度L、直徑d的極限偏差mm；基本尺寸精度等級厚度t的尺寸范圍大于至＞0.1~1＞1~3＞3~616A±±±618A±±±1850A±±±50180A±±±，落料制件；材料厚度t/mm非圓形圓形1工件公差Δ＜1≤≥≥1~2≤≥≥2.3.2尺寸計算沖孔：落料：——落料凹?；境叽?，mm；——落料凸?；境叽纾琺m；——落料件最大極限尺寸，mm；——沖孔凹?；境叽?，mm；——沖孔凸?；境叽?，mm；——沖孔件的最小極限尺寸，mm；——同一工步中凹模孔距基本尺寸，mm；——制件孔距最小極限尺寸，mm；——制件公差，mm；——凸模、凹模最小初始雙面間隙，mm；——凸模下偏差，mm；——凹模上偏差，mm；x——系數(shù)，本制件公差為IT11，x取0.75；

3模具的總體設計

3.1模具的類型的選擇

由沖壓工藝分析可知，采用級進模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進模。

3.2卸料裝置

條料的卸除

，因采用級進模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。

3.3送料形式

因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B大于送料方向的凹模長度L故采用橫向機動送料方式，即由左向右送料既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

3.4定位零件：

零件尺寸較大，厚度適中，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導料板導向，導正銷導正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和定位銷定位。

4模架類型及精度

（1）若采用四導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，能承受級進模高速沖壓次數(shù)。

（2）若采用中間導柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn).（3）若采用后側(cè)導柱導柱模架，可三方送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊的，但模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。

綜上，結(jié)合本沖孔、落料級進模的特點，決定采用中間柱模架。

4.2精度

由于零件材料較薄，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導向平穩(wěn)的中間導柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級模架精度。5模具零件的設計：5.1工作零件的設計沖孔凸模：材料為Cr12，如圖（3）落料凸模：材料為Cr12，如圖（4）。凹模：材料為T10A,如圖（5）.圖（3）圖（4）5.2卸料零件設計：采用卸料板形式卸料，材料為45鋼，如圖（6）。5.3模架的設計—1995），外形尺寸250mm×100mm，閉合高度135mm.如圖（7）。—1995）基本尺寸d=20mm,L=105mm.如圖（8）。圖（5）圖（6）圖（7）圖（8）—1995）基本尺寸d=20mm,D=32mm,L=65mm,H=23mm.如圖（9）。圖（9）上模座：查《中國模具設計大典》表22.4-60,中間導柱上模座(摘自JB/T7185.3—1995）基本尺寸L=125mm,B=100mm,H=25mm,D=32mm,L1=250mm.如圖（10）。圖（10）下模座：查《中國模具設計大典》表22.4-56，中間導柱下模座(摘自JB/T7184.3—1995）基本尺寸L=125mm,B=100mm,H=25mm,D=20mm,L1=250mm.如圖（11）。5.4其他零部件設計模柄：（摘自JB/T7643.2-1991），選用旋入式模柄，材料為Q235-AF,d=25mm，L=68mm，M16*1.5；如圖（12）。固定板：(摘自JB/T7643.2-1994)，,材料為45鋼；如圖（13）。圖（12）圖（11）墊板：（摘自JB/T7643.3-1994）,,材料為45鋼；如圖（14）。螺釘：（摘自JB/T7647.3-1994）,M6，L=10-60mm;材料為45鋼，熱處理硬度43-48HRC;銷釘：(摘自GB/T119.1-2000),公稱直徑d=6mm，公差m6，公稱長度L=12-60mm，材料為鋼、不經(jīng)淬火、不經(jīng)表面處理。導料板：130mm×22mm×8mm,材料為45鋼。圖（15），圖（16）承料板：125mm×30mm×8mm,材料為45鋼.圖（17）.圖（13）圖（14）圖（15）圖（16）圖（17）6模具零件加工工藝過程（1）凹模加工工藝過程

凹模的加工，采用線切割比較合理，因為工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。熱處理硬度要稍高于凸模，達到60～64HRC工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1備料將材料T10A毛坯煅成130mm×105mm×16mm2熱處理退火3銑銑床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線6鉗工加工好凸模,配作沖孔凹模達要求7銑銑漏料孔達要求銑床

8鉗工鉆鉸8×φ6,鉆攻φ×10♂鉆床9熱處理淬火,回火,保證HRC60~6210平磨磨厚度及基面達到要求平面磨床11線切割線切割床

12鉗工研光各型孔達要求

13檢驗（2）落料凸模加工工藝過程模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。熱處理硬度要達到38～42HRC。采用磨銷加工。工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1備料

備材料Cr12的料42mm×80mm×43mm2熱處理

退火3鉆鉆φ6×4的銷孔，鉆φ×4的通孔鉆床4線切割按圖切割外形,保證配合尺寸線切割床

5鉗工研光表面達要求6檢驗

沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1備料備材料Cr12的φ15×45mm2熱處理退火3車

車床4鉗工研光表面達要求5檢驗（4）凸模固定板加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1備料

將毛坯鍛成130mm×105mm×15mm2熱處理退火3銑

銑床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔,保證配合尺寸線切割機床

7鉗工鉆鉸4×