毕业设计垫片冲孔落料复合模具设计.doc

垫片冲孔落料复合模具设计摘要改革开放以后，我们国家在飞速发展，尤其在工业方面呈现飞跃式的发展，一跃成为工业大国。然而，工业的发展跟模具行业是离不开的，国家的发展同时也给模具行业的发展打下基石。因此，各类模具变应运而生，推动着中华文明走向一个新的纪元。 此次我选择的是冷冲压，所选的零件为垫片。垫片是一种常见而且结构非常简单的零件，我们生活中随处可见的一种零件。因为垫片使用比较广泛，所以制作过程中就要控制好垫片的成本，这样才能使企业在市场中占据绝对的优势。论文中设计的垫片冲设计，选材，模具制造，压力机选择都是在市场竞争中占据优势的。关键词：冲孔落料零件 复合模具 模具凸模 模具凹模 计算机协助设计目录引言1一、冲孔落料件的工艺分析2（一）零件图2（二）零件图的工艺分析2二、冲裁力、卸料力、顶出力的计算3（一）冲裁力的计算3（二）卸料力的计算3（三）顶件力的计算3（四）计算总冲裁力4三、初选压力机4四、凸模的结构设计5（一）凸模选取原则5（二）凸模的结构5（三）计算凸模的长度6（四）凸模强度的校核6五、凹模的结构设计7（一）凹模结构7（二）计算凹模的厚度7六、刃口的尺寸计算8七、压力中心的计算9八、卸料装置的设计9（一）卸料板的选用9（二）弹性元件的选取及计算9（三）卸料螺钉的选取：11九、顶料装置的设计12十、冲模的导向选用12十一、整个模具的动作分析13总结14参考资料15致谢16 引言改革开放以后，我国工业迅猛发展，其它行业也是与时俱进，华夏儿女更是朝着实现中华民族的伟大复兴路而拼搏奋斗，激励着一代代中华儿女。国家领导非常重视工业的发展，他们一直认识工业是强国之路，只要工业发展领先世界中华民族的复兴之路也就不在遥远。伴随着工业的迅猛发展，模具行业也在时代的召唤下蓬勃发展，各类模具也应运而生。冷冲压和注塑模具在模具行业中起着主导作用，不管是生活还是军事以及国防。航空等到处都有他们的身影。时代在发展，模具行业也在不断的更新换代，那些不适合市场需求或者市场竞争比较小的也被逐步淘汰，在工业时代的浪潮中消失殆尽。 零件的工艺分析（冲孔落料件） （一）零件图 图1 冲孔落料件零件图 （二）零件图的工艺分析材料对于冲压来说过非常重要，冲压的工艺性是冲压的难以程度。结合实际图纸我们得出如下分析：（1） 材料：20钢是结构碳素钢，具有很好的冲压性能。（2） 工件的结构：该垫片的结构简单冲压方便。孔变距比凸、凹模所允许的最小壁厚大的很多，所以要采用复合冲压。（3） 尺寸精度： 零件图上的孔心距120.25mm和31.50.25mm属于IT14级的公差等级，还有一些尺寸是自由尺寸，由此可以判定 IT14级就可以作为该垫片公差等级，一般的压力机的冲压都能满足该垫片的公差等级要求。（4） 结论： 可以冲裁。（5） 该垫片采用的是冲压，落料复合冲压，所以采用复合模生产。 二、冲裁力、卸料力、顶出力的计算 （一）冲裁力的计算 式中： L 冲裁轮廓的总长度（mm）t板料的厚度（mm）板料的抗拉强度（MPa）该垫片所选用的冲裁件为Q235的碳素结构钢，易于冲压抗拉强度=353-500（MPa）取=400（MPa） 结论： （二）卸料力的计算一般情况下，板料被凸模冲压后会发生形变或收缩，这样就会导致板料紧紧的缠绕在凸模上不易取下来。然而将板料从凸模上取下来所需要的力称为卸料力。卸料力受到很多因素的影响，主要的因素有模具间隙、材料力学性能、零件的形状尺寸、材料的厚度、以及润滑情况等都是影响卸料力的主要因素。这些力是没有固定的值用来计算的，一般用下列经验公式计算：冲压模具设计与制造会给我提供很多经验值，采用经验公式：式中： 卸料系数，其他查表得=0.04那么： (此卸料力为单孔卸料力) （三）顶件力的计算 由书本冲压模具设计与制造可以查阅很多，采用经验公式： 式中： 为顶件力 为顶件力系数，由表可知=0.6 为冲裁力那么： =0.0653340 =3200.4(N) （四）计算冲裁该垫片所需要总冲裁力由课本冲压工艺与模具设计一书可知，可采用总得冲压力的计算公式： 式中： 总冲裁力 总卸料力 总顶件力 那么： 三、初选压力机一般情况下，压力机的选择是根据总的冲压力来决定的，所选取的压力机必须大于需要的总的冲裁力。模具装在压力机上后必须让压力机和模具之间合理配合，这样可使延长模具的使用寿命，提高产品的生产效率和质量。我们查手册（冲模设计手册）P23-80选用开式压力机开式冲压机的重压参数如下：吨位： 800KN 行程： 280mm模柄孔： mm 四、凸模的结构设计 （一）凸模选取原则（1） 精确定位 凸模安装到压力机上以后，他的轴线在工作过程中绝对不允许发生偏移。如果偏移的话将会给模具带来损害，影响冲裁质量，严重的还会导致啃模。（2） 防止拔出 回程时，由于材料的收缩性加在板料上的卸料力将会对凸模产生拉伸作用。所以在设计凸模时要防止凸模从凸模固定板上被来出来，影响模具的使用寿命。（3） 防止转动例如半圆形、长圆形、矩形、时一些截面比较简单的凸模，简化圆形。 （二）有关凸模的结构设计 （三）凸模长度冲压工艺与模具设计： 式中： 凸模固定板的厚度（mm） 弹压卸料板的厚度（mm） 预压状态下橡胶的高度（mm） 凸模前端缩进板料的值取0.2那么： L=30+25+20-0.2 =74.8（mm） （四）凸模强度的校核（1） 凸模抗压能力的校核： 为了凸模能够正常的工作，它最小截面承受的压应力必须小于凸模材料允许的压应力 即 式中： 凸模的最小截面压应力 冲裁力 A凸模最小截面积 凸模材料许用应力则： =3000MPa（2） 进行凸模的抗弯能力的校核（纵向）（凸模）不发生失稳弯曲的最小长度为：式中： E：弹性模量 可取E=2.2。 J：最小截面惯性矩 最小截面惯性矩 N ：弯曲的安全系数淬火钢 N=23 F：冲裁力 N则： 74.8 结论：合格 五、凹模的结构设计 （一）凹模结构根据零件图形，图形如下 图3 （二）凹模厚度 式中： F:冲裁力 :凹模材料的修正系数=1.3 :凹模刃口周边长度的修正系数 =1.0 H= 1.31 六、刃口的尺寸计算由书本冲压工艺与模具设计一书可知，需要使用B类尺寸用于圆形冲孔作为凸模刃口尺寸计算公式： 冲孔： 效核： 落料： （由校核得出结论不能满足公差间隙条件） 所以，只有缩小才能提高制造精度、才能满足间隙在误差之内。故取： 七、压力中心的计算垫片进行冲裁是为了保证模具和压力机能够平稳安全的使用，必须要保证冲模的压力中心要和压力机滑块的压力中心线重合。如果出现误差会导致压力机导轨磨损，影响冲压精度，更有可能导致模具损坏导致冲压事故。在实际生产中。有一些冲压件比较特殊，会导致冲压中心和压力机滑块中心线不重合，这种情况下可以使压力中心偏移但一定要在一定的允许范围之内。本次垫片冲裁设计的模具一次冲裁，受力均匀，所以压力中心可以取在对称线上，不需要在计算压力中心偏移值。 八、卸料装置的设计 卸料板的选用 弹性卸料板有卸料力小、卸料均匀、工件平整。 （二）弹性元件（1） 弹性元件选取 弹性元件可以选取圆柱橡胶块，因为它安装方便,卸料力小。（1） 橡胶参数 用每块承受力维53340N的聚氨酯橡胶进行卸料。则： 聚氨酯橡胶块的工作压缩量是很大的，可以取预算压缩量单位压力按公式： 式中： A-橡胶块的截面积（mm） 橡胶块所受的压力（N） 聚氨酯橡胶块受到压时的单位压力（MPa）,查表得那么： A=53340 卸料螺钉的直径可以选用D=16MM的卸料螺钉，选取D=20MM的弹体穿卸料螺钉则弹性体的外径D可以按一下公式计算： 为了使工件更加平整，我们需要更大的卸料力，加大压料力D=45mm计算预压力： 求橡胶块的高度：式中： 为工作行程 这里的取 表示橡胶块的压缩率（%），聚氨酯橡胶块那么： H= 取H=45mm 橡胶块的校核： 0.5 经校核合格。求极限压缩量： 则：预压缩量： 则： 橡胶块极限工作状态下的压缩量：橡胶块预压下的高度： 工作行程的校核： 经校核合格。 （三）卸料螺钉的选取：D=16mm的卸料螺钉由表螺钉M12L的头高度h=16mm。模座沉孔深度的计算： 式中： 螺钉头部的高度（mm）表示卸料板的工作行程 单位：mm，一般情况下取=t+1，t表示板料的厚度；表示凸模的预计总刃磨量=410mm板料的厚度较大时取值。则： =10+2.5+6=18.5mm剩余高度为 =50-18.5=31.5mmL=+（mm）式中： 固定板厚度（mm）垫板厚度（mm）螺钉在上模板内的高度。预压后弹性元件的高度（mm）则 ：L=30+10+25.5+31.5=97mm 九、顶料装置的设计由于预压力=3200.4，可以估算极限工作状态时的压力：=（1.52）则： =3200.41.8=5760.72因而选取圆柱弹簧作为顶料装置 十、冲模的导向选用为了使工件方便取出，所以选用普通型的后侧导柱导向机构。上模座的公差配合为：D()导套与导柱的公差配合为：d（）导柱与下模座的公差配合为：d（） 十一、整个模具的动作分析此模具的总装配图如下： 图4 冲模装配图模具开始冲压时，先把调料放在卸料板上，然后由定位销进行导向定位。然后压力机继续施加压力开始冲裁，凹模先接触条料，在凸凹模的共同作用下最后冲出垫片的外形。冲裁完成后，滑块回升时在打杆力的作用下将推件快打下，并且把工件推出模具。最后在聚氨酯橡胶弹力的作用下将条料从凸凹模上卸下。这就是整个零件的冲裁过程。 此次论文设计时我还查阅了很多资料和文献，扎实了我的专业知识，同时还学到了很多以前不了解的知识。由于论文设计的是冲裁的全过程，使我能够把以前学的知识综合，把理论跟实践结合。 刚开始的时候我很纠结，不知道怎么下手去写我的论文，而且在工厂实习任务也比较中，没天还要学习2D和3D软件。后来，王老师给我发消息讲解了论文的大致方向和注意事项，我才开始慢慢的思索我的论文的方向，是选注塑模还是选择冷冲压比较好了。后来，在老师的帮助下我的论文确定了题目，并且开始我的论文写作。 在此次论文的设计过程中，首先要感谢我的指导老师王素秋老师的悉心指导，使整个论文的额设计减少了很多不必要的环节，提高了学习的额效率。此次论文设计我更加坚信我要扎根模具行业的信念，以后的学习中我一定会更加努力，更加刻苦，勤奋好学，励志成为一名模具设计师！ 参考文献1 刘越 刘兴国 公差配合与技术测量 化学工艺出版社 2004 2 刘建超 冲压模具设计与制造 高等教育出版社 20023 赵忠 丁仁亮 金属材料及热处理 机械工业出版社 20004 黄志辉 魏正平 模具设计与制造基础 电子工业出版社.5 郑家贤 冲压模具设计实用手册 机械工业出版社 19966 梅伶.模具课程设计指导 机械工业出版社，2006.49-547 屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 机械工业出版社，2001.45-1988 肖祥芷 王孝培 中国模具设计大典 江西科学工业出版社，2003.456-48617