1、 1 2 【摘要】 垫片在机器的各部位之间起着连接时的稳定、密封等作用。 垫片的种类繁多、大小薄厚有别、材质各异，所起的作用又各有不同 。按材质可分为非金属、半金属和金属垫片三种。 在这篇论文中，垫片级进模设计为主要内容，其中包括冲压工艺分析，并确定模具，嵌套设计，计算中心冲压力和应力计算的类型，刀片尺寸计算，工作部件的工作部件结构尺寸，结构尺寸等模具配件，冲床选择。该毕业设计 能 够使我对于学校所学的专业知识有一个全面的复习和进一步的认识。同时锻炼了我自行设计这一方面的能力。 【关键词】： 垫片；级进模；模具设计 3 目录 引言 .1 一、冲裁件的结构工艺性分析 .2 二、冲压工艺方案的选定
2、 .2 三、零件的排样设计 .2 （一）搭边值、条料宽度与导料板间距离的确定 .2 1.排样方式的确定。 .2 2.搭边值得确定 .3 3.条料宽度的确定 .3 4.导料板间距离的确定 .3 （二）材料利用率 .4 四、模具总体设计 .5 （一） 模具类型确定 .5 （二）定位方式的选择 .5 （三）卸料和出件装置 .5 （四）导向方式的选择 .5 五、冲裁力的计算 .5 （一 ）计算冲裁力 .5 （二）计算 总冲裁 力 .5 六、模具压力中心的确定与计算 .6 七、冲裁间隙的确定 .7 八、凸模与凹模刃口尺寸的计 算 .7 （一）刃口尺寸的计算方法 .7 1.凸模与凹模配合加工的方法计算落料
3、凸凹模的刃口尺寸 .7 九、 主要零部件的设计 .8 （一） 工作零件的结构设计 .8 1.外形凸模的设计 .8 2.内孔 凸模的设计 .9 3.凹模的设计 .9 （二）导料板的设计 .9 （三）卸料板的设计 . 10 （四） 定位零件的设计 . 10 1.零件的定位 . 10 2.固定挡料销的设计 . 10 3.导正销的设计 . 10 （五）模架及其他零件的设计 . 10 （六）模柄尺寸的确认 . 11 （七）其他螺钉与销钉的选择 . 11 十、压力机的选择 . 11 十一附图 . 12 （一） 附图一凹模 . 12 附图一凹模图 . 12 （二）附图二凸模 . 12 （三 ) 附图三装配总
4、图 . 12 4 总结 . 14 参考文献 . 15 1 引言 现如今国内的冷冲压模具发展越来越来普遍，并逐渐对我国向模具制 造业起到非常大的作用。 模具， 生产效率高 ， 在 工业生产中 起到非常大作用 。采用模具 可以进行快速大批量生产 ；产品质量 高； 利用模具 进行大 批量生产的零件 的 加工费用 便宜 ；能制造出比较复杂的零件；容易实现 自动化生产等 的特点。 冲压模具是 冲压生产 中起到必不可少的作用 。 冲压件 的质量、生产效率以及生产成本等 都与模具密切 相关 。 模具设计与制造 技术水平 大高低与国家模具制造业的强弱密切相关。 该毕业综合实践主要是对垫片的级进模进行设计，通过
5、大学两年的学习，对模具的设计里的一些知识点也有了深刻的认识，但是对于自己独自对模具的设计来说，我们的知识还是远远不够，这一次的综合实践就是通过将书本上的学到的理论知识与实践相结合，使自己对所学的知识能够有进一步的认识。 对于该课题，我认为，应该有一个初步的设计流程，在遇到难题时通过网上或 书本上查阅相关问题的解决方法。我认为最主要就是要有一个清晰的设计思路。然后再针对所遇到的一个个问题一一解决。 2 一、冲裁件的结构工艺性分析 1、 由零件图 1 1 可知，该 零 件 是由冲孔 和落料两个 部分组成 ， 该零件 外形简单 且 精度 低 。 图 1-1 零件图 材料： 45 钢 t=1mm 2、
6、该垫片的材料为 45 钢； 45 号钢为 优质碳素结构用钢 ，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。 3、尺寸精度： 0 25.050 、 0 18.018 、 01.010 、 0 08.030 ,零件尺寸精度低，符合要求。 二、冲压工艺方案的选定 在冲床冲程一 个步骤是指只有一个剪切冲头的过程的结束。模具组装并不复杂，但需要两种形式，即成本高，二是生产效率低，大量生产不符合这一要求。 复合 模 是指在完成多通道旅游模具冲压过程的工作。模具需要一双模板而已，准确性和生产力高的强度，但模具不佳，使 零件加工 更加困难。 冲压完成后零件
7、会卡在模具上，自行清理，这样不仅将会降低冲压速度而且操作繁琐。 级进模：是只需要在一个模具不同工艺多通道，高生产效率完成 。它的制件和废料均无需人工自行清理，所以减少劳动力而且操作安全、方便，可以实现自动化生产。故选择级进模。 三、零件的排样设计 （一）搭边值、条料宽度与导料板间距离的确定 1.排样方式的确定。 排样方式可分为有废料、少废料、无废料。按照冲件排列方式的不用又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多排、及冲裁搭边六种。 直排：用于几何形状简单的冲件（如：方形、矩形、圆形） 斜排：用于 T 形、 L 形、 S 形、十字形等 直对排：用于 T 形、山形、梯形、半圆形的冲件 斜对排
8、：用于材料利用率比直对排高的情况 混合排 :用于两种以上冲件且冲件的厚薄程度以及材料都相同的 多排：用于大批生产中尺寸不大的冲件 冲裁搭边：大批生产中用于小的窄冲件 根据冲裁 件的形状尺寸及排样遵循的原则所以采用下面的排样方式： 3 图 3-1 冲裁件的排样方式 (一 ) 2.搭边值得确定 零件与零件 之间以及 零件 与条料侧边之间 所 留下的 废 料 称为搭边 。搭边 主要 是 用来 补偿定位误差 和送料的误差 ， 从而可 以保证零件质量。 根据材料厚度及排样方式通过查冲压模具及设备确定 a=0.8 b=1 图 3-2 普通冲裁排样方式 3.条料宽度的确定 确定条料的宽度时不但保证冲裁时冲件
9、周围应有一定的余量 ,而且条料要保证在导料板中能够送进的同时需要与导料板之间留有间隙。因此条料宽度的计算方式有以下几种： 一、用导料板导向且有侧压装置； 二、用导料板导向但无侧压装置； 三、用侧刃定距； 有侧压装置的模具 的条料宽度的计算公式如下： 。 条料宽度： B0 - =(Dmax+2a) 0 - (3-1) 导 料板之间距离 B0=B+Z=Dmax+2a+Z (3-2) 式中 Dmax 条料宽度方向冲件的最大尺寸： a 搭边值，见图 3-2 条料宽度的单向偏差（负向）；（查冲压模具及设备） Z 导料板与最宽条料之间的间隙 Dmax 值为 条料宽度方向冲件的最大尺寸，因此 Dmax 为
10、50mm。 a 取值为 1mm (见图 3-2) 取值为 0.5mm 所以带入公式 B0 - =(Dmax+2a)0 - = 0 05.0)1250( = 0 05.052 （ mm） 4.导料板间距离的确定 通过 3.1.3 中 对条料板宽度的确定，现在可以确定导料板间距。 导料板间距离由公式（ 3-2）得： B0=B+Z=Dmax+2a+Z Z 为导料板与条料之间的最 小间隙等于 5.0mm （查 冲压模具及设备 ） 带入公式 B0=B+Z=Dmax+2a+Z 4 =50+2 1+5 =57mm （二）材料利用率 零件的面积与所用板料面积的百分比称为材料的利用率（表示）。 这是一个重要的经
11、济指标 用 来衡量材料 的 合理利用。 一个进距内的材料利用率为： =A/Bs100% (式 3-3) 式中 A 一个进距内冲裁件的实际面积（ mm2） ； B 条料宽度（ mm）； s 进距（ mm）； 一张板料上的总的材料利用率为 ： 0=nA1 /BL 100% （ 3-4） 式中 n 一张板料上冲裁件的总数目 ； 图 3-3 材料利用率计算 A1 一个冲裁件的实际面积（ mm2）； L 板料的长度（ mm）； B 板料的宽度（ mm） 根据公式（ 3-3） =A /Bs 100%算出一个进距内材料的利用率，则需算出 A1、 B、 L等值。 A 冲裁件的面积： A1=50 18-（ 3
12、3 4-3.14 9） =892.26mm2 B 条料宽度： B=18+2 1 =20mm s 进距： s=50+0.8 =50.8mm 一个进距内材料利用率： =892.26/20 50.8 100% =87.82% 值越大 ,材料的利用率就 越高 .要提高材料的利用率 ,主要通过减少废料 .所以需要采用合理的排样方法和合理裁板方法。 所选的板料规格： 1 1000 2000. 以下为两种裁板方式：横排与纵排如图 3-4（ a） 、 (b) 图 3-4 a（横排） 、 b（纵排） 5 方案一：如图（ a）所示使用横排 当使用横裁板时，所能够得到的条料最多为 2000 50=40 个，由于间隙
13、的原因所以最多也就只能够得到 39 个，而一个条料内最多能冲出 52 个零件，所以整张板料所能冲出的零件最多为 39 52=2028 个，则整张板的利用率： 0=nA1 /BL 100% 公式（ 3-4） =39 52 892.26/1000 2000 100% =90.27% 方案二：如图（ b）所示 纵排： 当使用纵裁板时，所能得到的条料最多为 100050=20 个，由于间隙的原因最多也就只能够得到 19 个，而一个条料内最多能冲出 106 个零件，所以整张板料所能冲出的零件最多为 19106=2014 个，则整张板的利用率： 0=nA1 /BL 100% 公式（ 3-4） =19 10
14、6 892.26/1000 2000 100% =89.85% 综合上述计算方案一利用率更高，故选用方案一整板的利用率为： 90.27% 四、模具总体设计 （一） 模具类型确定 模具采用级进模。 （二）定位方式的选择 该模具为条料送进，且导料板和导料销作用相同 ,且导料板定位时操作更加方便 ,所以控制条料的送进方向采用导料板。采用始用挡料销初定距。导正销目的是消除送料时所产生的误差从而保证工件的相对位置的公差要求所以需要使用导正销来作精定距 。 （三）卸料和出件装置 采用下出件 的方式 比较便于操作 降低劳动力而且能够 提高生产效率 。 （四）导向方式的选择 模具采用四角导柱的导向方式。 五、
15、冲裁力的计算 （一）计算冲裁力 冲裁过程中将 板料冲穿的压力称为冲裁力。冲裁力许多因素影响（主要有材料的力学性能、厚度、冲件轮廓周长及冲裁间隙、刃口的锋利程度与表面粗糙度值等）。所以综合考虑平刃口模具的冲裁力按下面计算方式计算： F=KLtb （式 5-1） 式中 F 冲裁力（ N）； L 冲件周边长度（ mm）； t 材料的厚度（ mm）； b 材料的抗剪强度（ MPa）； K 取 K=1.3。 材料 45 钢的抗剪强度一般为抗拉强度的 0.7-0.8 倍， 45 钢的抗拉强度 b 600MPa 所以 b=0.8b=600*0.8=480MPa （二）计算 总冲裁 力 由于冲裁模具采用刚性卸
16、料装置和自然落料方式 。 6 F 总冲裁力 ； F 冲 冲孔时的冲裁力； F 落 落料时的冲裁力； 冲孔周长 L1(mm)： L1=2 D=23.1410=62.8mm 落料周长 L2(mm)： L2=50+50+18+18-64+93.14=140.26mm 冲孔的冲裁力 F 冲 =KL1tb =1.362.81480 =39187.2（ N) 落料 的 冲裁力 F 落 =KL2tb= 1.3140.261480=87522.24（ N) 总的冲裁力 F=F 冲 +F 落 =39187.2+87522.24=126709.44（ N) 127(KN) 应选取的压力机的标称压力： KNFp 1.1654.139127)3.11.1()3.11.1(0 因此可选压力机型号 J23-25。 六、模具压力中心的确定与计算 冲压力 合力的 中心称为 模具的压力 中心。相对于较小的模具来说，压力中心该在模柄的中心位置； 相对于较大的模具，压力中 心应该在压力机滑块中心线所允许的范围内。 图 6 1 压力中心分析 计算公式： 所以： niiniiinnnFxFFFFFxFxFxFxFX113213322110niiniiinnnFyFFFFFyFyFyFyFy113213322110
