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1、优秀毕业设计，全套设计需要图纸加QQ976662241 绪论模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，随着信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的研究和应用。采用模具CAD/CAM技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显，其大大的提高了它们的互
2、换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平的提高也起到了重要的作用。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作
3、简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与零件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。本设计是作为模具设计与制造专业毕业之前对所学专业知识的一次综合性运用，在设计过程中巩固和扩展自己所学的基本知识和专业知识。综合运用所学的知识增强自己的技能分析和解决实际问题的能力，初步形成融技术，管理与一体的大工程意识，培养自己勇于探索的创新的创新精神和实践能力。进一步训练和提高课题方案设计，资料查询，通过本次设计能够进一步深入的掌握冲压模具设计与制造技术。2 冲压件工艺分析2.1零件简图
4、图2-1 零件图（1）零件分析： 材料45钢；生产批量：大批量；材料厚度1.5mm；毛坯精度IT12级。（2）材料分析： 该冲裁件的材料45钢，为优质碳素钢，具有良好的塑性工性，适合制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈、用具等。 表2-2 标准公差数值（摘自GB/T1800.3-1998）公差等级IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm3366101018183030505080801201201801802502503153154004005001.21.51.522.52.53457891022.52.5344568101
5、21315344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.46
6、0.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.55查表2-2得该零件的公差等级取IT12确定零件的尺寸公差零件图上的尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可看作IT14级，普通冲裁完全能满足要求。3 冲压工艺方案确定及模具结构的确定3.1 冲压工艺方案的组合完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工艺方案可分为：方案一：单工序模生产,先冲孔，后落料。方案二：级进模生产，冲孔-落料级进冲压。方案三：复合模生产，冲孔-落料复合冲压。各模具结构特点及比较如下表3-1： 表3-1 各类模具结构及特点比较模具种
7、类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的
8、生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产方案一：模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二：只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。方案三：只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。综上对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三为佳。3.2 冲裁结构的选取按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复
9、合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表3-2。 表3-2 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围比较项目正装(顺装)式复合模倒装式复合模结构凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模优点冲出的冲件平直度较高结构较简单缺点结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作不宜冲制孔边距离较小的冲裁件适用范围冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛
10、正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式冷冲模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，宜采用倒装式复合模。 4 模具的总体结构的确定4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模，因其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸料可靠、便于操作、并为机械化出件提供了有利条件，所以模具类型为倒装式复合模。4.2定位方式的选择为保证
11、冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用挡料销。4.3卸料、出件方式的选择弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚在1.5mm以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件(弹簧或橡皮)、卸料螺钉组成弹压卸料装置。因为工件料厚1.5mm，相对较薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的选择可采用弹性卸料装置卸料。4.4标准模架和
12、导向零件的选择模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的
13、对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。如图4-4图4-4 模架类型根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即方案二最佳，采用后侧导柱模架。 5 工艺计算5.1 搭边值的确定排样时冲裁件之间以及与冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格的零件，增加条料的刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模
14、间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表5-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表5-1搭边a和a1数值材料厚度圆件及或圆角r2t的工件矩形工件边长L50mm或r2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.2010.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.5
15、3.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表5-1给出了钢（WC0.05%0.35%）的搭边值。对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：钢（WC0.3%0.45%） 0.9钢（WC0.5%0.65%） 0.8硬黄钢 11.1 软黄铜，纯铜 1.2该制件是非圆形工件，根据尺寸从表5-1中查出：两制件之间的搭边值a1=1.0，侧搭边值a=
16、1.2。由于该制件的材料是45，所以两制件之间的搭边值为：a1=1.00.9=0.81mm侧搭边值： a=1.20.9=1.08mm5.2 排样方式的选择冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。方案一：有废料排样：沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样：沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均
17、无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。分析零件形状，应采用单纵排的排样方式，零件可能的排样方式有图5-1和图5-2所示两种。图5-1 纵排示意 图5-2 横排示意图排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证条料有一定的刚度；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉
18、入模具间隙，从而提高模具寿命。根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料，使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。有侧压装置的模具能使条料始终沿着导料板送进，无侧压装置的模具，应该考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧边减少。为了搭边的减少，条料宽度应增加一个条料肯能的摆动量。本套模具无导料板为无侧压装置。故按下式计算： (5-1)式中: -条料宽度； -条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； -冲裁件之间的搭边值；可参考表5-1； -条料宽度的单向（负向）偏差，见表5-2； -导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表5-3。表5-2 剪料公差
19、及条料与导料板之间隙条料宽度B/mm材料厚度t/mm0112233550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表材料厚度t（mm）无侧压装置有侧压装置条料宽度B（mm）1001002002003000.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝及铝合金紫铜、黄铜0.02
20、50.080.020.060.030.070.030.09注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。 -推件力系数通过查表5-5确定，推件力系数取0.055；根据公式(5-5)得：推件力 6/1.50.055223528.5 49176.27N -卸料力系数通过查表5-5确定，卸料力系数取0.04；根据公式(5-6)得：卸料力 =0.04223528.5 =8941.14N5.6 总冲压力的计算 =223528.5 +8941.14+49176.27 =281645.91N5.7 初选压力机 压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机
21、、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母C，其机身前端及左右均敞开，操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过2000KW。闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压力机精度高。考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查下表5-6初选压力机为J23-35型压力机。表5-6 开式压力机规格及参数型号J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公称压力/KN100160250350400滑块行程/mm455565100100最大闭合高度/mm1802202
22、70290330闭合高度调节/mm3545556065滑块中心线至床身距离/mm130160200200250滑块底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作台板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直径3040404050深度35606060705.8 压力中心的确定为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否者，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是
23、冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。分析该制件可知：模具压力中心为几何对称中心。6 刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。6.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。间隙
24、大小主要对模具磨损及胀裂产生影响,间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。一般间隙为（10%15%）t时的磨损最小，模具寿命较高。根据实用间隙表6-1查得材料45钢的最小双面间隙Zmin=0.120mm，最大双面间隙Zmax=0.150mm。表6-1 冲裁模初始用间隙Z材料厚度t(mm)软铝纯铜、黄铜、软钢WC=(0.080.2)%杜拉铝、中等硬钢WC =(0.30.4)%硬钢WC =(0.50.6)%zminzmaxzminzmaxzminzmaxzminzmax0.40.50.60.70.80.91.01.21.51.82.
25、02.22.52.83.03.54.00.0160.0200.0240.0280.0320.0360.0400.0500.0750.0900.1000.1320.1500.1680.1800.2450.2800.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0720.0900.1080.1200.1540.1750.1960.2100.2800.3200.0280.0350.0420.0490.0560
26、.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.0320.0400.0480.0560.0640.0720.0800.1080.1350.1620.1800.2200.2500.2800.3000.3850.4400.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520
27、.2700.3500.4000.0360.0450.0540.0630.0720.0810.0900.1200.1500.1800.2000.2420.2750.3080.3300.4200.4806.2 刃口尺寸的计算及依据与法则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都带有锥度，儿在冲裁件尺寸的测量和使用中，都以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸。落料件的光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，而冲孔件的光亮带是凸模刃口挤切材料产生的。且落料件的大端（光面)尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩
28、擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时应区分落料和冲孔，必须遵循以下原则：（1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（2）根据凸、凹模在使用过程中刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，设计落料模时，其凹模刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔时模时，凸模基本尺寸应取工件
29、孔尺寸公差范围内的较大尺寸。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。凸模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。（3）考虑制件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证制件的精度要求又要保证有合理的间隙值。（4）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。由上表5-5可得： =0.120mm =0.150mm=(0.1500.120)mm=0.030mm 冲孔： =（3+0.750.1）0_0.20 =3.0750_0.20mm =（3.075+0.1
30、20）0+0.20 =3.1950+0.20mm 校核： 0.20+0.20=0.400.150-0.120=0.030mm（不满足间隙公差条件）因此，只有缩小凹、凸，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.03=0.012mm =0.60.03=0.018mm =3.0750_0.012mm =3.1950+0.018mm =（22.36+0.750.21）0_0.21 =22.520_0.21mm =（22.52+0.120）0+0.21 =22.640+0.21mm 校核： 0.21+0.21=0.410.150-0.120=0.030mm（不满足间隙公差条件）因
31、此，只有缩小凹、凸，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.03=0.012mm =0.60.03=0.018mm =22.5210_0.012mm =22.640+0.018mm =（18+0.750.18）0_0.20 =18.140_0.20mm =（18.14+0.120）0+0.20 =18.260+0.20mm 校核： 0.20+0.20=0.400.150-0.120=0.030mm（不满足间隙公差条件） 因此，只有缩小凹、凸，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.03=0.012mm = 0.60.03=0.018mm =18.
32、140_0.012mm =18.260+0.018mm =（14+0.750.18）0_0.20 =14.140_0.20mm =（14.14+0.120）0+0.20 =14.260+0.20mm 校核： 0.20+0.20=0.400.150-0.120=0.030mm（不满足间隙公差条件） 因此，只有缩小凹、凸，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.03=0.012mm =0.60.03=0.018mm =14.140_0.012mm =14.260+0.018mm 落料： =（500.50.62）0+0.42 =50.310+0.42mm =（50.310.12）0-0.42 =50.190-0.42mm 校核： 0.42+0.42=0.840.03（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小凹、凸，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.03=0.012mm =0.60.03=0.018mm =50.310+
