模具设计说明书
项目一：垫圈落料冲孔复合模具设计
专 业: 模具设计与制造 姓 名: 张波 班 级: 模具1111 学 号: 2011554143 指导老师: 王鑫铝
完成日期: 2013年5月1日
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目录
一 准备工作 1.1 任务书 二 成型工艺分析
2.1 制件的冲压工艺性 2.2 分析比较和确定工艺方案 2.3 确定冲模类型及机构形式 三 排样设计与计算 3.1 排样方式的确定
3.2 间隙计算 3.3 塔边的确定 3.4 条料宽度的确定 3.5 材料利用率的计算 3.6 绘制排样图
四 计算冲压力确定压力中心
4.1 计算冲压力 4.2 确定压力中心 4.3 选择冲压设备
五 凹模、凸模、凸凹模的设计
5.1 刃口的计算 5.2 结构的设计 六 主要的零件设计
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6.1 定位零件的设计 6.2 卸料部件的设计 6.3 模架及其他零部件设计
七 校核模具闭合高度及压力机的相关参数
八 模具的总体设计
8.1 模具总体结构方案 8.2 装配图的绘制 九 小结及参考文献
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一、 准备工作 1. 任务书
（1） 冲压件零件图
（2） 冲压件技术要求
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材料：08钢 料厚：t=1±0.15mm 生产批量：中批量生产 二、 成型工艺的分析 1. 制件的冲压工艺性 （1）制件的冲压工艺性
该零件的加工涉及到落料、冲孔两道工序，零件的材料为08钢板，是优质碳素结构钢，查表3-1的其抗剪强度为260-360MPa，具有良好的可冲压性能。则满足工艺要求
（2）制件的精度与粗糙度
零件图上的尺寸均未标注尺寸偏差，为自由尺寸，选定IT14确定尺寸的公差。制件的公差等级不高于IT11级，一般落料公差等级最好低于IT10级。厚度在1～2mm的制件剪断面表面粗糙度为6.3Ra/μm。该工件的尺寸精度为IT14，则满足工艺要求。 2. 分析比较和确定工艺方案
根据制件的机构特点，零件的冲裁成型工艺包括冲孔和落料
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两个基本工序，采用单工序形式，也可以采用复合工序的形式，以及连续模具的工序形式。具体方案如下：
方案一：先落料，后冲孔，单工序模具机构形式。 方案二：落料、冲孔，复合工序模具机构形式。 方案三：冲孔、落料的连续模具机构形式。
3、确定冲模类型及机构形式
三种方案中，单工序模具机构简单，但需要使用两副模具，增加了模具总费用的成本，同时生产率有所下降。连续模具的机构比较复杂，针对垫圈的精度及生产批量等要求，采用连续模具可提高生产率，但增加了成本，模具机构与冲裁件产品的要求相比有些浪费。复合模具可把落料、冲孔两个工序组合在一副模具上，一次性完成冲裁。根据垫圈零件的生产批量、尺寸精度要求等，选择复合模具比较合理，其模具机构复杂程度介于单工序模具和连续模具之间，成本低于连续模具和两套单工序模具。综合考虑选用复合模具。 三、排样设计与计算 1、排样方式的确定
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通过上面三种方案的比较，该冲件的排样方式选择方案一为佳。 2、间隙计算
确定合理的间隙方法有经验法、理论确定法和查表法。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。根据表1-9《冲压模具设计项目教程》P19、制件尺寸精度和表面要求不高、当料厚≤1.0mm时，各类间隙取下限值等3方面的综合考虑得：初始间隙Z＝0.2mm 3、搭边值得确定
搭边值通常根据经验值确定，表1-11《冲压模具设计项目教程》P22：工件间搭边值a1＝1mm，侧搭边值a＝1.2mm。 4、条料宽度的确定
其确定的原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时胜利地将条料送进导料板之间，并有一定的间隙。有侧压装置时条料的宽度:B=D+2a B=25+1.2×2=27.4mm 通常把条料宽度圆整为28mm。
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5、材料利用率的计算
N=(A/BS)×100%
N=(4.9-0.785)/7.28×100%=56.5% 6、绘制排样图
四、 计算冲压力，确定压力中心 1、 计算冲压力 (1) 冲裁力
F=KLt〒
F=1.3×(78.5+31.4)×1×300=43.9KN
K—系数，取k=1.3 L—冲裁件周边长度，及刃口周长mm t—材料的厚度mm 〒--材料的抗剪强度MPa，〒=0.8Rm
Rm—被冲材料的抗拉强度MPa（表5-1《模具课程设计指导》P112） （2） 卸料力
Fx=KxF
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Fx=0.03×4.3=1.3KN （3） 推件力
Ft=nKtF
Ft=2×0.05×4.3=4.3KN
（4） 顶件力
Fd=KdF
Fd=0.06×4.3=2.6KN
Fx，Ft，Fd—卸料力、推件力和顶件力N
Fx，Ft，Fd—卸料力、推件力和顶件力的系数，其值见表1-14《冲压模具设计项目教程》P27
n—同时卡在凹模口内的冲裁件的数量 （5） 总压力
Fz=F+Fx+Ft(下出料) Fz=43.9+1.3+4.3=49.5KN
2、 确定压力中心
根据本次制件形状发现：该制件为对称形状零件，其压力中心在图形的几何中心上，也就是制件的圆心处。
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3、 选择冲压设备
冷冲压成型常用设备见表5-10《模具课程设计指导》P118，通过上面求得的总压力选择设备为J23-6.3 五、 凸模，凹模和凸凹模的设计 （1） 刃口的计算
在冲裁过程中，凸、凹模的刃口尺寸及制造公差直接影响冲裁件的尺寸精度。合理的冲裁间隙也要依靠凹、凸模刃口尺寸的准确性来保证。因此，正确的确定冲裁模刃口尺寸及制造公差，是冲裁模设计的一项关键性工作。
根据落料尺寸A=25mm，冲孔尺寸B=10mm，厚度C=1mm查模具工作手册得最小双面间隙Zmin=0.1mm，最大双面间隙Zmax=0.14mm 对于冲孔有：dt=（dmin+x△）–t=（9.82+0.5*0.36）-0.009=10-0.009mm da=（dt+Zmin）0=（10+0.1）0
a
+0.015
0
0
0
=10.10
+0.015
mm 校核：ItI+IaI≤
10
Zmin+Zmax 0.009+0.015≤0.04 满足要求。 对于落料有：Da=（Dmax-x△）0=（25.26-0.5*0.52）0
0
0
a
+0.021
=250
+0.021
mm
Dt=（Da-Zmin）t=（25-0.1）-0.013=24.9-0.013mm 校核：ItI+IaI≤Zmin+Zmax 0.013+0.021≤0.04 满足要求。 查表5-14（模具课程设计指导P121） Da-落料凹模公称尺寸 Dmax-落料件上极限尺寸 dmin=冲孔件的下极限尺寸 La-同一工步中凹模孔距公称尺寸 Lmin-制件上孔中心距的最小尺寸 Zmin-凸、凹模最小双面间隙 Zmax-凸、凹模最大双面间隙 a-凹模上极限偏差，按IT6~IT7选取 t-凸模下极限偏差，按IT6~IT7选取
x-磨损系数，按刃口尺寸计算原则2）中所述选取（或查表1-12） Dt-落料凸模公称尺寸 dt-冲孔凸模公称尺寸
da-冲孔凹模公称尺寸 △-制件公差 （2） 结构的设计 ① 凹模设计
材料选择T10A,热处理硬度为50-60HRC。查《冲压模具设计项
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目教程》P34可得：凹模的高度H=Kb1，凹模的宽度B=b1+（2.5~4）H,凹模长度L=L1+2C.其中凹模宽度方向刃口孔壁间最大距离b1=25mm，制件材料厚度t=1查表1-18《冲压模具设计项目教程》P35得K=0.35，所以：H=0.35*25=8.75mm根据设计要求我们取H=15mm，L=25+2*22=69mm（查表1-19的C=22）我们取L=70便于加工 ，B=25+(2.5~4)*15=64mm。
② 凹模设计
材料选择T10A，热处理硬度为50-60HRC。总体高度H=15+15+8=38mm,综合考虑各因素确定其具体结构如图所示：
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② 凸凹模设计
材料选择T10A，热处理的硬度为50-60HRC。高度为H=15+20+8=43mm，综合考虑各因素确定其具体结构如图所示：
六、主要的零件设计
1定位零件的设计
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2卸料部件的设计
3模架及其他零部件设计
七、校核模具闭合高度及压力机的相关参数
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八、模具的总体设计 1模具总体结构方案 （1）模具类型的选择
根据上面分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，且孔间距大，可采用倒装复合模具。 （2）定位方式的选择
应该制件采用倒装复合模，采用的是条料所以直接用挡料销定距，倒料销倒料。
（3）送料、卸料、出件方式的选择
可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔内设置推件块。卡于凸凹模的废料可由卸料板推出。而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下。由于在模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合来实现的，所以卸料板应该还具有压料作用，应采用弹性卸料板来卸下废料。因是中批量生产，采用手动送料装置，从前向后送料。 （4）导向方式的选择
为确定零件的质量及稳定性，采用导柱、导套导向。由于零件的导向尺寸较大，且精度要求较高，所以采用中间导柱模架
2装配图的绘制
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九、小结及参考文献
个人小结
本次垫圈落料冲孔复合模具总算圆满完成，也是我第一次设计出一套冲压模具。要说这是结束还不如说这是新的开始，因为这次设计是我们第一项任务，以后还有更多的设计任务。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，设计中暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对模具的不了解，对具体设计涉及到的规范要求的不熟悉等等，需要在做的过程中需要去不断的翻阅相关的资料和书籍，这降低了自己的速度和设计的进程，但这个过程对我来说是对自己知识的不足处的一个很好的补充和对已学过知识的一个巩固。这个过程虽然是有一定的难度但还是通过自己的慢慢的摸索和老师的指导下从熟悉到上手，经过这次努力对自己的信心很好的提高。通过这样的一个自己从开始到结束全程自己参与的设计来说对知识的了解和掌握是纯理论的学习远远达不到的效果。通过这次设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉，也对自己的信心有一定的提升。但是在以后的设计中我会更加努力完成各项任务，不会再困难面前低头。
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参考文献
【1】洪慎章．实用冲模设计与制造．北京：机械工业出版社．2010．4 【2】袁小江，刘进明．冲压模具设计项目教程．北京：机械工业出版社．2012.6
【3】梅伶．模具课程设计指导．北京：机械工业出版社．2006.12 【4】熊建武．模具零件材料与热处理的选用．北京：化学工业出版社，2011.1
【5】周文玲．互换性与测量技术．北京：机械工业出版社，2005，8 【6】 http://www.docin.com/p-268739845.html?nb=2 【7】http://www.docin.com/p-415075743.html?nb=2
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