密封垫片冲裁模设计

毕业设计题目密封垫片冲裁模设计系别专业班级姓名学号指导教师日期目录摘要 (2)前言 (3)1材料分析和模具结构的确定 (4)1.1工艺分析 (4)1.2工艺方案的确定 (4)1.3毛坯形状，尺寸和下料方式的确定 (5)1.4排样和材料的利用率 (6)1.5冲模结构的确定 (7)2主要数据的计算 (9)2.1各部分工艺力计算 (9)2.2主工作部分尺寸计算 (11)2.3凸模的长度计算 (14)2.4凸模能力的效核 (14)3主要工作部分的形式选择 (16)3.1凸模固定形式的选择 (16)3.2凹模的选择 (16)3.3凸、凹模的选择 (18)4冲裁设备的选择与验算 (19)4.1冲裁设备的选择 (19)4.2 冲裁功的验算 (19)4.3压力中心的确定 (20)4.4闭模高度的计算 (20)5其它零件的设计与选择 (21)5.1弹性元件的计算 (21)5.2定位零件的设计 (22)5.3卸料装置的设计 (22)5.4推件装置的设计 (23)5.5凸凹模固定板的设计 (23)5.6垫板选用 (24)5.7导柱导套的布置和选用 (25)5.8模柄的选用 (26)5.9模具主要零件的材料的选用 (26)6模架选择及模具的动作过程 (28)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (30)在工业生产高度发展的现代社会里，利用模具加工是一种重要的加工方法，在一些国家里模具甚至被称为是“黄金”，“金属加工业中的帝王”，“磁力工业”，等。

这些都足以看出模具在工业中的重要地位。

在本设计中是针对复合冲裁模具的设计，从第一章开始，先是对冲裁件的结构工艺性进行分析，然后依次确定模具的类型、总体结构，最后是冲裁力和主要的尺寸计算、标准件的选用、零件图和装配图的绘制。

本套模具的设计不是以复杂模具的设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握知识和设计方法的目的。

这一套模具是密封垫片的冲裁模，结构紧凑简单。

材料为黄铜H68，厚度t=2mm。

按一般的的加工工序为落料、冲孔、翻边、修整。

而考虑到冲裁件的具体结构和工艺性，我采用的加工工序为：落料、无预制孔直接冲孔翻边、挤切修边。

从而完成工件的加工。

实践证明，模具的设计和制造只有一些理论知识是不行的，任何模具的设计都要有一定的实际经验才可以设计出更合理的模具。

关键词：落料、冲孔、翻边、修边模具设计是学习模具设计与制造专业的重要内容之一，也是毕业前对所学知识的一次大检查。

本套模具是以软金属黄铜为坯料的复合冲裁模。

选择这样一套模具的主要是因为考虑到做这种模具的应用性广泛，结构紧凑，可以较全面的检查一下自己的专业知识和专业技能，熟悉并撑握模具设计的一般方法和步骤，知道如何查，查取有关资料，如何选取标准件，等。

由于工件较小，故模具的体积不大，属于小型复合冲裁模具。

这一次的完整模具设计也可以看成是毕业前走向工作岗位的一次煅炼，对以后自己从事模具的设计和制造工作都是十分有利的。

本套模具的主要优点是，冲出的工件一致性较好，表面质量也较好。

主要技术难点在于，如何合理安排模具结构，使用最简单、可靠的模具结构，冲裁出最好的工件，以及如何使模具的使用寿命符合要求，甚至更长。

在本套模具的设计过程中，得到了指导老师和同学们的很多帮助，在这里一并表示由衷的感谢。

由于本人缺乏设计经验，在其中难免有不足之处，恳望老师和同学们的批评指正。

1材料分析和模具结构的确定图1 零件图 工件名称：密封垫片 生产批量：大批生产 材 料：黄铜H68 材料厚度：2mm1.1工艺分析该零件是圆形的轴对称工件，且是变薄翻边，总体上结构简单。

主要尺寸是内径mm 1.0013+Φ大于黄铜要求的最小冲孔直径，即)8.19.0(131.00mm t mm =>Φ+，最大外径mm 25Φ，精度要求一般，主要保证内孔尺寸即可，精度等级可取为11IT 级。

材料用塑性较好的黄铜，厚度mm t 2=，翻边的高度为6mm ，圆角半径大于黄铜冲孔时的最小圆角半径，即)4.00.23mm t mm R =>=（,孔边距)4212mm t mm =>（,其工件的加工工艺性较好，即冲裁性较好.1.2工艺方案的确定方案一：采用单工序模具，即先落料后冲孔，再翻边，需两套模具; 方案二：采用复合模具，即一次安成落料冲孔翻边工序，只需要一套模具; 方案三：采用级进模具，即先冲孔落料在翻边，只需要一套模具; 三种方案的比较见表1。

表1 三种方案的比较由于这样一个工件按单工序模具来加工，则需两个工序，即需要两套模具，两台设备，模具制造费用大，生产效率低，且不容易保证尺寸精度，操作不便，也不够安全。

所以方案一不合理。

若采用模具级进则模具制造难度加大，工件的尺寸也不容易保证。

生产效率也不高，所以方案三也不合理。

而采用复合模制冲件时，由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制造的难度也不大，容易保证尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生产效率高。

所以综合考虑，对以上三种模具特点的比较后，方案二比较合理。

所以采用方案二的复合模。

1.3毛坯形状，尺寸和下料方式的确定由于该工件是圆形的垫片，最大外径是落料的直径，且生产批量大，所以为了送料方便快速，坯料可以用条料，宽度应比工件的最大直径大两个单边搭边值，两冲裁件也应留一个最小的搭边值，以保证冲裁出完整的工件，避免残缺工件的产生。

提高坯料的利用率，提高生产效率和工件质量。

由于工件只须内孔翻边，则落料件的尺寸与工件的外径相等，查最小搭边值得出mm a a 5.11==，则：调料宽度的尺寸计算还与条料送进时模具上有无侧压装置及是否有侧刃有关，本套模具中没有侧压和侧刃装置，则条料宽度的计算按下式:a db ⨯+=2 (1－1)式中 b ----条料的宽度（mm ）; d ----工件的最大外径（mm ）; a ----冲裁时留的最小搭喧值(mm);则： mm mm mm b 285.1225=⨯+= 条料的送料步距按下式：1a d h += (1－2)式中 h ----送料步距（mm ）; 1a ----最小搭边值（mm ）;则： mm m mm h 5.265.125=+=1.4排样和材料的利用率排样的方法有：有废料排样，少废料排样和无废料排样三种，一般的冲裁时产生的废料分两种，一种是冲孔的废料和材料尾部余料，这种废料的产生与排样无关，而只与零件的结构有关，称之为结构废料；另一种是料头、前、中、侧面的搭边，与搭边选用及工艺方法有关，称之为工艺废料。

所以要提高材料的利用率就要合理排样，尽可能地减少工艺废料。

工件的排样如下图。

图2 排样图由于工件的形状和结构的限制这里采用有废料排样的方法，排样时为保证工件的质量要求而留有搭边值，其值在前面已经查出。

那么材料的利用率按式：()[]%100/1⨯⨯B A nF （1－3）ϑ----条料的材料利用率；n---- 条料上冲件总数，此取n ＝40； F 1---- 工件实际面积(mm);A---- 条料长度(mm)此取A ＝1061.5mm; B---- 条料宽度 (mm) B ＝28mm; 则： []%66%100)285.1061/(14.35.12402=⨯⨯⨯⨯=ϑ1.5冲模结构的确定首先从上面我们已经确定这是一套复合模，分析这个冲件可知，它是一个简单的圆形且是轴向对称的冲件，而且最大直径可直接通过落料得到，内部需要同心冲孔和翻边，而内孔的冲裁又会产生废料，所以总体上应将落料的凹模固定在上模座上，而冲孔的凹模固定在下模座上，这样先完成落料，再随着模具的继续动作完成冲孔和翻边，而冲孔和翻边产生的废料可以通过与冲孔凹模相通的通孔直接排出模具外。

又由于条料只有2mm ，较薄，而且冲压件较小，质量要求一般，属于普通冲裁，所以可以用弹性卸料装置进行卸料，同时可以利用弹性装置来实现冲裁前凸凹模与卸料板的压力来完成压料动作，以保证工件的平整度。

又由于毛坯以条料的形式送进模具，生产量又大，所以可用两个导料销和一个挡料销来完成条料送进时的正确定位和均匀正确的送料步距，同时由于冲件结构较简单，冲件又小，所以用手动送料即可。

在上下模座的导向方式上，考虑到冲件的结构较简单，尺寸精度要求较一般，而且是大量的生产，应尽量能提高模具的使用寿命，可以用导柱和导套配合的形式来完成上下模正确的冲裁定位。

再根据下面的倒、顺装复合模的比较,最后确定,整套模具采用倒装的形式。

具体特点的比较如下表。

表2 倒、顺装复合模的比较2主要数据的计算2.1各部分工艺力计算由于本工件的材料较薄，且工件的尺寸较小，所需的冲裁力不大，一般冲裁设备即可满足所用的力，不需要采取降低冲裁力的措施，采用平刃冲裁即可。

以下冲裁力的计算按平刃冲裁时的式子进行计算。

2.1.1落料力的计算落料力计算 按式2－1：τLt F 3.1=落 （2－1）式中 F 落――落料力（N ）； L ――工件外轮廓周长（mm ）； T ――材料厚度（mm ），t=1mm ；τ――材料抗剪强度（MPa ）。

由查表，MPa 240=τ。

mm L 2514.3⨯=mm 5.78=则 KN MPa mm mm F 98.4824025.783.1=⨯⨯⨯=落2.1.2卸料力计算卸料力 按式2－2：落卸卸F K F =（2－2）式中 卸K ――卸料力因数，其值由表2-15查得，02.0=卸K 。

则 KN kN F 98098.4802.0=⨯=卸2.1.3翻边力的计算此模具翻边凸模的工作部分为圆锥形，且翻边时无预制孔。

因此翻F F 3.1=。

按式2－3翻边力为：()01.1d D t F S -=σπ翻 （2－3）式中 翻F ――翻边力;S σ――材料的屈服强度，查表得，MPa S 100=σ;D ――翻边直径（按中线计），mm mm mm D 3.143.113=+=; 0d ――毛坯预制孔直径()mm mm d 00=;t ――材料厚度（mm ）;无预制孔的翻边力比有预制孔的翻边力大75.1~3.1倍，此处取1.3，则 KN F F 84.12)3.14100214.31.1(3.13.1=⨯⨯⨯⨯⨯==翻2.1.4切边力的计算切边力 按式2－4：τLt F 3.1=切 （2－4）式中 切F ――切边力（kN ）；L ――工件外轮廓周长（mm ）；t ――材料厚度（mm ），mm t 2=；τ――材料抗剪强度（MPa ）。

由查表，MPa 240=τ。

mm mm L 82.401314.3≈⨯=则 KN MPa mm mm F 47.25240282.403.1=⨯⨯⨯=切2.1.5卸料力的计算卸料力 按式2－5：切卸卸‘F K F = （2－5）式中 卸K ---卸料力因数，其值由表2-15查得，K 卸=0.02;则 KN kN F 4.50947.2502.0=⨯=卸‘2.1.6推件力的计算推件力 按式2－6：切推推F nK F = （2－6）式中 推K ――推件力因数，其值由表2-15查得03.0=推K ;n ――工件在凹模内的个数，取2=n ;则 KN kN F 2.152847.2503.02=⨯⨯=推当采用刚性卸料和下出件的模具（如刚性卸料的单工序模或级进模等）时：推总F F F += （2—7）当采用弹压卸料和下出件的模具（如弹压卸料的单工序模、级进模或上模刚性推料的倒装复合模等）时：卸推总F F F F ++= （2—8）用倒装复合模冲裁时，卸F 与落料有关，推F 与冲孔有关。