山字形《毕业设计书》

摘 要

    本设计为冲孔、落料的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。

    在第一部分分析了工件的材料与冲压工艺，采用复合模具进行加工，然后计算出冲压力，再为工件加工是的排样设计计算出材料利用率保证材料的经济性。在进行压力机的选择。后面为了保证冲件的精度进行凸凹模刃口尺寸的计算。这些都算好后进行绘制模具总装草图，并且书写说明书，以此设计模具各个工作零件的尺寸，保证设计的合格率。在工作零件等都设计完全后，进行绘制正式的零件图与模具总装图，最后进行检查，修改，保证本设计的正确度。

关键字：冲压，料冲孔，复合模，模具结构

第一章．工件工艺性分析：

 t=1mm 材料为Q235

上图产品属于结构简单的板状制品，材料为Q235，  属于普通碳素钢，查表可知其屈强比小，延伸率较高，具有良好的冲压性能。

几何形状：该冲裁件简单对称。

尺寸精度：，尺寸公差为IT13级。

孔德中心距为，尺寸精度为IT12，其余尺寸为50、10、35、7.5、15、8,均按IT14级进行加工 ，查表可以得未注公差的尺寸偏差为500-0.62 、100-0.36、350-0.62、7.50-0.36、150-0.43、8+0.360以上符合冲裁件的经济精度。

该冲裁件的孔的尺寸为8mm大于冲孔的最小尺寸

最小孔边距为3.5mm，符合冲裁的条件。

表面质量没有要求，断面粗糙度取Ra12.5--50μm。

结论：适合冲裁

第二章．工艺方案的确定：

1.该冲裁件分两步完成，工序为冲两圆孔-------落料。

根据1可以初步确定两个方案， 

(a) 第一步冲孔，第二步落料

(b)第一步落料，第二步冲孔。

有三种常用的模具可供选择 

根据该冲裁件的年产量为80万件，宜才采用高效多工序模具进行成型，由于（b）方案不适宜多工序模具成型，所以采用（a）种方案进行冲裁成型。

   方案1落料、冲孔单工序模具。

   方案2 冲孔落料同时进行的复合模具。

   方案3先冲孔，后落料的级进模具。

  分析：

方案1：模具结构简单，生产成本高，生产效率底，不适合大批量生产。

方案2：模具结构紧凑，生产效率高，工件精度高，孔的位置能保证精度。

方案3：模具结构较简单，效率高，精度相对高，但模具整体比较大，定位装置比较复杂。

所以，选用第二套工艺方案。

第三章．主要设计计算：

    3.1．排样方式的确定以及计算：

首先查文献条料侧边搭边值表，确定板料搭边值。根据零件形状，侧边取搭边值a=2.5mm[1]。

连续模进料步距为H=37.2mm。

条料宽度按相应的公式计算：

                                            (2-1)

查文献条料宽度偏差表（见表2-1），得条料宽度误差△=0.6，所以板料宽度：

表2-1 条料宽度偏差[2]               （单位：mm） 

条料宽度

                         (2-2)

式中：——一个进距的材料利用率；

A——冲裁件面积(包括内行结构废料)；

N——一个进距内冲裁件数目；

B——条料宽度；

H——步距[3]。

其中：A=50×35=1750mm，n=1，B=55mm，H=37.2mm。所以求得板料利用率为：

==85.5%

利用此冲压模具加工山字形芯片，板料的利用率为85.5%，属于高材料利用率模具，可在生产中应用。

采用有废料直排的排样方式

3.2. 冲压力的计算。

冲孔与落料的冲裁力

式中:  F——冲裁力,N；

       L——冲裁件的周长,mm；

       T——材料厚度, mm；

       ——材料抗剪强度,Mpa；

       K——系数。

考虑到凸模、凹模刃口磨损,模间间隙波动，材料力学性能变化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系数，常取K≈1.3。

其中冲孔

落料冲裁力

卸料力   

推件力    

总冲压力    

根据计算总力。差附表5可初选J23-16的压力机。当模具结构尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度。模具安装尺寸进行校核。

 J23-16压力机的技术参数如下：

如图所示，因为工件图形左右对称，总的压力中心也应在中心线上（即在中心线上），只需计算即可。.

压力中心计算公式：

        (2-6)

其中：，；

      ，； 

，；

，；

所以：

因此，模具的压力中心为（0，18）。

3.4. 模具凸凹模刃口尺寸的计算：

3.4.1凸、凹模间隙的确定

间隙对冲裁件质量，冲裁力，模具的寿命都有影响，在制造模具时应该选用一个合理的间隙。

根据经验值法，查表得到该冲裁模初始双面间隙  

3.4.2凸、凹模的外形尺寸

凸凹模的工作刃口尺寸计算，为保证制件的精度必须采用配合加工模具的的方法。画出凹凸模磨损草图

以凹模为基准，凸模磨损的磨损草图。

        图四

其尺寸为（单位mm）

第一类尺寸：磨损后增大的尺寸

第二类尺寸：磨损后减小的尺寸

第三类尺寸：磨损后不变的尺寸

凹模尺寸与产品图一致。

3.5 卸料橡胶的设计

4.1 模具类型的选择

由冲压工艺可知，采用复合模，所以模具类型为复合模。

4.2 卸料方式的选择

因为工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力也较小，故可采用弹性卸料。

4.3 导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方面安装调整，所以采用中间导柱的导向方式。

五、主要零部件的设计

5.1 工作零件的结构设计

5.1.1 凸凹模的外形尺寸计算

凸模长度凸模的长度是根据模具结构的需要和修磨量来确定的，凸模的长度一般都在40～100mm的范围内，近年来由于线切割技术的进步，不管何种形状的凸模（包括圆形）都是通过模钢板直接割取。在冲剪加工中凸模的断裂的主要原因在于细小凸模的抗压强度不足或弯曲强度不足所致。确定凸模长度的方法可按参考文献公式计算完成。

                    (3-3) 

式中：凸模固定板的厚度，mm；

           卸料板厚度，一般取0.6-1倍的凹模厚度；

           导料板的厚度，mm；

           附加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离等。一般取h=15～20mm[12]。

通过上面的公式确定冲头的总长度为

其中： =8mm； =5mm； =4mm；h=20mm。

如图：

在一般情况下，凸模的强度是足够的，且本设计板料较薄，所以不用进行强度校合

凹模外形尺寸应保证有足够的强度和刚度，冲裁时，凹模要承受一定的冲裁力和侧向挤压力。随着凹模结构形式、固定方法的不同，受力情况比较复杂，凹模外形尺寸不可能仅用理论计算的方法来确定。再设计模具时，凹模外形尺寸一般是根据被冲裁材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸，按照经验公式来确定。

凹模厚度H的确定：

查文献凹模厚度系数表（见表），由，得凹模厚度系数，取。所以有凹模的厚度：

表凹模厚度系数k[10]

取凹模厚度 H=13，凹模壁厚 c=16

凹模宽度： B=s+2c=（55+216）=87

送料方向的凹模长度L的确定：L取63mm（送料方向）                  

凹模轮廓尺寸为  63mm87mm13mm

如图：

5.1.2 凸模的结构形式及固定方法

冲孔的凸模，按照如图所示的国家标准院凸模结构及固定形式，凸模与固定板的配合h7/m6

的配合

对于制件外形的凸模，属于异型，为使凸模加工方便，异型凸模做成断面，成为直通式。其固定方式采用铆钉固定，也可以采用低熔点的合金或粘接剂固定。对于截面尺寸较大，直接采用螺钉，销钉直接固定的方式。如图所示

5.1.3 凹模的外形结构及固定方式。

（1）凹模的外形结构，根据工件的大小，形状的特点来选择凹模的形状，由于中小型模具通常采用整体式的凹模，只有大型凹模才采用镶拼式，本冲孔落料模系中小型，所以选取整体式凹模。

凹模的刃口形式，采用如下图所示的刃口形式。

这种刃口的凹模，刃口无斜度，刃口强度较好，刃口尺寸不随修磨刃口而增大。

它满足使制件顺冲压方向退下的要求，因此能够选用该刃口形式的凹模。

（2）凹模固定形式

冲孔凹模属于小型圆形凹模结构采用国家标准形式，如图所示，直接安装在凹模固定板内，主要用于冲孔。

                     图8

对于铁芯冲片外缘的凹模，采用凹模板，使用销钉和螺钉直接固定在模座上，其螺钉孔与凹模孔壁的间距不能太小。

5.1.4凸、凹模材料选择

冲模中最重要的部分是凹模和凸模。用来制造凹模和凸模的材料，要承受强大的剪切力、压力、冲击力、和摩擦力，因此模刃应满足如下要求：有很高的硬度，很高的耐磨和耐疲劳的能力以及足够的韧性；热处理以后的变形应尽可能小；长期使用以后的变形应尽可能小[13]。

根据上述要求，通常采用碳素工具钢（T10A）作为制造凹模和凸模的材料。经过淬火和磨削加工后，其硬度要求达到HRC60～。并且本模具工作零件形状简单，冲压件尺寸不大，采用碳素工具钢T10A作为制造凹模和凸模的材料已经能够达到要求

5.1.5 冲裁模结构零部件设计和选用

冲裁模具除了凹模和凸模以外一般还包括导向零件、定位零件、卸料与顶料装置、连接与固定装置等。 各零部件之间在装配时一般都要通过销钉定位，再用螺钉锁紧，模具上所用的螺钉尽量采用内六角螺钉。模具外表面应光洁，加涂防锈漆防锈。

5.1.6 卸料装置的设计

在冲压模具中，卸料结构是将条料、废料从凸模上卸下的装置，分为固定卸料装置、弹性卸料装置两种,本设计中采用弹性卸料装置。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为5mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40-45HRC。

5.1.7 上、下模座设计与选用

模座是整个模具的基础，模具的的各个零件都是直接或间接的固定定在上、下模座上，它承受和传递压力，影响模具精度和模具寿命。目前，我国的模座已实现标准化，在设计时，可根据冲件的几何形状及冲压的工艺特点进行选择。

本设计采用中间导柱模架，材料为HT200。

根据GB/T2855-285-1900，有：

上模座： 200mmX140mmX25mm

下模座： 200mmX140mmX30mm

其它详细尺寸查GB/T2851.3-1990。

5.1.8导柱与导套的选用

导柱、导套都是圆柱形，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装置。本设计中采用两套导柱、导套进行导向，对角配置，两导柱的导向直径不同，这样可以避免合模时上模误装方向而损坏凸、凹模刃口。

本设计中的导柱、导套均是直接从国家标准中选用，选用材料T20[14]。具体规格为：

“导柱A20h6×90GB/T2861.1” “导套A20H7×60×20GB/T2861.6”。

5.1.9模柄的选用

模柄又称模把，通常它将上模与压力机的滑块连在一起。选择模柄种类时要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块模柄孔的直径相一致。

本设计中的模柄采用国家标准，为压入式模柄，材料选用45钢，它与上模座孔采用H7/m6过度配合，并加防转销钉防转[15]。

具体规格为：“压入式模柄，“A30×60 JB/T 76.1——1994”。

5.1.10其他固定零件

其他固定零件主要是指凸模固定板、垫板、螺钉和销钉等。

凸模固定板的平面设计除应保证凸模的安装外，应有足够的尺寸来安放螺钉和销钉。根据前几章节的计算和综合考虑，取凸模固定板的基本尺寸为87×63×20mm，材料为45钢。

垫板装在固定板与上模座之间，它的作用是承受凸模或凹模压力，防止过大的冲裁力在上、下模板上压出凹坑，而影响模具的正常工作。本设计中设计的垫板的基本尺寸为87×63×6mm，材料为45钢。

螺钉和销钉都是标准件，螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。

本设计中选用的螺钉是圆柱头螺钉，标准分别是：下模座固定用螺钉为：“圆柱头螺钉GB/T70.1  M6×65”；上模座固定用螺钉为：“圆柱头螺钉GB/T70.1  M6×55”。

所选圆柱销为：上模座定位圆柱销为：“销GB/T119.1  6m6×60”；下模座定位用圆柱销为：“销GB/T119.1  6m6×75”。

综上，模具的闭合高度为：

      H闭=H上模+H垫+H+L+H下模－h2=（25+6+15+50+30-2）=124mm

  式中：  L——凸模长度，L=50mm；

          H——凹模厚度，H=15mm；

          h2——凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm；

   可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大闭合高度220mm，

可以使用。

六、模具的安装、调整和安全措施

1. 在压力机上安装、调整是一件很重要的工作，冲模安装和调整不好，轻则造成冲件报废，重则威胁人身级设备安全。

冲模安装的一般注意事项；

（1）调整工作台，准备工具，材料图纸，模具

（2）关闭压力机电源开关。

（3）给压力注油，和上让压力机空转，观察设备的运行状况。

（4）检查压力机上的打料装置，应将打料螺钉调整到最高，以免调整压力机闭合高度是在折弯。

（5）检查压力机和冲模的闭合高度。

（6）冲模前，应将上下模座和滑块地卖弄的油污揩拭干净，并检查无异物。

2. 冲压工作的安全措施

冲压工作必须特别重视安全技术，尤其是人身安全。

操作时严禁把手伸进危险区

结   论

这次的毕业设计是大学三年中的最后一个环节，是对三年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识进行设计。就我个人而言，通过这次毕业设计，使我学习到了许多知识，对模具的设计与制造有了极为深刻的认识，是一次由理论向实践的飞跃，让我感慨颇深，主要体会有以下几点：

1、扎实的基础课，专业课是模具设计的基础。

由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我再次回顾以前的课程，并加深了对这些课程的理解，如机械制图中的各种线型的特点应用，材料力学中的应力校核，热处理中各种材料与热处理性能，公差配合与测量技术中公差的正确选用，模具的加工与制造技术。塑料模具的设计与制造步骤，模具材料的正确选用等。

2理论与实践相结合的重要性

以前的学习中，基本上是纯理论的学习，虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味，但却停留在表面上，没有进行过真正的设计，从而使理论与实践严重脱节，在作设计的过程中，我才真正感觉到眼高手低的含义，同时也“窥一斑而知全豹”，自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗，但是在老师们的帮助下以及自己的努力下，我终于克服了重重困难，使设计得以顺利的进行。通过向老师们请教，我了解到设计要面向企业，面向市场的原则，毕业设计正是对实践能力的一次强有力的训练，是我们工作的前凑，将对我们以后的工作产生深远的影响。

3、对模具设计中的安全性，经济性加深了认识

在设计工作中，要不断对安全性进行分析，从操作者的角度进行设计，在设计中，需要考虑到模具的成本问题，经济效益是工业生产的前提，成本的高直接决定了产品的竞争力，故在设计中尽可能的选用标准件。

4、电脑成为设计中重要的辅助工具。

由于工件形状复杂，在设计中计算塑件的体积出现了很大的难度，通过计算机辅助绘图和计算才得以解决。另外在绘零件和装配图时采用电脑也更方便快捷。采用电脑处理，精度高，方便快捷，在本次设计时，要求计算机绘图，从而对AUTOCAD的学习有了很大的进展，对WORD等各种文字处理工具有了更为熟练的操作，而模具CAD技术已成为该行业的发展趋势，电脑终将成为设计的必备工具，这对提高学生的综合素质着极为重要的现在意义。

5、设计态度直接决定着设计质量

毕业设计一般时间都足够，但足够的时间不一定都能设计出优秀的模具。这就除了能力水平的问题外，极为重要的一点便是态度问题，作为学生必须要态度谦虚、工作认真、勤学好问、实事求是，才能正确对待设计，才有可能取得设计。

即将毕业的我，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦，如机器损坏或零件老化等一系列问题时，这时就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决它。随着科学技术的高度发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格低廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养；增加设计方面的知识而努力。

综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大的帮助和指导，为这次毕业设计提供了非常有利的保障。

因水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。

致   谢

近一个月的毕业设计如时光泡末般转瞬即逝，回首这一个月来的点点滴滴，让我感慨良多。在一个月的毕业设计中不仅能进一步学习了机械设计与制造，完善了自己的理论知识，还能深入了解其他相关的知识，为今后的工作和学习奠定了坚实的基础。

毕业设计是我在大学生涯完成的最后一项内容,此时此刻，我感觉自己有很多想要说的话，有很多需要感谢的人。首先感谢指导老师秋艳老师给予的支持与指导,但由于种种原因和条件的,我所做的毕业设计并不完善。向老师们请教和指导,他们都在百忙之中给予了我悉心的指导和帮助。师生之情无法言表，在此，谨向恩师们深表谢意！ 

在我的画图过程中，同学帮助我整理思路并且提出了大量宝贵意见，和我一起进行装配图的讨论，在此，对他们表示衷心的感谢!

也许，我的学生生涯从此就会结束，但是学习的道路却还将持续下去，未来的人生路途中难免会遇到各种各样的困难和挫折，相信在徐州工业职业技术学院机械系的这段学习经历会成为我人生的一笔最宝贵的财富，使我始终能够勇敢的迎接新的挑战。最后，借用别人的一段话作为文章的结尾，也是对自己的勉励：“其实是生活一次又一次的在选择着我，而我所能做的，就是时刻准备着。”

参考文献

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刘航主编.模具制造技术.西安：西安电子科技大学出版社.2006

钱可强主编.机械制图.北京：高等教育出版社.2007

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成虹主编.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社2006

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