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黄河科技学院毕业设计(论文) 第 14 页垫片冲压模具设计摘要,冲压工艺是在常温状态下,借助压力机配备的模具,对物料施加压力,促使材料出现分离和塑性变化,进而得到目标零件的一种制造技术,本文将详细阐述冲压模具的设计思路和计算步骤。本文首先阐述冲压流程方案的选择和模具构造类型，并绘制排样示意图，核算材料利用程度。其次，本文说明凸模凹模尺寸的确定方法，冲裁力与压力中心的测算过程，以及压力设备的匹配。最后，本文介绍模座模架、导柱导套的配置，同时说明凸凹模制造工艺，并绘制整体装配图样。金属加工采用冲压工艺,通过凸模和凹模配合,在模架上进行,涉及关键技术为模具设计,作者为万
gXiaopeng Tutor : JiangAiyunAbstract冲压是在常温下进行的，借助模具施加压力对材料进行压制，促使产生分离和塑性变形，从而得到所需零件的加工方式。本文着重探讨冲压模具的设计方法，
计算流程。首先，本文将探讨冲压工艺方案的制定以及模具结构的形态，并绘制布局图和计算材料使用率。其次，论文将涉及冲头模具尺寸的设计计算，剪切力以及
压力中心位置的计算，以及压机的挑选。接下来，本文将探讨模座，胎具，导柱和导套的选用，还有模具与冲头的加工工艺，并绘制装配图。关键词：冲压；冲头；凹模；胎具 目录1 冲裁件工艺
解析图1所示零件：为屏蔽板，属于大规模生产类型，需制定该零件的冲压工艺规程及模具构造。1、材料：10钢板材，具有
具备出色的压制成型能力，零件外形有两个直径为五的圆形开口，垫圈的宽度为二十二，尺寸要求方面，零件图上所有没有特别标注误差范围的尺寸都属于非关键尺寸，可以参照IT14标准来设定尺寸的误差范围，根据误差对照表，各个尺寸的误差范围分别是：零件内部轮廓为五十点二一五毫米、二百二十点三一毫米，参见图一 零件图，接下来要制定工艺流程和模具构造，首先考虑的方案是先进行切割下料，再进行开孔作业用单工序模制造，方案二：先裁剪后打孔联合冲压，用联合模制造，方案三：先打孔后裁剪连续冲压，用连续模制造，方案一模具构造简单，但造价昂贵且制造速度慢，方案二工件精确度与制造速度都较高，但模具承压能力不足，制造复杂且使用不便，方案三制造速度快且使用方便，工件精确度符合标准，因此选择连续模更适宜。3 模具设
加工顺序为排样，需要计算条料宽度并明确步距，零件形状为圆形，可以考虑使用单排、交叉双排或多种排列方式；由于零件属于大批量生产类型，若选用交叉双排或更多排数，会导致模具尺寸和构造变大，进而提升模具制造成本，因此本方案选择采用单排构造，具体情况如图2所示。接下来，需查阅冲压模具设计与制造表中2.5.2部分，以获取搭边数值。该零件采用10钢制造,其厚度为0.08毫米,根据整体轮廓,两块工件之间设定圆形搭边量a为1.0,侧面则取圆形搭边量a1为0.8。经过计算,连续模的进料间距为S,等于直径22加上a1,即23毫米。条料宽度依照特定公式推算得出：B0-等于（D加上两倍的a再加上C）减去零点零八，具体数值为二十二点六加上一点六再加上零点五减去零点零八，最终结果为二十四点一减去零点零八，即A等于B加上C，B为二十二，C为一加一。
六乘以二十四点六等于一百四十四点六 图二 展开示意图 第二点 材料利用程度达到百分之百公式当中 A0代表单个进距的条料截面大小 A则表示零件的截面面积 第三点 冲裁力与压力中心位置确定 一点一 冲裁力计算 查阅资料选取材料系数KT为零点零五五 压力系数Kx为零点零五 计算公式为F乘以L乘以T 其中L为冲裁周边总长 T为材料厚度 一点二 落料力计算 F等于二乘以D乘以T 等于二百五十点八四乘以零四零零 等于十千牛 一点三 卸料力FX等于KX乘以F冲 查阅《冲压模具设计与制造》表三一三选取KX为零点零五 等于零点零五乘以二十二 等于一点一千牛 一点四 推件力FT等于N乘以KT乘以T乘以F落加F冲 N取两个 KT取零点零五五 计算得N乘以零点零五五乘以三十二 等于二十点零四三二千牛 一点五 总冲裁力F总等于F落加F冲加FX加FT 等于十加二十二加一点一
9、加2.56等于35.66（千牛）6、进行压力中心计算，参见图3压力中心计算方法4、根据总冲压力F总为35.66千牛，结合模具闭合高度，以及冲床工作台面尺寸，在模具设计与指导表433中查得，应选用公称压力为63千牛的开式压力机技术指标具体为：额定压力为63千牛，滑块运动频率为每分钟160次，滑块移动轨迹长度是50毫米，设备最高合模位置高度达到170毫米，密封装置可调范围是35毫米，两根立柱间的间隔为180毫米，滑块中心轴心到工作台面的垂直距离为110毫米，模柄规格方面，直径为30毫米，长度为50毫米，4号冲压模具的刃口规格及精度通过分别制造凸模和凹模来处理：根据《冲压模具设计与制造》书籍中的表格2.3.3，可以确定凸凹模允许的最大间隙值为0.104毫米，允许的最小间隙值为0.072毫米，因此
在处理剪裁问题时，设定参数A等于0.025，T等于0.02，x等于0.5，需参考《冲压模具设计与制造》中的表3-15和表3-16，发现不满足A加T减去最大间隙与最小间隙之差的条件，因此必须减小A和T的数值，同时提升加工精度，才能确保间隙处于适宜区间，据此可以确定A应取0.6乘以最大间隙与最小间隙之差，即0.6乘以0.032，结果为0.0192，最终选取A等于0.015，T应取0.4乘以最大间隙与最小间隙之差，即0.4乘以0.032，结果为0.0128，最终选取T等于0.01，D等于22.034，而T等于21.962；在处理冲孔问题时，设定参数A等于0.02，T等于0.02，x等于0.5，需查阅《冲压模具指导》中的表3-15和表3-16，并依据《冲压模具课程设计与指导》中的公式3-18和公式3-19进行计算，得出dT等于原直径21.94加上0.026，计算结果为21.96。
六分之十一点六D等于dT加Z最小值，等于21点九六六加零点零七二，等于二十二点零三八五，冲裁模关键构件的构造规划，五点一型腔的构造参数规划，型腔的外部轮廓通常有两种形式，即矩形和圆形，型腔的外部轮廓需要确保型腔具备充足的抗力与支撑能力，型腔的厚度还要计入打磨的预留量模具的规格通常依据加工材料的厚度以及工件的最大轮廓尺寸来设定。此模具的轮廓呈方形。模具的厚度 H等于 Kb（15毫米），模具的侧壁厚度 c等于（1.52）H（3040毫米），其中：b代表工件的最大轮廓尺寸；K为系数，用于反映板材厚度的作用。查询数据：表41中的系数K值b/mm材料厚度 t/mm为0.5时，系数为0.12；当材料厚度为0.3时，系数为0.35；材料厚度为0.4时，系数为0.42；选取系数为0.4mm；计算高度H等于系数K乘以材料厚度B，即（15mm）等于0.4乘以15。
6 H尺寸为25毫米，计算c值，c等于1.52乘以H，即1.52乘以20，得出3044毫米，针对本次需求，c值取30毫米，凹模通常使用螺钉和销钉进行固定，这两种紧固件的数量、规格以及布置方式，需要参照凹模的尺寸，在标准化的典型配置中查找，具体位置可以根据实际结构要求进行适当变动螺孔和销孔的相对位置，以及它们距离模板边缘的尺寸，都符合机械设计标准。凹模内孔的轴线必须垂直于凹模的上表面，上下面之间需要保持平行关系。型孔的表面需要达到Ra0.8到0.4微米的粗糙度标准。凹模的材质和凸模相同，不过热处理后的硬度要比凸模稍高一些。决定采用Cr12作为凹模的制造材料。凹模开口的具体样式，如图所示，属于直筒式带刃口的凹模类型。由于生产厂家的那个部分规格固定，这个模具就选用了这种款式，凸模加工起来也很省事
刀口耐力强，易于打磨锋利，参见图4，具体细节见附件图4。图4展示凹模5.2和凸模固定板的设定。凸模固定板的外形轮廓通常和凹模尺寸相仿，其厚度常取凹模厚度的0.6至0.8倍，或者查阅相关标准数据，尺寸基本等同于凹模的外部界限。这里取0.8系数，H凸等于0.8乘以22，计算结果为17.6毫米。确定值为20毫米；材料备选为Q235或Cr12，本次选用Cr12牌号。垫板的功能在于承担凸模或凹模的纵向受力，避免过大的冲压负荷在上下模板表面形成凹陷，进而保障模具的正常运作。5.3、关于凸模的结构尺寸，其外形规格需依据凹模进行匹配加工。凸模的尺寸L由以下部分组成：固定板厚度H1，卸料板厚度H2，导料板厚度H3，以及额外的长度h，后者涵盖了刃口尺寸的调整值，整体构成凸模的总长
凹模的嵌入量是0.51毫米，凸模紧固板和卸料板之间的安全间隙等参数，通常取值为1020，其中L的数值等于20加上7再加上0.8再加上17.2，最终结果为45，因此选用Cr12作为凸模的材质，具体形状请参考附件中的图纸，5.4部分关于导料板的选定，为确保条料的准确导入和毛坯在模具中的正确安放，以便冲裁出外形周正的合格工件，模具的设计过程中必须对条料或毛坯的定位给予充分考虑。定位零件确保了部件的正确位置，依据毛坯形态和模具构造的不同，定位零件的样式十分丰富多样。设计时需要考虑毛坯形态、模具构造、零件公差程度以及生产效能等因素来挑选合适的定位零件。定位功能涵盖了限制进给距离的挡块和垂直方向的导向装置等。该模具通过导向板来确保条料的准确进给。该材料选用45钢制造，经过热处理后硬度达到3640HRC，导料板的距离需要等于条料最宽处再加一定数值
间隔通常为0.5毫米，导料板的高度H需要根据材料厚度t和挡料销的高度h来决定，具体数值可参考《冲压模具设计与制造》中的表2-25选取，该表中列出了材料厚度t，挡料销高度h，以及对应的导料板高度h的数值，卸料装置的设计目的是为了将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上的零件或废料清除掉，确保下一次冲压能够顺利进行常见的排出方法包括：刚性排出和弹性卸料板，这次设计采用弹性卸料板，材料确定为10钢，冲切过程中，条料容易附着在凸模上，因此必须配备排出装置，促使条料与凸模分离，该装置由排出板、弹性部件、排出螺栓构成，排出板的形态类似于凹模，其厚度h等于6毫米，五点六、模柄的挑选 模柄采用嵌入式模柄，规格需依据压力机模柄的孔位来确定材料为Q235，可参照GB
16、需要参考【模具设计指导】中的表4-33,然后确定选用A3050。如图5所示，模柄5.7与冲模闭合高度的计算公式为H=h1h2h3h4，其中h1代表上模座的厚度，h2表示凸模固定板的厚度，h3指的是凸模的厚度，h4为凹模的厚度，h5是下模座的厚度，H=h1+h2+h3+h4+h5，具体数值为25加6加45加25加30，合计为1315.8，垫板位于固定板和上模座或下模座之间，其功能在于避免冲裁过程中凸模损坏上模座。垫板的规格可以在标准文件中找到。垫板通常采用45钢制造，这个模具也是如此选用。第六部分介绍模架，模架由上模座、下模座、模柄和导向机构构成，其中导向机构主要包含导柱和导套。模架是整个模具的支撑结构，所有零件都安装在上面，并且需要承受冲压过程中的所有力量
整个工艺流程的所有承重部件，上模座借助模柄与压力机滑块相接，下模座通过螺钉压板安装在压力机工作台面上。上下模座之间依靠模架的导向机构来维持准确位置，用以引导凸模运作，确保冲裁时间隙一致。通常模架都有现成的标准规格，设计模具时，需要合理挑选合适的模架。依照此次方案的要求，参照【模具设计指导】中的表5-3，选取弹压卸料横向送料的标准组合规格，依据凹模轮廓大小，选用上模座1008025 GB/T2855.5，下模座1008030 GB/T2855.6，导柱20120 GB/T 2681.1，导套6523 GB/T 2861.6，模座材质通常采用HT200或HT250，也可以选用Q235或Q255型结构钢，针对大型精密模具的模
模具的底座选用铸钢ZG35、ZG45材料，这次则选用了HT200。模架的基础加工包含凸模的加工。凸模的加工需要满足刃口具备良好的抗磨损能力，同时要能够承受冲裁过程中的冲击负荷。因此，刃口必须具备高硬度和适度的韧性。热处理后的硬度需达到50到60HRC，加工方式采用磨削。7.2 凹模制作 凹模制作，选用线切割工艺较为适宜，由于工作区域与安装区域的轮廓和大小完全一致，此类凹模通常借助线切割技术完成加工。模具的切割边缘需要具备良好的抗磨损能力，同时能够应对冲裁过程中的强力作用。经过热处理的硬度需略超过凸模，控制在50至60HRC的范围附近。垫板、凸模固定板和卸料板，由于对材料的标准并不苛刻，所以选用了45号钢，其热处理硬度需控制在HRC38到42之间，加工制造上，运用机械加工技术即可完成，此外，
在技术要求高的区域，会采用机器切削和线切割技术，通常以操作便捷为首要考虑。完成学业期间，最后的毕业项目是极为关键的一环。这不仅是展示个人能力、准备进入职场实践的重要平台，而且我非常幸运能够提前将毕业项目与实际工作内容有效融合。这次毕业设计是我们完成学业迈向职场的关键环节，从最初确定题目、提交计划，到进行计算、绘制图形，直至最后完成作品，其中查阅文献、接受导师指导、与同学讨论，每个环节都是对个人能力的一次锻炼和提升。这让我对先前掌握的知识有了更深的认识，并且将原本分散在课本中的内容串联起来，使我能够更有效地综合运用。这次毕业创作是对本人学科理论与基础学力的一次实践验证和夯实，毕业创作所得颇丰，增强了自身的制图技巧。不过毕业创作亦
显露出个人学识的诸多欠缺，诸如不能融会贯通所学理论，对相关素材认知不清。此次历练是对大学阶段学习成果的一次深度检验，让我认识到学问尚显单薄。尽管即将完成学业，但求知道路仍需延伸，今后更须在职场上不断钻研，力求成为对社会有裨益之才。感谢黄河科技学院，提供了优良的学习与生活条件，在校期间的经历成为我人生中一段难以忘怀的时光！本成果的完成，得益于蒋老师的悉心指导与鼎力支持，蒋老师严谨的治学方式、高度的责任心、勤恳踏实的工作态度以及勇于探索的创新精神，对我产生了深远影响。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。最后，向所有关心和帮助过我的教师与学生表达诚挚的谢意，感谢他们给予的宝贵支持与无私指导，参考文献【1】刘建超,张宝忠.冲压模具设计及制造【M】.北京: 高等教育出版社，2004. 【2】史铁梁.模具设计指导【M】.北京:机械工业出版社 ,2010 【3】 魏春雷，朱三武.模具专业毕业设计手册【M】.天津:天津大学出版,2010. 【4】郝滨海.冲压模具简明设计手册【M】.北京：化学工业出版社，2005. 【5】薛啟翔.冲压模具设计和加工计算速查手册【M】.北京：化学工业出版社.2008
