1、哈爾濱理工大學專科生畢業論文 專科生畢業設計（論文）評語學生姓名： 學號：0801080127學 院：榮成學院 專業：模具08-1任務起止時間： 2011 年5月 13 日至 2011 年 6月 15 日畢業設計（論文）題目：墊圈沖壓模具設計指導教師對畢業設計（論文）的評語：指導教師簽名： 指導教師職稱： 評閱教師對畢業設計（論文）的評語：評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會對畢業設計的評語：答辯委員會評定，該生畢業設計（論文）成績為： 答辯委員會主席簽名： 職稱： 年 月 日哈爾濱理工大學榮成學院專科生畢業設計（論文）任務書學生姓名： 學號：0801080127學 院：榮成學院 專業：

2、模具08-1任務起止時間： 2011 年5月 13 日至 2011 年 6月 15 日畢業設計（論文）題目：墊圈沖壓模具設計畢業設計工作內容：結合硅鋼板的結構特點，分型其沖壓工藝特性，確定沖壓成型工序，設計一套完整的沖壓模具，并給出典型零部件零件圖。1. 了解畢業設計內容，查閱資料（5月13日5月20日）2. 確定硅鋼板沖裁工序，完成總裝圖和零件圖的設計。（5月21日6月3日）3. 撰寫論文，準備畢業答辯（6月4日6月15日）。資料：1. 中國模具設計大典2. 梅伶 模具課程設計指導.3. 劉建超 沖壓模具設計與制造指導教師意見： 簽名：年 月 日指導教師意見： 簽名：年 月 日墊圈沖壓模具設

3、計摘要 本文首先介紹了沖壓成形與模具技術概況,包括沖壓成形與模具技術的概念、沖壓設備的選用、沖壓工序的分類，沖模的分類，沖模設計與制造的要求，常見沖壓設備種類，設備選用和模具安裝等。然后針對圓形墊片，分析了沖壓工藝方案，確定了排樣方式及設計方法等；在模具結構設計中，主要介紹了沖壓力與壓力中心的計算，工作零件刃口尺寸計算，工作零件設計及其他模具結構零件設計等。最后選擇了模架，繪制了總裝圖和零件圖。所設計的墊片沖壓模具結構基本合理，基本符合生產要求。關鍵詞 沖壓設備；壓力中心；刃口尺寸不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印目錄摘要I第1章 緒論11.1 沖壓成形與模具技術概述11.1.1 沖壓與沖模

4、概念11.1.2 沖壓工序的分類11.1.3 沖模的分類11.1.4 沖模設計與制造的要求11.2 沖壓設備及選用21.2.1 常見沖壓設備21.2.2 沖壓設備的選用21.2.3 模具的次序3第2章 工藝方案的分析及確定42.1 零件圖42.2 零件的工藝分析42.3 工藝方案的確定52.4 排樣的確定5第3章 模具結構設計63.1 沖壓力與壓力中心的計算63.1.1 沖裁方式與沖壓力的計算63.1.2 沖裁力的計算63.1.3 卸料力、推件力的計算63.1.4 總沖裁力的計算73.1.5 壓力中心的計算73.1.6 沖模刃口尺寸的計算73.2 工作零件刃口尺寸計算83.3 工作零件結構設計

5、與其他模具結構零件93.3.1 凹模尺寸93.3.2 凸凹模尺寸93.3.3 沖孔凸模尺寸93.3.4 其他模具結構零件93.3.5 典型零件加工工藝方案如下93.4 模架選擇10第4章 總裝圖11結論12參考文獻13致謝14附錄15千萬不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 沖壓成形與模具技術概述1.1.1 沖壓與沖模概念沖壓：在溫室下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖模：在沖壓加工中，將材料加工成零

6、件的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。在沖壓零件的生產中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素1。1.1.2 沖壓工序的分類沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根據材料的變形特點可將沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。分離工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部分的應力達到強度極限以后，是坯料發生斷裂而產生分離。分離工序主要有剪裁和沖裁等。 成形工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，是坯料產生索性變形，稱為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、旋壓等2。1.1.3 沖模的分類1根

7、據工藝性質分類：沖裁模、彎曲模、拉伸模、成形模。2根據工序組合程度分類：單工序模、復合模、級進模。1.1.4 沖模設計與制造的要求1.1.4.1 沖壓成形工藝設計(1)沖壓原材料利用率高，即材料消耗應盡可能少。(2)根據工廠的具體生產條件，制定工藝方案應技術上先進可行，經濟上合理。(3)工序組合方式和工序排列順序應符合沖壓變形規律，能確保沖壓合格的工件。 (4)工序數量應盡可能少，生產效率盡可能高。 (5)制定的工藝規程，應方便工廠的生產組織與管理3。1.2 沖壓設備及選用1.2.1 常見沖壓設備沖壓設備屬鍛壓機械。常見沖壓設備有機械壓力機和液壓機。機械壓力機按驅動滑塊機構的種類可分為曲柄式和

8、摩擦式，按滑塊個數可分為單動和雙動，按床身結構形式可分為開式和閉式，按自動化程度可分為普通壓力機和高速壓力機等。而液壓機按工作介質可分為油壓機和水壓機4。1.2.2 沖壓設備的選用壓力機應根據沖壓工序的性質、生產批量的大小、模具的外形尺寸以及現有設備等情況進行選擇。壓力機的選用包括選擇壓力機類型和壓力機規格兩項內容。1.2.2.1 壓力機類型的選擇(1)中、小型沖壓件選用開式機械壓力機。(2)大、中型沖壓件選用雙柱閉式機械壓力機。(3)導板模或要求導套不離開導柱的模具，選用偏心壓力機。(4)大量生產的沖壓件選用高速壓力機或多工位自動壓力機。(5)校平、整形和溫熱擠壓工序選用摩擦壓力機。(6)薄

9、板沖裁、精度沖裁選用剛度高的精密壓力機。(7)大型、形狀復雜的拉伸件選用雙動或三動壓力機。(8)小批量生產中大型厚板件的成形工序多采用液壓壓力機5。1.2.2.2 壓力機規格的選擇(1)工稱壓力拉深時壓力機噸位比計算出的拉伸力大60%100%。(2)滑塊行程長度成形拉伸件和彎曲件應使滑行塊長度大于制件高度的2.53.0倍。(3)行程次數應根據材料的變形要求和生產率來考慮。(4)工作臺面尺寸當制件或廢料需下落時，工作臺面尺寸必須大于下落件的尺寸。對有彈定裝置的模具，工作臺面孔尺寸還應大于彈頂裝置的外形尺寸。(5)滑塊模柄尺寸模柄孔直徑要與模柄直徑相符合，模柄孔的深度應大于模柄的長度。(6)閉合高

10、度。(7)電動機功率的選擇必須保證壓力機的電機功率大于沖壓時所需要的功率6。1.2.3 模具的次序 (1)根據沖模的閉合高度調整壓力機滑塊的高度，使滑塊在下至點時其底平面與工作臺面之間的距離大于沖模的閉合高度。(2)先將滑塊升到上止點，沖模放在壓力機工作臺面規定位置，在將滑塊停在下止點，然后調節滑塊的高度，使其底平面與沖模座上平面接觸。 (3)將壓力機滑塊上調35mm，開動壓力機，空程12次，將滑塊停于下止點，固定住下模座。 (4)進行試沖，并逐步調整滑塊到所需的高度7。第2章 工藝方案的分析及確定2.1 零件圖本文所設計的墊片零件圖如圖2-1所示。圖2-1 墊片零件圖技術要求：1.零件名稱：

11、圓墊圈2.材料：203.材料厚度：t=1.5 mm 4.工件精度：IT142.2 零件的工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計是否合理。一般來講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結構，形狀，尺寸等是確定沖裁件工藝實應性的主要因素。根據這一要求對該零件進行工藝分析如下： 1材料:該沖裁材料為20鋼是普通碳素鋼,具有良好的可沖壓性。2零件結構：該沖裁件結構簡單，比較適合沖裁。3尺寸精度：該沖裁件尺寸精度采

12、用IT14級。2.3 工藝方案的確定確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案，應進行全面的工藝分析分析與研究，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個最佳的合理沖壓工藝方案8。該零件包括落料、沖孔兩個基本工序,可以采用以下3種工藝方案：(1)先落料，后沖孔，采用單工序模生產。(2)落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產。(3)沖孔-落料連續沖壓，采用級進模生產。方案(1)模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率低，難以滿足大批量的生產要求。方案(2)和方案(3)對于該零件都可以采用，為更好地保證尺寸精度，最后確定用復合沖裁

13、的方式進行生產。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以采用倒裝復合模結構及彈性卸料方式。2.4 排樣的確定在沖壓生產中，節約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置(即材料的經濟利用)，與沖件的外形有很大關系9。根據不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應的排樣類型，而根據排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種10。考慮到該制件的生產綱領與加工條件，采用條料加工有余料的排樣。排樣圖見圖2-2。圖2-2 排樣圖第3章 模具結構設計3.

14、1 沖壓力與壓力中心的計算3.1.1 沖裁方式與沖壓力的計算當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結構形式，并影響沖裁件的質量11。3.1.2 沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，考慮到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數為1.3，于是在生產中沖裁力便可按下式計算：F=1.3LT         &

15、#160;                式(3-1)式中 ：L 沖裁輪廓的總長度(mm);T板料厚度(mm);板料的抗剪強度(MPa)。經查資料取=300MPa，按10鋼板計算將相應數據代入，得沖裁力為：落料 F=1.3×(3.14×11×2)×1.5×300=40.4KN沖孔 F1=1.3×3.14×5×2×1.5×300=18.4KN3.1.3 卸料力

16、、推件力的計算由于影響卸料力、推件力的因素很多，無法準確計算。在生產中均采用下列經驗公式計算：FQ1=K1F   (N)                 式(3-2)FQ2=K2nF  (N)                  式(3-3)式中： FQ1、FQ

17、2分別為卸料力、推件力；K1、K2分別為卸料力系數、推件力系數，其值見表3-1n同時卡在凹模孔內的工件或廢料數，F沖裁力(N)，按式(3-1)計算。表3-1卸料力、推件力系數表材料種類板料厚度/mmK1K2鋼>0.10.060.090.1鋼>0.10.50.0450.070.063鋼>0.52.50.0250.060.055鋼>2.56.50.020.050.045查表3-1得K1=0.05  K2=0.055。代入公式得：卸料力FQ1=K1F=40.4×0.05=2.02KN推件力FQ2=K2nF=0.055×1×18.4=1.

18、01KN3.1.4 總沖裁力的計算根據工件的要求已及對模具的要求，故選總沖壓力為：F總=40.4+18.4+2.02+1.01=61.830.050KN3.1.5 壓力中心的計算該零件是對稱的，所以壓力中心在該零件的幾何中心。3.1.6 沖模刃口尺寸的計算對于沖制薄材料 ，采用配制法，計算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根據凸模或凹模磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大、變小還是不變這三種情況，然后分別按不不同的公式計算12。為保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用凸、凹模配合加工的方法。由于此零件為落料件，所以采用凹模為基準件，根據凹模磨損后的尺寸變化情況。凹模磨損后會增大

19、的尺寸第一類尺寸A 式(3-4)凹模磨損后會減小的尺寸第二類尺寸B 式(3-5) 凹模磨損后會基本不變的尺寸第三類尺寸C 式(3-6)式中： A、B、C模具基準件尺寸，單位mm；Amax、Bmin、Cmin工件極限尺寸，單位mm；工件公差，單位mm。 表3-2磨損系數x板料厚度t/mm非 圓 形圓 形10.750.50.750.5工 件 公 差 /mm1>12>24>4<0.16<0.20<0.24<0.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.60<0.16<0.20<0.24&

20、lt;0.300.160.200.240.30以上是落料凹模的計算方法，相應的凸模應按凹模的尺寸配置，并保證最小的間Zmin間隙值的確定查下表確定：由IT=14，查公差表得：又由t=0.5mm查表取：x=0.5凸、凹模分別按IT14級加工制造，沖孔10mm，查公差表，取x=0.5；f=0.009mm；d=0.015mm校核 +- 式(3-7)0.009+0.0150.240-0.1320.0240.108所以=mm=mm落料22mm：校核+- 式(3-8)0.013+0.0210.240-0.132所以=mm =mm3.2 工作零件刃口尺寸計算落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配置

21、。沖孔部分以沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制13。既已落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。3.3 工作零件結構設計與其他模具結構零件3.3.1 凹模尺寸凹模厚度     H=Kb(15mm)=0.26×100=26mm其中K查表3-2，利用插值法得K=0.26。凹模邊緣壁厚  C(1.5-2)HC=(1.5-2)×26=(39-52),實取C=50mm凹模邊長      L=b+2C=100+2×50=200mm查標準JB/T 6743.1-94；

22、凹模寬160mm。因此確定凹模外形尺寸為200×160×26mm，將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實際凹模尺寸為200×160×20mm。表3-3凹模厚度系數Ktb12500.350.4250-1000.220.283.3.2 凸凹模尺寸凸凹模長度： L=h1+h2+h 式(3-9)=20+20+16.6=56.6mm式中：h1凸凹模固定板厚度； h2卸料板厚度 h 增加高度（包括凸凹模進入凹模的深度，彈性元件安裝高度）。3.3.3 沖孔凸模尺寸沖孔凸模尺寸：L凸=h1+h2+h3 式(3-10)=20+10+20=50mm 式中：h1凸模固定板厚度h

23、2空心墊板厚度h3凹模板厚度。3.3.4 其他模具結構零件根據凹模零件尺寸，結合倒裝式復合模結構特點，查JB/T 2885.1-94，確定其他模具結構零件，如下表3-5所示。3.3.5 典型零件加工工藝方案如下典型零件凹模板的加工工藝為：備料熱處理磨平面鉗工磨平面熱處理線切割14。工藝過程如表3-4。表3-4凹模板加工工藝序號工序名稱工序的主要內容1備料根據圖紙下適合的毛胚料2熱處理退火3磨平面銑(刨)六平面4鉗工劃線、打螺紋孔、銷釘孔和穿絲孔5磨平面光上下平面至圖紙要求6熱處理淬火、回火達到硬度要求7線切割線割內型,保證間隙達到要求3.4 模架選擇模架選用適合中等精度，上下滑平穩，可橫向送料

24、，適于大批量生產的后側導柱模架。根據凹模尺寸的確定查表得模架參數：表3-5模架參數模架L=63B=63開模最大高度115mm上模座63×63×20下模座63×63×30導柱18×90導套18×60×18第4章 總裝圖根據零件的設計，凸凹模的設計，沖壓力的計算，中心壓力的計算，刃口尺寸計算以及其他模具的相關設計分析等，繪制模具總裝配圖4-1。 1.下模座； 2.導柱； 3.彈簧； 4.卸料板； 5.活動擋料銷；6.導套；7.上模座； 8.凸模；9.推板；10.模柄； 11.模柄； 12. .沖孔凸模； 13.凸模壓板； 14.

25、凸模固定板.；15.凹模固定板； 16.凸凹模； 17.落料凹模； 18.墊板；圖4-1模具總裝圖千萬不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印。“結論”以前的所有正文內容都要編寫在此行之前。- 24 -結論針對圓形墊片的具體結構，所設計的模具為落料沖孔復合模具，設計過程包括對零件的分析，工藝方案的確定，排樣的確定，沖裁力，卸料力和推力的計算，刃口尺寸的計算，工作零件結構，凹模，凸模尺寸計算與設計，其他模具零部件的選擇以及模架的選擇。通過本次設計得知圓墊圈采用復合模是因為它具有以下一些優點：工件同軸度較好，表面平直，尺寸精度較高； 生產效率高，且不受條料外形尺寸的精度限制，有時廢角料也可用以再生產。

26、它的缺點是：模具零部件加工制造比較困難，成本較高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些內孔間距、內孔與邊緣間距較小的下件不宜采用。由于復合模本身所具有的一些優點較明顯，故模具企業在條件允許的情況下，一般傾向于選擇復合模結構。參考文獻1梅伶 模具課程設計指導北京：機械工業出版社，20102魏春雷沖壓工藝與模具設計北京：北京理工大學出版社，20083王衛衛材料成形設備北京：機械工業出版社，20104甘永立幾何公差與檢測上海：上海科學技術出版社，20085楊占堯沖壓模具圖冊北京：高等教育出版社，20086. 孫桓，陳作模，葛文杰機械原理北京：高等教育出版社，20067. 翁其金冷沖壓技術北京：機械工業出版社，20008. 丁松聚冷沖模設計北