汽车垫片冲载模的设计

毕业设计（论文）

题 目：作 者：系 （部）：专业班级：指导教师：职 称： 汽车垫片冲载模的设计 XXXXX 机电控制工程系 机械设计与制造XX级（X）班 XXXXX 教授

2009年12月26日

浙江工业大学浙西分校机电控制工程系

毕业设计（论文）任务书

课题名称 系 别 学生姓名 指导教师 课题来源 所属岗位 XXXX 其他自拟 汽车垫片冲载模的设计 机电控制工程系 XXX 单位/职称 专业/班级 学 号 机械设计与制造 XX级（XX）班 XXXXXX 浙江工业大学浙西分校，教授 成果形式 论文 机械设计、机械制造与工艺、设备维护等 一、毕业设计（论文）课题的主要内容、任务和目标、基本要求等： 该课题要求学生设计汽车垫片冲载模。如图所示工件为22型客车车门垫板。每辆车数量为6个，材料为Q235，厚度4mm。 在满足制件尺寸精度的前提下，力求使模具的结构简单，材料消耗少，制件成本低。 学生在规定的时间内，必须完成以下内容： 1. 分析新产品的工艺性，拟定工艺方案。 2. 模具的相关计算及设计。 3. 结构设计。 4. 总装图的绘制，编制技术文件。 经过二年半的学习和一些课程设计的训练，学生已具备初步设计的基础，如工程制图与CAD、模具设计、工程材料及热处理等方面知识都已在前课程中得到训练。图书馆丰富的设计资料，为学生提供了良好的外部条件。 通过毕业设计，使学生掌握模具设计的基本方法与设计技巧，巩固三年来所学的理论知识，系统地培养学生的实际设计能力与创新能力，为今后的走上工作岗位奠定坚实的基础。 二、实践要求： 顶岗实习的岗位应在机械制造行业内，密切与专业有关，有利于本课题的完成，有利于机械设计与机械制造方面能力的提高。 时间为第6学期第3周——第14周 三、进度安排: 第一周：校内查阅文献资料，完成开题报告； 第二周：完成设计方案的制定； 第三----六周：完成设计计算与总装图的绘制 第七周：整理毕业设计论文资料，准备毕业答辩； 第八周：毕业答辩； 四、推荐的主要参考资料 1. 徐光祺，冲模技术，机械工业出版社，2002。 2. 李双义，冷冲模具设计，清华大学出版社，2002。 3. 甄瑞麟，模具制造工艺学，清华大学出版社，2005。 4. 《冲模设计手册》编写组，冲模设计手册，机械工业出版社，2000。 指导教师签名 XXXX 09年12月10日

专业负责人签名 XXXX 09年12月10日 汽车垫片冲载模的设计

摘 要

随着科学技术的进步、社会经济的快速发展， 模具制造在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。

因此这次我们的毕业设计要求设计一个模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。该课题要求学生设计汽车垫片冲裁模。弓箭为22型客车车门垫板。材料为Q235，厚度4mm。在满足制件尺寸精度的前提下，力求使模具的结构简单，材料消耗少，制作成本低。依靠平时上课学到的知识并查阅相关书籍,咨询指导老师等方法进行研究.在研究过程中我们知道了模具的设计步骤及相关过程.其中对产品的工艺性,工艺方案的确定得到了进一步了解.对冲裁件的排样进行了研究,知道了排样的重要性,根据冲裁件的形状合理选择排样方式,排样的正确与否将影响到材料的合理利用,冲件质量,生产率,模具结构和寿命等各种因素.研究了冲裁模的模架选择的方式和各个相关零部件的选取.在凹模设计方面,在确定凹模壁厚时要考虑凹模上螺孔,销孔的布置.还对卸料装置和导料装置进行了研究.

在以上研究中我们基本解决了级进模设计中遇到的问题.确定了冲裁工艺方案,根据计算得到了凸凹模的刃口尺寸和冲裁力.在级进模结构设计方面选择了合适的模架,确定了凸,凹模的尺寸和形状并依此查出了相关主要零部件的结构和尺寸.本次任务主要设计内容有：1、分析新产品的工艺性，拟定工艺方案。2、工艺的计算及设计。3、级进模的结构设计。4、总装图的绘制，编制技术文件。

关键词: 汽车垫片冲裁模,参数,设计,定位

目 录

前 言 ....................................................................... 1 第一章 落料模的分析 .......................................................... 2 1.1 零件的工艺分析 ..................................................... 2

1.2排样方法的确定 ...................................................... 2 第二章 模具的主要参数及计算 .................................................. 3

2.1冲裁力的计算 ........................................................ 3 2.2 其他力的计算 ....................................................... 4 2.3 压力中心的确定 ..................................................... 4 第三章 计算主要零件的尺寸 .................................................... 5

3.1 凹模设计 ........................................................... 5 3.2 凸模固定板的厚度 ................................................... 5 3.3 垫板的采用和厚度 ................................................... 5 3.4 卸料橡皮的自由高度 ................................................. 5 3.5 计算凹凸模工作部分尺寸 ............................................. 6 3.6 计算测压力 ......................................................... 7 第四章 模具总体设计机主要零件 ................................................ 8

4.1 模具总体设计 ....................................................... 8 4.2 模具主要零部件设计 ................................................. 8 4.3 卸料装置的设计 .................................................... 8 4.4 导向装置的设计 ..................................................... 8 结束语 ...................................................................... 9 谢 辞 ..................................................................... 10 参考文献.................................................................... 11 附录 ....................................................................... 12

机电控制工程系毕业设计（论文）

前 言

模具成形技术及模具设计与制造已成为当代工业生产的重要手段。虽然我国的模具工业和技术得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，未来的中国模具工业和技术的发展空间是巨大的。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业，工业发达国家称之为“工业之母”。模具成型具有效率高，质量好，节省原材料，降低产品成本等优点。采用模具制造产品零件已成为当今工业的重要工艺手段。模具在机械，电子，轻工，纺织，航空，航天等工业领域里，已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%--80%产品零件，组件和部件的加工生产。“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。人们已经认识到模具在制造业中的重要基础地位，认识更新换代的速度，新产品的开发能力，进而决定企业的应变能力和市场竞争能力。目前，模具设计与制造水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一

模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以特定的形状通过一定的方式使原材料变形。由于模具成形具有优质、高效、省料和低成本等优点，在国民经济各个部门，尤其是在机械制造、汽车、家用电器、仪器仪表、石油化工、轻工用品等各个工业部门得到了极其广泛的应用，占用十分重要的地位。我国对模具工业的发展十分重视，十六大报告要求“„„走出一条科技含量高、经济效益好、资料消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新兴工业化路子”。模具是工业生产的“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍——甚至上百倍。国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。模具制造水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。把模具制造技术的发展作为机械行业的首要任务。把模具工业列为机械工业改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。

1

机电控制工程系毕业设计（论文）

第一章 落料模的分析

1.1 零件的工艺分析

零件尺寸公差无特殊要求，按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为Q235钢板， b=450MPa。 零件属于大批生产，工艺性较好。但不宜采用复合模。因为最窄处A的距离为6.5mm，而复合模的凹凸模最小壁厚需要8.5mm，所以不能采用复合模。如果采用落料以后再冲孔，效率太低，而且质量不易保证。由于该件批量较大，因此确定零件的工艺方案为冲孔-切断级进模较好，并考虑凹模刃口强度，中间还需留一空步。

1.2排样方法的确定

排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样还要考虑到材料的利用率，故排样分为有废料、少废料和无废料排样三种，按工件的外形特征又可分为直排、斜排、直对排、混合排、多行排及冲裁搭边等形式。此外，对有废料排样，少、无废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置方法加以分类。

根据冲裁零件形状简单，经筛选后采用有废料直排式，材料形状为条状。

2

机电控制工程系毕业设计（论文）

第二章 模具的主要参数及计算

2.1冲裁力的计算

在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。 根据《冲压模具简明设计手册》表2.29查得Q235的b=450MPa F冲=Ltb

L—冲裁件的周长 t—材料厚度 t=1mm

b—材料抗拉强度

F冲≈Ltb=4944450N=8200N F切≈Ltb=3754450N=675000N

3

机电控制工程系毕业设计（论文）

2.2 其他力的计算

由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧扣在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模内。为使冲裁工作继续进行，必须将扣在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下紧扣着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力称为推件力；逆着冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力称为顶件力。

影响卸料力、推件力和顶件力的因素较多，主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、零件形状尺寸及润滑情况等。这些力通常采用经验公式进行计算：

卸料力： F卸=K卸F

推件力： F推=nK推F (n为卡在凹模洞口中工件或废料的数目) 顶出力： F顶=K顶F

查《模具设计》表2-7得K卸=0.04，K推=0.04。

卸料力： F卸=K卸F= 0.04×（8200+675000）=62568N 推件力： F推1=nK推F=8200×0.04×84N=71136N F推2=nK推F2=675000×0.04×84N=54000N

所以 F总=1+F2+ F卸+ F推1+F推2=（8200+675000+62568+71136+54000）N=1751904N

2.3 压力中心的确定

冲裁模对工件施加的冲裁力合力的中心称为冲裁压力中心。

x0=

375187.521495.520215130247.5528010030525330=192.6

37521420130510025取整数为193

y0=

37571.521412.528012.5=37.96

375214280取整数为38

4

机电控制工程系毕业设计（论文）

第三章 计算主要零件的尺寸

3.1 凹模设计

凹模外型尺寸的确定：

∵凹模厚度 H=Kb

凹模壁厚 c=（1.5～2）H b为凹模刃口的最大尺寸

k为系数，查《模具设计》表2-18 得k=0.3 ∴H=kb=0.3×115=34.5mm

但该件还需冲一较小孔和切断，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当增加，故取H=40mm。据上式，c=（1.5～2）H 得c80mm。

根据工件尺寸估算出凹模的外形尺寸： 长度×宽度为480mm×120mm 3.2 凸模固定板的厚度

H1=0.7H=0.7×40=28mm,取整得30mm。

3.3 垫板的采用和厚度

是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，冲小矩形的凸模承压面的尺寸其承压应力：

F(2285)24450MPa=205.99MPa A8522查《机械制造基础》表2-39得铸铁模板的[b]为90～140MPa 所以>[b]

因此要采用垫板，厚度为8mm。 3.4 卸料橡皮的自由高度

根据共建材料厚度为4mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm。考虑模具维修

5

机电控制工程系毕业设计（论文）

时刃磨留量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=8mm，橡皮的自由高度h自由=

取h自由=32mm

模具在组装时橡皮的预压量为h预=10%～15%×h自由=3.2～4.8mm 取h预=4mm。

由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为28mm。

3.5 计算凹凸模工作部分尺寸

由《模具设计》表2-2得Zmin=0.mm，Zmax=0.88mm。 冲孔凸模I

工件孔尺寸：宽22mm，长85mm

查表2-5得尺寸为22mm时 p=0.02mm 尺寸为85mm时 =0.025mm 查表2-6得 x=0.5

Bp(BX)0p 查表2-16得=0.52mm

0 Bp1(220.50.52)0mm22.260.020.02mm 0 Bp2`(850.51)00.02mm85.50.02mm

h工件=27～32mm。

(0.250.30) 冲孔凸模II

1 工件尺寸：宽20mm、25mm，长50mm、1150mm

查表2-5得，尺寸为20mm、25mm、50mm时 p=0.02mm 尺寸为115mm时 p=0.025mm X=0.5

查表2-9，尺寸20、25、50的公差分别为1=0.52mm 2=0.63mm 3=0.81mm

6

机电控制工程系毕业设计（论文）

0 所以Bp1(200.50.52)00.02mm20.260.02mm 0 Bp2(250.50.63)00.02mm25.310.02mm 0 Bp3(500.50.81)00.02mm50.40.02mm

Bp4(1150.51)0.500.025mm1150.025mm 切断凸模宽度 工件宽度 4000.5mm

由表2-5得：尺寸为40mm时 p=0.02mm。 查表2-6得x=0.5 。

切料处相当于落料，应以凹模为基准，由于凹模并非整体，因此还应换算到以凸模为基准进行配研。此处为单面剪切，凸模与挡铁贴靠后与凸模之间的间隙为一般冲裁模单边间隙的

220.mm0.21mm ，因此zmin=332由公式Ad=（A-X）0p得 AP=Ad-zmin=（A-X-zmin）0p

0 =（40-0.50.5-0.21）00.02mm=39.540.02mm

3.6 计算测压力

切断部分是单侧冲裁，所以凸模切刃的另一侧需要有档块平衡侧压力，侧压力的大小可按剪切时侧压力的计算方法计算，即:

侧压力 F侧=（0.10～0.18）F2=0.15675000N=101250N

7

机电控制工程系毕业设计（论文）

第四章 模具总体设计机主要零件

4.1 模具总体设计

有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，可以初步计算出闭合高

度

H=（65+8+74+40+75-1)mm=261mm

根据凹模的外形尺寸，确定下模板的外形尺寸为610mm310mm。 4.2 模具主要零部件设计

本模具是采用手工送料的级进模，切断凸模面积较大可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。切断凸模的外侧须有挡块以克服测压力，挡块同时起定位作用。另外，横向的定位可在凹模上增设一个定位销。 4.3 卸料装置的设计

卸料装置分固定卸料装置、弹性鞋料卸料装置和废料切刀三种。根据冲压零件的要求，选择了多用于薄料、零件的平面度要求高的弹性卸料装置。

弹性卸料装置可装于上模或下模，具有卸料和压料的双重作用。借助弹性装置在冲裁时能压住工件并及时的将工件从凹模内顶出,因此可使冲出的工件表面平整。最后选择将弹性卸料装置装于上模。 4.4 导向装置的设计

导向装置可提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。

导向装置结构又分为滑动式导柱导套结构和滚动式导柱、导套结构。在本次设计中采用滑动式导柱导套结构，它的结构加工装配方便，易于标准化，但承受侧压能力差。导柱导套的间隙值应小于冲模中凸模、凹模间隙。

8

机电控制工程系毕业设计（论文）

结束语

通过顶岗实习与课题的设计，基本够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为以后的工作奠定良好的基础。已完成以下内容：分析新产品的工艺性，拟定工艺方案，冲裁工艺的计算及设计，级进模的结构设计，总装图的绘制，编制技术文件。主要解决了问题：排样，选择合理的排样方式，刃口尺寸的计算，确定凹模尺寸、凸模尺寸，确定出凸、凹模的加工方法，模架的设计。

9

机电控制工程系毕业设计（论文）

谢 辞

我这次关于的毕业设计进入尾声，经过这次的设计，我得到了不少的收获。

因为这次的设计，让我们不仅巩固了三年来所学的知识，而且学到了很多新的知识。通过这次设计，增强了我的动手动脑能力，让我们对自己的能力有了更清楚的认识，为我们以后工作奠定了一定的基础。

时光匆匆，如白驹过隙。回首往事，在大学这个大酒坛中，经过三年多的努力与付出，属于我的美酒也呼之欲出。随着论文的完成，我的佳酿也横空出世，散发独有气息。

论文得以完成，绝非一己之力，而要感谢的人实在太多了，首先要感谢我的指导老师张剑慈教授，因为论文是在张剑慈老师的悉心指导下完成的。本论文从选题到完成，每一步都是在张老师的指导下完成的，倾注了张老师大量的心血。张老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、高度的事业心和责任感对我进行了全面的指导和培养，张老师指引我的论文的写作的方向和架构，并我提供了进行课题研究的条件和许多有益的相关资料，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，她一丝不苟的作风，将一直是我学习中的榜样。这不仅使我顺利完成了本文，也将使我受益终生。在此，谨向张老师表示最衷心的感谢!

现在即将挥别我的学校、老师、同学，还有我三年的大学生活，虽然依依不舍，但是对未来的路，我充满了信心。最后，感谢在大学期间认识我和我认识的所有人，有你们伴随，才有我大学生活的丰富多彩，绚丽多姿！

10

机电控制工程系毕业设计（论文）

参考文献

[1] 赵伟阁，模具设计，西安：电子科技大学出版社，2006 [2] 吴伯杰，冲压工艺与模具，北京，电子工业出版社，2004年 [3] 涂光祺，冲模技术，，北京，机械工业出版社，2002年

[4] 徐政坤，冲压模具设计与制造，，北京，化学工业出版社，2003年 [5] 陈剑鹤，冷冲压工艺与模具设计，，北京，机械工业出版社，2001年 [6] 郝滨海，冲压模具简明设计手册，，北京，化学工业出版社，2005年 [7]陈家芳，实用金属切削加工工艺手册，上海，上海科学技术出版社，2005年

[8]王绍俊，机械制造工艺设计手册，北京，机械工业出版社，2005年 [9]郑修本，机械制造工艺，北京，机械工业出版社，2008年 [10]陈立德，机械设计基础，北京，机械工业出版社，2006年 [11]王小彬，安荣，机械制造技术，北京，电子工业出版社，2003年 [12]甄瑞麟，模具制造工艺学，清华大学出版社，2005年。

11

机电控制工程系毕业设计（论文）

附录

图3 结构简图

12