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XX學院
畢業(yè)設計說明書
課 題： 40×40矩形墊片的沖壓復合模具設計
專 業(yè)
學生姓名
班 組
學 號
指導教師
完成日期
摘要
摘要
關于學校這次的畢業(yè)設計，我設計了40×40矩形墊片的沖孔落料復合模一套經(jīng)過畢業(yè)設計的整個課題精心制作，對我所學的模具設計與制造所有知識得到了一個全面的復習，經(jīng)過查詢我們的教材還有我們學校圖書館里的和我這次畢業(yè)設計課題有關的書本，根據(jù)模具設計的相關流程進行一步一步的不折不扣制作，把我這次畢業(yè)設計的整個設計過程給很清楚的寫在這份說明書上了。
在這次設計40×40矩形墊片同樣先進行了工藝的分析，工藝的計算，確定壓力機型號，再將各主要零部件的設計表達出來。
這次畢業(yè)設計40×40矩形墊片設計說明書的第一個部分是對我這次畢業(yè)設計課題的第一套模具，40×40矩形墊片坯料的沖孔落料復合模的工藝的分析，工藝的計算，主要零部件的設計。這次40×40矩形墊片設計說明書的工藝計算，主要40×40矩形墊片的設計。這都為選擇沖壓設備提供重要依據(jù)。也為本次模具設計的AutoCAD裝配圖，以及AutoCAD主要40×40矩形墊片圖繪制提供了依據(jù)。
關鍵詞：沖壓模、
Ⅰ
- 15 -
目錄
摘要··················································································································Ⅰ
Abstract···········································································································Ⅱ
第一張 概述····································································································4
1.1 畢業(yè)設計的目的·························································································4
1.2 畢業(yè)設計的要求·························································································4
1.3 畢業(yè)設計的注意事項··················································································4
第二章 40×40矩形墊片坯料工藝設計·························································5
2.1分析40×40矩形墊片坯料的工藝性···························································5
2.1.140×40矩形墊片坯料工藝分析·································································5
2.1.2確定40×40矩形墊片坯料沖壓工藝方案·················································5
2.2 40×40矩形墊片坯料的工藝計算······························································20
第三章 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模模具零部件設計·······················7
3.140×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模的設計·······················7
3.240×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模落料凹模設計·······································8
3.340×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模凸凹模設計···········································8
3.4 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板設計·······························9
3.540×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模固定板設計···························10
3.20 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，推件塊設計······································11
3.740×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，墊板設計············································12
第四章 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模具結構設計·························14
4.1 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模模架的選擇········································14
4.2 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模壓力中心計算·····································14
4.340×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模模具裝配圖和繪制·······························16
總結··················································································································20
致謝··················································································································21
參考文獻·········································································································22
第一章 概述
1.1畢業(yè)設計的目的
1、在這次畢業(yè)設計中通過對畢業(yè)設計的課題制作，對我們在學校老師所教的專業(yè)知識和我們自己所自學的專業(yè)知識進行一個鞏固。
2、在這次畢業(yè)設計中培養(yǎng)我們模具專業(yè)的學生在遇到問題時的分析能力和解決問題能力，還有能獨立的完成對于模具設計的流程的熟練制作。
3、在這次畢業(yè)設計中對我們模具設計與制造專業(yè)的學生工作作風以及責任心還有安全意識得到較大跨度的一個提升。
1.2 畢業(yè)設計的要求
1、畢業(yè)設計的圖紙圖幅量：一共要最少3張零號的圖幅工作量（其中最少要有1張零號裝配圖，剩下的不做要求）。
2、圖紙：最后答辯前上交的圖紙必須用AutoCAD繪制，畫圖時要更具繪圖標準去畫，最后要交1份AutoCAD圖紙和1份1：1打印出來的圖紙。
3、畢業(yè)設計說明書的字數(shù)要求：不少于20000字。
4、查看和畢業(yè)設計課題有關的各種資料，為順利的完成畢業(yè)設計以及能順利畢業(yè)做好充分的準備工作。
5、要求計算準確、結構設計合理、圖面整潔，圖樣及標注符合國家標準。
20、要求編制的工藝規(guī)程符合生產(chǎn)實際。
7、設計計算說明書要求文字通順，書寫工整。
1.3畢業(yè)設計的的注意事項
1、相關安全的事宜：在進行畢業(yè)設計的樣品加工時一定要遵守各類加工機械的操作規(guī)范，確保人生安全，器械安全。
2、服從命令聽指揮:在進行任何加工都前都要聽從老師的安排，認真負責，精心制作，保質保量完成模具加工任務。
3、畢業(yè)設計的所有內(nèi)容必須自己獨立完成，可以請教同學或老師，但嚴禁抄襲，做，在模具加工時同樣要獨立完成。
第二章 40×40矩形墊片工藝設計
2.1 分析40×40矩形墊片坯料的沖壓工藝性
40×40矩形墊片坯料如圖2-140×40矩形墊片坯料
圖2-140×40矩形墊片坯料
2.1.140×40矩形墊片坯料工藝分析
由圖2-1可見,40×40矩形墊片坯料的形狀比較簡單，結構成對稱分布，40×40矩形墊片尺寸通過一般的沖壓能滿足40×40矩形墊片坯料的尺寸精度要求。尺寸的公差為自由公差，孔Φ20mm的孔邊距離外輪廓的距離遠遠大于凸、凹模所允許的最小壁厚，沒有凸、凹模強度的困擾，所以可以采用沖壓工序完成40×40矩形墊片的生產(chǎn)。
2.1.2確定40×40矩形墊片坯料沖壓工藝方案
1、方案的種類 40×40矩形墊片坯料需要沖孔落料2個基本的工序，我們用以下3種加工的工藝方案來進行加工：
方案一：先把坯料沖下來，然后再利用另外的一套沖孔的模具進行孔的加工，用單個工序的模具來對40×40矩形墊片坯料的制作。
方案二：采用沖孔落料，級進沖壓，采用級進模具來完成40×40矩形墊片坯料的生產(chǎn)加工任務。
方案三：采用落料和沖孔同時進行的復合模具完成40×40矩形墊片坯料的生產(chǎn)任務。
2、方案的比較 每種加工方案的特點以及方案比較如下。
方案一：所需要的模具的結構不怎么復雜，在加工模具時比較容易，但要2個工序才能將加工中心坯料加工出來，用兩個模具整個生產(chǎn)，這樣生產(chǎn)的成本有點高，并且加工時的效率很低，最為重要的是這個方案加工不能保證40×40矩形墊片坯料的尺寸精度。這個方案我們不要。
方案二：雖然用級進模他的加工效率是比較高的。但是級進模具外形很大，制造模具時麻煩，這樣他的成本代價太高，本身這種模具就不適合加工這種形狀很小，結構還很簡單的40×40矩形墊片，因而這種案我們也不要。
方案三：這個就要一個模具就行了，而且40×40矩形墊片坯料的40×40矩形墊片精度還有生產(chǎn)的速度要求都能夠達到要求，關鍵成本也不太高。
3、方案的最終確定 綜上所訴，40×40矩形墊片坯料沖壓模具采用沖孔落料復合模具進行產(chǎn)品的加工。
2.1.2確定40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模結構形式的確定
有正裝復合模具還有倒裝復合模具2種復合模?？紤]到成型后拿料問題。最終確定我們用倒裝式復合模具進行40×40矩形墊片的沖壓加工。
2.2 工藝計算
2.2.140×40矩形墊片坯料40×40矩形墊片的排樣設計如圖2-2排樣
圖2-2排樣
1、搭邊值的確定[1]冷沖壓工藝及模具設計》表2.10得出工件的搭邊對于本次的設計，我們a1選取2mm，工件側面a=2.5mm
2、條料步距的確定 步距值：33mm+2mm=35mm 寬度150mm+2.5mm+2.5mm=155mm。
根據(jù)三維軟件進行測量得出，面積為1285.84平方毫米，周長222.83mm
3、材料的利用率計算 η=S工/S總=1285.84/44mm×41.5×100％=70.4％
2.2.2凸模和凹模的工作部分尺寸
40×40矩形墊片圖上所注公差經(jīng)查標準公差表1.2為IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。
表1.2部分標準公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等級
IT20
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～20
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞20～10
9
15
22
320
58
90
0.15
0.22
0.320
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
120
25
39
202
100
1200
0.25
0.39
0.202
1.00
＞50～80
19
30
420
74
120
190
0.30
0.420
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
根據(jù)表1.2分析：該40×40矩形墊片沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
40×40矩形墊片外形： 40mm
40×40矩形墊片內(nèi)形： 20mm
1、 確定凸、凹模的間隙以及制造公差。[2]冷沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例》表2-7可得凸、凹模的間隙最小值Zmin=0.100mm，凹模間隙最大值Zmax=0.140mm
沖孔凸、凹模計算
設沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模設計為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式為：
凸模 dp=(d＋x△)0- δp
凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd
式中dd——沖孔凹?；境叽?mm)；
dp——沖孔凸?；境叽?mm)；
d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；
Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)；
△——沖孔件孔徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關，可查表9.1取值：當工件精度IT10以上，取x=1；當工件精度IT11～IT13，取x=0.75；當工件精度IT14，則取x=0.5。
表9.1磨損系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1～2
2～4
＞4
＜0.120
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17～0.35
0.21～0.41
0.25～0.49
0.31～0.59
≥0.320
≥0.42
≥0.50
≥0.200
＜0.120
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.120
≥0.20
≥0.24
≥0.30
根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.75
設凸、凹模分別按IT20和IT7級加工制造，所以
凸模： dp =(d+X△) 0- δp
=(20+0.75×0.21)
=20.120
凹模： dd=( dp +Zmin)
=(20.120+0.10)
=20.220
二、落料凸、凹模計算
凹模： Dd=(D－X△)
凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin)
式中Dd——落料凹?；境叽?mm)；
Dp——落料凸?；境叽?mm)；
D——落料件最大極限尺寸(mm)；
r——落料件外徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關。表9.1取X=0.5。
由公差表（1.2）查得：設凸、凹模分別按IT20和IT7級加工。
所以凹模
40:Dd2=(D2-X)
=(40-0.5×0.62)0+0.025
=39.690+0.025mm
凸模
40:Dp2=(Dd2- Zmin)
=(39.69-0.10)
=39.59 mm
式中，由已知條件40×40矩形墊片為非圓形，材料的厚度是1mm，以及40×40矩形墊片的公差大于0.42mm，查詢《冷沖壓模具設計》表2-9磨損系數(shù)X[5]得X=0.5，制件精度為IT14級時查詢《沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例》。
2、 40×40矩形墊片坯料沖壓模，沖壓力計算
計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計算：
Fp=Kp Ltτ =Lt （20.1）
式中τ——材料抗剪強度（MPa）；
L——沖裁周邊總長（mm）；
t——材料厚度（mm）；
系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動，取Kp =1.3。
2.1 沖裁力Fp的計算
據(jù)圖5.3可得一個40×40矩形墊片內(nèi)外周邊之和L=222.83mm。
查碳素結構鋼的力學性能表知：鋼板的抗剪強度τ=2120Mpa～304Mpa，取2200Mpa，制件厚度t=2mm，則
根據(jù)公式(20.1)： Fp= Kp Ltτ
=1.3×1.0×222.83×2200
=753120.54(N)
≈75.32（KN）
2.2卸料力Fq1的計算
Fq1=KxFp （20.2）
式中Kx——卸料力系數(shù)，查表20.1取Kx＝0.05。
根據(jù)公式（20.2）： Fq1= KxFp
=0.0205×75.32（KN）
≈4.90(KN)
表20.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～2.5
＞2.5～20.5
＞20.5
0.0205～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.0203
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.020
0.05
0.03
2.3頂件力Fq2的計算
Fq2= KdFp （20.3）
式中Kd——頂件力系數(shù)。
查表20.1得Kd＝0.020.
根據(jù)公式（20.3）： Fq2= KdFp
=0.14×75.32（KN）
≈10.54（KN）
2.4總的沖壓力F的計算
根據(jù)模具結構總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2
=75.32+4.90+10.54
=90.720(KN)
選用的壓力機公稱壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則：
P≥1.3F=1.3x90.720 (KN)=117.99(KN)。
從滿足加工的工藝要求考慮，可擬選用J23-16查《沖壓模具畢業(yè)設計指導與范例》表9-9開式雙柱可傾壓力機技術規(guī)格[2]
J23-16參數(shù)：公稱壓力/KN ：160
滑塊行程次數(shù)/次?min-1 ：115
最大封閉高度/mm:220
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm: 60
立柱距離/mm: 220
工作臺尺寸/mm：450×300
墊板尺寸/mm：厚度： 60
模柄尺寸/mm：直徑： 30
深度： 50
第三章 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模工作部分40×40矩形墊片設計
3.140×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模的設計
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模材料選擇：為保證模具的壽命以及40×40矩形墊片的精度和材料供應問題我們選擇Cr12MOV。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模形式確定： 采用國家規(guī)定形式中的(GB28203.2-81)。 材料選擇：為保證模具的壽命以及40×40矩形墊片的精度和材料供應問題40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm孔凸模的熱處理： 58—202HRC。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模。沖Φ20mm凸模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°）因為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內(nèi)應力。在材料剛剛經(jīng)過熱處理后接著進行材料的加超深冷冷處理。這樣可以最大限度的去除材料的內(nèi)應力。以增加模具的使用壽命。保證產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定性。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖Φ20mm凸模的固定方式：采用壓入式固定。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，沖20mm凸模具體設計圖紙如：圖3-1沖孔凸模所示。
圖3-1沖孔凸模
3.240×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模落料凹模設計
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模材料的選擇： 同凸模的材料一樣選擇Cr12MoV。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模的熱處理： 200—204HRC。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°應為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內(nèi)應力，在材料剛剛經(jīng)過熱處理后接著進行材料的加超深冷冷處理，這樣可以最大限度的去除材料的內(nèi)應力，以增加模具的使用壽命，保證產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定性）。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，落料凹模的具體設計圖紙如：圖2-4落料凹模所示。
圖3-2落料凹模
3.340×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模凸凹模設計
- 16 -
總 結
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模材料的選擇： 和凸模的材料一樣我們用Cr12MoV。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模的熱處理： 58—202HRC。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°應為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內(nèi)應力，在材料剛剛經(jīng)過熱處理后接著進行材料的加超深冷冷處理，這樣可以最大限度的去除材料的內(nèi)應力，以增加模具的使用壽命，保證產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定性）。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模設計圖紙如：圖2-5凸凹模所示。
圖3-3凸凹模
3.4 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板設計
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板材料選擇：45。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板熱處理要求：45—50HRC。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸模固定板設計如：圖2-20凸模固定板所示。
圖3-4凸模固定板
3.540×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸凹模固定板設計
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸、凹模固定板材料選擇：45。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸、凹模固定板熱處理要求：45—50HRC。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，凸、凹模固定板設計圖紙如：圖2-7凸、凹模固定板所示。
圖3-5凸凹模固定板
3.20 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，推件塊設計
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，推件塊材料選擇：45。
圖3-20推件塊
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，具體設計如：圖2-8推薦號。
3.740×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，墊板設計
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，墊板材料選擇：45。
40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模，墊板具體設計如：圖2-9所示。
圖3-7墊板
第四章 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模具結構設計
4.140×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模模架的選擇
模架形式的選用后側導動，結合設計的凹模等，先大概的確定一下模架的尺寸，最后再通過查詢資料選取標準模架。
上模座尺寸80mm×80mm×75mm，材料選用，HT250
下模座尺寸80mm×80mm×90mm，材料選用，HT250
4.2 40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模壓力中心計算
由40×40矩形墊片坯料圖就可以看出壓力中心，因為40×40矩形墊片坯料40×40矩形墊片是對稱的，沒有必要進行壓力中心的計算。
4.340×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模模具裝配圖和40×40矩形墊片的繪制
見圖紙
總 結
將近3個多月的畢業(yè)設計已近進入尾聲，請各位老師對我的畢業(yè)設計—40×40矩形墊片做最后的檢查。
在我們目前的生活中絕大部分的用品都是利用模具做出來，無論是精密40×40矩形墊片還是普通精度的40×40矩形墊片，用模具都能高效率的生產(chǎn)出來，并且成本還很低，模具對我們影響的不單單是生活中的方方面面，也包括其它的各個行業(yè)。
我們國家的起步不是太早，所以目前一些比較大型的還有比較精密的大部分都是依靠國外進口，就連好的材料和刀具也是依賴于進口，不過根據(jù)目前我們國家的發(fā)展速度，在不久我們就能趕上與世界先進水平的差距，我們就能獨立的做出先進的模具。
所以我們學院安排的這次畢業(yè)設計。對我們學生來說意義非常的大。可以將我們所學的知識進行一個完美的組合。同時還提高了我對于問題的思考能力。對于問題的解決能力。也讓我體會到了只要努力去做，付出了，“面包“總是會有的，只是時間問題。
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致謝
致謝
這次我的畢業(yè)設計課題40×40矩形墊片能夠成功個完成，首先要感謝我的畢業(yè)設計指導老師模具教研室的主任，老師不僅借給我?guī)妆娟P于本次40×40矩形墊片畢業(yè)設計非常好的資料，而且還幫我把控整個畢業(yè)設計的方向。
在我遇到瓶頸時也耐心的輔導我，幫助我順利的完成我的40×40矩形墊片課題設計。同時也感謝我們學院教過我的老師，在我AutuCAD工程繪圖時遇到不會時她耐心的教我如何用AutuCAD繪圖，這才使我的設計圖能夠順利的用繪圖軟件畫出來，并在設計說明書中插入部分圖紙，還有教我們模具設計在我的設計出現(xiàn)于實際生產(chǎn)不相符的時候及時的指導我，讓我設計的40×40矩形墊片彎曲模和40×40矩形墊片坯料沖孔落料復合模復合實際生產(chǎn)。
但是由于老師時間比較緊，不可能完全的將所有的問題都找出了，加之我對于模具設計的各方面知識學得還不到位，有很多的東西還沒學好，無法避免的會出現(xiàn)一些不足之處，這點將在以后的工作中會進一步完善。
這次40×40矩形墊片課題的畢業(yè)設計的設計過程中參考了很多書籍還有一些網(wǎng)站，并且我們宿舍的舍友和班級里面的同學都給與我了我很大的幫助，在此表示衷心的感謝。
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