电器开关e型垫片的冲压模具设计
摘 要此设计说明书的内容包括了两个方面：第一个方面是关于模具发展的历史，冲压模具的概念以及模具中冲压模具的工艺，基本分类。第二个方面：此次我设计的是电器开关E型垫片的冲压模具，其中包括了制定工艺方案，计算生产冲压模具所需要的所有尺寸：排样的确定，凸凹模刃口尺寸的确定，电动机的选择等。此次的E型垫片包含了冲裁跟打孔两个方面，因为有冲孔，有落料，没有弯曲，所以单工序模，级进模都不合适，所以采用复合模。目 录
第一章 绪论 1
1.1模具的发展历史和趋势 1
1.2冲压的介绍 1
第二章 冲压件的结构及工艺性分析 2
2.1冲压件的零件图分析 2
2.2冲压件的材料分析 2
第三章 结构设计及尺寸计算 3
3.1排样图设计 3
3.1.1排样 3
3.1.2排样的设计原则 3
3.2 冲裁力的计算 3
3.3 推件力和卸料力的计算 4
3.4总冲压力 4
3.5压力中心的确定 4
3.6压力机的选择 5
3.7冲模的闭合高度 6
3.8工作零件的设计与计算 6
3.8.1确定制件尺寸公差 7
3.8.2计算冲孔凸凹模刃口尺寸 8
3.8.3落料凸、凹模刃口尺寸的计算 8
3.10凸模结构设计 10
3.10.1 凸模的结构设计、长度计算及固定方法 10
3.10.2凸模强度校核 11
3.11凸凹模设计 12
3.12其它零件的设计 12
3.13模架及其零件设计 14
结束语 16
致 谢 17
第一章 绪论
1.1模具的发展历史和趋势
在陶器、铜器时期，人们就利用“型”或“模”的概念来制出器件了。在近一百到一百五十年期间，才形成了“模具”的概念。在模具生产的手工制造阶段，常用锯、凿、锤等工具来制造模具；而当采用车床和刨床来制造模具时，这就意味着机械化、半机械化阶段的到来；当采用铣床和磨床来制模时，这就是标志着模具进入初步工业化
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致 谢 17
第一章 绪论
1.1模具的发展历史和趋势
在陶器、铜器时期，人们就利用“型”或“模”的概念来制出器件了。在近一百到一百五十年期间，才形成了“模具”的概念。在模具生产的手工制造阶段，常用锯、凿、锤等工具来制造模具；而当采用车床和刨床来制造模具时，这就意味着机械化、半机械化阶段的到来；当采用铣床和磨床来制模时，这就是标志着模具进入初步工业化；最后，模具进入正式工业化是在十九世纪30年代初。在之后，从1975年开始，以模具标准化作为根本的现代模具生产体制确立，模具CAD/CAE/CAM系统普及。
现在，国内市场的模具都处于低档次的产品，但是对于模具的要求并没有下降，它必须满足性能好及效率快的特点。此外，在最近几年里，劳动力成本在工业化国家在逐渐增多，发展中国家尤其是东南亚国家已经成为模具生产的首选。现在只要国内的模具性能各方面都增强，并且制造的效率高，对于模具出口，那将成为一大趋势。
1.2冲压的介绍
冲压工艺是冲模经过压力机的作用，对金属或者非金属的材料施加压力,压后让材料产生分离从而获得所需要的形状，当然了，在冲压的过程中，需要满足生产工艺的要求，并且生产出来的零件符合使用要求。冲压也有很多其他的名字，比如根据环境温度，多为常温（冷态）因此称之为冷冲压，或者因为生产材料多为板材，人们也称之为板材冲压。
现在人们使用的许多生活用品或多或少都用了冲压技术，比如一个手机的壳子或者一些电器的小零件，应用广泛，冲压技术的材料利用率很高，一次行程可以完成一道或者几道工序，快捷方便。当然，冲压工艺还是有不少的不足之处，比如对于一些小批量制造的零件，整套模具制作出来的成本会比较高，而且整套模具比较复杂，需要的精度要求高，并且会存在安全的隐患。
总的来说，冲压工艺在目前的生产生活中应用广泛。
第二章 冲压件的结构及工艺性分析
2.1冲压件的零件图分析
E型垫片的冲压模设计，工件尺寸如图所示：
图21 E型垫片
工件为电器开关的E型垫片，它的材料为45钢，料厚为1mm，需要大批量生产。
2.2冲压件的材料分析
工件的材料为45钢，45钢是中碳优质碳素结构钢。性能优越，适用于此零件。
第三章 结构设计及尺寸计算
3.1排样图设计
3.1.1排样
排样是指冲裁件想要加工生产，从而在条料或者板材上放置的方法。合理的排样决定了材料的利用率以及做出来的零件的使用寿命。通常情况下，排样会考虑材料的利用率，而且本零件需要批量生产，因此排量也需要考虑此方面。
材料利用率是指在相同的材料面积上得到最多的工件，以提高材料的利用率。
一个进距的材料利用率k的计算式：k＝ nA／bh×100%
其中 k：材料的利用率；n：单位进距内冲裁件数目；b：板材的宽度（mm）；h：进距(mm)。
3.1.2排样的设计原则
批量生产也必须考虑在内，这部分需要大规模的生产。因此决定排样方案时应遵循的原则：
（1）排样时的工艺步骤不要太多，这样可以减少累积下来的零件的误差。
（2）尽量避免复杂的形状，减少模具制造的难度。
（3）设置空工位，保证模具有足够的强度可以加工出来零件。
所以我选用了直排式。根据材料厚度t=1 mm，查书p24可得最小搭边值a=2.5mm，工件间搭边值a1=2.2mm。
（1）零件毛坯的面积:A零=12×183×9×2=162
（2）条料的宽度：b条＝12＋2×2.5=17mm
（3）进距：h进＝18＋2.2＝20.2mm
（4）单位进距里的材料利用率：K利 ＝n×A／（b×h）×100%＝47.1%
3.2 冲裁力的计算
冲裁力p25公式211，进行计算，
其中 L：冲裁件周边长度（L=2×（9+12+3+9+3+9+3）=132mm）；
t：材料的厚度(t=1mm)；
：是代表材料的抗剪强度（抗剪强度=280 Mpa）；
K: 系数（K是考虑实际生产中的很多不确定因素而给出的修正系数，一般取1.3，因此，K=1.3）；
所以，=1.3×132×1×280=48048N=48.048KN
因此冲孔力的计算：F2＝K L2tb
L2=2π×1=6.28mm
所以：F2=1.3×6.28×1×280=2285.9N
3.3 推件力和卸料力的计算
推件力是指将凹模内的料沿着冲裁的方向将其推出来的力，我们称为推件力。而卸料力指的是在冲裁的过程中，把工件或者是废料从凸模上取下来的力。查阅文献（1）p42：<
第一章 绪论 1
1.1模具的发展历史和趋势 1
1.2冲压的介绍 1
第二章 冲压件的结构及工艺性分析 2
2.1冲压件的零件图分析 2
2.2冲压件的材料分析 2
第三章 结构设计及尺寸计算 3
3.1排样图设计 3
3.1.1排样 3
3.1.2排样的设计原则 3
3.2 冲裁力的计算 3
3.3 推件力和卸料力的计算 4
3.4总冲压力 4
3.5压力中心的确定 4
3.6压力机的选择 5
3.7冲模的闭合高度 6
3.8工作零件的设计与计算 6
3.8.1确定制件尺寸公差 7
3.8.2计算冲孔凸凹模刃口尺寸 8
3.8.3落料凸、凹模刃口尺寸的计算 8
3.10凸模结构设计 10
3.10.1 凸模的结构设计、长度计算及固定方法 10
3.10.2凸模强度校核 11
3.11凸凹模设计 12
3.12其它零件的设计 12
3.13模架及其零件设计 14
结束语 16
致 谢 17
第一章 绪论
1.1模具的发展历史和趋势
在陶器、铜器时期，人们就利用“型”或“模”的概念来制出器件了。在近一百到一百五十年期间，才形成了“模具”的概念。在模具生产的手工制造阶段，常用锯、凿、锤等工具来制造模具；而当采用车床和刨床来制造模具时，这就意味着机械化、半机械化阶段的到来；当采用铣床和磨床来制模时，这就是标志着模具进入初步工业化
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第一章 绪论
1.1模具的发展历史和趋势
在陶器、铜器时期，人们就利用“型”或“模”的概念来制出器件了。在近一百到一百五十年期间，才形成了“模具”的概念。在模具生产的手工制造阶段，常用锯、凿、锤等工具来制造模具；而当采用车床和刨床来制造模具时，这就意味着机械化、半机械化阶段的到来；当采用铣床和磨床来制模时，这就是标志着模具进入初步工业化；最后，模具进入正式工业化是在十九世纪30年代初。在之后，从1975年开始，以模具标准化作为根本的现代模具生产体制确立，模具CAD/CAE/CAM系统普及。
现在，国内市场的模具都处于低档次的产品，但是对于模具的要求并没有下降，它必须满足性能好及效率快的特点。此外，在最近几年里，劳动力成本在工业化国家在逐渐增多，发展中国家尤其是东南亚国家已经成为模具生产的首选。现在只要国内的模具性能各方面都增强，并且制造的效率高，对于模具出口，那将成为一大趋势。
1.2冲压的介绍
冲压工艺是冲模经过压力机的作用，对金属或者非金属的材料施加压力,压后让材料产生分离从而获得所需要的形状，当然了，在冲压的过程中，需要满足生产工艺的要求，并且生产出来的零件符合使用要求。冲压也有很多其他的名字，比如根据环境温度，多为常温（冷态）因此称之为冷冲压，或者因为生产材料多为板材，人们也称之为板材冲压。
现在人们使用的许多生活用品或多或少都用了冲压技术，比如一个手机的壳子或者一些电器的小零件，应用广泛，冲压技术的材料利用率很高，一次行程可以完成一道或者几道工序，快捷方便。当然，冲压工艺还是有不少的不足之处，比如对于一些小批量制造的零件，整套模具制作出来的成本会比较高，而且整套模具比较复杂，需要的精度要求高，并且会存在安全的隐患。
总的来说，冲压工艺在目前的生产生活中应用广泛。
第二章 冲压件的结构及工艺性分析
2.1冲压件的零件图分析
E型垫片的冲压模设计，工件尺寸如图所示：
图21 E型垫片
工件为电器开关的E型垫片，它的材料为45钢，料厚为1mm，需要大批量生产。
2.2冲压件的材料分析
工件的材料为45钢，45钢是中碳优质碳素结构钢。性能优越，适用于此零件。
第三章 结构设计及尺寸计算
3.1排样图设计
3.1.1排样
排样是指冲裁件想要加工生产，从而在条料或者板材上放置的方法。合理的排样决定了材料的利用率以及做出来的零件的使用寿命。通常情况下，排样会考虑材料的利用率，而且本零件需要批量生产，因此排量也需要考虑此方面。
材料利用率是指在相同的材料面积上得到最多的工件，以提高材料的利用率。
一个进距的材料利用率k的计算式：k＝ nA／bh×100%
其中 k：材料的利用率；n：单位进距内冲裁件数目；b：板材的宽度（mm）；h：进距(mm)。
3.1.2排样的设计原则
批量生产也必须考虑在内，这部分需要大规模的生产。因此决定排样方案时应遵循的原则：
（1）排样时的工艺步骤不要太多，这样可以减少累积下来的零件的误差。
（2）尽量避免复杂的形状，减少模具制造的难度。
（3）设置空工位，保证模具有足够的强度可以加工出来零件。
所以我选用了直排式。根据材料厚度t=1 mm，查书p24可得最小搭边值a=2.5mm，工件间搭边值a1=2.2mm。
（1）零件毛坯的面积:A零=12×183×9×2=162
（2）条料的宽度：b条＝12＋2×2.5=17mm
（3）进距：h进＝18＋2.2＝20.2mm
（4）单位进距里的材料利用率：K利 ＝n×A／（b×h）×100%＝47.1%
3.2 冲裁力的计算
冲裁力p25公式211，进行计算，
其中 L：冲裁件周边长度（L=2×（9+12+3+9+3+9+3）=132mm）；
t：材料的厚度(t=1mm)；
：是代表材料的抗剪强度（抗剪强度=280 Mpa）；
K: 系数（K是考虑实际生产中的很多不确定因素而给出的修正系数，一般取1.3，因此，K=1.3）；
所以，=1.3×132×1×280=48048N=48.048KN
因此冲孔力的计算：F2＝K L2tb
L2=2π×1=6.28mm
所以：F2=1.3×6.28×1×280=2285.9N
3.3 推件力和卸料力的计算
推件力是指将凹模内的料沿着冲裁的方向将其推出来的力，我们称为推件力。而卸料力指的是在冲裁的过程中，把工件或者是废料从凸模上取下来的力。查阅文献（1）p42：<
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