正方形垫片冲压模具设计设计说明书

1、全套设计联系QQ97666224（说明书CAD图纸等）材料工程系模具设计与制造专业冲孔落料复合模课程设计说明书 设计者姓名： 李 秀 班 级： 模具113 学 号： 111304330 指 导 教师： 丁 海 日 期： 2013.11.4 河南机电高等专科学校QQ97666224海量设计资料，承接各种机械设计定制QQ97666224 模具设计与制造课程设计任务书题 目：冲孔落料复合模 内 容：（1）工艺审查 （2）工艺分析（3）工艺计算（4）工艺方案的确定（5）制件的排样图 （6）总装配图 原始资料 2013年11月 QQ97666224海量设计资料，承接各种机械设计定制QQ97666224摘

2、要：本设计分析力此零件结构工艺性，提出了合理的成型工艺。确定合理的冲压工艺方案，零件冲压成型的方向和模具结构，并进行了工艺参数的计算，且对模具的设计、工作过程、装配、调试工艺作了阐述。该次设计需要设计复合模来完成此工件的加工，采用复合模一次压制成型。该工艺的特点是一次冲孔落料同时进行。采用这种方法加工的工件外观几乎平整、毛刺小、产品质量较高，而且大大提高了生产效率。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解。关键词：模具结构 工艺 成型Abstract: the structural technique of shaft cup accessory

3、is analyzed.And the proper forming technique is proposed.The stamping process scheme was determined,have carried on the calculation of the craft parameter,ascertain its punching forming direction and die structure,die design, working process,and technique for assembly and adjustment are discussed.Ke

4、ywords: mold structure technological process shaping QQ97666224海量设计资料，承接各种机械设计定制QQ97666224目 录 前言 .1 1 课程任务书.2 1.1课题名称.2 1.2课题内容.2 1.2.1.工艺审查与工艺分析.3 1.2.2工艺计算.31.2.3、工艺方案的确定.3 1.3模具设计.32 冲压工艺及工艺方案.3 2.1工艺性分析.3 2.2冲压工艺方案的确定.33 主要设计计算.4 3.1排样方式的确定及计算.4 3.2冲压力的计算.5 3.3压力中心的确定.5 3.4工件零件刃口尺寸的计算.64 模具总体设计.

5、7 4.1模具类型的选择.7 4.2定位方式的选择.7 4.3卸料、出料方式的选择.7 4.4导向方式的选择.75 主要零部件设计.7 5.1工件零件的设计.7 5.1.1落料凹模.7 5.1.2凸凹模.7QQ97666224海量设计资料，承接各种机械设计定制QQ97666224 5.1.3冲孔凸模.10 5.2定位零件的设计.10 5.2.1 挡料销：.10 5.2.2 导料销.10 5.3出件装置的设计.10 5.4卸料部分的设计.10 5.5模架及其他零部件的设计和选用.106冲压设备的选定 .11 7设计小结.12 8致谢.139参考文献.14QQ97666224海量设计资料，承接各种

6、机械设计定制QQ97666224 前言 在冲压生产中，常常将几个单工序冲压过程集中在一副模具中完成，这种在压力机的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同时完成两种或两种以上基本工序的模具就称为复合模。 冷冲压是一种先进的金属加工方法（切削）比较，它有以下特点：1） 它是无屑加工 被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形，不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。2） 所用设备是冲床 冲床供给变形所需的力。3） 所用的工具是各种形式的冲模 冲模对塑件变形加以约束，并直接使材料变成所需的零件。4） 所用的原材料多为金属和非金属的板料。 冷冲压与其它加工方法比较，在技术、经济上有许多优点:1) 在压床简单

7、冲压下，能得到形状复杂的零件，而这些零件用其它的方法是不可能或者很难得到的。如汽车驾驶的车门、顶盖这些具有流线型的零件。2) 制得零件一般不进行加工，可直接用来装配，而且有一定精度，具有互换性。3) 在耗料不大的情况下，能得到强度高、刚性足、重量轻、外表光滑美观的零件。4) 材料利用率高，一般为70%-85%。5) 生产率高，冲床一次一般可得一个零件，而冲床一分钟的行程少则几次，多则几百次。同时，毛坯零件形状规则，便于实现机械化和自动化。6) 冲压零件的质量主要靠冲模保证，所以操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产。7) 在大量生产的条件下，产品的成本低。 冷冲压的缺点是模具要求高、制

8、造复杂、周期长、制造昂贵。因而在小批量生产中受到限制。另外，冲压件的精度决定于模具精度，如零件的精度要求过高，用冷冲压生产就难以达到。 QQ97666224海量设计资料，承接各种机械设计定制QQ97666224 1 课程任务书1、1题目：冲孔、落料复合模 材料：Q235厚度：3.0mm批量：大批量制件精度为：IT121.2任务内容： 工艺设计 1.2.1.工艺审查与工艺分析 1.2.2工艺计算： 毛坯计算 工序件计算或排样图 1.2.3、工艺方案的确定 工序的确定 基准和定位方式的选择 1.3模具设计 1.3.1制件的排样图 1.3.2模具总装配图 2 冲压工艺及工艺方案2.1工艺性分析2.1

9、.1材料 零件的材料为Q235普通碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。Q代表的是这种材料的屈服度，后面的235，就是指这种材料的屈服值，在235MPa左右。并会随着材料的厚度的增加而使屈服值减小。由于含碳中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好的配合，用途最广泛。2.1.2结构 该零件属于较典型冲裁件，形状简单对称。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚，故可以考虑复合冲压工序。即：模具上只有一个工位，安排有两对或两对以上的凸、凹模，压力机行程一次，能对板料完成两种（或两种以上）的冲压模具。其结构的主要特点是：具有复合形式的凸、凹模，它既是落料的凸模，有是冲孔的凹模。复合膜结构复杂，造价

10、高，生产率适中，形位精度高。该工件的几何形状简单对称，模具制造并不困难，生产效率也高，冲压件的精度容易保证。2.1.3精度 零件的外形：22mm22mm3mm零件精度较高，模具按八、九级制造可达尺寸精度要求。冲裁件的形状简单、对称，应有圆角过渡，以利于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象。同时，也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。2.1.4结论 可以冲裁。2.2冲压工艺方案的确定 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：方案：先落料、再冲孔。采用单工序模生产。方案：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。 方案模具结构简单，但需要两

11、道工序、两套模具才能完成零件加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。 方案只需一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。 方案也只需要一套模具，生产效率高，但零件的冲压精度不易保证。通过以上三种方案的分析比较，对该冲压件生产以采用方案为佳。 3 主要设计计算3.1排样方式的确定及计算 查参考文献：冲压课本37页表2.9得;由于材料厚度为3mm，矩形件边长L=22mm50mm；查得：取两工件的最小搭边：a1=2.5mm 侧面搭边值：a=2.8mm 查参考文献：冲压课本38页公式2.33得； 布距A=

12、D+a1 =22mm+2.5mm =24.5mm D平行于送料方向的冲裁件宽度； a冲裁件之间的搭边值； 查参考文献：冲压课本38页表2.10 2.12 公式2.36得；条料宽度 B0-=Dmax+2a+C0- =22mm+5.6+0.5mm =28.10-0.9mm 式中 B条料宽度（mm） Dmax冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸； a侧边值的最小值 条料宽度的单向（负向）偏差； 由此可知：选取t=3.0mm，490mm5620mm的钢板。一个布距材料的利用率90%。每条钢板可裁为200张条料，每张条料可冲20个工位，故每张材料的利用率为89%。按选定的排样方案画出排样图，按照模具类型和冲裁

13、顺序画上剖面线，要能从排样图的剖面线上看出此模具是冲孔、落料复合模。 确定后的排样如下图：冲裁件的排样是指在条料、带料或板料上的布置方式。合理的排样是在保证制件质量、有利于简化模具结构的前提下，以最少的材料消耗，冲出最多数量的合格工件。此模具的排样方式为直排样式的有废料排样。 3.2冲压力的计算 该模具采用倒装式复合模，拟选弹性卸料，刚性出件，冲压力的相关计算如下： 冲裁件面积A A=2222=484mm2 条料宽度B B=(D+2a+C)=28.10-0.9mm C=0.5mm =0.9 步距S S=D+a1=24.5mm 一个步距材料的利用率=nA100%=(1484/28.124.5)1

14、00%=90%查参考文献：冲压课本29页冲压力 落料力F落=kLtb (K一般取1.3) 冲孔力F冲=KLtb （一般情况下，材料的抗拉强度b=1.3b ） 推件力F推= nK推F冲 卸料力F卸=K卸F落 总冲压力F总=F落+F冲+F推+F卸3.3压力中心的确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。模具的压力中心必须使模柄轴线与压力机滑块的中心线重合，否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷；导致滑块导轨和模具导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。该工件尺寸，形状对称，因此该工件的压力中心在工件轮廓的几何中心0上。如下图所示： 3.4工件零件刃口尺寸

15、的计算查参考文献：冲压课本25页Zmax=0.64mm；Zmin-=0.46m,磨损系数x=0.75 ZmaxZmin=（0.640.46）mm=0.18mm 凹=+0.025mm 凸=-0.020mm | 凹 + 凸 |=0.005mm0.18mm所以能满足分别加工时 |凹|+ |凸| ZmaxZmin的要求。落料时： D凹= (Dmax+x)+凹0 =22.37+0.0250mm D凸=（D凹Zmin）-凸0 =（DmaxxZmin）-凸0 =（22.370.46）-0.020 =21.91-0.020mm冲孔时： d凸=（dmin+x）-凸0 =（21.95+0.750.4）-0.020

16、 =22.25-0.020mm d凹=（d凸+Zmin）+凹0 =（dmin+x+Zmin）+凹0 =(22.25+0.46)+0.0250 =22.71+0.0250mm中心距： Ld=L1/8 =151/80.4 =(150,05)mm 4 模具总体设计4.1模具类型的选择 由冲压工艺性分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。4.2定位方式的选择 该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销来定距。4.3卸料、出料方式的选择 正装式复合模，采用弹性卸料，刚性出件装置。4.4导向方式的选择 为方便安装调整，同时为送料的方便，故采用中间导柱

17、模架。正装复合模的优点是：弹性卸料装置、顶件装置对工件和条料起到压平的作用，适用于冲制材质较软、板料较薄、平直度要求较高的冲裁件，冲裁件的精度高，模内不会积聚工件或废料，有利于减小凸凹模的最小壁厚。缺点是;冲孔废料从上模引出，如果工件上孔较多时，冲孔废料易落入下模部分，易造成清理麻烦。 5 主要零部件设计5.1工件零件的设计5.1.1落料凹模 凹模的厚度： H=ks（不小于8mm） =0.530 =15mm（参考文献冲压课本64页） 凹模壁厚： C=（1.52）H（16.522mm） 垂直于送料方向的凹模宽度： B=s+（2.54.0）H =30+215 =60mm 凹模长度： L=s1+ks

18、2 =80mm式中 s垂直于送料方向的凹模刃口间最大距离 s1送料方向的凹模刃口间最大距离 s2送料方向的凹模刃口至凹模边缘的最小距离 k厚度系数、考虑板料厚度的影响，其值可查表2.22凹模厚度由上述计算为11mm，将凹模板做成薄板形式加空心垫板后厚度可取8mm，得凹模轮廓：806015mm。 5.1.2凸凹模 高度：L=h1+h2+h =20+10+35 =65mm如下图所示：h1为凸凹模固定板厚度（mm）； h2为弹性卸料板厚度（mm）； h为附加高度（冲压时橡胶高32mm+凸凹模高过卸料板3mm即为35mm）；凸凹模是复合冲裁中的一个特殊零件，其内形刃口起冲孔凹模作用，按凹模设计，其外形

19、刃口起落料凸模作用，按凸模设计，内外缘之间的壁厚由冲裁件形状和尺寸决定，从强度考虑，壁厚受最小壁厚限制。对于此正装复合模，凸凹模装与上模，内孔不会积聚废料，涨力小，最小壁厚可以小些。凹模材料的选择应同凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到6064HRC。 此图所示为冲孔落料正装复合模，落料凹模15、冲孔凸模安装在下模座上，凸凹模17安装在上模座上。导料销和挡料销控制条料的送进方向和步距。上模下行进行冲裁，导柱、导套对上下模的运动起到可靠的导向。冲裁过程中，弹性卸料板对板料起着压平的作用，冲裁出的工件精度高。冲裁完毕，上模回程，上模部分的弹性卸料装置将卡在凸凹模外的条料废料卸下，冲孔废料由上模

20、部分的刚性推件装置卸出模外，工件由下模部分的弹性顶件装置顶出，每冲裁一次，顶出一次，模内不积聚工件，不易将凸凹模胀裂，但冲孔废料落在下模面上，清理废料麻烦，弹性卸料板上开设挡料销、导料销的让位孔。 5.1.3冲孔凸模 结合工件外形考虑加工，将凸模设计成直通式凸模，与凸模固定板按H7/m6配合查文献：冲压课本60页。模具刃口要有高耐磨性、高硬度与适当的韧性。形状简单的凸模常选用T8A、T10A等材料制造；凸模热处理硬度为5862HRC。 在一般情况下；凸模不用进行强度校核，只有当板料很厚、强度很大、凸模很小、细长比大时才进行校核。其目的是检查其凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模

21、纵向失稳。 其总长度：L=h3+h4+h5=14+12+24=50mm 式中各参数如上图中：h3为凹模厚度（mm）； h4为空心垫板厚度（初选80mm66mm20mm）； h5为凸模固定板厚度（初选80mm66mm24mm）.经查圆柱头直杆圆凸模标准，采用： 50 JB/T 5825-2008的凸模。5.2定位零件的设计 5.2.1 挡料销： 因模具采用橡胶弹性卸料，且卸料橡胶安装高度36mm较高。为方便挡料，采用橡胶弹顶挡料销装置。查文献得挡料销高出卸料板3mm，卸料板厚10mm，故取挡料销H=14mm。固定挡料销安装在凹模上，挡料销与卸料板采用H9/d9间隙配合。其结构简单，制造容易，广泛

22、用于冲制中小型冲裁件的挡料定距。 5.2.2 导料销 使用两个导料销，采用橡胶弹顶导料装置。查参考文献表2.9.7得导料销高出卸料板68mm，卸料板厚10mm，故取导料销H=18mm。挡料销与卸料板采用H9/d9间隙配合。导料销设在条料两侧，导料销导向定位多用于复合模。5.3出件装置的设计：采用刚性出件，由推杆直接推动推件块，将凹模内的工件推出。根据推杆连接的各板高度，和模柄孔径查参考文献4.14.4取带肩推杆：A 12140 JB/T 7650。1-2008.推件块的周界尺寸和零件的周界尺寸相同，考虑凹模厚度、空心垫板厚度、及推杆安装、凹模修模量等因素，取高度为16mm.5.4卸料部分的设计

23、：卸料板：由活动挡料销和导料销安装高度：选用卸料板轮廓806610mm卸料螺钉：模具采用橡胶弹性卸料橡胶由上可知橡胶孔直径12.5mm，查标准取M860 JB/T 7650.5-2008 卸料钉尾部有足够的形成空间，卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸凹模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调节。5.5模架及其他零部件的设计和选用模架是由上下模座、模柄及导向装置（最常见的是导柱、导套）组成此模具选用的是中间导柱模架 两个导柱左右对称分布，受力均衡，所以导柱、导套磨损均匀，但是只能一个方向送料，使用与纵向送料和单个毛坯冲制的较精密模具。模柄 模柄的作用是使模具的中心线与压力机的中心线

24、重合，并把冲压模具上模部分零件固定在压力机滑块上，常用于1000KN以下的压力机上的中、小型模具的安装。此模具采用的是压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合，常加销钉以防止转动。这种模柄可较好保证较高的垂直度和同轴度，适用于各种中、小型冲压模具。固定板主要用于小型凸模，凹模或凸凹模等工作零件的固定，最常见的是凸模固定板。标准的凸模固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用Q235或45钢，无需热处理淬硬。

25、模架：180160160220 GB/T 2851-2008上模座：18016040 GB/T 2855.1-2008下模座：18016045 GB/T 2855.2-2008导柱：3030 GB/T2861.12008导套：35170 GB/T2861.32008凸凹模固定板：806620 GB/T 7643.22008凸模固定板：806624 GB/T 7643.22008上垫板：80668 GB/T 7643.32008空心垫板：806612 模柄：3030 JB/T 7646.12008该模具的闭合高度： H=H上模座+H垫板+L+H+H下模座h2； =40+8+50+65+451 =

26、207mm式中：L为凸模长度50mm， H为凸凹模厚度65mm， h2为凸模进入凸凹模的深度1mm。 六、冲压设备的选定 根据总冲压力F总=333.55KN，模具闭合高度207mm，冲床工作台面的尺寸，选用J23-40其主要设计参数如下：公称压力：400KN滑块行程：120mm最大装模高度：220mm工作台尺寸（前后，左右）：480mm710mm模柄孔尺寸：50mm70mm最大倾斜角度：300机床工作台孔尺寸（直径前后左右）：250150300因下模座外形尺寸（前后左右）：254250小于机床工作台孔的尺寸。故需加垫板：材料45钢。垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出凹坑，影响凸模的正常工作。模具中最为常见的是凸模垫板，模具是否加装垫板，要根据模座所受的压力大小进行判断，若模座所受的单位压力大于模座材料的许用压力，则需加垫板。垫板外形尺寸与固定板相同，其厚度一般取310mm。垫板材料为45钢，淬火硬度为4348HRC。垫板上下表面应磨平，以保证平行度要求。为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔可比销钉直径增大0.30.5mm。紧固零件的选用模具上常用的紧固零件是螺钉和销钉，螺钉与销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。模具中广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销钉。螺钉销钉的规格应根据冲