冲压模具车门垫板课程设计

1、模具课程设计说明书题目车门垫板的冲压模具设计姓名学号08010133指导教师目录1.零件的工艺性分析.22.确定工艺方案.23.排样方式及材料利用率.34.冲裁力计算.45.压力中心的计算.56.主要零件的尺寸计算.57.主要零部件的设计.98.模架及导套、导柱的选用.119.压力机的选用.1210.模具的结构形式.1211.模具的装配.1412.小结.1413.参考书目.15摘要模具是典型的按订单单件生产的行业，每一个订单都要和客户进行详细的业务和 技术方面的沟通，否则将会产生严重的后果。我国模具行业专业化 程度还比较低，模 具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为 30%,我国冲压模

2、具自产自配比 例为 60%。这就对专业化产生了很多不利 影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。该模具是根据市场要求所设计的，通过对零件的认 识可知，该零件所用的材料是 Q235 钢板，生产批量为小批量生产，再经 过方案比较，故选择级进模生产作为该副模具工艺生产方案即比较加工又便于经济；经过计算分

3、析完成该模具的主要设计计 算；选出符合该模具的 定位方式、 卸料出件方式导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案；仅接着根据模具的装配原则， 完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造 的不足，并找 出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。 引言由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低， 其中冲 压模 具的专业化比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具 的发展，根据国 内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：1）模具生产独立于其他产品生 产，专业生产模具外供；2）按模具种类划分，专 门从事某一类

4、模具（如冲压模具）生产；3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产 企业；5） 按工序开展专业化协作。例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门 进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业及专业从 事抛光业务的企业等等，这种多层次的专业化促进了模具行业的 发展。但专业化的路 途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高

5、水平。通过改革和发展，采取各种有效措施，在冲压模具 行业全 体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平， 逐渐缩小和世界 先进水平的差距。 十一五”期间，在科学发展观指导下， 不断提高自主开发能力、 重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路， 将速度效益型的增长模式逐步转变到 质量和水平效益型轨道上来，我国的 冲压模具的水平也必然会更上一层楼。车门垫板的冲压模具设计1.零件的工艺分析如图1所示工件为客车车门垫板。每辆车数量为6个,材料为Q235,厚度t=4mm。图 1 车门垫板零件尺寸公差无特殊要求，按IT4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

6、于冲裁加工，材料为Q235钢板,ob=450Mpa。2.确定工艺方案零件属于大批生产，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（图1）,而复合模的凸凹模最小壁厚需要8.5mm（表2-42），所以不能采用复合模。如果采用落料以后再冲孔，则效率太低， 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 孔一落料级进模较好，并考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空步，排 样如图2所示。3.排样方式及材料利用率由表2-18查的搭边数值：a=3.5,ai=3.2进距s=B+ai=40+3 .2=43 .2mm条料宽度b=L+2a=375+2X3.5=382mm3837.40-

7、d-1-1L11177375图 2 排样图板料规格拟选用4X500X2300采用纵裁：裁板条数n1=B/b=1500/382=3条 余354mm每条个数n2=(L-a1)/s=(2300-3 .2)/43 .2=53条 余7mm每板总个数n总二niXh2=3X53=159个材料利用率n总=(n总A/LB) X100%=(159 X1O58O)/(23OOX1500)X100%=48.76%采用横裁：裁板条数n1=L/b=2300/382=6条 余8mm每条个数n2=(B-a1)/s=(1500-3 .2)/43.2=34条 余28mm每板总个数n总二ni Xn2=6 X34=204个材料利用率

8、n总=(n总A/LB)X00%=(204X10580)/(2300X1500)X100%=62.56%由此可见，采用纵裁有较高的材料利用率和较高的剪裁生产率，考 虑到剪裁剩余量， 将搭边值a由3.5增大到4，a1由3.2增大到4。 所以 最终剪裁方式为383X1500的条料，具体排样图如图2。4冲裁力计算冲孔力F孔二Lt曲=494X4X450N=889200N落料力F落=Ltob=830X4X450N=1494000N冲裁力F冲=F孔+F落=889200N+1494000N=2383200N冲孔及落料部分的卸料力查表2-37 K卸=0.04F卸=(F孔+F落)K卸=(889200+149400

9、0) X0.04N=95328N冲孔及落料部分的推料力查表2-37 K推=0.045F推=(F孔+F落)K推=(889200+1494000) X0.045N=107244N总冲压力F总=F冲+F卸+F推=2383200N+95328N+107244N=2585772N5压力中心的计算Xo=(830X187.5+214 X95.5+20 X215+130 X247.5+5 X280+ 100 305+25 330)/(830+214+20+130+5+100+25)=190.85根据料宽383mm，贝 SXo取191.5。Y0=(830100.5+21412.5+28012.5)/(830+2

10、14+280)=65.29贝Y0取65.5。6.主要零件的尺寸计算(1)凹模外形尺寸由表2-39查得，凹模高度H=40mm，壁厚C=60mm。故凹模外型尺寸为500mm X315mm 40mm。(2)凸模固定板凸模固定板的外形和尺寸通常和凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.60.8倍。Hi=(0.60.8)H=24mm32mm取整数30mm固定凸模的型孔决定和凸模的结构设计，对于用螺钉固定的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6。我们选择的尺寸为500mmX315mmX30mm。图 3 压力中心分析图(3)垫板的采用和厚度垫板作用是承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在上下模板上压

11、出凹坑，影响模具正常工作。是否采用垫板，以承压面较小的凸模 进行计算，冲小矩形孔的凸模承压面的尺寸为22 $5，其承压应力产F/A二（22+85） X2X4X450/（85 X22）MPa=205 .99MPa铸铁模板的（rb=90140Mpa,即（T（5因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。选择外形尺寸为500mmX315mmXOmm的标准件，材料为45号钢。（4）卸料橡皮的自由高度根据工件材料厚度为4mm，冲裁时凸模进入凹模深度取6mm，考 虑模具维修时刃磨留量2mm， 再考虑开启时卸料板高出凸模lmm， 则总 的工作行程h工件=13mm橡皮的自由高度h自由=h工件/（0.250.3）=43

12、52mm取h自由=45mm模具在组装时橡皮的预压量为h顶=（10%15%）h自由=4.56.75mm取h顶=6mm由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为39mm。（5）卸料板厚度卸料板厚度一般情况下取1015mm，考虑到板料较薄，这里取卸 料板的厚度为10mm。（6）凸模长度凸模固定板高度：h1=30mm卸料板高度：h2=10mm导尺高度：h3=4mm附加高度：h=34mm凸模长度：L=h1+h2+h3+h=30mm+10mm+4mm+34mm=78mm（7）凸凹模刃口尺寸由表2-23，查得凸凹模初始间隙：Zmin=0.64mm, Zmax=0.88mm由于冲孔落料部位形状简单规则且尺寸性质

13、相同，因此凸凹模刃口 尺寸采用分开加工。根据表2-27,冲孔尺寸：dp= (d+XOO-Spdd=(dp+Zmin)o+ 8d=(d+XA+Zmin)o+8d落料尺寸：Dd=(D-XAo+刃Dp=(Dd-Zmin)-SP=(D-XAZmin)-和1小冲孔工件小孔尺寸：宽22mm，长85o+1mm（见图1）由表2-28查得，尺寸为22mm时5p=0.02mm 8d=0.025mm尺寸为85mm时8p=0.025mm8p=0.035mm尺寸22的IT14级公差 =0.52mm查表2-30，磨损系数均为x=0.5dpi=(22+0 .5 0.52)0-0.02mm=22 .260-0.02mmdp2

14、=(85+0.51)0-0.025mm=85.50-0.025mm，dd1=(22+0.50.52+0.64)0+0.025mm=22.90+0.025mmdd2=(85+0.51+0.64)0+0.035mm=86.140+0.035mm2大冲孔工件大孔尺寸：宽20mm、25mm,长50mm、115o+1mm(见图1)根据表2-28查得,尺寸为20mm、25mm时8p=0.02mm8d=0.025mm尺寸为50mm时cp=0.02mmSd=0.03mm尺寸为115mm时?p=0.025mm 8d=0.035mm尺寸20、25、50的IT14级公差分别为1=0.52mm,2=0.52mm,3=

15、0.62mm查表2-30，磨损系数均为x=0.5dp1=(20+0.50.52)0-0.02mm=20 .260-0.02mmdp2=(25+0.50.52)0-0.02mm=25.260-0.02mmdp3=(50+0.50.62)0-0.02mm=50.310-0.02mm dp4=(115+0 .51 )0-0.025mm= 1 1 5 . 50-0.025m mdd1=(20+0.50.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mmdd2=(25+0.50.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mmdd3=(50+0.50.62+0.64)0+0.0

16、3mm=50.950+0.03mm dd4=(115+0 .51 +0 .64)0+0.035mm= 1 1 6 . 1 40+0.035mm3落料工件外形尺寸： 长375mm，宽40o5mm(见图1)根据表2-28查得,尺寸为375mm时Sp=0.04mmSd=0.06mm尺寸为40mm时8p=0.02mmSd=0.03mm尺寸375、40的IT14级公差分别为 1=1.4mm,2=0.62mm查表2-30，磨损系数均为x=0.5Ddi=(375-0 .5 X1.4)o+.6mm=374 .3o+.6mmDd2=(40-0 .5X).62)o+o.O3mm=39.69o+o.3mmDp1=(

17、375-0.5X1.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mmDp2=(4o-o .5Xo. 62-o .64)o-o.o2mm=39 .o5o-o.o2mm7主要零部件的设计 本模具是采用手工送料的级进模，落料凸模面积较大可直接用螺钉 固定，冲孔凸模则须用固定板固定，凹模可直接用螺钉和圆柱销固定。 卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。板料的定位和导向采用 定位销和导向销。详见图5。模具国标规定了两种卸料螺钉，即圆柱头卸料螺钉(GB2867 .5-81) 和圆柱头内六角卸料螺钉(GB2867 .6-81)，均具有如下特点：螺纹长度 虽短但和光杆段有台阶，可保证旋入弹压卸

18、料板后不易松动；螺钉长度 是指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹压卸料板工作平面和凹模面 平行；螺钉材料为35号钢且要求热处理硬度为2838HRC，以便保证 螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。受力较大的连接螺钉一 般都采用内六角螺钉，其特点是用35号钢制造，并淬火达2838HRC, 因此可承受较大的拉应力。受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。前者一字槽容易拧环，后者装配时 不便调整。定位销钉采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。该模具中的标 准件为：螺钉GB/T 7076圆柱销GB/T 1192000

19、挡料销GB/T 2866 .1181模柄是连接上模和压力机的零件，这里采用的具体规格是B50 X100GB2862.3-81。由四个螺钉固定到上模座上。8模架及导套、导柱的选用 该冲孔、落料级进模级进模为横向送料，零件精度较低，加工批量不大，因此选用铸铁滑动导向对角导柱模架。根据凹模的周界尺寸为500mmX315mm，因此选：模架500X315 X245290IGB/T 2851 .1如图4所示。图 4 铸铁滑动导向对角导柱模架由于选择了标准模架，导套和导柱的基本尺寸也就决定了，导柱为45 X230 60，导套为45 X125 M8。9.压力机的选用该模具的主要参数：总冲压力：F总=25857

20、72N闭合高度：H模=250mm外廓尺寸：500mmX315mm该零件尺寸精度较低，尺寸较大，因此选用操作空间大，操作方便， 容易安装机械化的附属设备和成本低廉的开式曲柄压力机JA213150A。该压力机的主要技术规格为：公称压力：3150KN滑块行程：200mm行程次数：30次/min最大装模高度：500mm装模高度调节量：150mm工作台尺寸：1250mm X800mm工作台孔尺寸：650mmX350mm1 0模具结构形式该零件的生产批量不是很大，合理安排生产采用手工送料方式能够 达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式；为了便于 操作，提高生产率，采用弹性卸料方式，凸模和卸料

21、板推下的出件方式。 考虑零件厚度较后，模架类型及精度，采用对角导柱模架。根据模具总装图的绘制原则，绘制的车门垫板冲孔、落料级进模的 结构如图5所示。采用顺装式级进模，上模主要有凸模9、11、12固定 板3橡皮14卸料板1 6等组成，下模主要有凹模18组成。工作过程：将剪裁好的板料15送入模具中，由定位销定位。冲压时， 上模降下，卸料板16先压住板料1 5，上模继续下降闭合， 冲孔凸模11、12冲出孔，落料凸模9，冲出零件，废料被凸模11、12推出，零件由 凸模9推出；冲完后磨具开启，上模上升，卸料板16把板料15从凸模9、11、12上卸下；继续送进板料进行下一次冲压。冲下的废料和零件落在落料槽中，隔一段时间由工人用推杆从落料槽中推出1-导套 2-上模座 3-凸模固定板 4-垫板 5、21-圆柱销6、17-内六角螺钉 7、10-螺钉 8-模柄 9-落料凸模11-冲孔小凸模 12-冲孔大凸模 13-卸料螺钉 14-卸料橡皮15-料板 16-卸料板 18-凹模 19-下模座 20-定位销 22-导柱图 5 车门垫板冲孔、落料级进模11.