垫板冲裁模设计机械CAD图纸

1、优秀设计 毕 业 设 计题目 垫板冲裁模设计 系别 专业 班级 姓名 学号 指导教师 日期 设计任务书设计题目：垫板冲裁模设计设计要求：1 确定合理的冲裁工艺及方案；2 正确计算有关零件的尺寸及公差；3 完成加工工艺及装配方案。设计进度要求：11月26日11月29日 收集资料；11月30日12月5日 主要设计计算；12月6日12月13日 结构设计；12月14日12月21日 模具的整体设计；12月22日12月25日 校核、修改、提交论文；12月26日12月31日 论文答辩。 指导教师（签名）： 毕业设计答辩记录姓 名专 业班 级答辩时间答辩地点设计题目垫板冲裁模设计与制造本副模具为何采用复合模生

2、产？只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度能满足要求但由于本副模具比较简单，仅有冲一个26的孔采用该方案造价相对比较高，由于需要再定位装置精度很难达到工件上所标注的尺寸公差，故采用复合冲裁为佳。冷冲模用钢应具有哪些力学性能？应具有较高的变形抗力。应具有较高的断裂抗力。应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能。应具有较高的冷热加工工艺性。试述排样方案的确定原则？提高材料的利用率（在不影响制件使用性能前提下，还可以适当改变制件的形状）。排样方法应使冲压操作方便，劳动强度小而且安全。模具结构简单、寿命高。保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。模具刃口尺寸及制造公差的一般原则是什么？落料尺寸由凹模尺寸决

3、定，冲孔时孔的尺寸有凸模尺寸决定。考虑到冲裁中凸模、凹模的磨损设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差。该模具的定位方式是如何选择的？该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测定。记录教师（签名）：目录摘要1引言21 冲压件的工艺性分析与方案确定31.1 冲压件工艺性分析31.2 冲裁工艺方案的确定42 主要设计计算52.1 排样方案的确定及计算52.2

4、冲压力的计算62.3 压力中心的确定及相关计算82.4 工作零件刃口尺寸计算83 模具总体设计113.1 模具类型的选择113.2 定位方式的选择113.3 卸料出件方式的选择113.4 导向方式的选择124 凸模、凹模、凸凹模的结构设计134.1 凸模结构的设计134.2 凹模结构的设计134.3 凸凹模的的结构设计145 模具材料的选用和模架的选择165.1 模具材料的选用165.2 模架的选择176 主要零部件的设计196.1 卸料弹簧的设计计算196.2 定位零件的设计196.3 导料板的设计206.4 卸料部件的设计207 模具总装图218 冲压设备的选择229 模具零件加工工艺23

5、10 模具的装配和冲裁模具的试冲2510.1 模具的装配2510.2 模具的工作过程2610.3 冲裁模具的试冲26结论29致谢30参考文献31摘要方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。关键词：垫板 模具 冲压引言1 冲压件的工艺性分析与方案确定1.1 冲压件工艺性分析工件名称：垫板零件简图：如图1所示生产批量：大批量材 料：10钢材料厚度：图1 零件图此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为10钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为。根据所标注的尺寸公差可知，冲裁件

6、内外形所能达到的经济精度为，工件的未标注尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，孔中心与边缘距离尺寸公差为。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。1.2 冲裁工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：先落冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本较高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，

7、但工件最小壁厚远远大于凸、凹模许用最小壁厚3.2mm模具强度较高，制造难不大，成本相对比较低些，并且操作十分方便工件精度也能满足要求。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求但由于本副模具比较简单，仅有冲一个的孔采用该方案造价相对比较高，由于需要再定位装置精度很难达到工件上所标注的尺寸公差，故而采用该方案不符合市场经济规律（降低成本提高生产效率）。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二复合冲裁为佳。2 主要设计计算2.1 排样方案的确定及计算 设计复合模，首先要设计条料的排样图。垫板的形状具有一头大一头小的特点，直排样时材料利用率低，应采用直队排样，如图

8、2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转1800，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隙中冲裁出第二部分工件。搭边值取由表2.1查得最小搭边值：。表2.1 最小搭边值a卸料板型式条料厚度t/mm搭边值/mm用于圆形及r>2t用于矩形 L<50用于矩形 L>50aa1aa1a a1弹性卸料板0.251.21.01.51.21.82.61.52.50.250.51.00.81.21.01.52.51.22.20.51.01.82.61.52.51.01.51.31.01.51.22.23.21.82.81.52.01.51.21.

9、81.52.43.42.03.0图2 排样图计算冲压件毛坯面积： 条料宽度： 布距： 一个步距距的材料利用率： 式中一个布距内冲裁件数目 冲裁件面积 条料宽度 布距2.2 冲压力的计算平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按下式计算： 式中： 冲裁件周长 材料厚度 材料抗剪强度材料抗剪强度，材料厚度 落料力 冲孔力 落料时的卸料力 查表2.2：取表2.2 卸料力、顶件力、推件力系数材料及厚度/mm钢0.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.05>6.50.02

10、0.030.0250.03铝、铝合金0.0250.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.09故 冲孔时的推件力取图3的凹模刃口形式，则个查表2.1：故选择冲床时的总冲压力为： 该模具采用弹性卸料和下出料方式。根据计算结果，冲压设备拟选J23-40。图3 凹模刃口形式图4 压力中心2.3 压力中心的确定及相关计算确定模具压力中心按比例画出零件形状，选坐标系，如图4所示。因零件左右对称，即，故只需计算。将工件冲裁周边分成基本线段，求出各段长度及各段的重心位置： 故压力中心C坐标为：（0，46.27）有以上计算结果可看以出，若选用J23-40冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围

11、内，满足要求。2.4 工作零件刃口尺寸计算在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法计算。查表2.3得间隙值 ，。表2.3初始双面间隙Zmax、Zmin材料厚度t/mm08、10、3509M2、Q235Q34540、5065MnZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin<0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400

12、.0600.0400.0600.0400.0600.60.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.092对冲孔 ，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：查表2.4的凸、凹模制造公差： 表2.4 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差基本尺寸凸模公差凹模公差0.0200.020180-2600.0300.045>18-300.0200.025260-3600.0350.05030800.0200.030360-5000.0400.060801200.0250.035>

13、;5000.0500.0701201800.0300.040校核： 满足 条件查表2.5得因数 按式 表2.5 磨损系数材料厚度t/mm非圆形冲件圆形冲件10.750.50.750.5冲件公差/mm1<0.160.170.35>0.36<0.16>0.1612<0.200.210.41>0.42<0.20>0.2024<0.240.250.49>0.50<0.24>0.244<0.300.310.59>0.60<0.30>0.30对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用分开加工方法，其凸、凹模刃口部分

14、尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中未注公差的尺寸，查查表2.6找出其极限偏差：表2.6 冲裁件外径与内孔尺寸公差 料厚/mm冲件尺寸/mm0.20.50.51122446一般精度冲裁件100.08/0.050.12/0.050.18/0.060.24/0.030.30/0.0110500.10/0.080.16/0.080.22/0.100.28/0.120.35/0.15501500.14/0.120.22/0.220.30/0.160.40/0.200.50/0.251503000.20.30.50.71.0较高精度冲裁件100.

15、025/0.020.03/0.020.04/0.030.06/0.040.10/0.0610500.03/0.040.04/0.040.06/0.060.08/0.080.12/0.10501500.05/0.080.06/0.080.08/0.100.10/0.120.15/0.151503000.080.100.120.150.20查表2.5得因数为：当 时,当 时, 按式：3 模具总体设计3.1 模具类型的选择模具类型分为三种分别是：单工序模、复合模和级进模。单工序模又称简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具，如落料模、冲孔模、切断模切口模等。复合模是指在一次压力机的

16、行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两到以上不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上的主要特征是有一个或几个具有双重作用的工作零件凸凹模，如落料冲孔复合模中有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压，所以模具类型为复合模。3.2 定位方式的选择定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸

17、、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测定。3.3 卸料出件方式的选择卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装

18、于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为2.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料，又因为是复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。3.4 导向方式的选择在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用后侧导柱的导向方式，提高模具寿命和工件质量，方便

19、安装调整，故该复合模采用后侧导柱的导向方式。4 凸模、凹模、凸凹模的结构设计4.1 凸模结构的设计冲孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直柱的形状，尺寸标注如图5。图5 圆形凸模4.2 凹模结构的设计凹模的刃口形式，考虑到本例生产量大，所以采用刃口强度较高的凹模，即图3所示的刃口形式。凹模的外形尺寸，凹模的厚度（）和外径分别为：式中：式中：K有b和材料厚度t决定的凹模厚度系数查表4.1B垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离凹模壁厚c：尺寸标注如图6所示。表4.1 凹模厚度系数 图6 凹模外形4.3 凸凹模的的结构设计本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凸模外，必然还有一个

20、凸凹模。凸凹模的结构图如图7所示。校核凸凹模强度：凸凹模的最小壁厚: 而实际最小壁厚为，故符合强度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保证双面间隙。凸凹模上孔中心与边缘距离尺寸的公差，应比零件图标注精度高级，即定为。图7 凸凹模5 模具材料的选用和模架的选择5.1 模具材料的选用 冷冲模用钢应具有的力学性能：1）应具有较高的变形抗力；2）应具有较高的断裂抗力；3）应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能；4）应具有较高的冷热加工工艺性。 冷冲模零件材料选用原则：1）要选择能满足模具工作要求的最佳综合性能的材料；2）要针对模具失效形式选用钢材；3）要根据制品的批量大小，以最低成本的选材原则选材；4）

21、要根据冲模零件的作用选择材料；5）要根据冲模精度程度选择钢材。 综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表5.1和5.2可选择为冷冲模工作零件所用的钢材。表5.1 冷冲模工作零件材料零件名称使用条件选用材料凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模镶块，连续模，侧刃凸模形状简单，冲裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生产的冲裁T8、T8A、T10、T10A冲裁件厚度t3mm，形状复杂，或冲裁厚度t3mm的中小批量冲裁Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV要求批量较大，使用寿命较长的冲裁模W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20需要加热冲裁模3Gr2W8V、5GrNiM

22、o、6Gr4Mo3NiWV选择说明：在选择冲裁凸模、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效特点，量材而用。如形状简单、尺寸较小、受力较小的凸、凹模，只需要热处理工艺适当。性能可以满足使用，生产批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可以降低成本；反之，就应该选用变形较小，耐磨性高的合金工具钢。对于大、中型冲裁模，其材料成本与模具总成本10%18%左右，故应选用变形小、耐磨性高的合金工具钢较适宜。表5.2 冷冲模辅助材料的选用垫板5.2 模架的选择模架选用中等精度的中，小尺寸冲压件的后侧导柱模架，从右向送料，操作方便上模座：下模座：导柱：导套：垫板厚度：凸模固定板厚度：卸料板厚度取： 弹簧外露高度：模

23、具闭合高度：可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高度，由此可见，可以使用。6 主要零部件的设计6.1 卸料弹簧的设计计算： 模具结构初定6根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为： 根据预压力和模具结构尺寸，有书附录C1初选序号的弹簧，其最大工作负荷 校验是否满足。查书附录C1即负荷行程曲线，并经过计算可得到下标6.1数据： 表6.1 计算结果序号686044.515.510.518.7698058.221.81523.27012085.734.32331.271160113.246.83038.272200140.559.54048.2注：由表中数据可见，序号7072的弹簧均能满足，

24、但选序号70的弹簧最合适，因为其它弹簧太长，会使模具高度增加。70号弹簧的规格为：外径：钢丝直径：自由高度：装配高度：6.2 定位零件的设计落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上和两个孔作导正孔。导正孔的导正销的结构。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸凹模断面1mm，所以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采用H7/h6配和。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8×16。图8 导正销6.3 导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定两导料板的宽度，导料板的厚度按表选择。导料

25、板采用45钢制作，热处理硬度为4045HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。6.4 卸料部件的设计1卸料部件的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC.2螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉。公称直径为12mm,螺纹部分为M10×10mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模断面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。7 模具总装图该复合冲裁模将凹模即小凸模装在上模上，是典型的倒装结构，图9所示为本例的模具总图。模具上模部分主要由上模板、垫片、凸模、凸模固

26、定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。两个导正销控制条料送进的导向，固定挡料销控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉、弹簧组成。冲制的工件由推件杆推简办推销和推件块组成的刚性推件装置推出。条料送经时采用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销利用条料上和孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置电话设定比理想的几何

27、位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成后，当导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm而完成精确定距，用这种方法定距，精确可达到0.02mm。图9 装配图8 冲压设备的选择通过校核，选择开式双柱可倾压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压力：滑块行程：最大闭合高度：连杆调节量：工作台尺寸：垫板尺寸：模柄孔尺寸：最大倾斜角度：9 模具零件加工工艺本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件，固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。落料凸模的加工工艺过程见表9.1。表9.1 料凸模的加工工艺过程表：工序号工序名称工序内容工序图（示

28、意图）1备料将毛坯锻成长方体2热处理退火3刨刨6面，互为直角留单边余量0.5mm4热处理调质5磨平面磨6面，互成直角6钳工划线划出各孔位置线7加工螺钉孔、安装孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔等8热处理按热处理工艺，淬火回火达到5862HRC9磨平面精磨上、下平面10线切割按图线切割，轮廓达到尺寸要求11钳工精修全面达到设计要求12检验凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范。如图所示凹模的加工过程与图所示落料凹模的加工过程完全类似，见表9.1，在此就不再介绍。10 模具的装配和冲裁模具的试冲10.1 模具的装配根据复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上

29、模，并调整间隙、试冲、返修，具体装配见表10.1。表10.1垫板复合模的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配（1）装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板7的形孔中，并拧紧牢固3装配下模（1） 在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；（2） 在下模座、导料上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝（3） 将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉4装配上模（1） 在已装好的下模上放等

30、高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将凸模与固定板的组合装入凹模；（2） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺孔、销孔；（3） 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；（4） 将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导正销、承料板；切纸检查，合适后打入销钉。5试冲愈调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整10.2 模具的工作过程模具属于复合模其工作过程一般是在一次冲裁过程中能够完成所有的成形过程（冲孔与落料）。工作时，条料由卸料板上面送入，依靠导料销

31、和挡料销来对条料进行正确的定位，上模下行卸料板与推件块压紧板料，然后凸凹模完成冲孔工作，上模继续下行，工件要推件块的压紧即而完成落料，上模回升时，由卸料板及推件块完成卸料。10.3 冲裁模具的试冲模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法见表10.2。缺陷产生原因调整方法冲件毛刺过大1.刃口不锋利或淬火硬度不够2间