垫板冲压模具课程设计

1、实用标准文案垫板冲压模具课程设计冲裁模设计题目如图1所示零件：垫扳生产批量：大批量材料：08F t=2mm计 该 零 件 的 冲 压 工l-j39.一精彩文档2零件的工艺分析2.1 结构与尺寸该零件结构简单，形状对称。硬钢材料被自由凸模冲圆形孔，查冷冲压工艺及模具设计表3-8,可知该 工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为：6>1.3t=1.3 X 2=2.6。,故最小孔边距不应小由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行于材料厚度t,该工件的空边距(20)>t=2,(10)>t=2,均适宜于冲裁加工。2.2 精度零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT1

2、4级确定工件尺寸的 公差，经查表得，各尺寸公差分别为：0000零件外形：58 °0.74,38*2, 30 型2, 16 取3, 8 ”优0.30零件内形:6 0孔心、品E:18 ±0.215,利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。2.3 材料08F,属于碳素结构钢，查冷冲压工艺及模具设计附表1可知抗剪强度r 二260MPa断后伸长率=32%。此材料具有良好的塑性和较高的弹性，其冲裁加工性 能好。根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工。3确定冲裁工艺方案该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(a)先落料，再冲孔，采用单工序模生产；(b)采用

3、落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；(c)用冲孔一一落料连续冲压，采用级进模生产。方案(a)模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工， 生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生 产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以 达到较好的零件质量。根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。4确定模具总体结构方案4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在 有双重作用的结构零件一一凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。 采

4、用倒 装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。 4.2 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可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。考虑到零件尺寸大小，材 料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料， 并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用使用挡料销的目的是为了提高材料利 用率。4.3 卸料与出件方式采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不 大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的

5、平面度。为了方便操作， 提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4.4 模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。 由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。4.5 凸模设计凸模的结构形式与固定方法：落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模与固定板的加工，可设计成固定台 阶式，中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台 肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工 的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定。5工艺设计计算5.1 排样设计与计算零件外形近似矩形，轮

6、廓尺寸为 58X30。考虑操作方便并为了保证零件精 度，采用直排有废料排样。如图1所示：查冷冲压工艺及模具设计表3-13 ,工件的搭边值a=2,沿边的搭边值ai=2.2级进模送料步距为S=30+2=32mm条料宽度按表3-14中公式计算：B -0A=(Dma+2ai) -A0 查表 315 得： =0.6B= (58+2X2.2) 00.6=62.4 00.6 (mm)由零件图近似算得一个零件的面积为 1354.8 mm2, 一个进距内的坏料面积BX S=62.4X 32=1996.8 mm 2 。因此一个进距内的材料利用率为：n=(A/BS) X 100% =67.8 %查冷冲压工艺及模具设

7、计附表 3选用板料规格为710X2000X 2。采用横裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为32,每间条可冲零件个数22个零件。则一块板材的材料利用率为：*1= (nx A0/A) x 100%”=(22X32X1354.8/710 X 2000) X 100% =67.2 %采用纵裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为11,每条可冲零 件个数62个零件，则一块板材的材料利用率为：*1= (nx A/A) X 100%n= (11X62X1354.8/710 X 2000)义 100% =59.2 %根据以上分析，横裁时比纵裁时的板材的材料利用率高，因此采用横裁5.2 计算

8、冲压力与压力中心，初选压力机冲裁力：根据零件图可算得一个零件外周边长度：Li=16 兀 +8+28+38X 2=162.27内周边长度之和：L=2 兀 X 3=18.84 mm查冷冲压工艺及模具设计附表 1可知：七=260MP查冷冲压工艺及模具设计附表 3可知：KX=0.05, K t=0.055.落料力：F落=KL t T=1.3X162.27 X2X260=109.69KN冲孔力：FKL t T=1.3X6 兀 X 2X260=12.74KN卸料力：Fx=KxF 落=0.05X109.69=5.48KN推件力：根据材料厚度取凹用K刃口直壁高度 h=6,故:n=h/t=3FT=nKtF 孔=

9、3X0.055 X 25.47=4.20KN总冲压力：Fe = F 落 + F 孔+Fx+ Ft则 Fe=109.69+12.74+5.48+4.20=132.11KN应选取的压力机公称压力：25t.因此可初选压力机型号为J23-25 o当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校 核，从而最终确定压力机的规格。确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系：由图可知，该形状关于X轴上下对称，关于Y轴左右对称，则压力中心为该 图形的几何中心。即坐标原点 Q该点坐标为(0, 0)。5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差由于模具间隙较小，周凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模

10、之间存在 着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸， 而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。 固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料 与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时， 需遵循 以下原则：(I)落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口 尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较 小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；(II )冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸 在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹

11、模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；(III )凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高23级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。a)：落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算：i)凹模磨损后增大的尺寸，按冷冲压工艺及模具设计公式：D=(DmaX)；计算，取 5 a=A/4 ,制件精度为IT14级，故X=0.55800.74:D ai =(58-0.5 X0.74 ) 00185 =57.63 0°.185 (mm)038 .62:D A2= (38-0.5 X 0.62 )泮55 =37.69 00.155 (mm)030工52:DA3=(

12、30-0.5 X 0.52 )J'3 =29.74 工3(mm)016 取3:DA4=(16-0.5 X 0.43)00.1075 =15.785 00.1075(mm)08.36:DA5= (8-0.5 X 0.36) 00.09=7.18 00.09 (mm)ii)凹模磨损后不变的尺寸，按冷冲压工艺及模具设计公式： C= (Cnin+X ) ± 0.5 6 a：计算，取6 A=A /4 ,制件精度为IT14级，故X=0.518± 0.215: C d1=(17.785+0.5 X 0.43) ±0.43/8=18 ± 0.05375 (mm)

13、冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值， 这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。查冷冲压工艺及模具设计表 3-3可知Zmax=0.360 mm , Z min=0.246 mm相应凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模为圆形，可按冷冲压工艺及模具设计公式 dT=(dmm+xA) L计算，取6 T=A/4,制件精度为IT14级，故X=0.50.30120 : dT1=(6+0.5 X 0.

14、30) :075 =6.15 %0756设计选用零件、部件，绘制模具总装草图6.1 凹模设计凹模的结构形式和固定方法：凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固 定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度 和寿命，其值可查冷冲压工艺及模具设计表3-23。凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有磨损和保证冲件的质 量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取 6mm,漏料部分沿刃口轮廓单边扩大 0.5 mm凹模轮廓尺寸的确定：查冷冲压工艺及模具设计表 3-24,得：K=0.28;查冷冲压工艺及模具设计表 3-25, 得：s 2=36;凹模厚度 H=ks=0.28X 5

15、8=16.24 (mm)B=s+ (2.5 4.0) H=58+ (2.5 4.0) X 16.24=98.6 122.96 (mm)L=si+2s2=30+2X 36=102 (mm)根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为LXBX H=125X 125X 28.5 (mm)凹模材料和技术要求：凹模的材料选用T10A工件部分淬硬至HRC5862外轮廓棱角要倒钝。如图2所示：其余1J图2落料凹模6.2 凸模设计6.2.1 凸模的结构形式与固定方法冲孔部分的凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸 模设计成台阶式。为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸

16、模常做成圆滑过渡的阶梯形， 小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固 定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。6.2.2 凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的。采用弹性卸料时，凸模长度按公式 L=hl + h2+h3计算， 式中L-凸模长度，mmh 1-凸模固定板厚度，mm;h2-卸料板厚度，mm ;h3-卸料弹性元件被预压后的厚度L=22mm+10mm+18.5mm=50.5mm6.2.3 凸模的强度与刚度校核一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中， 估计 强度足够，只需对刚度进行校核。对

17、冲孔凸模进行刚度校核：凸模的最大自由长度不超过下式：T fa有导向的凸模Lma泛1200T ,其中对于圆形凸模I min=II d"/64则Lmax< 1200二 124 641.3 12；.2 260=24.00mm由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过 24.00mm根据冲孔标准中的凸 模长度系列，选取凸模的长度：50.56.2.4 凸模材料和技术条件凸模材料采用碳素工具钢T10A凸模工作端（即刃口）淬硬至 HRC5660, 凸模尾端淬火后，硬度为 HRC 4>48为宜。如图3所示：匚 Tl?其余技术要求“材料采用碳素工具钢T10A.2.刃口淬硬至5660HRC尾端淬

18、硬至4348HRC.图3冲孔凸模6.3 凸凹模的设计6.3.1 凸凹模的结构形式与固定方法凸凹模的结构简图如图4所示:其余技术要求：1 .上下面无毛刺，平行度为0.02.2 .材料为T10A,热处理56-60HRC.3 .带*号的尺寸按凹模实际尺寸配作, 保证 Zmin=0.246.4 .带*号的尺寸按 凸模实际尺寸配作, 保证 Zmin=0.246.图4凸凹模凸凹模与凸凹模固定板的采用 H7/m6配合。6.3.2 校核凸凹模的强度冲孔边缘与工件外开边缘不平行时，凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度 t=2mm而实际最小壁厚为5mm故符合强度要求。6.3.3 凸凹模尺寸的确定凸凹模的外刃口尺寸按凹

19、模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.246mm内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.246mm6.3.4 凸凹模材料和技术条件凸凹模材料采用碳素工具钢 T10A,淬硬至5660HRC6.4 定位零件定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料 送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，规格为 GB/T7694.10-94, 材料45号钢，硬度为4348HRC选用导料销两个。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进，位于条料的 后侧（条料从右向左送进）尺寸规格为6X2,如图5所示：图5

20、导料销6.5 卸料与出件装置出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元 件组成。卸料板：弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸,厚度取凹模厚度的0.60.8倍，卸料板与凸模的单边间隙按冷冲压工艺及模具设计表 3-32选 取,t >1mm寸，单边间隙为0.15mm为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺 寸端面0.30.5 ,卸料板的尺寸规格为：125mmX125mmX10mmft为：45#钢。 如图6所示：A-A技术要捻1 .上下面平行度为0,强粗超度为L氏 2面料为调质2428国1图6卸料板

21、卸料螺钉：卸料螺钉采用标准的阶梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择4个卸料螺钉，规 格为，JB/T7650.5-94 。如图7所示：图7卸料螺钉卸料装置：由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性元件， 卸料橡皮的选择原则：为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力FxFx'=APP5 Fx=5.48KN式中Fx件橡皮工作时的弹力，A一橡皮的横截面积，P与橡橡皮压缩量有关 的单位压力，一般预压时压缩量为10%-15%由冷冲压工艺及模具设计图3-64知，P= P=0.6MPa求得 A=91.3cmt由冷冲压工艺及模具设计表 3-33 中的公式求得橡皮尺寸规格

22、为 35 X 26 X 24根据工件材料厚度为2mm冲裁时凸模进如凹模的深度为1mm模具维修时 刃磨留量为2mm开启时卸料板高于凸模1mm则求得总工作行程：h工件=6mm,使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35%-45%5则是皮的自由高度应为：H=h/(0.250.30)=6/(0.250.30)=2024mm模具组装时的预压缩量为：H预=(10%-15% H=2.43.6mm取H预=3mm由此可知：安装橡皮高度尺寸为 21mm,式中的H所需的工作行程。由上式所得的高度，还在按下式进行校核：0.5 &H/B01.5如果H/D超过1.5,应把橡皮分成若干段，并在橡皮之间垫上钢

23、圈。由冷冲压工艺及模具设计表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为 35 X 26 X246.6模架及其它零件的选用6.6.1 模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力 中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用34个螺钉固定在上模座上。如图8所示：图8模柄技术要求：L 林即 235-AF6.6.2 模座标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，上模座：125mm x 125mnh< 35mm下模座：125mrK 125m佛 45mm模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT20Q6.6.3 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模

24、或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：p=E/a式中一凸模头部端面对模座的单位面积压力；F12一凸模承受的总压力；A 凸模头部端面与承受面积。由于计算的P值大于冷冲压工艺及模具设计表 3-34模座材料的许应压 力，因此在工作零件与模座之间加垫板。垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC43-48,其尺寸规格为：125mrK 125mrK 10mm上下面须磨平，保证平行。如图9所示：6XJS92X03A-A1口口刀LT图9垫板模架选用后侧导柱标准模架：上模座：LX BX H =125mr 125m佛 35mm下模座：LX BX H=125mmi25mm(45mm导柱：DX

25、 L=C22mrK 150mm导套：d x L x DR> 35mrK 85m佛 38mm模架的闭合高度：160190mm垫板厚度：10mm凸模固定板厚度：22 mm上模底板厚：35 mm凹模厚度：28.5mm橡皮厚：24mm卸料板厚度10 mm凸凹模固定板厚度：45 mm下模底板厚：45 mm模具的闭合厚度：Hd=35+10+22+28.5+2+1+45+45=188.5mm6.6.4 冲压设备的选择选用开式双柱可倾压力机J23-25。公称压力为25t ,滑块行程为65mm,最大闭合高度270mm,滑块中心线至床身距离200 mm工作台尺寸：370 mnK 560 mm垫板厚度：50

26、mm模柄孔尺寸：40 mmx 60 mm.6.6.5 紧固件的选用上模螺钉：螺钉起联接紧固作用，上模上 6个，45钢，尺寸为M8X70T模螺钉: 6个，45钢，尺寸为M6X55销钉起定位作用，同时也承 受一定的偏移力.上模3个，45钢，尺寸为6X60.7压力机的校核7.1 公称压力根据公称压力的选取压力机型号为 J23-25,它的压力为25t>15.79t ,所以压 力得以校核； 7.2滑块行程滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出 .这里 只是材料的厚度t=2mm卸料板白厚度H=10mnm凸模冲入凹模的最大深度 2mm, 即 S1=2+10+2=14mm<S

27、=65mmZ得以校核.7.3 行程次数行程次数为105次/min.因为生产批量为中批量，又是手工送料，不能太快， 因此是得以校核.7.4 工作台面的尺寸根据下模座 LXB=125mm： 125mm旦每边留出 60100mmi|3L1XB=325mrH 325mm而压力机的工作台面 L2X B=560mm(370mm冲压件和废料从下模漏出， 漏料尺寸小于58mrK 30mm而压力机的孔尺寸为 250X 250,故符合要求，得以校核；7.5 滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为40mm模柄孔深度为60mm而所选的模柄夹持部分直 径为30mm长度为48mm故符合要求，得以校核；7.6 闭合高度由压力机

28、型号知Hmax=270mm M=80 H1=70Hmin=Hmax M= 270-80=190(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由公式得:(Hmax - H1)-5 >HI> ( Hmin - H1)+10，得(270 - 70)-5 >188.5 >(190 -70)+10即195 >188.5 >120 ,所以所选压力机合适，即压力机得以校核.8模具主要零件加工工艺规程的编制8.1 冲压模具制造技术要求模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量

29、等方面均应符合相应图样的要求。b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必须达到设计要求.d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模 存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件为止。8.2 总装工艺总装图如图15所示：图15总装图技术要求：1、装配技术要求按GB/T14662-19922、检验及验收技术要求按GB/T14662-19923、模具使用设备为JB23-251一 下模座2导柱3一内六角螺钉。8X70 4 一内六角螺钉。8X605 导套6 凸模固定板7冲孔凸模8 垫板9一上模座10 一销钉11

30、一模柄12打料杆13一连接推杆14一凸凹模15卸料板16 一推件块17凹模18活动挡料销19一推板20一弹性橡胶21凸凹模固定板22一卸料螺钉23 导料销加工工艺路线：1备料2把导柱2安装在下模座1上。3把凸凹模14放在下模座1上面，按中心线装上凸凹模固定板 21,用螺钉 4把凸凹模固定在下模座上。4通过卸料螺钉22把橡皮20和卸料板15固定好，在卸料板上装好导料销 23和挡料销18。5把导套安装在上模座上。6把4个冲孔凸模通过凸模固定板6和垫板8 一起固定到上模座9上，连同 凹模17起用螺钉3和销钉10紧固。7把模柄11装在上模座9上，用螺钉紧固，装上打杆12。8把组装好的上模座和下模座通过导柱导套组装起来，中间装上2mmff的材料。9试模10调整到合格11入库8.3 加工要求1