垫片的冲孔落料复合模具

1、模具课程设计说明书设计题目：车门垫板的冲压模具设计专 业： 材料成型及控制工程班 级： 0806092班学 号： 080609208姓 名： 梁晓磊指导教师：程俊伟 刘长红时 间： 2011-12-25 垫片的冲孔落料复合模具设计摘要 我本次课程设计的题目是垫圈的冲孔落料复合模具设计。设计之前认真完成了相关资料的收集工作。冲压工艺在现代机械、汽车、电子信息产品等制造业中有着广泛的应用，冲压模具是进行冲压工艺生产的重要工艺装备。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进

2、行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。 本文在分析制件的工艺性基础之上，综合考虑模具生产的可行性和经济性，完成了模具结构形式的选择、压力机的选用、凸凹模间隙及刃口尺寸计算、模具零部件结构设计和总装零件图的绘制。通过这次设计，我巩固了机械基础知识，将大学四年所学融会贯通。同时学会了手册、工具书的使用，拓宽了知识面。对冲压工艺与模具设计有了整体的认识，具有能正确编制冲压件工艺规程和设计中等复杂程度模具的能力。由于本人知识面窄、水平有限、经验不足等诸多原因，在论文的设计和编写中可能存在许多的问题，希

3、望老师能提出宝贵意见和建议，以利于我在以后不断改进，谢谢！关键词：模具；复合模具；冲压工艺；压力机前 言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料(固态或液态)流动，使之形成所需要的形体，用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料厂消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改选序列

4、的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%90%的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，一个型号的汽车所需模具达几千副

5、，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80%的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电建筑等，也存在巨大的模具市场。目 录 摘要.1 前言.2 一 冲压件.5二 零件的工艺性分析.5 2.1 零件的工艺性分析.5 2.2 冲裁件的精度与粗糙.52.3 确定工艺方案.6三 冲压模具总体结构设计 .63.1 模具类型.63.2 操作与定位方式.6

6、3.3 卸料与出件方式.6 3.4 模架类型及精度.6四 冲压模具工艺与设计计算.6 4.1 排样设计与计算.64.2 设计冲压力与压力中心,初选压力机. .74.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差.8五 模具的总张图与零件图.95.1 冲压模具的零件图.9 (1)凹模的设计.9 (2)凸模的设计.9 (3)凸凹模的设计.105.2选择坚固件及定位零件.10 (1) 螺钉规格的选用.10 (2) 活动挡料销.105.3设计和选用卸料与出件零件.11 (1)卸料板.115.4选择模架及其它模具零件.11 (1) 模架.11 (2) 模柄.11 (3) 垫板.11 (4) 凸模固定板.11 （5) 凸凹

7、模固定板.125.5压力机的校核.125.6复合模具的总装配图.13 六 总结.14 七 致谢.15 八 参考文献.15 垫片的冲孔落料复合模具课程设计 一冲压件冲压件图如图1所示:冲压技术要求:1. 材料:08钢2. 材料厚度:3mm3. 生产批量:大批量二 .零件的工艺性分析.2.1 零件的工艺性分析 图1 冲压件 该零件材料为08钢结构简单,抗剪强度为300mpa形状对称,只有落料，冲孔两个工序具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个20mm的孔两个8mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的的距离也满足要求，最小壁厚为6mm（20mm孔与35mm的孔、8mm的孔与R10mm的外圆之

8、间的壁厚。）2.2 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较底，普通冲裁完全能满足要求。根据表8-14得出零件图如下： 图2 零件图2.3确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种：方案一:单序模：零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;方案二:复合模：若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,凸凹模最小壁厚为3.2mm。 方案三:级进模

9、：大批量生产、冲裁精度较高，冲裁件孔与孔、孔与边缘尺寸较小时使用，计算该件的最小壁厚为6mm。综上所述可选方案二复合模。三.冲压模具总体结构设计3.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用复合冲裁模。3.2 导向与定位方式导向形式：滑动导柱导套导向定位方式：板料定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销完成，因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用的是导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。33 卸料与出件方式冲孔凸模与凸凹模冲孔，冲孔废料直接落料。利用推件块将制件顶出。34 模架类型及精度该模具采用后侧导柱模架，以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。四 冲压模具工艺与设计计算41 排

10、样设计与计算1.根据零件形状和增大利用率而采用斜排。2.搭边值设定：查表2.5.2得a1=2.5 a=2.83.条料宽度与导料板间距离计算 采用无侧压装置条料宽度与导料板间距离 条料的宽度B=（Dmax+2a+C）查表2.5.3得条料宽度偏差=0.9mm导料板与条料之间的最小间隙C查表2.5.5得C=0.5B=(35+2x2.8+0.5)=41.1mm,根据实际取料宽为42mm导料板间的距离:A=B+C= 42+0.5=42.5mm步距S=2X+a1如图2,x=35.28,S=35.28X2+2.5=73.06,图3 排样图4、条料的利用率=(A/BS)X100%由零件图用CAD计算得一个零件

11、的面积为1600.77mm一个进距内的坯料面积:B X S=42X73.06=3068.52mm,因此材料利用率为:=(A/BS)X100%=(1600.77/3068.52)X100%53%4.2 设计冲压力与压力中心,初选压力机.(1). 落料力 根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件外周边之和L=186.6mm,冲孔内周边之和L=113.1mm,又因为=300Mpa,t=3mm,取K=1.3,则根据式,F1=KLt=1.3X186.6X3X300=218.322KN冲孔力: F2=KLt=1.3X113.1X3X300=132.327KN所以冲裁力F=F1+F2=218.322+132.

12、327=350.649KN 推件力:由表2.9.4,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=9mm,故n=h/t=9/3=3,查表2.6.1,取KT=0.45则FT=n KT F冲=3X0.45X132.327 =178.641KN 卸料力 FX 由表2.6.1,取KX=0.04,则FX=KXXF落=0.04X218.322=8.732KN所以FZ=F+FX+FT=350.649+178.641+8.732=538.02KN公称压力F=1.3FZ=1.3X538.02=699.43KN根据公称压力选取压力机因此可选压力机型号为J23-80闭合高度为380H290 (2)压力中心 因为该制件是简单对称

13、件,所以压力中心为该制件的几何中心.4.3.计算凸凹模刃口尺寸及公差1.冲孔尺寸2-根据表2.3.3,由材料厚度可得Zmin=0.460mm, Zmax=0.640mm.查表2.4.1T=0.020 A=0.020磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,校核: T+A=0.04Zmax-Zmin=0.18dT=(dmin+x)=(8+0.5X0.36)=8.18dA=(dT + Zmin)=(8.18+0.46)=8.642.冲孔尺寸20根据表2.3.3, 由材料厚度可得Zmin=0.460mm, Zmax=0.640mm. 查表2.4.1T=0.020 A=0.025磨损系数表可得磨损系数X1=

14、0.5,校核: T+A=0.045Zmax-Zmin=0.18dT=(dmin+x)=(20+0.5X0.52)=20.26dA=(dT + Zmin)=( 20.26+0.46)=20.723.落料尺寸20根据表2.3.3, 由材料厚度可得Zmin=0.460mm, Zmax=0.640mm. 查表2.4.1T=0.020 A=0.025磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,校核: T+A=0.045Zmax-Zmin=0.18DA=(Dmax-x)=(20-0.5X0.52)=19.74DT=(DA-Zmax)=(19.74-0.64) =19.14.落料尺寸35根据表2.3.3, 由材料厚

15、度可得Zmin=0.460mm, Zmax=0.640mm. 查表2.4.1T=0.020 A=0.030磨损系数表可得磨损系数X1=0.5,校核: T+A=0.05Zmax-Zmin=0.18DA=(Dmax-x)=(35-0.5X0.62)=34.69DT=(DA-Zmax)=(34.69-0.64) =34.055.孔心距 60±0.74L=L平±18=60±18X1.48=60±0.185五. 模具的总张图与零件图5.1 冲压模具的零件图(1).凹模设计 各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据将压力

16、中心与模柄中心重合,其轮廓尺寸按公式2.9.3 2.9.4计算 用CAD计算出凹模刃口的最大尺寸b=78mm,查表2.9.5得k=0.3凹模厚度H=kb=0.3X78=23.4mm 凹模厚度取24mm凹模壁厚C=(1.5-2)H=40mm 所以凹模壁厚度为40mm 凹模长度L=l+2C=78+2X40=158mm 凹模宽度 B=l+2C=35+2X40=115mm由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=158X115X24,查有关国家标准,并无厚度合适,因此我选LXB为标准尺寸,得L X B=160X125凹模材料的选用:材料选用Cr4WmoV。 (2).凸模设计凸模材料：参照冲压模制造选用T10A

17、因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用阶梯式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，冲孔凸模结构如下图：凸模长度L=H固+H凹=1.8 H凹=1.8X24=43.2 H1=0.8 H凹=0.8X24=19.2 图4 冲小孔凸模 图5冲大孔凸模(3)凸凹模设计由表2.9.6得凸凹模最小壁厚=6.7 5.2. 选择坚固件及定位零件 （1）螺钉规格的选用:根据标准GB699选取材料为45钢.热处理硬度值HRC3540 卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉,卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为12mm 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凹模端面

18、1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整. 图6 螺钉 （2）活动挡料销: 在卸料板上固定了3个导料销,用于条料送进的定位.在送进方向上用一个弹簧弹顶装置的挡料销, 挡料销,的尺寸如下图:图7 挡料销5.3. 设计和选用卸料与出件零件卸料以卸料板卸料,出件是以凸凹模往上冲出即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取10，LXBXH=158X115X10材料为45号钢由以上根据凸凹模可设计出卸料板 5.4 .选择模架及其它模具零件（1）选择模架:根据GB/T 2861.5-90,由凹模周界158X115,及安装要求选取凹模周界:L X B=160

19、X125,闭合高度:H=170205,上模座:160X125X40下模座:160X125X50导柱25X160, 导套:25X95X38,（2）模柄:由压力机的型号J23-80.可查得模柄孔的直径为60,深度为80,由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，故选用压入式模柄较合理。（3）垫板: 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取310mm,这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格

20、为LXBXH=160X115X10（4）凸模固定板: 凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致,厚度为20mm,根据核准选取板的规格为L X B X H=160X115X20;见下图：图8 凸模固定板（5）凸凹模固定板: 凸凹模固定板的尺寸与垫板的尺寸一致,厚度为20mm,规格为LXBXH=160X115X20;见下图图9 凸凹模固定板5.5 压力机的校核(1).公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为J23-80,它的压力为800>699.43所以压力得以校核;(2).闭合高度 由压力机型号知Hmax=380 M=90 H1=100Hmin=HmaxM=380-90=290(M为闭合高

21、度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)根据GB/T 2851.3-90 得模具闭和高度为170H205,根据公称压力选用压力机闭和高度 290H380, H垫=100因为 Hmin+10-H垫HHmax-5-H垫 200H275所以H=205 选顶定压力机J23-80符合要求。H=H(上)+H(垫)+H(凸凹)+L+H(下)=40+10+43.2+H(凸凹)+50=145+ H(凸凹)145+ H(凸凹)=205 H(凸凹)=605.6根据前面的设计与分析,可以得出复合模具总装图图10 装配图1-下模座，2-圆柱销,3-凸凹模固定板4-导柱,5-弹簧,6-活动挡料销7-导套 8-螺钉9-紧固螺

22、钉10-推杆11-打杆12-模柄 13-推板 14-上模座 15-垫板16-凸模固定板 17-冲小孔凸模 18-冲大孔凸模 19-推件块 20-卸料板 21-卸料螺钉 22-凸凹模 23-挡料销 24-导料销六 总结在大学的学习过程中，课程设计是一个重要的环节。是我们步入社会参与实际工作的一次极好的演示，我十分有幸提早把课程设计和实际工作有机的结合起来。经过一学期对模具整体结构和细节的学习与了解，为了更进一步的了解模具制造和加工，利用所学模具知识设计一套简单的垫片冲孔落料复合模具，来巩固所学模具知识。此次的课程设计是我们从大学毕业走向未来工作的重要一步，从最初的选题、开题到计算、绘图直到完成设计，期间查找资料、老师们的指导与同学的交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。不但使我更进一步理解和懂得了以前学到的知识而且还把以前课本