方形垫圈冲压复合模具设计

1、 目录1 工艺分析31.1材料分析31.2结构分析31.3精度分析31.4冲压工序性质的确定31.5冲压方案的确定31.3 排样选择32 冲裁压力、压力中心的计算和压力机的选择42.1 方形冲裁力和中间圆形冲裁力42.2、压力中心的计算52.3压力机的选择53 模具工作部分尺寸及公差53.1、冲裁模间隙值的确定53.2 尺寸公差的确定53.3 凸模、凹模刃口尺寸的确定53.3.1 落料63.3.2 冲孔64 工作零件结构设计与选择74.1冲裁凹模结构设计7冲裁件凹模厚度H确定74.1.2 凹模在送料方向的长度7凹模垂直于送料方向的宽度7凹模结构形式74.2 冲孔凹模的结构设计8冲孔凸模的长度8

2、凸模结构形式84.3 凸凹模结构设计与选择9凸凹模强度核算9凸凹模的长度95 模架与导柱的设计与选用105.1 模架的类型选择105.2 模架的结构形式106 其他零件的设计106.1 凸模固定板的设计106.2 凸模垫板的设计：116.3 模柄的选取116.4 固定卸料板的设计116.5 导料销116.6 凹模垫板的设计126.7 挡料销选取126.8 防转销127 模具装配与调试128 工件的冲孔、落料复合模装配图139 冲压件成本核算1410 参考文献16 方形垫圈冲压复合模具设计1 工艺分析 1.1材料分析10号钢为优质碳素结构钢。塑性、韧性较好，易冷热加工成型。1.2结构分析该制件形

3、状规则、简单、对称。1.3精度分析该制件尺寸要求精度为IT13，用普通冲裁可以达到零件的精度要求。1.4冲压工序性质的确定 由于结构简单，选择先冲孔，在进行落料。1.5冲压方案的确定 该制件为冲孔落料件，可有如下方案进行加工。 方案一：先落料后冲孔，采用两套简单模具加工。 方案二：采用级进模进行生产。方案三：采用落料冲孔复合模生产。 单工序模、级进模和复合模的特点比较如表1所示表1 单工序模、级进模和复合模的特点比较项目单工序模级进模复合模冲压精度较低较高（IT10IT13）高（IT8IT11）制作平整程度一般不平整，高质量件必须交平应压料较好，制件平整冲压制造的难易程度及价格容易、价格低简单

4、形状制件的级进模比复合模制造难度低，价格较低复合形状制件的复合模比级进模的制作难度低，相对价格低生产率较低最高高使用高速自动压力机的可能性有自动送料装置，可以连冲，但速度不能太高。适用于高速自动压力机不宜用于高速自动压力机材料要求边料要求不高、可以用边角料边料或卷料，要求严格出用调料外，小件可以用边角料，但生产效率低生产安全性不安全比较安全不安全，要有安全装置 由于单工序生产需要两套模具，生产效率低，精度不高。而由于该制件生产效率为中等，综合上表1不采用级进模，所以采取复合模进行生产。1.3 排样选择 由于制件结构简单，采用单直排的排样设计，如下图所示。图2方形垫圈单直排形式排样 查表2-29

5、得出工件间距a1=2.0，沿边a=2.2。 1.4 计算材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。（冲压工实际操作手册） 一个步距内的材料利用率/BS×100% (公式5-2) 式中 A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度； S步距； =1358(45.2×45)=66.82 冲裁压力、压力中心的计算和压力机的选择2.1 方形冲裁力和中间圆形冲裁力 查表1-49故10号钢的抗剪强度b=255333MPa，则取b=280MPa；k=1.3:；L为冲裁件周长；t为材料厚度；方形冲裁力：F方=KLtb =1.3×

6、;4×43×2.2×280 =137737N中间圆形冲孔冲裁力：F圆=KLtb =1.3××25×2.2×280 =62862.8N总的冲裁力：F总=F方+F圆 =137737+62862.8 =200599N 模具采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时，查表冲压工艺及冲模设计表3-9，得出Kx，取Kx=0.05，KT=0.055，n=1。卸料力：Fx=KxF =0.05×200599 =10029N 推件力：FT=nKTF =0.055×200599 =11033N 总冲压力：FZ=F+FX+FT=22

7、1661N2.2、压力中心的计算 零件外形为对称件，所以该零件的压力中心为零件的几何中心。2.3压力机的选择 由于总的冲压力=221 KN ，故查表2232可知应该选择型号为的开式压力机，其参数如下： 工称压力为250 KN 滑块行程为65 mm 最大闭合高度为270 mm 最大闭合高度调节量为55 mm 工作台尺寸（前后×左右）为370×500 mm 模柄尺寸 40×60 mm3 模具工作部分尺寸及公差3.1、冲裁模间隙值的确定 查表2冲裁模初始双面间隙z可得表2 冲裁模初始双面间隙z 材料厚度08 10 35 Q235Q34540 50ZminZmaxZmin

8、ZmaxZminZmax1.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.3802.10.2600.3800.2800.4000.2800.4002.50.3600.5000.3800.5400.3800.5402.750.4000.5600.4200.6000.4200.600 Zmax= 0.246mm Zmin=0.360mm3.2 尺寸公差的确定 查标准公差数值（GB/T 18600.31998摘录） 方形尺寸公差数值=0.39 圆形尺寸公差数值=0.333.3 凸模、凹模刃口尺寸的确定根据零件的特点，凸模与

9、凹模采用分别加工法。 落料件的尺寸按凹模尺寸为基准求得 Dd=（Dmaxx）+d Dp=（DdZmin）p=（DmaxxZmin）p 冲孔件的尺寸按凸模尺寸为基准求得 d p=（dmin+x）p d d=（dp+Zmin）+d=（dmin+x+Zmin）+d3.3.1 落料 查表231，表232得 d=0.030 p=0.020 满足|d | + | p | =0.050<ZmaxZmin，故符合条件。查表3得 X=0.75把已知和查表的数据代入公式，及得 Dd=（Dmaxx）+d =（430.75×0.36）+0.03 =42.7075+0.030 Dp=（DdZmin）p

10、=（42.70750.246）0.020 =42.46150.020表3 系数 x 料厚 t/mm 非圆形 圆形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差/mm 1 <0.160.170.350.36<0.160.16 12 <0.200.210.410.42<0.200.20 24 <0.240.250.490.50<0.240.24 >4 <0.300.310.590.60<0.300.303.3.2 冲孔 查表231，表232得 d=0.020 p=0.014 满足|d | + | p | =0.034<ZmaxZmin

11、，故符合条件。 查表冲压工艺及冲模设计表35得 X=0.5 把已知和查表的数据代入公式，及得 dp=（dmin+x）p =（25+0.5×0.33）0.014 =25.1650.014 dd=（dp+Zmin）+d =（25.165+0.246）+0.020 =25.411+0.0204 工作零件结构设计与选择4.1冲裁凹模结构设计冲裁件凹模厚度H确定 H=K =1.3× =31.17 mm 式中K为修正系数，K=1.3；故 取 H=32 mm4.1.2 凹模在送料方向的长度 W11.2Ha =1.2×32 =38.4 mm式中W为垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大

12、距离。 长度L 故取长度L=120 mm凹模垂直于送料方向的宽度 B=h+2s2 =43+2×30 =103mm；式中S2送料方向的凹模至凹模边缘的最小距离；查表p64表312；故S2=30mm； 凹模结构形式 选择整体式凹模，结构尺寸如下图3图3 落料整体式凹模4.2 冲孔凹模的结构设计冲孔凸模的长度 L= Ht+Ha+0.5 H为凸模固定板厚 故 =1 取=20 mm 则 mm 取Ht=14mm综上有 L = Ht+Ha+0.5 =14+32+0.5 =46.5 mm凸模结构形式 由于冲裁件冲孔的直径为25mm，选择如图4所示的圆形凸模结构。图4 冲孔圆形凸模4.3 凸凹模结构设

13、计与选择凸凹模强度核算 查表314故倒装复合模的最小壁厚应等于或大于5.2mm 则有4325>2×5.2 故能采用复合模设计。凸凹模的长度 L=H1+H2+H H1凸模固定板的厚度，当板料厚度t=1.52.5mm时，取H1为 20mm； H2卸料板的厚度；取H2=12mm H附加长度；取H=34mm故 L=H1+H2+H3+H =20+12+34 =66mm凸凹模结构形式如图5所示 图5 凸凹模 图5 凸凹模5 模架与导柱的设计与选用5.1 模架的类型选择 根据国家标准及设计要求，选择对角导柱模模架。5.2 模架的结构形式 查询冲压模具试用手册，模架结构详见装配图图6。6 其他

14、零件的设计6.1 凸模固定板的设计根据凸模的结构形状与尺寸，为了保证起连接的可靠性，与模具整体结构的一致性，取其外形尺寸同凹模板相同为：120×103×12。 1凸模固定板的材料根据模具零件的材料选取原则，选取凸模固定板材料为45#。 2凸模固定板连接螺钉的布置 螺钉数量的确定由于凸模固定板与上模座相连接，其具体要求是可靠性和稳定性，且该凸模固定板为矩形，故采用4个螺钉相连接。 螺钉大小的确定由于采用固定卸料，采用连接螺钉为M16，长度根据被连接零件的厚度确定。 螺钉位置的确定在确定螺钉位置时，选取对角布置的方式。 3销钉布置： 销钉数量的确定根据模具结构的要求，销钉在模具

15、中主要起定位作用，故采用2个销钉。 销钉参数的确定由于该模具从外形结构上讲并不大，故采用12。长度根据被连接件的长度确定。 销钉位置的确定为了保证被连接零件定位的准确性，采用对角布置。螺钉、销钉的具体布置如凹模图所示。6.2 凸模垫板的设计： 根据凸模尺寸，查询相关资料，本次凸模不采用垫板。6.3 模柄的选取根据所选压力机模柄孔的尺寸，参照冲压手册，选取模柄为：A30×75。6.4 固定卸料板的设计 1外形尺寸的确定考虑模具整体外观的一致性，其外形尺寸确定为120×103×13。 2材料根据卸料板的作用及材料的选取原则，选取卸料板材料为A3。 3卸料板的连接与安装

16、采用螺钉、销钉连接安装 螺钉数量的确定根据结构需要，采用4个螺钉。 螺钉大小的确定由于采用固定卸料，采用连接螺钉为M16，长度根据被连接零件的厚度来确定。 螺钉位置的确定在确定螺钉位置时，选取对角布置的方式6.5 导料销根据模具设计的总体要求，以及安装、连接的可靠、方便性，选用导料销 1材料根据导料板的作用及材料的选取原则，选取导料板材料为A3。 2导料板的连接同卸料板的螺钉、销钉孔一致。 销钉大小的确定由于该模具从外形结构上讲并不大，故采用16。 销钉位置的确定为了保证被连接零件定位的准确性，采用对角布置。螺钉、销钉的具体布置如凹模图所示。 销钉长度由零件厚度确定6.6 凹模垫板的设计为了保

17、护下模座在工作过程中在外力的作用下不受破坏，故采用一垫板。 1 外形尺寸的确定考虑到模具整体外观的一致性，取其外形尺寸同凹模相同为：196×114×8 2材料根据垫板的作用及材料的选取原则，选取凹模垫板材料为T8A。 3 螺钉、销钉孔的布置 螺钉、销钉孔的布置同凹模一致。6.7 挡料销选取根据模具的结构需要，查冲压手册确定挡料销为销 GB/T 119.2 6x28。6.8 防转销根据模具结构的需要，防止模柄与上模座的转动特设置一防转销，根据模柄的尺寸选择8×8。7 模具装配与调试 1 以下模座为基准件，压装导柱。 2 按下模座的中心线为基准，找正凹模的位置厚，用平

18、行夹将凹模与下模座夹紧，以凹模上的螺钉过孔、销钉为引导，在下模座上钻螺纹孔、攻螺纹、钻、绞销孔；按凹模型孔在模座上划出漏料孔线，取下凹模，铣下模座上的漏料孔。 3 将固定卸料板对凹模的长侧面找正平行，校正左右位置后与凹模一起夹紧，然后翻转过来，按凹模配作固定卸料板上的螺钉过孔和销孔。 4 将一块导料板对凹模的长侧面找正平行，校正左右位置后，与凹模一起夹紧，再找正另一块导料板后也与凹模一起夹紧，然后翻转过来，按凹模配作导料板上的螺钉过孔和销孔。 5 压装挡料销，将凹模、固定卸料板、导料板都装在下模座上，以圆柱销定位，用螺钉连接。 6 以上模座为上模部分的基准件，压装导套。 7 在上模座上压装模柄

19、后磨平，骑缝配钻，铰防转销孔，装上防转销钉。 8 以凸模固定板为凸模组件的基准件，压装凸模，铆接后磨平凸模尾部和端部。 9 将凸模插入凹模的型孔，在凸模固定板与凹模之间垫等高垫铁，使凸模插入凹模型孔的深度保持在1mm左右；放上垫板，装上上模座，用平行夹将凸模固定板、垫板与上模座夹持在一起；将模具整个翻转过来，用透光法通过下模座的漏料孔观察，调整凹凸模配合间隙的均匀性，调整好后，拧紧平夹，将模具再翻转过来，轻击上模座，使凸模从凹模型孔中退出，垫纸试冲，再调整、再试冲，直到间隙均匀为止。10拧紧平夹，取下上模部分配钻螺钉孔、配钻、铰销钉孔。装上销钉和螺钉。11将装配好的模具装在冲床上试冲，检查送料

20、是否通畅，凹、凸模配合间隙是否均匀，卸料是否灵活，冲件是否符合图纸要求。8 工件的冲孔、落料复合模装配图 工件的冲孔、落料复合模装配图如图7所示图6 方形垫圈冲压倒装式复合模 1下模座 2销钉 3凸模固定板 4橡胶 5卸料板 6导柱 7落料凹模 8推块 9导套 10凸模固定板 11销钉 12上模座 13模柄 14打杆 15推板 16螺钉 17推杆 18冲孔凸模19导套 20螺 21落料凸模 22导柱 23挡料销24导料销9 冲压件成本核算冲压件的制造成本为： C=C材+C工+C模 式中：C制造成本（费用）；C材工件材料费；C工工件加工费（包括工人工资、设备折旧费、企业管理费等）；C模模具费（包

21、括模具材料费、模具加工费等）。冲压件的制造成本受产量的影响较大。在一定条件下，企业生产产品数量的增减，将会引起成本中某些费用的变化，其结果使得成本发生波动。为此可将冲压产品成本分为固定资本和可变资本，工件材料费C材、加工费C工通常随冲压产量的增加而成正比的增加，故称之为可变成本。而模具费C模则不同，它与冲压件的生产数量基本无关，即一旦模具加工完毕，其费用基本上就保持不变，因此可称为不变成本。要提高冲压加工的经济性，必须从降低可变成本和不变成本两方面考虑。同时也应指出，在实际生产中的许多情况下，可变成本和不变成本又是矛盾的。所以，在分析冲压件的制造成本时，必须综合考虑产品的生产批量、质量要求、工

22、厂制模能力及冲压设备等因素，合理解决不变成本与可变成本之间的矛盾，以取得最佳的冲压加工经济效果。在冲压生产中，冲压生产批量是影响冲压件成本的关键因素。若工件为小批量地冲压生产时，生产效率可以不予考虑，而降低成本的着眼点则主要放在不变成本上。但考虑到加工该定位板工件为大批量生产，因而将降低成本的着眼点放在可变成本上。此时可适当提高不变成本，即在实际生产中采用高生产效率的多工序合并的复合模。这虽然提高了不变成本，但由于生产批量大，每个冲压件所分担的不变成本则随产量的增加而减少，故冲压件单件成本还是降低了。从另一方面看，故最终降低了可变成本。可变资本是指它的总额随产量的增减而成比例增长，如图11。比如产品直接消耗的原材料、外购件费、外协件加工费等等。但就产品单位费用而言，可变资本则基本不变。 因此，冲压件生产成本可用下式表示： C=Ca+CbQ 式中：C制造成本（费用）； Ca固定成本； Cb可变成本； Q产量。降低产品成本，包括增产、节约两个方面，增产可降低产品成本中