冲压模具设计课程设计说明书-中间垫圈-西北工业大学

西北工业大学冲压模具课程设计说明书-19-表4-1冷冲压工艺卡片西北工业大学冷冲压工艺卡片产品型号零件图号No.17共页产品名称零件名称中间垫圈第1页材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每毛坯可制件数毛坯重量辅助材料LY12M1×800×2000条料1×80×200050个0.6669kg工序号工序名称工序内容工序简图压床规格模具形式备注1剪床下料将材料板加工成符合要求的坯料板2冲孔落料冲孔尺寸Φ=30.5mm按照工件外轮廓落料J23-25冲孔落料复合模3检验按零件图给出的尺寸检验设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期第五章模具设计5.1模具结构形式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——凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采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。

5.2确定定位、出料方式、导向装置5.2.1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。该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无测压装置，控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距，以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。5.2.2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胶的弹力来卸料，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。5.2.3

模架类型及导向方式

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，导柱和导套的结构与尺寸都可以直接从标准中选取，选滑动导向的导柱导套，安装尺寸示意图如下：图5-1导柱导套安装示意图5.3工作部分零件设计5.3.1凹模设计（一）凹模的结构形式和固定方法凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成形，凹模采用圆形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凸模固定板上，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《冲压手册》表2-44。（二）凹模刃口的结构形式

常用凹模刃口形式如下图所示，其中(a)，(b)为直壁刃口凹模，刃口强度较高，刃口修磨后工作部分尺寸不变，制造方便，适用于冲裁形状复杂或公差等级要求较高的工件。但是在刃口孔内易于聚集废料或工件，增大了凹模的胀裂力、推件力和孔壁的磨损，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。(a)一般适用于非圆形工件。图(b)适用于圆形工件、需将工件或废料顶出的模具或复合冲裁模。(c)，(d)为锥形刃口凹模。工件或废料很容易从凹模孔内落下，孔内不易积聚工件或废料，孔壁所受的磨擦力及胀裂力小，所以凹模的磨损及每次修磨量小。但刃口强度较低，刃磨后刃口径向尺寸略有增大

。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(b)，刃壁高度h取6mm，漏料部分沿刃口轮廓单边扩大1mm。图5-2凹模刃口形状（三）凹模外形尺寸

凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲压材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定，选用圆形凹模。按经验公式：凹模高度

H=kb(h≥15mm)凹模壁厚

C=(1.5～2)H

(C≥30～40mm)式中b为冲裁件的最大外形尺寸，k是考虑板料厚度的影响系数。

查《冲压手册》表2-40利用插值法得k

=

0.25，则凹模厚度H=Kb=

0.25×88=22mm，凹模壁厚C=(1.5～2)H

=(33～44)mm，实取C=36mm，则凹模直径D=b+2C=88+2×36=160mm。查标准JB/T7643.4-2008取得凹模直径D=160mm，因此确定圆形凹模轮廓尺寸为D×H=160×22mm。图5-3凹模轮廓尺寸示意图（四）

凹模材料和技术要求凹模的材料选用Cr12，工件部分淬硬至58～62HRC。图5-4凹模零件图5.3.2凸模设计（一）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，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。（二）凸模长度计算凸模长度应根据模具结构的需要来确定，凸模长度按公式L=h3+h4+t计算，

式中：

L为凸模长度（mm），h3为凸模固定板厚度（查标准JB/T7643.5-2008初选160×20mm），h4为凹模板厚度，t为材料厚度。代入计算如下：L=20mm+22mm+1.5mm

=43.5mm。（三）凸模材料和技术条件

凸模材料采用Cr12，凸模工作端（即刃口）淬硬至58～62HRC，头部固定部分40～50HRC。（四）凸模校核凸模截面尺寸较大，可不进行强度、刚度校核。图5-5凸模零件图5.3.4凸凹模设计（一）凸凹模的结构形式与固定方法

凸凹模的工作部分与工件相似，将凸凹模的下半部分制造成一个圆柱体，采用固定板固定，以提高凸凹模强度。凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6配合。（二）校核凸凹模的强度

凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小值限制。查《最新冲压模具标准及应用手册》表3-32，利用插值法可知倒装复合模的最小壁厚为δ=3.8mm，而实际最小壁厚为恰好为3.8mm，故符合强度要求。（三）凸凹模尺寸的确定

当采用倒装复合模时，凸凹模尺寸计算公式为H凹凸=h1+h2+h，式中h1为弹性卸料版厚度（查《最新冲压模具标准及应用手册》表6-18初选15mm）；h2为凸凹模固定板厚度（查标准JB/T7643.5-2008初选160×20mm）；h为增加高度（冲压时橡胶高17.5mm+凸凹模高过卸料板2.5mm=20mm），代入计算得H凹凸=55mm。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.105mm，内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.105mm。（四）凸凹模材料和技术条件

凸凹模材料采用Cr12，热处理硬度58～62HRC。图5-6凸凹模零件图5.4其他部分零件设计5.4.1定位零件（一）挡料销：挡料销用于限定条料送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。因模具采用橡胶弹性卸料，且考虑到卸料橡胶安装高度20mm，为方便挡料，采用橡胶弹顶挡料销装置。查《冷冲压工艺及模具设计》表2-30得挡料销高出卸料板2mm，卸料板厚16mm，查JB/T7649.9-2008取直径d=6mm，长度L=18mm的挡料销。挡料销与卸料板采用H8/d9间隙配合，材料为45号钢，硬度为43～48HRC。（二）导料销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），使用两个导料销，采用橡胶弹顶导料装置，取导料销H=18mm。挡料销与卸料板采用H8/d9间隙配合。5.4.2出件装置出件方式采用刚性出件，其推件力通过打杆→推板→推杆→推件块传至工件，将凹模内的工件推出。（一）推杆根据推杆连接的各板高度，和模柄孔径查标准JB/T7650.1-2008取带肩推杆A10×80。（二）推板查标准JB/T7650.4-2008，选用C型推板，尺寸规格为C60。（三）连接推杆查标准JB/T7650.3-2008选用6×40。（四）推件块推件块的周界尺寸和零件的周界尺寸相同，考虑凹模厚度、及推杆安装、凹模修模量等因素，取高度15mm。5.4.3卸料装置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。（一）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0.6～0.8倍，卸料板与凸模的单边间隙按《冲压手册》表2-55选取，t＞1mm时，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0.3～0.5，卸料板的尺寸规格为：160×10mm，材料为45号钢。图5-7卸料板零件图（二）卸料螺钉卸料螺钉采用标准的圆柱头内六方卸料螺钉，根据卸料板的尺寸选择2个卸料螺钉，规格为M8×65，JB/T7650.6-2008。（三）弹性元件由于橡胶允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡胶作为弹性元件，卸料橡胶的选择原则：根据工件材料厚度为1.5mm，冲裁时凹模进入凸凹模的深度为1.5mm，模具维修时刃磨留量取2mm，开启时卸料板高于凸凹模1mm，则求得总工作行程：h工作=6mm。使用橡胶时，为保证橡胶不致过早失去弹性而破坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的45%，一般取h总=（0.35～0.45）h自由，则橡胶的工作行程h工作=h总-h预=（0.25～0.30）h自由，代入求得橡皮自由高度为h自由=h工作/（0.25～0.30）=6/（0.25～0.30）=20～24mm，模具组装时的预压缩量为：h预=2.4～3.6mm，取h预=3mm。由此可知：安装橡胶高度尺寸为20mm。为了保证卸料正常工作，应使橡胶工作时的弹力大于或等于卸料力F卸，即F弹=AP≥F卸=5.617KN式中F弹为橡胶工作时的弹力，A为橡皮的横截面积，P为与橡胶压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为10%～15%。由《冲压手册》图10-7知，取P=0.60MPa，拟采用圆筒形橡胶，取求得橡胶的横截面积为A=9631mm2，橡胶内径d取100mm，由《冲压手册》表10-6中的公式求得橡胶尺寸规格为Φ154×23mm。由于0.5≤h自由/D=0.52≤1.5，所以上述计算的结果满足要求。5.4.3模架及零件（一）模架模架是用来保证凸模与凹模的相对位置，对模具进行导向，并且要有足够的强度和刚度。根据之前所定下的模具设计方案，考虑到凹模周界为

L=160mm、B=160mm，闭合高度H=180～220mm

，选用材料

HT20～40、I级精度的冲模滑动导向后侧导柱模架

，尺寸为160×160×180～220GB/T2851-2008，上下模座材料采用45钢，热处理硬度为调质28～32HRC。（二）导套选用的导套为：滑动导向导套A28×100×38

GB/T2861.3-2008（三）导柱选用的导柱为：滑动导向导柱A28×170

GB/T2861.1-2008

导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10～15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为0.5～1mm。导柱与导套之间的配合为H7/h6，导套与上模座之间的配合为H7/h6，导柱与下模座之间的配合为R7/h5。导柱与导套材料均采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56～62HRC。

（四）模座标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用。上模座尺寸：160×160×40GB/T2855.1-2008

下模座尺寸：160×160×45GB/T2855.2-2008模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。5.4.4其他支撑零件（一）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4个螺钉固定在上模座上，选用的模柄为：B30×75GB2862.3-81·A3（二）固定板凸模（凸凹模）固定板的作用是将凸模（凸凹模）连接固定在正确位置上。选用时，根据凸模（凸凹模）固定和紧固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的60%～80%，选用的固定板如下：凸模固定板：160×20JB/T7643.5-2008，采用45钢，硬度28～32HRC。凸凹模固定板：160×20JB/T7643.5-2008，采用45钢，硬度28～32HRC。（三）垫板垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否需要用垫板，可按下式校核：P=式中P为凸模头部端面对模座的单位面积压力；为凸模承受的总压力；A为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2-36模座材料的许应压应力，因此在工作零件与上模座之间加垫板，选用的尺寸规格为：160×8JB/T7643.6-2008。垫板用45号钢制造，淬火硬度为43～48HRC。5.4.5紧固件螺钉、销钉在冲模中起紧固定位作用，设计时主要是确定它们的规格和紧定位置。（一）螺钉螺钉选用内六角的，紧固牢靠，螺钉头不外露，模具外形美观。根据《冷冲压工艺及模具设计》表2-37，上模座上使用6个固定螺钉，材料为45钢，尺寸为M8×70（GB/T70.1-2000）；下模座上使用6个固定螺钉，材料为45钢，尺寸为M6×55（GB/T70.1-2000）。（二）销钉销钉起定位作用，同时也承受一定的偏移力。上模座上使用2个销钉，材料为45钢，尺寸为6×70（GB/T119.1-2000）。5.5压力机5.5.1模具的闭合高度模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离，可按如下公式计算：H=Hs+Hd+

Htg+Ha+Hta+Hx-Hg

=40+8+20+22+55+45-1.5

=188.5mm式中Hs为上模座厚度，Hx为下模座厚度，

Hd为垫板厚度，Htg为凸模固定板厚度，

Ha为凹模厚度，Hta为凸凹模厚度，Hg为冲裁时凸凹模与凹模之间的工作行程。5.5.2压力机的选择

初选压力机的型号为J23-25，其基本参数如下表所示：表5J23-25压力机参数表滑块公称压力KN最大封闭高度mm封闭高度调节量mm工作台尺寸mm25025070左右560前后360滑块行程mm垫板尺寸厚度mm模柄孔直径mm模柄孔深度mm805040605.5.3压力机的校核（一）公称压力由3.2可知，冲裁该工件所需要的总的压力为140420N，小于该压力机的250KN，所以压力得以校核。（二）滑块行程滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压件能顺利地从模具中取出。这里只是材料的厚度t=1.5mm，卸料板的厚度H=10mm，及凸模冲入凸凹模的最大深度1.5mm，即S1=1.5+10+1.5=14mm<80mm，所以得以校核。（三）工作台面的尺寸根据下模座L×B=160mm×160mm，且每边留出60～100mm，即L1×B1=340mm×340mm，而压力机的工作台面L2×B2=560mm×360mm，冲压件和废料从下模漏出，漏料尺寸小于88mm