垫圈冲压模具课程设计说明书1资料.docx
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垫圈冲压模具课程设计说明书1资料
垫圈冲压模具设计
摘要：
该设计是由冲孔落料件设计，冲压模设计组成。
详细的叙述了冲压件工艺性，冲压工艺方案的选择，重要零件的而工艺参数的选择与计算，并对模具的总体设计过程作了介绍。
关键字:
冲孔;落料；工艺性
目录
1冲裁件工艺分析…………………………………………………………………………1
2确定工艺方案及模具结构形式……………………………………………………………2
3模具设计计算………………………………………………………………………………3
3.1、排样、计算条料宽度及确定步距……………………………………………3
3.2、材料的利用率
………………………………………………………………3
3.3、冲压力与压力中心计算………………………………………………………4
3.4、冲床选用………………………………………………………………………5
4冲模刃口尺寸及公差的计算………………………………………………………………6
5冲裁模主要零部件的结构设计……………………………………………………………7
5.1、凹模的结构尺寸设计…………………………………………………………7
5.2、凸模固定板的确定…………………………………………………………8
5.3、凸模的结构尺寸确定………………………………………………………8
5.4、导料板的确定………………………………………………………………8
5.5、卸料装置的确定……………………………………………………………9
5.6、模柄的选用…………………………………………………………………9
5.7、冲模闭合高度计算…………………………………………………………10
5.8、垫板的结构…………………………………………………………………10
6模架选用…………………………………………………………………………………11
7模架基本加工……………………………………………………………………………12
结论…………………………………………………………………………………………13
致谢…………………………………………………………………………………………14
参考文献……………………………………………………………………………………15
1冲裁件工艺分析
如图1所示零件：
圆垫圈生产批量：
大批量设计该零件的冲压工艺与模具。
1、材料：
Q255（半硬），具有良好的可冲压性能。
2、工件结构形状：
有一个φ24的圆孔，垫圈大径φ40。
3、尺寸精度：
零件图上所有未标注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT13级确定工件尺寸的公差。
经查公差表，各尺寸公差为：
零件内形：
φ24±0.33mm、φ40±0.39mm。
图1零件图
2确定工艺方案及模具结构形式
方案一：
先落料，后冲孔。
采用单工序模生产。
方案二：
落料-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，但成本高而生产效率低；
方案二工件的精度及生产效率都较高，但模具强度较差，制造难度大，且操作不方便；
方案三生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。
故采用级进模比较合适。
3模具设计计算
1、排样、计算条料宽度及确定步距
零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为大等批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。
如图2所示。
首先查《冲压模具设计与制造》表2.5.2确定搭边值。
由于材料是Q255，材料厚度是0.8mm,根据零件形状，两工件间圆形搭边值a=1，侧边取搭边值a1=0.8。
算的连续模进料步距为S=D+a1=40+0.8=40.8mm。
条料宽度按相应的公式计算：
B0-△=（D+2a）0-△=（40+2）0-0.15=420-0.15
A=B+C=D+2a+C=40+2+5=47mm
图2排样图
2、材料的利用率
×100%
式中：
A0—一个步距的条料面积;
A—一制件的面积；
3、冲压力与压力中心计算：
1）冲孔力:
冲
孔查表确定材料
KT=0.055,Kx=0.04.
F
=KLt
其中L—冲裁周边长度；
t—材料厚度；
2）落料力：
F
=KLt
=1.3π×40×0.8×350=45.7KN
3）卸料力FX=KxF冲查【冲压模具设计与制造】表3-13，KX取0.04
=0.04×45.7
=1.8（KN）
4）推件力FT=nkT（F落+F冲）n取6个，KT取0.055
=n×0.055×45.7
=15（KN）
5）总冲压力F总=F落+F冲+FX+FT
=45.7+27.4+1.8+15
=90（KN）
6）压力中心计算
图3压力中心计算
=
4、冲床选用
根据总冲压力F总=90KN，冲床工作台面尺寸等，查《模具设计与指导》表4—33可知选用开式压力机公称压力100。
其工艺参数如下：
标称压力：
100KN
滑块行程次数：
145次.min-1
滑块行程：
45mm
最大闭合高度：
180mm
密封高度调节量：
35mm
立柱距离：
180mm
滑块中心线至床身距离：
130mm
模柄尺寸:
直径30mm；深度88mm
4冲模刃口尺寸及公差的计算
采用凸凹模分别加工：
查【冲压模具设计与制造】表2.3.3，知凸凹模的最大间隙Zmax=0.064最小间隙Zmin=0.048,则
1、对于落料：
δA=0.03、δT=0.02、x=0.75查【冲压模具设计与制造】表3-15、3-16
不满足∣δA∣+∣δT∣≤Zmax-Zmin,因此，只有缩小δA，δT，提高制造精度，才能保证间隙在合理的范围内，因此可取：
δA≤0.6（Zmax-Zmin）=0.6×0.016=0.0096，取δA=0.01
δT≤0.4（Zmax-Zmin）=0.4×0.016=0.0064，取δT=0.006
DA=39.75
DT=39.70
2、对于冲孔：
δA=0.02、δT=0.006、x=0.75查【冲压模具指导】表3-15、3-16
根据【冲压模具课程设计与指导】式3-18、3-19得：
dT=（d
+
△）
=（24+0.75
0.39）
=24.290-0.006
dA=（dT+Zmin）
=（24.29+0.048）
=24.34+0.010
5冲裁模主要零部件的结构设计
5.1、凹模的结构尺寸设计
凹模的外形尺寸一般有矩形和圆形两种。
凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度和刚度。
凹模的厚度还应考虑修磨量。
凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲材件的最大外形尺寸来确定的。
该凹模的外形为矩形。
凹模厚度H=Kb（≥15mm）
凹模壁厚c=（1.5～2）H（≥30～40mm）
式中：
b—冲裁件的最大外形尺寸；
K—系数，考虑板料厚度的影响。
查表：
表4－1系数K值
b/mm
料厚t/mm
0.5
1
2
≥50
0.3
0.35
0.42
K取0.32mm
H=KB（≥15mm）=0.32×40=12.8mm,取H=25mm
c=（1.5～2）H（≥30～40mm）=（1.5～2）×25=37.5～50mm
根据本次需要c取40
凹模一般采用螺钉和销钉固定。
螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置根据凹模的大小，在标准的典型组合中查得。
位置可根据结构需要作适当调整。
螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，满足机械设计的要求。
凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上、下平面应保持平行。
型孔的表面有表面粗糙度的要求Ra＝0.8～0.4μm。
凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。
选用Cr12为凹模材料。
凹模洞口的类型
凹模洞口类型如图所示为直筒式刃口凹模。
因为其制造方后工作部分尺寸不变。
本模具即使用此类型。
凹模制造方便，刃口强度高，便于刃磨。
如图4（详见附图）
图4凹模
5.2、凸模固定板的确定
凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，一般选择0.6～0.8倍的凹模厚度确定，也可以通过标准查得，基本与凹模外形尺寸相当。
这里取0.8倍，H凸=0.8×25=20mm；材料可选用Q235或Cr12，本次选Cr12。
垫板的作用是承受凸模或凹模的轴向压力,防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑,影响模具正常工作。
5.3、凸模的结构尺寸确定
凸模的外形尺寸有凹模配做。
凸模的长度L=H1＋H2＋H3＋h
式中：
H1—为凸模固定板的厚度
H2—为卸料板的厚度
H3—为导料板的厚度
h—为附加的长度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板与卸料板的安全距离等。
一般取10～20.
L=20+16+0.8+15=51.8
选用Cr12为凸模材料，图形见附图。
5.4、导料板的确定
为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外形完整的合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。
正确位置是依靠定位零件来保证的。
由于毛坯形式和模具结构的不同，所以定位零件的总类很多。
设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。
定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。
本模具依靠导料板保证条料的正确送进。
其材料为45钢，热处理硬度在36～40HRC，导料板的间距应等于条料的最大宽度加上一定间隙（一般不大雨0.5mm）导料板的高度H视材料的厚t与挡料销的高度h而定，可查【冲压模具设计与制造】表2-25选取得。
材料厚度t/mm
挡料销高度h/mm
导料板高度h/mm
0.8
3
8
5.5、卸料装置的确定
设计的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。
常用的卸料方式有：
刚性卸料和弹压卸料板。
此次设计选用弹压卸料板，材料选择为10钢，冲裁时，条料容易粘在凸模上，固需要卸料装置，来使条料脱离凸模。
由卸料板、弹性元件、卸料螺钉组成。
卸料板形状与凹模相似，厚度h=16mm
5.6、模柄的选用
模柄选择压入式模柄，大小根据压力机模柄孔来选择。
材料为Q235，可参照GB2862.1-81查【模具设计指导】表4-33。
选用A30
88，如图5
图5模柄
5.7、冲模闭合高度计算
H=h1＋h2＋h3＋h4
式中：
h1为上模座厚度
h2为凸模固定板厚度
h3为凸模厚度
h4为凹模厚度
h5为下模座厚度
H=h1+h2+h3+h4+h5=40+18+32+45+45=180
5.8、垫板的结构
垫板装在固定板与上模座或下模座之间，它的作用是防止冲裁时凸模压坏上模座。
垫板的尺寸可在标准中查得。
垫板的材料一般可选45钢，本模具也选择此材料。
6模架的选用
模架是由上、下模座，模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成。
模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。
模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。
上、下模座之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。
一般模架均已列入标准，设计模具时，应加以正确选用。
根据本次设计的需要，参考【模具设计指导】选用表5-3弹压卸料纵向送料典型组合尺寸，由凹模周界尺寸选用：
上模座200×160×40，GB/T2855.5；下模座200×160×45，GB/T2855.6，导柱28×150GB/T2681.1；导套28×38GB/T2861.6
模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。
此次选用HT200。
7模架基本加工
7.1凸模的加工
模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。
因此应有高硬度与适当的韧性。
热处理硬度要达到58～62HRC。
采用磨削加工。
7.2凹模的加工
凹模的加工，采用线切割比较合理，因为工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样，这类凹模一般采用线切割方法进行加工。
模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。
热处理硬度要稍高于凸模，达到58～62HRC左右。
7.3垫板、凸模固定板、卸料板
因材料要求不是很高，因此采用45号钢，热处理需要达到HRC38-42，在加工方面，只要采用机械加工就可以生产出来，同时，在复杂的地方机械加工与线切割加工同时用上，一般以方便为主。
结论
在这次毕业设计过程中，我充分认识到其重要性。
它是我们步入社会参与实际工作的一次极好的演示，也是我们对自己所学知识的一个检阅。
此次冲压模具的设计，我综合运用了本专业所学课程的理论和生产实际知识，这次设计培养了我独立工作的能力，巩固与扩充了冲压模具等课程所学的内容，熟练了冷冲压模具设计的步骤和方法，提高了自己的计算能力，绘图能力，熟悉了模具规范和标准，更使我认识到对于模具知识是学无止境的。
同时让我认识到，毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解。
这次设计虽然是我独立完成，但是我现在的模具知识还比较欠缺。
设计中遇到了很多问题，经过老师和同学的帮助以及自己查找文献、资料，最终还是把问题给解决了。
要想成为一名合格的模具设计人员，就必须不断虚心学习，只有这样，我们的水平才会更上一个新台阶。
致谢
首先应该感谢黄河科技学院，让我在自己的大学时光中学到了不少东西，这一段充实而美好的的日子将会是我一生中的财富！
本文是在蒋爱云老师精心指导和大力支持下完成的。
蒋老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我产生重要影响。
不仅树立了远大的学习目标，还使我明白了许多待人接物和为人处世的道理。
本次模具设计是在蒋老师的精心指导下完成的，在此，郑重向蒋老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。
参考文献
【1】刘建超，张宝忠.冲压模具设计及制造【M】.北京:
高等教育出版社，2004.
【2】史铁梁.模具设计指导【M】.北京:
机械工业出版社,2010
【3】魏春雷，朱三武.模具专业毕业设计手册【M】.天津:
天津大学出版,2010.
【4】林承全，胡绍平.冲压模具课程设计【M】.北京：
化学工业出版社，2008.
【5】邓明.实用模具设计简明手册【M】.北京：
机械工业出版社.2006
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