垫片冲孔落料级进模具的设计DOC文档格式.docx
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一、冲压件……………………………………………………………4
二、成形工艺分析……………………………………………………4
三、冲压模具总体的相关设计……………………………5
1.排样设计……………………………………………5
2.材料利用率……………………………………………6
3.冲压力的计算……………………………………………6
4.压力中心的确定……………………………………………7
5.工作零件刃口尺寸的计算……………………………………7
6.冲裁模具主要零部件的结构设计……………………………9
7.设计和选用卸料板及卸料螺钉……………………………11
8.橡胶弹性元件的选用及计算……………………………13
9.选择模架及其他模具零件……………………………13
四、压力机的校核……………………………………………………15
五、级进模具的总装配图……………………………………………16
六、总结……………………………………………………………18
七、参考文献……………………………………………………………19
一、冲压件
冲压件图如下所示：
冲压技术要求：
1、材料：
08钢2、料厚：
t=0.8mm
二、成型工艺分析
垫圈的冲裁件产品见任务书所示，垫圈的技术要求为：
材料为T08A。
厚度为t=0.8mm。
外圈的直径为26mm，内孔的直径为10mm，其余的尺寸按为注公差等级IT14设置。
根据垫圈零件的结构特点，零件的冲裁成型工艺包括冲孔和落料两个基本工序，可以采用单工序形式，也可以采用复合工序的形式，以及连续模具的工序形式。
具体的工艺方案如下：
方案一：
先落料，后冲孔，单工序模具结构形式。
方案二：
落料和冲孔同时进行。
复合模具结构形式。
方案三：
先冲孔、后落料的连续模具结构形式。
三种方案中，单工序模具结构简单，工艺相对简单，制造成本低，易于加工和模具的维修，但需要使用两幅模具，也适用于小批量或试制件生产。
其中所需工艺力相对较小，易于保证零件的精度，单个模具的制造成本低，但会导致综合工序的模具数量过多，生产分序过多而导致总成本增加，降低生产率。
级进模具（也叫连续模具）由多个工位组成，各工位按顺序并联完成不同的加工，在冲床上的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工，一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具中就可以完成多个工序，具有很高的生产效率。
同时，级进模具操作安全，易于实现自动化，减少冲床场地面积，减少半成品的运输和仓库占用等。
复合模具可以把落料和冲孔两个工序组合在一副模具上，一次性完成冲裁。
但在模具零部件加工制造上比较的困难，成本较高。
并且凹凸模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。
根据垫圈的生产批量，材料的厚度，尺寸的精度要求等，选择使用级进模具比较的合理。
其模具结构成本都比较的合适，以垫圈级进模具为载体的项目较为全面的将冲裁基础知识进行了应用。
合理的组合了项目理论知识并基于级进模具的结构，学习单工序的冲孔、落料模具知识。
三、冲压模具总体的相关设计
1、排样设计
设在先冲孔后落料的级进模具时，要先进行条料的排样图设计。
根据安装板工件的结构形状，可采用下图所示的排样方法。
由于08钢为及软的碳素钢，强度、硬度很低。
而韧性和塑性极高，但存在时效敏感性，淬硬性极低，同时考虑生产用原材料条料的取值特点,查表2-8【冲压工艺与模具设计】可取a1为1.0，a为1.2：
条料的宽度B=D+2a=（26+2x1.2）mm=28.4mm
其中：
B为条料宽度的基本尺寸；
D为条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸；
模具的结构采用有侧压装置进行送料，选取工件与条料之间的搭边值为1.2mm，冲裁件之间的搭边值为1.0mm（因为冲小孔时，凸模易折断，间隙应取大值）。
2、材料利用率
η=A/（B×
S）×
100%=60.5%
A为一个步距内冲裁件的实际面积；
S为送料步距（相邻两个冲裁件对应点之间的距离）；
B为条料的宽度。
3、冲压力的计算
该模具采用级进模具结构，采用弹性卸料、打杆出件的结构形式，冲裁力的相关计算如下：
（1）冲裁力：
F=KLtτ=1.3×
（26+10）×
3.14×
0.8×
360N≈32.6KN
k为系数1.3；
L为冲裁件的周边长度，即刃口周长（mm）；
t为材料的厚度；
τ为材料的抗剪强度（MPa），查表1-1可得。
（2）卸料力：
FX=KX×
F=0.04×
32.6≈1.3KN
（3）推荐力：
FT=KT×
F=0.05×
32.6=1.6KN
（4）顶件力：
Fd=Kd×
F=0.06×
32.6≈2.0KN
其中KX、KT、Kd表示系数，其值查表1-13可得。
因为采用弹性卸料装置和下出料方式，压力机的公称压力Fz=F+Fx+Ft=37.5KN.
在上述计算中，冲裁力计算公式中的L值为落料周边的刃口长度与两个冲孔刃口周边的总和，同时依据计算出的冲裁力并结合模具结构及外形尺寸，初选压力机设备为J23-6.3。
其主要工艺参数如下：
最大压力为63KN，滑块行程35mm，最大闭合高度150mm，闭合高度调节量35mm，工作台尺寸（前后×
左右）200mm×
310mm，模柄尺寸Φ25×
40mm。
压力机的选择冷冲压成型常用设备选取。
4、压力中心的确定
垫圈零件为对称性的规则形状，其级进模具中的刃口形状，所以，模具的冲裁压力中心与几何中心重合。
5、工作零件刃口尺寸的计算
在进行零件刃口计算之前，先要考虑工作零件的加工方法及模具的装配方法。
根据模具结构及产品的生产情况，比较合适采用配合加工的制造方法，这样易于保证冲裁的刃口间隙，降低制造成本，简化模具装配工作，所以工作零件的刃口尺寸按照配合加工的方法进行计算。
安装板级进模具的刃口零件主要尺寸计算（单位：
mm）如下：
根据图样尺寸的精度和技术要求，因为图中未标注尺寸公差，所以都选用IT14，查《互换性与测量技术》可得到以下结果：
基本尺寸/mm
标准公差等级
IT6
IT7
大于
至
um
6
10
9
15
18
30
13
21
其中，凸模的设计按IT6，凹模的设计按IT7选用，零件的主要尺寸为：
Φ26±
0.26mm，Φ10±
0.18mm。
凹凸模刃口尺寸计算中X=0.5，因为冲裁件的公差等级低于IT14或小批量生产时，取X=0.5。
由于安装板材料的塑性较大，材质偏软，结合经验考虑，刃口间隙值取12.5%t=0.225mm，通常刃口间隙的经验值取值范围为（10%～12.5%）t，该间隙查阅资料《冲压成型工艺与模具设计》可得：
当t=0.9mm时，Zmax=0.126mm，Zmin=0.09mm，所以符合模具的设计要求。
1）对于落料的公称尺寸
Dd=（Dmax-X△）=（26.26-0.5×
0.52）=26mm，上偏差为+0.021mm，下偏差为0；
Dp=（Dd-Zmax）=（26-0.090）=25.91mm，上偏差为0，下偏差为-0.013mm。
经∣￡p∣+∣￡d∣≤Zmax-Zmin校核，满足模具的设计要求。
2）对于冲孔的公称尺寸
dp=（dmin+X△）=（9.92+0.5×
0.36）=10mm;
dd=（dp+Zmin）=（10+0.09）=10.09mm。
6、冲裁模具主要零部件的结构设计
工作零件的设计
（1）凸模结构设计
凸模的结构设计形式主要由冲裁件的形状、尺寸及加工工艺等条件决定，凸模刃口截面轮廓形状通常为规则和不规则的，其结构形式有整体式，镶拼式，台肩式，直通式和护套式等。
由于凸模直接成型产品零件，所以凸模本身有较高的加工精度要求，其与固定板安装通常采用H7/m6的过度配合或较小的间隙配合形式。
1）冲孔凸模（台肩式凸模）
h1=12为凸模固定板的厚度；
h2=12为卸料板的厚度；
h3=8为到料板的厚度；
h=15为附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离，一般为15～30mm。
查阅相关资料可知：
h1=（60%～80%）H;
h2=（80%～100%）H;
h3取6～8mm。
H为凹模的设计。
Φd=10mm；
ΦD1=Φd+（3～5）=14mm；
ΦD=ΦD1+（3～5）=18mm。
2）落料凸模：
Φd=26mm；
ΦD1=30mm；
ΦD=34mm。
（2）凹模结构设计
冲裁时凹模受冲裁力和侧向挤压力的作用，由于凹模各结构形式的固定方法不同，受力情况又比较的复杂，目前还不能用理论方法确定凹模的轮廓尺寸。
查表1-18（系数k值）可得：
k=0.35mm
a、凹模的厚度H（≥15mm）=kb1=26×
0.35=9.1mm，所以H=15mm。
其中b1为凹模宽度方向上刃口孔壁间的最大距离。
b、凹模宽度B的计算公式为
B=b1+（2.5～4）H=26+3×
15=71mm
c、凹模长度L的计算公式为
L=L1+2C=35+2×
22=79mm。
其中L1为凹模长度方向刃口孔壁间的最大间隙；
C为凹模长度方向上孔壁间与凹模边缘最小，可查表1-19凹模孔壁至边缘的距离得C=22mm。
凹模结构如下图：
（3）、挡料销的设计挡料销起定位作用，用它挡住搭边或冲裁件轮廓以限定条料送进距离。
查表1-23（固定挡料销）可得基本尺寸：
7、设计和选用卸料板及卸料螺钉
（1）卸料板：
卸料以卸料板卸料，固定卸料板的平面尺寸一般与凹模板相同，其厚度由上面的设计可得h2=12mm，固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。
根据以上信息可设计得出卸料板的结构如下图所示：
（2）卸料螺钉：
选用45钢，热处理硬度HRC35～40的圆柱内六角卸料螺钉，卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为Φ8mm，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凹模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
8、橡胶弹性元件的选用及计算
橡胶的压缩量不能过大，否则会影响其压力和寿命。
压缩量L=L工作+L修磨mm=1+7mm=8mm。
其中，L工作为卸料板的工作行程，L修磨为凸模总修磨量，一般取5～10mm。
橡胶的厚度H=L/（0.25～0.3）mm=29mm。
（取0.25～0.3得平均值0.275）
9、选择模架及其它模具零件
（1）选择模架：
根据GB/T2861.5-90，由凹模周界78mm×
70mm，厚度15mm，及安装要求，选取凹模周界：
L×
B=（80×
80）mm，闭合高度H=125mm～145mm，上模座：
（80×
80×
30）mm，下模座：
40）mm，导柱：
（32×
80）mm，导套（32×
40×
50）mm。
由以上可得模架如下图所示：
（2）模柄：
由于压力机的型号J23-6.3。
可查的模柄孔的直径为Φ30，深度为55，根据装配的要求，模柄与模柄孔的配合为H7/m6的过渡配合并加防转销钉，模柄长度比模柄孔深度小5～10mm，由于采用固定卸料装置，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄比较的合理，所以根据《模具零件材料及热处理的选用》可查的模柄的结构设计如下图所示：
（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3～10mm，此处设计选取规格为L×
B×
H=78mm×
70mm×
8mm；
（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12mm，选取的规格为L×
12mm。
四、压力机的校核
（1）公称压力根据公称压力选取的压力机型号为J23-6.3，它的压力为63KN〉Fz=37.5KN.所以压力得以校核；
（2）闭合高度由于压力机型号可得Hmax=150mm，M=35mm，H1=30mm
Hmin=Hmax-M=150mm-35mm=115mm。
（M为闭合高度的调节量；
H1为垫板的厚度，可查表开式双柱可倾压力机技术规格得到）；
根据GB/T2851.3-90得模具的闭合高度为105mm≤H≤130mm，根据公称压力选用的压力机比和高度为115mm≤H≤150mm，H垫=30mm，因为Hmin+10mm≤H≤Hmax-5mm，即：
125mm≤H≤145mm，所以H=129mm，选预定压力机J23-6.3符合要求。
H=H上+H下+H凹+H凸+H垫-18=30mm+40mm+47mm+30mm-18=129mm。
五、根据以上的设计分析，可以得出级进模具的总装配图
1、内六角螺钉2、垫板3、圆柱销4、内六角螺钉5、下模座6、橡胶7、圆柱销8、卸料板9、凸模固定板10、上模座11、垫板12、落料凸模13、模柄14、打杆15、内六角螺钉16、打料板17、冲孔凸模18、导套19、垫板20、凹模21、导柱
总结
项目化的教育给我最大的触动就是我能够通过自己的努力去设计一套完整的工艺装备。
在这里，能够找到自己的自信，同时，项目化的教育是一个很好的展现自我的平台。
针对本次的冲压模具设计，我深刻体会到设计其中隐含的困惑与疑虑。
而这些的问题都要靠自己去查取相关的知识与理论，这不仅开拓我的知识面，也增强了我的动手能力和思维能力。
图表的识别是非常的重要，因为其中好多的零部件都是国家标准的，不需要过多的设计。
这样，自己的读图能力就必需要好。
一分耕耘一分收获，没有徒劳而获的好事。
虽然说本次的设计，每个人的数据都是大不相同的，但是方法都是类似，结果的交流也是很有必要的。
比如，当某个设计步骤不太清楚地时候，组员之间可以相互的进行沟通交流，或者通过对老师的咨询来解决疑难问题。
让自己能够得到更好地发展。
所以，学习，重要的是学习它的方式方法，懂得其中，锻炼思维创新能力，而不是简单的照本宣科。
对我来说，设计是我很大的兴趣。
每当通过一次的设计，我都能够找到其中的设计，无形之中，计算、查阅、分析等等各方面的能力就得到了提升。
此次的设计是我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上学到的知识连接在了一起。
使我能更好的融会贯通。
相信在今后的设计中能够更好地展现自己的才华。
参考文献
[1]冲压模具设计项目教程[M].
[2]模具课程设计指导[M].
[3]工程制图[M].
[4].AutoCAD2004实训教程[M].
[5]模具零件材料与热处理的选用[M]..
[6]冲压成型工艺与模具设计[M]
[7]互换性与测量技术[M].
[8]冲压工艺与模具设计[M].
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