冲压模具车门垫板课程设计Word格式.docx

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设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案；

仅接着根据模具的装配原则，完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。

引言

由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模具的专业化比塑料模和压铸模更低。

这在一定程度上妨碍了冲压模具的发展，根据国内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：

1）模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；

2）按模具种类划分，专门从事某一类模具（如冲压模具）生产；

3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；

4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产企业；

5）按工序开展专业化协作。

例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业及专业从事抛光业务的企业等等，这种多层次的专业化促进了模具行业的发展。

但专业化的路途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势。

在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。

通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。

“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。

车门垫板的冲压模具设计

1．零件的工艺分析

如图1所示工件为客车车门垫板。

每辆车数量为6个，材料为Q235，厚度t=4mm。

图1车门垫板

零件尺寸公差无特殊要求，按IT4级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。

由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工，材料为Q235钢板,σb=450Mpa。

2．确定工艺方案

零件属于大批生产，工艺性较好，但不宜采用复合模。

因为最窄处A的距离为6.5mm（图1），而复合模的凸凹模最小壁厚需要8.5mm（表2-42），所以不能采用复合模。

如果采用落料以后再冲孔，则效率太低，而且质量不易保证。

由于该件批量较大，因此确定零件的工艺方案为冲孔—落料级进模较好，并考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空步，排样如图2所示。

3．排样方式及材料利用率

由表2-18查的搭边数值：

a=3.5，a1=3.2

进距s=B+a1=40+3.2=43.2mm

条料宽度b=L+2a=375+2×

3.5=382mm

图2排样图

板料规格拟选用4×

1500×

2300

采用纵裁：

裁板条数n1=B/b=1500/382=3条余354mm

每条个数n2=（L-a1）/s=（2300-3.2）/43.2=53条余7mm

每板总个数n总=n1×

n2=3×

53=159个

材料利用率η总=（n总A/LB）×

100%

=（159×

10580）/（2300×

1500）×

=48.76%

采用横裁：

裁板条数n1=L/b=2300/382=6条余8mm

每条个数n2=（B-a1）/s=（1500-3.2）/43.2=34条余28mm

n2=6×

34=204个

=（204×

=62.56%

由此可见，采用纵裁有较高的材料利用率和较高的剪裁生产率，考虑到剪裁剩余量，将搭边值a由3.5增大到4，a1由3.2增大到4。

所以最终剪裁方式为383×

1500的条料，具体排样图如图2。

4．冲裁力计算

冲孔力F孔=Ltσb=494×

4×

450N=889200N

落料力F落=Ltσb=830×

450N=1494000N

冲裁力F冲=F孔+F落=889200N+1494000N=2383200N

冲孔及落料部分的卸料力

查表2-37K卸=0.04

F卸=（F孔+F落）K卸=（889200+1494000）×

0.04N=95328N

冲孔及落料部分的推料力

查表2-37K推=0.045

F推=（F孔+F落）K推=（889200+1494000）×

0.045N=107244N

总冲压力

F总=F冲+F卸+F推=2383200N+95328N+107244N=2585772N

5．压力中心的计算

X0=（830×

187.5+214×

95.5+20×

215+130×

247.5+5×

280

+100×

305+25×

330）/（830+214+20+130+5+100+25）

=190.85

根据料宽383mm，则X0取191.5。

Y0=（830×

100.5+214×

12.5+280×

12.5）/（830+214+280）

=65.29

则Y0取65.5。

图3压力中心分析图

6．主要零件的尺寸计算

（1）凹模外形尺寸

由表2-39查得，凹模高度H=40mm，壁厚C=60mm。

故凹模外型尺寸为500mm×

315mm×

40mm。

（2）凸模固定板

凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.6～0.8倍。

H1=（0.6～0.8）H=24mm～32mm取整数30mm

固定凸模的型孔决定与凸模的结构设计，对于用螺钉固定的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6。

我们选择的尺寸为500mm×

30mm。

（3）垫板的采用与厚度

垫板作用是承受凸模或凹模的压力，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。

是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，冲小矩形孔的凸模承压面的尺寸为22×

85，其承压应力

σ=F/A=[（22+85）×

2×

450]/（85×

22）MPa=205.99MPa

铸铁模板的σb=90～140Mpa，

即σ＞σb

因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。

选择外形尺寸为500mm×

10mm的标准件，材料为45号钢。

（4）卸料橡皮的自由高度

根据工件材料厚度为4mm，冲裁时凸模进入凹模深度取6mm，考虑模具维修时刃磨留量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模lmm，则总的工作行程h工件=13mm

橡皮的自由高度

h自由=h工件/（0.25～0.3）=43～52mm

取h自由=45mm

模具在组装时橡皮的预压量为

h顶=（10%～15%）h自由=4.5～6.75mm

取h顶=6mm

由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为39mm。

（5）卸料板厚度

卸料板厚度一般情况下取10～15mm，考虑到板料较薄，这里取卸料板的厚度为10mm。

（6）凸模长度

凸模固定板高度：

h1=30mm

卸料板高度：

h2=10mm

导尺高度：

h3=4mm

附加高度：

h=34mm

凸模长度：

L=h1+h2+h3+h

=30mm+10mm+4mm+34mm

=78mm

（7）凸凹模刃口尺寸

由表2-23，查得凸凹模初始间隙：

Zmin=0.64mm,Zmax=0.88mm

由于冲孔落料部位形状简单规则且尺寸性质相同，因此凸凹模刃口尺寸采用分开加工。

根据表2-27,

冲孔尺寸：

dp=（d+X△）0-δpdd=（dp+Zmin）0+δd=（d+X△+Zmin）0+δd

落料尺寸：

Dd=（D-X△）0+δdDp=（Dd-Zmin）0-δp=（D-X△-Zmin）0-δp

1小冲孔

工件小孔尺寸：

宽22mm，长850+1mm（见图1）

由表2-28查得，

尺寸为22mm时δp=0.02mmδd=0.025mm

尺寸为85mm时δp=0.025mmδp=0.035mm

尺寸22的IT14级公差△=0.52mm

查表2-30，磨损系数均为x=0.5

dp1=（22+0.5×

0.52）0-0.02mm=22.260-0.02mm

dp2=（85+0.5×

1）0-0.025mm=85.50-0.025mm，

dd1=（22+0.5×

0.52+0.64）0+0.025mm=22.90+0.025mm

dd2=（85+0.5×

1+0.64）0+0.035mm=86.140+0.035mm

②大冲孔

工件大孔尺寸:

宽20mm、25mm,长50mm、1150+1mm（见图1）

根据表2-28查得,

尺寸为20mm、25mm时δp=0.02mmδd=0.025mm

尺寸为50mm时δp=0.02mmδd=0.03mm

尺寸为115mm时δp=0.025mmδd=0.035mm

尺寸20、25、50的IT14级公差分别为

△1=0.52mm,△2=0.52mm,△3=0.62mm

dp1=（20+0.5×

0.52）0-0.02mm=20.260-0.02mm

dp2=（25+0.5×

0.52）0-0.02mm=25.260-0.02mm

dp3=（50+0.5×

0.62）0-0.02mm=50.310-0.02mm

dp4=（115+0.5×

1）0-0.025mm=115.50-0.025mm

dd1=（20+0.5×

0.52+0.64）0+0.025mm=20.90+0.025mm

dd2=（25+0.5×

0.52+0.64）0+0.025mm=25.90+0.025mm

dd3=（50+0.5×

0.62+0.64）0+0.03mm=50.950+0.03mm

dd4=（115+0.5×

1+0.64）0+0.035mm=116.140+0.035mm

③落料

工件外形尺寸：

长375mm，宽400-0.5mm（见图1）

尺寸为375mm时δp=0.04mmδd=0.06mm

尺寸为40mm时δp=0.02mmδd=0.03mm

尺寸375、40的IT14级公差分别为△1=1.4mm,△2=0.62mm

Dd1=（375-0.5×

1.4）0+0.06mm=374.30+0.06mm

Dd2=（40-0.5×

0.62）0+0.03mm=39.690+0.03mm

Dp1=（375-0.5×

1.4-0.64）0-0.04mm=373.660-0.04mm

Dp2=（40-0.5×

0.62-0.64）0-0.02mm=39.050-0.02mm

7．主要零部件的设计

本模具是采用手工送料的级进模，落料凸模面积较大可直接用螺钉固定，冲孔凸模则须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。

卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。

板料的定位和导向采用定位销和导向销。

详见图5。

模具国标规定了两种卸料螺钉，即圆柱头卸料螺钉（GB2867.5-81）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.6-81），均具有如下特点：

螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，可保证旋入弹压卸料板后不易松动；

螺钉长度是指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹压卸料板工作平面与凹模面平行；

螺钉材料为35号钢且要求热处理硬度为28～38HRC，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。

冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。

受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用35号钢制造，并淬火达28～38HRC，因此可承受较大的拉应力。

受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。

前者一字槽容易拧环，后者装配时不便调整。

定位销钉采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。

该模具中的标准件为：

螺钉 

GB/T70—76

圆柱销 

GB/T119—2000

挡料销GB/T2866.11—81

模柄是连接上模和压力机的零件，这里采用的具体规格是B50×

100GB2862.3-81。

由四个螺钉固定到上模座上。

8．模架及导套、导柱的选用

该冲孔、落料级进模级进模为横向送料，零件精度较低，加工批量不大，因此选用铸铁滑动导向对角导柱模架。

根据凹模的周界尺寸为500mm×

315mm，因此选：

模架500×

315×

245～290ⅠGB/T2851.1如图4所示。

图4铸铁滑动导向对角导柱模架

由于选择了标准模架，导套和导柱的基本尺寸也就决定了，导柱为45×

230×

60，导套为45×

125×

48。

9．压力机的选用

该模具的主要参数：

总冲压力：

F总=2585772N

闭合高度：

H模=250mm

外廓尺寸：

500mm×

315mm

该零件尺寸精度较低，尺寸较大，因此选用操作空间大，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉的开式曲柄压力机JA21—3150A。

该压力机的主要技术规格为：

公称压力：

3150KN

滑块行程：

200mm

行程次数：

30次/min

最大装模高度：

500mm

装模高度调节量：

150mm

工作台尺寸：

1250mm×

800mm

工作台孔尺寸：

650mm×

350mm

10．模具结构形式

该零件的生产批量不是很大，合理安排生产采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；

为了便于操作，提高生产率，采用弹性卸料方式，凸模与卸料板推下的出件方式。

考虑零件厚度较后，模架类型及精度，采用对角导柱模架。

根据模具总装图的绘制原则，绘制的车门垫板冲孔、落料级进模的结构如图5所示。

采用顺装式级进模，上模主要有凸模9、11、12固定板3橡皮14卸料板16等组成，下模主要有凹模18组成。

工作过程：

将剪裁好的板料15送入模具中，由定位销定位。

冲压时，上模降下，卸料板16先压住板料15，上模继续下降闭合，冲孔凸模11、12冲出孔，落料凸模9，冲出零件，废料被凸模11、12推出，零件由凸模9推出；

冲完后磨具开启，上模上升，卸料板16把板料15从凸模9、11、12上卸下；

继续送进板料进行下一次冲压。

冲下的废料和零件落在落料槽中，隔一段时间由工人用推杆从落料槽中推出。

1-导套2-上模座3-凸模固定板4-垫板5、21-圆柱销

6、17-内六角螺钉7、10-螺钉8-模柄9-落料凸模

11-冲孔小凸模12-冲孔大凸模13-卸料螺钉14-卸料橡皮

15-料板 

16-卸料板18-凹模19-下模座20-定位销22-导柱

图5车门垫板冲孔、落料级进模

11.模具的装配

（1）导柱导套的装配

导柱导套和模座的配合都为过盈配合，一般都用压力机将导柱导套分别压入下模座和上模座。

装好后检查导柱对下模座底平面，导套对上模座上平面的垂直度,其误差应在要求的范围内。

（2）凸模的装配

凸模用固定板将其装在模座上的，凸模与固定板是采用过渡配合，装配时是在压力机上将凸模压入固定板的，检查其垂直度后,将凸模尾部与凸模上平面一起磨平并将凸模端面磨平。

凸模、固定板、垫板和上模座安装在一起，用圆柱销定位，螺栓固定。

（3）装配下模

先将下模座和凹模叠加起来，然后用圆柱销定位，最后用螺钉固定。

（4）装配上模

把上模座、垫板、固定板、橡胶卸和料板按顺序叠加起来，然后用圆柱销定位，然后用卸料螺钉把卸料板、橡胶与上模座连接。

然后再安装模柄。

（5）试冲与调整

装机试冲并根据试冲结果进行相应调整。

12．小结

本文对车门垫板零件的冲压模具进行了设计，采用了冲孔、落料级进模的结构形式。

主要论述了冲孔、落料级进模的结构设计与计算，包括确定模具的结构型式，计算了模具闭合高度和压力中心，凸、凹模间隙和刃口尺寸的确定，模具主要零件的选择和设计，并对冲压设备进行了选取。

其中着重阐述了凸、凹模的设计过程，最后绘制了模具的凸、凹模零件图和车门垫板级进模装配图（附图）。

13．参考书目

[1]王孝培主编.冲模设计手册（第2版）．机械工业出版社,2000

[2]高锦张主编．塑性成型工艺及模具设计（第2版）．机械工业出版社，2007

[3]甘永立主编．几何量公差与检测明（第8版）．上海科学技术出版社，2007

[4]大连理工大学工程画教研室编．机械制图（第5版）．高等教育出版社，2003

[5]刘鸿文主编．材料力学（第4版）．高等教育出版社，2004