冷冲模垫圈设计说明书1.doc

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（一）冲裁件工艺性分析

生产零件如右图所示。

1、CM-002落料复合模具

2、制件：

圆形垫圈

3、材料：

冷轧钢板10A

4、生产批量：

60万/年

5、材料厚度：

2mm

6、技术要求：

工件要求平整，表面不得有划痕等缺陷。

由此可见，此工件只有落料和冲孔两个工序。

材料为冷轧钢板10具有良好的塑性，适合冲裁。

工件结构相对简单，有一个40mm的孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为10mm。

工件的尺孔的部分为IT14级精度。

尺寸精度比较低，普通冲裁完全能满足要求。

（二）冲压工艺方案的确定

该工件包括冲孔和落料的两个基本工序，可能有以下3种冲压工艺方案：

方案一：

先落料，后冲孔。

采用单工序模生产。

方案二：

落料—冲孔正装复合冲压。

采用复合膜生产。

方案三：

冲孔—落料级进冲压。

采用级进模生产。

优劣性比较：

方案一：

模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产成本高，生产效率可以满足中小批量生产要求：

但此工件材料较软，厚度较小，落料后冲孔时操作不方便。

方案二：

只需要一幅模具，工件的精度及生产效率都较高，保证工件的平整要求。

工件的最小壁厚10mm，大于凸凹模许用壁厚1.8mm。

冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。

方案三：

也只需要一副模具，生产效率更高，操作方便，工作精度也能达到要求：

但此工件生产为中小批量。

通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为最佳。

（三）模具主要设计计算

（1）排样方式的确定及其计算

排样方式的确定：

根据工件的特点，采用如图1-1所示的排样方法，搭边值取1.2mm和1.5mm，无侧压装置时的条料宽度B的计算：

查表得，两工件之间的距离a1=1.2mm,沿边a=1.5mm。

进料步距n=26.2mm.条料宽度B=（D+2a+δ）0-δ，查表得δ=0.5

式中，B为条料宽度；D为工件直径；a为沿边搭边值；δ为条料公差值

所以B=97.40-0.5mm

（2）材料利用率的计算：

方案A:

布距A为26.2mm，查板材标准，选1000×2000mm的钢板。

一个步距的材料利用率为：

69.56%

总材料利用率为：

65.45%

方案B：

交叉双排斜对排剪裁10次剪成宽97.4mm的条料10条每条可冲78件，一共可冲裁出780件

一个步距的材料利用率：

75.48%

总材料的利用率：

72.61%

综上所以选用交叉双排斜对排的排样方式

（3）冲压力的计算

可知冲裁力基本计算公式为

计算零件的周长：

L=282.6mm，材料厚度2mm，冷轧10钢的抗剪强度取300MPa，Kp=1.3则冲裁该零件所需冲压力为

F=

模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力和推件力为

则零件所需得冲压力为=267.3KN

模具压力中心的确定

模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。

为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心

（4）冲压设备的选用

根据冲压力的大小，根据计算结果冲压设备拟选J23-40，其主要技术参数如下：

公称压力：

400kN

滑块行程：

80mm

最大装模高度：

330mm

闭合高度调节量：

65mm

滑块中心线到床身距离：

220mm

工作台尺寸：

460mm×700mm

模柄孔尺寸：

φ50mm×70mm

电动机功率2.5KW

（四）工作零件刃口尺寸计算

在确定零件刃口尺寸的计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配的方法。

结合模具结构及工件生产批量，适宜采用配合加工落料凹模，凸模，凹凸模及固定板，卸料版，制造成本减低，装配工作简化。

因此工作零件刃口尺寸计算就按配合加工的方法来计算，具体计算如下：

（1）落料件尺寸的基本计算公式为

查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm

查得凸模制造公差-0.020mm，凹模制造公差+0.030mm,x=0.5

有=0.05mm<=0.054mm

即=49.690+0.125

=49.4440-0.125

（2）冲孔基本公式为

查得其凸模制造公差-0.020mm，凹模制造公差0.030mm,x=0.75。

有=0.050<=0.054

所以=40.120-0.04

得

=40.3360+0.04

（五）冲裁模的总体设计

（1）模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用正装复合模

（2）定位方式的选择

应为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。

控制条料的进给步距采用挡料销。

（3）卸料出件方式的选择

因为工件的料厚为2mm的冷轧钢板，材料相对较软，卸料力也比较小，故采用弹性卸料。

采用正装复合模，必须采用上出件。

（4）导向方式的选择

为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。

（六）冲裁模的主要零部件结构设计

（1）凹凸模

凹凸模外形按凸模设计，内孔按凹模设计。

结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，最后精加工采用刀具磨床加工，冲孔凹模设计成台阶孔形式，其总长L可按教材公式2-34计算：

.凹凸模尺寸

凹凸模长度L=h1+h2+h=16+10+24=50mm

其中h1；凹模固定板的厚度h2；弹性卸料板厚度

h;增加高度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）

具体结构可以参照下图所示。

（2）冲孔凸模

所冲的孔为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一位又便于装配与更换。

冲孔凸模尺寸

冲孔凸模长度；L=h1+h2+h3=14+12+14=40mm

其中；h1凸模固定板的厚度h2；空心垫板的厚度h3；

冲40mm的凸模结构如图1-2所示。

（3）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=0.8×22=17.6mm.取20mm；材料可选用Q235或45钢，本此选45钢。

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

（4）凹模设计

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4－3系数K值

b/mm

料厚t/mm

0.5

1

2

≥50

0.3

0.35

0.42

K取0.4mm

H=KB（≥15mm）=0.4×15=6H取22mm

c=（1.5～2）H（≥30～40mm）=（1.5～2）×20=30～44mm

根据本次需要c取30

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5

图5

凹模采用整体凹模，凹模均采用线切割机床加工。

安排凹模在模架上的位置时，将凹模中心与模柄中心重合。

其轮廓尺寸可按照教材中公式2-422-432-44计算

凹模厚度H=kb=0.42X50mm=21mm（查教材表2-10的k=0.45）

凹模边缘壁厚C>=（1.5-2）H=（1.5-2）X21=（31.5-42）

实际上取C=40mm

凹模边长L=b+2c=50+2X40=130mm

查标准JB/T6343.1-94凹模宽160mm

因此确定凹模外形尺寸160x160x40mm：

将凹模模板制作成薄型形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为160x160x45mm其中空心垫板厚10mm。

（七）导（卸）料板，顶料部件，垫板的设计

（1）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【2】表表2-25取得。

材料厚度t/mm

挡料销高度h/mm

导料板高度h/mm

2

3

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（2）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。

此次设计选用刚性卸料板，材料选择为45钢，热处理硬度为32～42HRC。

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=6mm。

（1）卸料板的设计

卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同为160mm，厚度为10mm。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为HRC40—45.

（2）卸料螺钉的选用

卸料板上设置3个卸料螺钉，公称直径为10mm，螺纹部分为M8x110mm,

卸料螺钉尾部分应有足够的行程空间。

卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面3mm，有误差时通过在卸料螺钉与卸料板之间安装的垫板来调整。

（3）顶料块的设计

正装复合模工件一般采用上出料，通常在凹模下加一块垫板，以增加顶件块的行程，顶件块与顶弹器用顶杆相连。

（4）垫板的设计

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。

（3）卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸