方形垫圈冲压复合模具设计.docx

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方形垫圈冲压复合模具设计

1工艺分析3

1.1材料分析3

1.2结构分析3

1.3精度分析3

1.4冲压工序性质的确定3

1.5冲压方案的确定3

1.3排样选择3

2冲裁压力、压力中心的计算和压力机的选择4

2.1方形冲裁力和中间圆形冲裁力4

2.2、压力中心的计算5

2.3压力机的选择5

3模具工作部分尺寸及公差5

3.1、冲裁模间隙值的确定5

3.2尺寸公差的确定5

3.3凸模、凹模刃口尺寸的确定5

3.3.1落料6

3.3.2冲孔6

4工作零件结构设计与选择7

4.1冲裁凹模结构设计7

4.1.1冲裁件凹模厚度H确定7

4.1.2凹模在送料方向的长度7

4.1.3凹模垂直于送料方向的宽度7

4.1.4凹模结构形式7

4.2冲孔凹模的结构设计8

4.2.1冲孔凸模的长度8

4.2.2凸模结构形式8

4.3凸凹模结构设计与选择9

4.3.1凸凹模强度核算9

4.3.2凸凹模的长度9

5模架与导柱的设计与选用10

5.1模架的类型选择10

5.2模架的结构形式10

6其他零件的设计10

6.1凸模固定板的设计10

6.2凸模垫板的设计：

11

6.3模柄的选取11

6.4固定卸料板的设计11

6.5导料销11

6.6凹模垫板的设计12

6.7挡料销选取12

6.8防转销12

7模具装配与调试12

8工件的冲孔、落料复合模装配图13

9冲压件成本核算14

10参考文献16

方形垫圈冲压复合模具设计

1工艺分析

1.1材料分析

10号钢为优质碳素结构钢。

塑性、韧性较好，易冷热加工成型。

1.2结构分析

该制件形状规则、简单、对称。

1.3精度分析

该制件尺寸要求精度为IT13，用普通冲裁可以达到零件的精度要求。

1.4冲压工序性质的确定

由于结构简单，选择先冲孔，在进行落料。

1.5冲压方案的确定

该制件为冲孔落料件，可有如下方案进行加工。

方案一：

先落料后冲孔，采用两套简单模具加工。

方案二：

采用级进模进行生产。

方案三：

采用落料冲孔复合模生产。

单工序模、级进模和复合模的特点比较如表1所示

表1单工序模、级进模和复合模的特点比较

项目

单工序模

级进模

复合模

冲压精度

较低

较高（IT10~IT13）

高（IT8~IT11）

制作平整程度

一般

不平整，高质量件必须交平

应压料较好，制件平整

冲压制造的难易程度及价格

容易、价格低

简单形状制件的级进模比复合模制造难度低，价格较低

复合形状制件的复合模比级进模的制作难度低，相对价格低

生产率

较低

最高

高

使用高速自动压力机的可能性

有自动送料装置，可以连冲，但速度不能太高。

适用于高速自动压力机

不宜用于高速自动压力机

材料要求

边料要求不高、可以用边角料

边料或卷料，要求严格

出用调料外，小件可以用边角料，但生产效率低

生产安全性

不安全

比较安全

不安全，要有安全装置

由于单工序生产需要两套模具，生产效率低，精度不高。

而由于该制件生产效率为中等，综合上表1不采用级进模，所以采取复合模进行生产。

1.3排样选择

由于制件结构简单，采用单直排的排样设计，如下图所示。

图2方形垫圈单直排形式排样

查表2-29得出工件间距a1=2.0，沿边a=2.2。

1.4计算材料利用率

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。

（冲压工实际操作手册）

一个步距内的材料利用率η＝Ａ/BS×100%（公式5-2）

式中A—一个步距内冲裁件的实际面积；冲裁面积A为1358.4mm2

B—条料宽度；

S—步距；

η=1358／（45.2×45）=66.8％

2冲裁压力、压力中心的计算和压力机的选择

2.1方形冲裁力和中间圆形冲裁力

查表1-49故10号钢的抗剪强度τb=255—333MPa，则取τb=280MPa；k=1.3:

；L为冲裁件周长；t为材料厚度；

方形冲裁力：

F方=KLtτb

=1.3×4×43×2.2×280

=137737N

中间圆形冲孔冲裁力：

F圆=KLtτb

=1.3×π×25×2.2×280

=62862.8N

总的冲裁力：

F总=F方+F圆

=137737+62862.8

=200599N

模具采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时，查表冲压工艺及冲模设计表3-9，得出Kx=0.04-0.05，取Kx=0.05，KT=0.055，n=1。

卸料力：

Fx=KxF

=0.05×200599

=10029N

推件力：

FT=nKTF

=0.055×200599

=11033N

总冲压力：

FZ=F+FX+FT=221661N

2.2、压力中心的计算

零件外形为对称件，所以该零件的压力中心为零件的几何中心。

2.3压力机的选择

由于总的冲压力=221KN，故查表2—232可知应该选择型号为的开式压力机，其参数如下：

工称压力为250KN

滑块行程为65mm

最大闭合高度为270mm

最大闭合高度调节量为55mm

工作台尺寸（前后×左右）为370×500mm

模柄尺寸40×60mm

3模具工作部分尺寸及公差

3.1、冲裁模间隙值的确定

查表2冲裁模初始双面间隙z可得

表2冲裁模初始双面间隙z

材料厚度

081035

Q235

Q345

4050

Zmin

Zmax

Zmin

Zmax

Zmin

Zmax

1.75

0.220

0.320

0.220

0.320

0.220

0.320

2.0

0.246

0.360

0.260

0.380

0.260

0.380

2.1

0.260

0.380

0.280

0.400

0.280

0.400

2.5

0.360

0.500

0.380

0.540

0.380

0.540

2.75

0.400

0.560

0.420

0.600

0.420

0.600

Zmax=0.246mmZmin=0.360mm

3.2尺寸公差的确定

查标准公差数值（GB/T18600.3—1998摘录）

方形尺寸公差数值Δ=0.39

圆形尺寸公差数值Δ=0.33

3.3凸模、凹模刃口尺寸的确定

根据零件的特点，凸模与凹模采用分别加工法。

落料件的尺寸按凹模尺寸为基准求得

Dd=（Dmax—xΔ）+δd

Dp=（Dd—Zmin）—δp=（Dmax—xΔ—Zmin）—δp

冲孔件的尺寸按凸模尺寸为基准求得

dp=（dmin+xΔ）—δp

dd=（dp+Zmin）+δd=（dmin+xΔ+Zmin）+δd

3.3.1落料

查表2—31，表2—32得

δd=0.030δp=—0.020

满足|δd|+|δp|=0.050

查表3得

X=0.75

把已知和查表的数据代入公式，及得

Dd=（Dmax—xΔ）+δd

=（43—0.75×0.36Δ）+0.03

=42.7075+0.030

Dp=（Dd—Zmin）—δp

=（42.7075—0.246）—0.020

=42.4615—0.020

表3系数x

料厚t/mm

非圆形

圆形

1

0.75

0.5

0.75

0.5

工件公差Δ/mm

1

<0.16

0.17~0.35

》0.36

<0.16

》0.16

1~2

<0.20

0.21~0.41

》0.42

<0.20

》0.20

2~4

<0.24

0.25~0.49

》0.50

<0.24

》0.24

>4

<0.30

0.31~0.59

》0.60

<0.30

》0.30

3.3.2冲孔

查表2—31，表2—32得

δd=0.020δp=—0.014

满足|δd|+|δp|=0.034

查表冲压工艺及冲模设计表3—5得

X=0.5

把已知和查表的数据代入公式，及得

dp=（dmin+xΔ）—δp

=（25+0.5×0.33）—0.014

=25.165—0.014

dd=（dp+Zmin）+δd

=（25.165+0.246）+0.020

=25.411+0.020

4工作零件结构设计与选择

4.1冲裁凹模结构设计

4.1.1冲裁件凹模厚度H确定

H=K

=1.3×

=31.17mm

式中K为修正系数，K=1.3；

故取H=32mm

4.1.2凹模在送料方向的长度

W1≥1.2Ha

=1.2×32

=38.4mm

式中W为垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大距离。

长度L

故取长度L=120mm

4.1.3凹模垂直于送料方向的宽度

B=h+2s2

=43+2×30

=103mm；

式中S2—送料方向的凹模至凹模边缘的最小距离；

查表p64表3—12；故S2=30mm；

4.1.4凹模结构形式

选择整体式凹模，结构尺寸如下图3

图3落料整体式凹模

4.2冲孔凹模的结构设计

4.2.1冲孔凸模的长度

L=Ht+Ha+0.5

H—为凸模固定板厚

故=1取=20mm

则mm取Ht=14mm

综上有L=Ht+Ha+0.5

=14+32+0.5

=46..5mm

4.2.2凸模结构形式

由于冲裁件冲孔的直径为25mm，选择如图4所示的圆形凸模结构。

图4冲孔圆形凸模

4.3凸凹模结构设计与选择

4.3.1凸凹模强度核算

查表3—14故倒装复合模的最小壁厚应等于或大于5.2mm

则有43—25>2×5.2

故能采用复合模设计。

4.3.2凸凹模的长度

L=H1+H2+H

H1—凸模固定板的厚度，当板料厚度t=1.5~2.5mm时，取H1为

20mm；

H2—卸料板的厚度；取H2=12mm

H—附加长度；取H=34mm

故

L=H1+H2+H3+H

=20+12+34

=66mm

4.3.3凸凹模结构形式如图5所示

图5凸凹模

5模架与导柱的设计与选用

5.1模架的类型选择

根据国家标准及设计要求，选择对角导柱模模架。

5.2模架的结构形式

查询冲压模具试用手册，模架结构详见装配图图6。

6其他零件的设计

6.1凸模固定板的设计

根据凸模的结构形状与尺寸，为了保证起连接的可靠性，与模具整体结构的一致性，取其外形尺寸同凹模板相同为：

120×103×12。

1凸模固定板的材料

根据模具零件的材料选取原则，选取凸模固定板材料为45#。

2凸模固定板连接螺钉的布置

①螺钉数量的确定

由于凸模固定板与上模座相连接，其具体要求是可靠性和稳定性，且该凸模固定板为矩形，故采用4个螺钉相连接。

②螺钉大小的确定

由于采用固定卸料，采用连接螺钉为M16，长度根据被连接零件的厚度确定。