项 目2垫圈落料冲孔复合模的设计.docx
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项目2垫圈落料冲孔复合模的设计
项目垫圈落料冲孔复合模的设计
学院常州工程职业技术学院
专业模具设计与制造
班级模具1111
姓名魏金荣
学号2011554104
指导教师王鑫铝
前言
伴随着产品技术含量的不断提高,模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。
下面就以冲压模具为主来谈论几点。
冲压是高效的生产方法,采用复合模,尤其是多工位级进模,可在一台压力机上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。
生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。
冷冲压件一般不再经切削加工,或仅需要少量的切削加工。
热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件,但仍优于铸件、锻件,切削加工量少。
冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。
冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。
由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。
冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。
冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
目录
前言
1、准备工作
1.1任务书……………………………………………………4
1.2其他……………………………………………………………4
2、成型工艺的分析
2.1制件的冲压工艺性……………………………………………8
2.2分析比较和确定工艺方案……………………………………8
2.3确定冲模类型及结构形式……………………………………9
3、排样设计
3.1间隙计算………………………………………………………9
3.2塔边的确定……………………………………………………9
3.3绘制排样图……………………………………………………11
4、计算冲压力确定压力中心
4.1计算冲压力……………………………………………………11
4.2确定压力中心…………………………………………………12
4.3选择冲压设备…………………………………………………12
5、凸凹模的设计
5.1刃口的计算……………………………………………………13
5.2结构设计………………………………………………………14
6、主要零件的设计
6．1主要模具零件尺寸……………………………………………17
6.2卸料板的确定……………………………………………………18
7、模具总体设计
7.1相关标准件的选择设计………………………………………18
7.2装配图的绘制…………………………………………………22
8、小结………………………………………………………24
9、参考文献…………………………………………………25
2、成型工艺的分析
2.1制件的冲压工艺性图1
2.1.1材料：
08钢，属于低碳钢，具有良好的可冲压性。
2．1.2结构与尺寸
零件形状规则，冲孔尺寸与落料外形有5.5mm,其他无极限特征，该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。
2.1.3尺寸精度：
零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。
查公差表可得各尺寸公差为：
零件外形：
21
mm
零件内形：
10
mm
结论：
适合冲裁。
2.2分析比较和确定工艺方案
2.2.1工序性质与数量
落料、冲孔
2.2.2工序顺序
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案
1先落料，再冲孔，采用单工序模生产。
2落料－冲孔复合冲压，采用复合模生产。
3冲孔－落料连续冲压，采用连续模
2.3确定冲模类型及结构形式
方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。
由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。
最后确定用复合冲裁方式进行生产。
工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。
3、排样设计
3.1间隙计算
垫片的冲裁件剪切面、尺寸精度要求不高。
查《冲压模具设计项目教程》教材表1-9金属板料冲裁间隙值确定垫片材料08F的初始间隙为第V类。
根据经验公式确定法，实际生产中常应用经验公式来确定合理间隙值，
即Z=mt
式中m-与材料的性能及厚度相关的系数，m值一般根据不同的经验选取。
双面间隙Z=0.2
3.2塔边的确定及其他计算
3.2.1排样时,冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。
它的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的冲件,以及保证条料有一定刚度,便于送料。
搭边数值取决于以下因素:
1、工件的尺寸和形状。
2、材料的硬度和厚度。
3、排样的形式，直排、斜排、对排等。
4、条料的送料方法，是否有侧压板。
5、挡料装置的形式，包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式。
搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。
由于冲压件材料为08F，厚度t=1mm查《冲压模具设计项目教程》教材表1-11确定搭边值：
工件的侧搭边值：
a=1mm；
工件间的搭边值:
a
=1mm；
步距为:
23mm；
3.2.2条料宽度
有侧压装置时条料的宽度。
有侧压装置的模具能使条料始终沿基准导料板一侧送进，因此条料宽度的计算公式为：
B=（D+2a
）
B=（D+2a
）
=（21+2×1）
=23
3.2.3材料利用率
一个步距内的材料利用率η公式为：
A—冲裁件面积
B—调料宽度
h—送料进距
n—一个进距内冲件数
=267.69÷（23×23）×100％
=50.6％
3.3绘制排样图
确定后排样图如下图2所示
图2排样图
4、计算冲压力确定压力中心
4.1计算冲压力
4.1.1冲裁力F冲=KLtτK为载荷系数，取K=1.3τ=300
F冲=1.3Ltτ
=1.3×（65.94+31.4）×300
=37.96（KN）
4.1.2卸料力F卸=K卸F落
=0.05×37.96
=1.90（KN）
4.1.3推件力F推=nK推F落
=2×0.055×37.96
=3.80（KN）
4.1.4顶件力F顶=K顶F
=0.06×37.96
=2.3（KN）
4.1.5总冲压力计算
F总=F冲+F卸+F推
=37.96+1.9+2.3
=42.16（KN）
式中τ——材料抗剪强度（MPa）
L——冲裁周边总长（mm）
t——材料厚度（mm）
K——安全系数，一般取1.3
4.2确定压力中心
简单形状工件压力中心的计算，垫片属于对称形状的零件，其压力中心位于刃口轮廓图形的几何中心上，及垫片圆心。
4.3选择冲压设备
根据总冲压力F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并查《模具课程设计指导》教材表5-10开式双柱可倾压力机技术规格（P118）,选用J23-10开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。
其主要工艺参数如下：
公称压力：
100KN
滑块行程：
45mm
行程次数：
145次∕分
最大封闭高度：
180mm
封闭高度调节量：
35mm
工作台尺寸（前后×左右）：
240mm×370mm
5、凸凹模的设计
5.1刃口的计算
刃口尺寸计算列于表1中。
其中:
落料部分以凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。
表1刃口尺寸计算
基本尺寸及分类
冲裁
间隙
磨损
系数
计算公式
制造
公差
计算
结果
落
料
凹
模
D
=21
Z
=0.1
Z
=0.14
Z
-Z
=0.14-0.1
=0.04mm
制件精度为：
IT14级，故x=0.5
D
=（D
-xΔ）
=（21.26-0.5×0.52）
=21
Δ/4
D
=21
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246～0.36之间
冲
孔
d
=10
同上
dp=（d
+xΔ）
=（0.92+0.5×0.36）
=10
Δ/4
d
=20.9
相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.246～0.36之间
Dp-落料凸模公称尺寸
Dp=（D
-Z
）
=（21-0.1）
=20.9
dd-冲孔凹模公称尺寸
dd=（dp+Z
）
=（10+0.1）
=10.1
校核：
+
-
0.015+0.013=0.028<0.04符合
5.2结构设计
5.2.1.凹模的结构设计
查表凹模厚度系数K
t
b
1
2
≤50
0.35
0.42
＞50-100
0.22
0.28
凹模厚度:
H=kb（≥15mm）
H=0.35×44=15.4mm
凹模边壁厚:
c≥（1.5～2）H
=（1.5～2）×15.4
=（23.1～30.8）mm实取c=24mm
凹模板边长:
L=b+2c
=44+2×24
=92mm
查标准JB/T–6743.1-94:
凹模板宽B=80mm
故确定凹模板外形为:
92×80×15（mm）。
图3
5.2.2凸凹模尺寸:
凸凹模长度:
L=h
+h
+h
=16+6+24
=50（mm）
其中:
h
─凸凹模固定板厚度
h
─卸料板厚度
h─增加长度（包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等）
此凹模内外刃口间壁厚校核:
根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,根据强度要求查《冷冲模设计及制造》表3－36知,该壁厚为4.9mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够。
图4
5.2.3凸模尺寸:
确定凸模高度：
由于凸模为圆柱形,形状简单,凸模可用一般的台阶安装固定即可。
其高度可根据固定板厚度和凹模厚度来确定。
凸模长度:
L凸=h
+h
+t+h
=14+15+1+15
=45mm
其中:
h
─凸模固定板厚
h
─凹模板厚
t─材料厚度
h─附加长度
凸模强度校核:
该凸模不属于细长棒,强度足够。
凸模结构图如示
图5
6、主要零件的设计
根据倒装复合模形式特点:
凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94确定其它模具模板尺寸列于表2:
表2模具零件结构尺寸
序号
名称
长×宽×厚（mm）
材料
数量
1
上垫板
100×80×6
T8A
1
2
凸模固定板
100×80×14
45钢
1
3
卸料板
100×80×6
45钢
1
4
凸凹模固定板
100×80×16
45钢
1
5
下垫板
100×80×6
T8A
1
6．2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。
7、模具总体设计
7.1相关标准件的选择设计
7.1.1模架的设计
上、下模座要承受和传递冲压力，所以应有足够强度和刚度。
刚度不足，将影响冲模寿命。
因此模座应有足够厚度，铸造模座需经时效处理，下模座外形尺寸没边应至少超过压力机台面孔约50mm。
本套模座选应矩形模座，模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大40—100mm。
模座厚度一般取凹模厚度的1—1.5倍。
因此上下模座的尺寸基本可以确定：
模架各零件标记如下：
上模座：
150mm×100mm×30mmGB/T2855.9
下模座：
150mm×100mm×40mmGB/T2855.9
7.1．2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
7.1.3模柄
模柄的形式较多，主要有：
（1）旋入式
（2）浮动式
（3）压入式
（4）凸缘式
本套模具采用的是旋入式模柄。
图6
7.1.4导向零件
导向零件是为了保证模具冲压时，上下模有一精确的位置关系。
在中小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。
本套模具采用两个导柱（导套），导柱安装在下模座，导套安装在上模座。
导套选择A型导套A25×95×38GB2861.6-81如图所示
导柱选择A型导柱A25x180GB2861.1-81如图所示
导正销的结构
图6导正销的结构形式
D=d-2a
D——导正销直径的基本尺寸
d——冲孔凸模直径
2a——导正销与孔径两边的间隙
冲裁φ8mm孔的导正销查表得h=1mm,2a=0.08mm
D=8-2a=8-0.08=7.92mm
7.2装配图的绘制
27
螺钉
1
45
M8*25
26
导料销
2
45
25
卸料螺钉
4
45
HRC24~28
24
下垫板
1
T8A
HRC54~58
23
凸凹模固定板
1
45
HRC24~28
22
弹簧
4
60SIMNA
HRC40~48
21
卸料板
1
45
20
凹模板
1
Cr12
HRC24~28
19
圆柱销
2
45
18
垫板
1
45
HRC24~28
17
凸模固定板
1
45
HRC24~28
16
上模座板
1
HT200
15
防转销
1
45
14
推杆
1
45
HRC24~28
13
模柄
1
Q235
12
凸模
2
T10A
HRC56~60
11
推件块
1
45
10
圆柱销
2
45
9
螺钉
4
45
8
导套
2
20
HRC62~64
7
导柱
2
20
HRC62~64
6
上垫板
1
T8A
HRC54~58
5
挡料销
1
45
HRC43~48
4
凸凹模
1
Cr12
HRC58~62
3
圆柱销
2
45
2
螺钉
4
45
1
下模座板
1
HT200
序号
标准代号
名称
数量
材料
热处理
参考尺寸
备注
八、小结：
一个月的项目化学习结束了，在这个月内，我学到了很多的知识，让我对模具设计与制造有了一个更清晰的了解，更坚定了自己对模具行业的信心。
通过本次对垫圈落料冲孔复合模的设计的学习，尤其是在王老师的细心讲解和教导下，我不仅系统的掌握了冷冲模的基本理论知识，也学会了部分的应用技术，在此谢谢老师。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计、报告，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
说实话，项目化教学的学习中真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这次项目报告过程的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另外我有了一中”春眠不知晓”的感悟，通过垫圈落料冲孔复合模的设计的学习，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。
九、参考文献
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