垫片冲孔落料冲压模具设计及制造DOCdoc.docx
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垫片冲孔落料冲压模具设计及制造DOCdoc
毕业设计说明书
设计题目垫片冲孔落料冲压模具设计及制造
院
系
机械工程学院
专
业
机械设计制造及其自动化
年
级
学生姓名
学生学号
指导教师
职称
高级实验师
完成毕业设计（论文）时间2014年5月
垫片冲孔落料冲压模具设计与制造
1
冲压件零件图......................................................
2
2
冲压工艺性分析....................................................
2
2.1
冲压件结构分析..............................................
2
2.2
冲压件尺寸精度分析及确定....................................
2
3
冲压工艺方案的确定................................................
2
4
主要设计计算......................................................
2
4.1
排样方式的确定及其计算......................................
2
4.2
冲压力的计算................................................
3
4.3
压力中心的确定及其相关计算..................................
3
4.4
工件零件刃口尺寸的计算......................................
4
5
冲压设备的选择....................................................
6
6
模具结构选择......................................................
6
6.1
模具类型的选择..............................................
6
6.2
定位方式的选择..............................................
6
6.3
卸料、出件的方式选择........................................
6
6.4
导向方式的选择..............................................
6
7
主要零部件的设计..................................................
6
7.1
工作零件的设计..............................................
6
7.1.1
落料凹模设计............................................
7
7.1.2
冲孔凸模设计............................................
7
7.1.3
凹凸模设计..............................................
8
7.2
工作零件力学性能校核........................................
8
7.2.1
弯曲应力校核............................................
8
7.2.2
压应力校核..............................................
8
7.3
固定零件....................................................
9
7.4
定位零件....................................................
9
7.5
卸料零件的设计..............................................
9
7.5.1
卸料板的设计............................................
9
7.5.2
卸料弹簧的选择.........................................
10
7.6
模架及其他部件.............................................
10
7.7
模具闭合高度校核...........................................
10
8
模具总装图.......................................................
11
9
模具工作过程.....................................................
11
参考文献
...........................................................
11
附录...............................................................
11
I
2014届机械设计制造及自动化毕业设计说明书
垫片冲孔落料冲压模具设计与制造
摘要本文介绍了垫片冲孔落料复合模模具的设计，完成冲孔、落料两道工序。
冲裁模具
的设计首先要通过对零件的工艺分析，确定工艺方案并通过必要的工艺计算，选择合适的冲
压设备，然后再进行模具的设计。
使用AUTOCAD绘制模具总转图和零件图，从而完成整套模
具的设计。
模具为倒装式结构，由打杆顶出冲压件，采用弹簧驱动的卸料板卸除条料。
排样
方式为单排，由活动挡料销和导料销定位、导料。
模架为中间导柱圆形模架，压入式模柄。
关键词冲孔落料模具设计复合模
II
垫片冲孔落料冲压模具设计与制造
1冲压件零件图
材料：
65Mn厚度为1mm，小批量生产。
工件简图：
图1-1零件简图
2冲压工艺性分析
2.1冲压件结构分析
此工件只有落料和冲孔两道工序。
材料为65Mn，料厚t=1mm，具有良好的冲裁性能。
结
构简单，左右分别对称Φ10mm孔，同心圆弧R10mm。
2.2
冲压件尺寸精度分析及确定
零件的尺寸精度均未给出公差，属于自由尺寸，位置精度均在
IT6～IT8
之间，查表
11
6[1]得，34.60.1mm,R10mm为外形尺寸（非圆形），公差精度取IT14，查表确定公
差值为R100
0.36mm,孔Φ10mm，公差精度取IT11，查表115[1]
确定公差值为
100
0.05mm。
补标公差后的零件图如图
3-1所示。
图2-1
1
2014届机械设计制造及自动化毕业设计说明书
3冲压工艺方案的确定
该零件包括落料和冲孔两道工序，可以采用以下三种工艺方案。
方案一：
先冲孔，再落料，采用单工序模生产。
方案二：
落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：
冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两具模具，成本高而且生产效率低，不能满足中批量生产要求。
方案二只需一副模具，生产效率高，模具强度好，制造简单，并且冲压时，
卸料板在冲裁时压紧板料，零件的平直度较好工件留在模具上，手动取出零件。
方案三也只需一副模具，生产效率高，操作简单方便，但级进模在送料是很难保证工件的位置精度，无
法达到零件较高的位置精度要求。
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳，设计成倒装式复合模可以很好地保证工件的位置精度。
4主要设计计算
4.1排样方式的确定及其计算
根据该工件的实际情况，提高材料的利用率，应采用直排法，根据材料的性能、厚度和
手工送料，查表1114[1]可确定搭边值：
工件也边缘搭边a0.8mm
两工件间的搭边a11mm
条料宽度按相应的公计算：
B（D2a）0
式中B—条料宽度；
D—工件长度；—条料公差值；
a—侧边搭边值。
查73[1]表得=0.4mm。
2
垫片冲孔落料冲压模具设计与制造
B
（54.6
2
0.8）0
0.4
56.20
0.4mm
排样图如图
5-1所示，采用正面送进方式。
两个工件的步进距离
S为21mm。
图4-1排样图
4.2冲压力的计算
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。
压力机的吨
位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。
1）落料力
F落料
1.3
L1t
1.3
132
1
588
103
100.9（KN）
其中
588MPa（查表1
61[1]
），L1
132mm为周长。
2）冲孔力
F冲孔
1.3
L2t
1.3
10
2
1
588103
48.03（KN）
3）卸料力
FXKXF落料
0.05
（
）
100.95.045KN
KX取0.05（查表11
25[1]
）。
4）推废料力
FT
nKTF冲孔
（
）
20.05548.035.28KN
KT取0.055
，nh/t
2/12（高度h取4mm）。
5）总冲压力
F总F落料F冲孔FXFT100.948.035.0455.28159.255（KN）
4.3压力中心的确定及其相关计算
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，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
对于带有模柄的冲压模，压力中心应
3
2014届机械设计制造及自动化毕业设计说明书
通过模柄的轴心线。
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
的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
如图5-2建立x-y坐标系，该工件为对称形状冲裁件，几何中心为其压力中心。
即该零
件的压力中心位于A（0,0）。
图4-2
4.4工件零件刃口尺寸的计算
经分析，该零件的形状简单。
落料凸模与凹模为了保证所要求的精度，采用线切割配合
法来加工。
落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙配制，即以落料凹模，冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙配制。
根
据工件的要求确定采用小间隙冲裁。
根据材料性能和厚度查表1126[1]可确定
Zmin
0.09mm，Zmax
0.126mm。
1）
10
0.05mm孔的冲裁刃口尺寸计算
0
根据孔径、料厚和公差查表
1
132[1]得凸凹模偏差：
凸
-0.02mm，凹0.02mm。
由表
11
34[1]查得：
x
0.5
。
校核间隙：
凸
凹
0.04
Zmax
Zmin
0.036
从上式课得出凸、凹模公差不能满足
凸
凹
Zmax
Zmin
的条件，但相差不大，可调整
如下：
凸=0.4（Zmax
Zmin）=0.4×0.036=0.0144（㎜）
凹
0.6（Zmax
Zmin）
0.6
0.036
0.0216（mm）
根据表1
135[
1]中公式，将调整后的公差值代入，得凹凸模刃口尺寸：
d凸
（
d
x
0
（
0.5
0
0
（
）
）
）
凸
10
0.05
0.0144
10.0250.0144
mm
d凹
（
d
x
）
凹
（
0.0216
10.1150
0.0216
）
）
（
Zmin0
10.025
0.09
0
mm
2）落料凹模尺寸
200
0.16mm。
查表1
132[1]得凸凹模偏差：
凸
-0.02mm，凹
0.025mm。
校核间隙：
凸
凹
0.045
ZmaxZmin
0.036mm
从上式课得出凸、凹模公差不能满足
凸
凹
Zmax
Zmin
的条件，但相差不大，可调整
如下：
凹
0.6（Zmax
Zmin）
0.6
（0.126
0.09）0.0216（mm）
D凹
（D
x）0
凹
（20
0.5
0.16）0
0.0216
19.920
0.0216mm
4
垫片冲孔落料冲压模具设计与制造
落料凸模尺寸按凹模尺寸配制，线切割留双边间隙0.09mm（单边0.045mm）。
5冲压设备的选择
根据上述冲压力的计算，选择型号为J11-250，单柱固定台压力机。
公称压力
250KN
滑块行程
70mm
滑块行程次数80次/分
最大封闭高度310mm
模柄孔尺寸（直径x深）4060mm
工作台尺寸320x530mm
工作台孔尺寸130mm
6模具结构选择
6.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用复合模冲裁，凸凹模装在模具的下方，故该模具为倒装式复合
模。
6.2定位方式的选择
因为该模具采用的条料，所以控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。
控制条料的
送进步距采用活动挡料销定距。
6.3卸料、出件的方式选择
加工工件料厚为1mm，相对较薄，冲裁后箍在凸凹模上的工艺废料用弹压卸料板卸料。
工
件采用上出件方式，即压入凹模内的工件利用上模的打料机构打出。
6.4导向方式的选择
模具位置精度要求较不高，故采用中间导柱模架。
模具的上模部分主要由模柄、上模座、
垫板、凸模固定板、凸模、凹模、等组成。
下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等组成。
卸
料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。
冲孔废料由漏料空漏出。
成品件手动取出。
7主要零部件的设计
7.1工作零件的设计
7.1.1落料凹模设计
在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模采用直刃口结构，根据零件的料厚查表
得其直刃口高度为6mm根.据凹模高度和壁厚的计算公式可得
凹模高度
Hkb0.35207mm
5
2014届机械设计制造及自动化毕业设计说明书
式中，k--凹模厚度系数，查表得
k=0.35
b--
工件最大宽度为20mm
因为H
15mm，所以取H15mm。
凹模壁厚
C（1.5~2）H
21530mm
凹模的总长
L（b2C）54.6230114.6mm
根据国家标准，取L125mm。
凹模的总宽
B2023080mm
凹模整体尺寸标准化取125mm80mm30mm。
确定凹模板上的螺钉和销钉数量和布局。
根据模板的大小，查表5.14[2]可知，4M8
螺钉和28销钉，就可满足凹模与其他零件的连接强度。
其简图如图7-1所示。
图7-1凹模
7.1.2冲孔凸模
从冲压零件图可以看出，只有一种圆孔凸模10mm，采用B型圆凸模，固定在凸模固
定板上。
冲模中的凸模不管其断面形状如何，其基本结构均由安装部分和工作部分两大部分
组成。
同时还要考虑凸模的修磨量及固定模与卸料板的安全距离等因素。
凸模与凹模固定板
的配合间隙均为H7，对于倒装式复合模，圆孔凸模结构尺寸为
m6
hh1h2th141211542mm
6
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式中，h1凸模固定板的厚度
h2卸料版厚度
h附加长度，包括凸模的修正量等，一般取h15~20mm
凸模的尺寸如图7-2所示。
图7-2凸模
7.1.3凹凸模
凹凸模内形刃口起冲孔凹模作用，按凹模设计，其外形刃口起落料凸模作用，按凸模设计。
刃口尺寸的设计计算上述。
该模具是倒装式复合模，凸凹模用固定板固定在下模座上。
7.2工作零件力学性能校核
冲模力学性能校核主要是小凸模的端面接触面应力k和凸模失稳前的最大长度Lmax。
7.2.1弯曲应力校核
Lmax90d2
90
102
66.22mm42mm
P
110588
式中，Lmax允许的凸模最大自由长度；
d凸模的最小直径；
P冲裁力，Ptd,N
因此，刚度满足要求。
7.2.1压应力校核
4t
4
1
588
根据公式dmin
3.2mm
压
736
式中，dmin
凸模最小直径
7
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t料厚，mm
抗剪强度，MPa
压凸模材料的许用应力，MPa
而d10mm3.2mm，故设计合理。
7.3固定零件
凸模垫板和固定板
圆形凸模承压面的压应力
压按下式计算
压
P
P
5880
91.88
mm
压
90a
F
2
2
MP
D
16
4
4
式中
F承压面积，mm2
D承压面的直径，mm
压许用应力，MPa，模座材料选用铸铁HT25~47，压90MPa
凸模固定板。
查表5.142凸模固定板厚度为14mm。
因此，需要加凸模垫板。
查表5.142垫板的厚度为6mm。
7.4定位零件
根据模具的结构形式，需要在卸料板沿送料方向设置两个导料销做侧面定位，导料销的
高度查表2223取3mm，在卸料板压紧之前完成导正。
考虑到料厚和装配后卸料板下面超出凹凸模端面1mm，所以在凹模平面相应位置锪出导正销头部的沉孔。
挡料销采用活动
挡料销。
条料送进时靠安装在卸料板上的两个导料销作侧定位，在板料送进时保证板料的垂
直度。
板料端面采用活动挡料销，非工作行程时，挡料销由弹簧顶起，可供定位；工作时，
挡料销被压下，上端面与板料相平。
7.5卸料零件的设计
7.5.1卸料板的设计
卸料板的周界尺寸与落料凹模的周界尺寸相同，查表
5.142得卸料板的厚度为
12mm，卸料板采用
45钢制造，淬火硬度为
（40~45）HRC,周界尺寸与凹模一样。
7.5.2卸料弹簧的选择
1）卸料弹簧应具有的卸料力，由前述计算得
FXKXF落料
0.0593.874.69（KN）4690N
2）卸料弹簧的高度
8
垫片冲孔落料冲压模具设计与制造
卸料弹簧的预压缩量取6mm，根据工件材料厚度为1mm，冲裁时凸模进入凹凸
模深度取1mm，考虑模具维修时刃模量取
2mm，模具开启时卸料高出凹凸模
1mm，弹
簧的最大压缩量为
h弹簧61
12
mm
10
工作时按最大压缩量的
30%来计算，因此弹簧的自由高度为
h弹簧
10
33.3mm
h自由
0.3
30%
取h35mm。
这样在凸模切入板料之前弹簧已压缩了
4mm，相当于自由高度的
12.5%，
符合要求。
所以选用圆柱螺旋压缩弹簧：
YA112
35GB/T2089
。
7.6
模架及其他部件
模架选用滑动导向，中间导柱模架
（GB/T2851.5-1990）,查表34
和表5.7
7[2]
得
上模座（GB/T2855.2）
24012018mm
下模座（GB/T2855.2
）24012018mm
凸模固定板1258018mm
凹模尺寸规格125
8018mm
凹凸模
36mm
导柱（GB/T2861.1）
20100mm，22
100mm
导套（GB/T2
升级会员 