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垫片冲压模具设计

苏州市职业大学

课程设计说明书

名称“垫片”冲压模具设计

2012年2月27日至2012年3月9日

共二周

院　系机电工程系

班级

姓名

系　主　任陶亦亦

教研室主任李耀辉

指导教师聂福荣

目录

一、课程设计任务书....................................（4）

二、零件工艺性分析......................................（7）

1.材料分析.............................................（7）

2.结构分析.............................................（7）

3.精度分析.............................................（7）

三、冲裁工艺方案的确定.................................（8）

四、零件工艺计算.......................................（8）

1、排样计算............................................（8）

2、冲压力计算..........................................（9）

3、压力中心计算........................................（9）

4、刃口尺寸计算........................................（10）五、模具总体设计......................................（12）

1、模具类型的选择......................................（12）

2、定位方式的选择......................................（12）

3、卸料、出件方式的选择................................（12）

4、导向方式的选择.....................................（12）

六、主要零部件设计......................................（12）

1、工作零件的结构设.....................................（12）

2、定位零件的设计......................................（13）

3、卸料板的设计........................................（14）

4、模架及其它零部件设计.................................（14）

七、冲压设备的选用......................................（15）

八、心得体会............................................（16）

九、参考文献............................................（17）

苏州市职业大学

课程设计任务书

课程名称：

冲压模具设计A

起讫时间：

2012.02.27~2012.03.09

院系：

机电工程系

班　　级：

10模具

（1）班

指导教师：

聂福荣

系主任：

陶亦亦

一、课程设计课题

题目：

“垫片”冲压模具设计

冲压件如图1.1所示，通过对冲压件的分析设计一幅模具。

二、课程设计要求

1.工艺方案正确；工艺设计计算准确；模具结构合理；图面整洁；图纸尺寸标注齐全；图样标注符合国家标。

2.课程设计说明书内容全面、规范；书写工整；文字通顺；条理清楚。

三、课程设计工作量

1.手工绘制模具总装图一张

2.手工绘制工作零件图2~3张

3.编写课程设计说明书（约3000～5000字）

四、课程设计说明书内容（有指导书的可省略）

1.课程设计说明书封皮

2.目录

3.课程设计任务书

4.说明书正文（即设计计算过程及模具结构设计）

冲件工艺性分析

确定冲压工艺方案

工艺计算（排样设计、冲压力计算、模具刃口尺寸计算、压力中心计算等）

确定模具总体结构方案

选择与确定模具主要零件的结构与尺寸

校核模具闭合高度及压力机有关参数

5.参考文献

二、零件工艺性分析

1.材料分析

工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。

工艺性分析内容如下：

图1.1

Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

2.结构分析

零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。

零件中心有一圆孔，孔的尺寸为φ10

，满足冲裁最小孔径

≥

的要求。

另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为5mm，满足冲裁件最小孔边距

≥

的要求。

所以，该零件的结构满足冲裁的要求。

3.精度分析：

零件上有2个尺寸标注了公差要求，全部为自由公差，孔尺寸可按IT14级设计，外圆尺寸可按IT14设计。

由公差表查得其公差要求，X1=0.5，X2=0.5，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。

对于凸凹模分别按IT6级和IT7级加工制造。

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

三、冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：

先落料，后冲孔。

采用两套单工序模生产。

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，但需两道工序、两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。

方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。

方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。

欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二生产。

四、零件工艺计算

1、排样计算

设计复合模，首先要设计条料排样图。

由于此工件为简单对称几何图形，其排样图选用直排。

图如下：

2、冲压力计算

该模具采用复合模，冲压力的相关计算见下表：

根据计算结果，初选设备为开式压力机J21—6.3。

项目分类

项目

公式

结果

备注

排样

冲裁件面积A

A=πR²-πr²

235.5mm²

条料宽度B

B=D+2a

23.6mm

查表2.5.2得，最小塔边值a=1.8,a1=1.5

步距S

S=D+a1

21.5mm

一个步距地材料利用率Π

Π=A/BS×100％

46％

冲压力

冲裁力F

48984N

L=62.8mm

=300MPa

卸料力Fx

Fx=KxF

22042.8N

查表2.6.1得Kx=0.45

推件力

=nKtF

107764.8N

n=8/2=4

Kt=0.55

冲压工艺总力Fz

Fz=F+Fx

178791.6N

弹性卸料，下出件

3、压力中心计算

因为此工件为对称图形，所以其压力中心为几何中心，即垫片的中心。

4、刃口尺寸计算

根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。

材料为Q235，厚度为2mm可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm。

（1）落料件尺寸的基本计算公式为

由φ200-0.52mm可查凸模制造公差分别是δT=0.013mm，凹模制造公差分别是δA=0.021mm。

将以上各值代入

≤

校验是否成立，经校验，不等式成立。

即DA=（20-0.5×0.52）0+0.021=19.740+0.021mm

DT=（19.74-0.246）0-0.013=19.4940-0.013mm

（2）冲孔基本公式为

尺寸φ100+0.43mm，查得其凸模制造公差δT=0.011mm，凹模制造公差δA=0.018。

经验算，满足不等式

≤

。

dT=（10+0.5×0.43）0-0.011=10.2150-0.011mm；

dA=（10.215+0.246）0+0.018=10.4610+0.018mm。

5.卸料装置中弹性元件的计算

弹性元件采用橡胶，相关计算如下：

（1）橡胶截面积选择为矩形，确定自由高度

H自=[L工/（0.25-0.30）]+H修

式中：

L工----冲模的工作行程（mm）。

对冲裁模而言，L工=t+1

H修----预留修模量。

根据模具设计寿命一般取4-6mm，此处取6mm。

所以H自=14mm

（2）确定L预和H装

L预=（0.1.-0.15）H自

H装=H自-L预

式中：

L预---橡胶的预压缩量

H装---冲模装配好以后橡胶的高度

L预=2mm

H装=12mm

（3）根据橡胶所需面积

式中：

-----橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力；

P-----橡胶所产生的单位面积压力，与压缩量有关；

A-----橡胶横截面积。

A≥FX/P=2500mm2

因为最大相对压缩量4mm在允许范围内，故可以使用。

五、模具总体设计

（1）模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为正式复合模。

（2）定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料銷，无侧压装置。

控制条料的送进步距采用初始挡料銷初定距，固定挡料銷定距。

（3）卸料、出件方式的选择

因为工件料厚为2.0mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。

（4）导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方式。

6、主要零部件设计

（1）工作零件的结构设计

1.凸凹模结构设计

冲孔凸模设计成台肩式。

其总长L可按公式2.9.2计算：

L=h1+h2+t+h=15+15+2+10=42mm

式中

h1---凸模固定板厚度，mm；

h2---落料凹模高度，mm；

t---材料厚度，mm；

h---增加长度。

它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5-1mm），等，一般取10-20mm

凸凹模总长：

L=h3+h4+h5=15+12+12=39mm

h3---固定板厚度，mm

h4---橡胶高度（装配后的高度），mm

h5---卸料板厚度，mm

2.凹模的外形尺寸计算

标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。

由凹模高度和壁厚的计算公式得：

凹模厚度H=kb（H>=15mm）,所以H=15mm（查表2.9.5得K=0.4）

凹模壁厚C=（1.5~2）H=12~16mm（>=30~40mm）

取凹模厚度H=15mm,凹模壁厚c=30mm,

凹模宽度B=b+2c=（20+60）=80mm

凹模长度L取100mm（送料方向）

所以，凹模轮廓尺寸为L×B×H=100mm×80mm×15mm

（2）定位零件的设计

卸料螺钉8×35；导料销，挡料销均用6×16；螺钉选用M8×16。

（3）卸料板的设计:

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为12mm。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC。

（4）模架及其它零部件设计

模架由上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的

全部件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。

模具上模座

和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。

上、下模间的精确位

置由导柱、导套的导向来实现。

模架选用适用中等精度，中、小尺寸压件的后侧导柱模架，上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料（从右向左送料）的级进模，操作方便。

上模座：

L/mm×B/mm×H/mm=100mm×80mm×30mm

下模座：

L/mm×B/mm×H/mm=100mm×80mm×40mm

导柱导套的配合精度，可以根据冲裁模精度、模具寿命、间隙大小来选择。

导柱：

d/mm×L/mm=20mm×130mm

导套：

d/mm×L/mm×D/mm=20mm×70mm×28mm

垫板：

L/mm×B/mm×H/mm=100mm×80mm×4mm

凸模固定板：

L/mm×B/mm×H/mm=100mm×80mm×15

凹模的厚度已为：

15mm

凸凹模的长度为：

39mm

凸凹模固定板：

L/mm×B/mm×H/mm=100×80×14

卸料板：

L/mm×B/mm×H/mm=100×80×12

模具的闭合高度：

H=（30+40+30+29+4）mm=133mm

可见该模具闭合高度小于所选压力机JH23-6.3的最大装模高度（150mm），可以使用。

七、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式压力机JH23—6.3，其主要技术参数如下：

公称压力：

63kN

滑块行程：

35mm

滑块行程次数：

150次/min

最大闭合高度：

150mm

闭合高度调节量：

40mm

滑块中心线到床身距离：

130mm

工作台尺寸：

240mm×390mm

工作台孔尺寸：

100mm×155mm×φ120mm

模柄孔尺寸：

φ25mm×55mm

垫板厚度：

60mm

经对比符合要求，可以使用此压力机。

八、

心得体会

这次课程设计历时两个星期，在这两个星期里其实大部分时间都是在翻书查资料，刚开始时感觉无从下手，经过查资料，看案例，才开始试着做。

可在做的过程中发现对冲模一点也不了解是的。

通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏的，理论联系实际的能力还急需提高。

这次的课程设计让我意识到平时的课还是要认真听的，平时不落下课程，如果平时能把该学的都掌握住，等到用的时候不至于不知所措。

所以对于自己专业课还是要认真学的，也为自己以后更好的就业努力！

九、

参考文献

[1]成虹．冲压工艺与模具设计．北京：

高等教育出版社，2006.7

[2]模具实用技术丛书编委会编．冲模设计应用实例．北京：

机械工业出版社，1999.6

[3]吴宗泽，罗圣国．机械设计课程设计手册．北京：

高等教育出版社，1999

[4]薛启翔．冲压模具与制造．北京：

化学工业出版社，2004.7

[5]许发樾．模具标准应用手册．北京：

机械工业出版社，1994.10

[6]王孝培，冲压手册．北京：

机械工业出版社，2000.10

[7]冯炳绕，韩泰荣．模具设计与制造简明手册．上海：

上海科学技术出版社，1998.7

[8]彭建声．冷冲压技术问答（上、下册）．北京：

机械工业出版社，1995.6

[9]许发樾．实用模具设计与制造手册．北京：

机械工业出版社，2000.10

[10]彭建声，秦晓刚．模具技术问答．北京：

机械工业出版社，2003.4

[11]寇世瑶.机械制图.北京:

高等教育出版社,2004.7

[12]朱光力.模具设计与制造实训.北京:

高等教育出版社,2004.8

[13]史铁梁.模具设计指导.北京:

机械工业出版社,2003.8