1、 共 18 页 第 1 页圆垫片冲压模设计目 录第一部分：设计任务书及行业简介(2)第二部分：设计过程(4) 冲压工艺分析(4) 冲压工艺方案确认(4) 主要设计计算(5)模具总体设计(12)主要零件设计(13)模具总装图(18)冲压设备选定(19)模具零件加工工艺(19)模具装配(22)第三部分：设计总结(24)第四部分：参考资料(25)共 18 页 第 2 页1、模具结构设计合理，工艺性好。设计计算正确，参数选用合理。2、模具绘图布局合理，视图完整、清晰，各项内容符合规范。3、模具装配图采用 CAD 绘制并打印。4、绘制全套模具零件图，无后续加工的标准件除外。5、设计说明书内容完整，分析透
2、彻，语言流畅，参考资料应注明出处。字数在 1000015000 之间。零件图工件名称：同心圆垫片工件简图：如上图 生产批量：中批量材 料：铝合金 材料厚度：1.5mm共 18 页 第 3 页第二部分：设计过程一、冲压件工艺性分析：此工件冲孔、落料两个工序。 材料为铝合金，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个 10mm 和 1 个5mm 的孔；孔与孔、孔与 边缘之间的距离也 满足要求，最小壁厚为 5mm(两同心圆之 间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作 IT14 级，尺寸精度 较低，普通冲裁完全能 满足要求。二、冲压工艺方案的确定：该工件包括冲槽冲孔落料、三个基本工序，
3、可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以 满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但模具制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。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三为佳。 三、主要设计计算共 18 页 第 4 页（1）、排样方式的确定及其计算：同心圆垫片的形状具
4、有圆形的特点，直排时材料利用率较高，应采用直排，如图下图所示的排样方法。条料宽度 83mm，步距离 为81.2mm，一个步距的材料利用率为 78%。工件排样 根据落料工序设计，考虑操作方便及 模具结构简单，故采用单排排样设计，采用手工送料，采用导料板导料、挡料销挡料。由表 210（见冲模工艺与模具设计一书）查得 ， ma5.1ma.1那么：条料的宽度：B=80+2a 1=83mm条料的步距：S=80+a=81.2mm导料板的导料尺寸: =B+ =83+1=84mm(采用无侧压装1B1C置,条料与导料板间间隙 =1min冲裁单件材料的利用率计算：%5.7410832.4%104102 SBDSB
5、A排样图如下所示：（2）、冲压力的计算：共 18 页 第 5 页、落料力的 计算：(K=1.3) ；KLtF落落料力（N）；落L 工件外轮廓周长 L= ；mD251804.3t 材料厚度 t=2mm；材料抗剪 强度（MPa ）由书（见冲模具设计应用实例一书）附录 查得 =305Mpa;1A落料力则为： KNMPamF04.193052513. 落、冲槽、冲孔力的计算： Lt.冲L1工件内轮廓周长L1=120+12=132mm=1.31322305=104.68KNLtF3.1冲、 .2冲L2工件内轮廓周长L2= ；mD6.132)(401.3=1.3113.62305=90.08KNLtF2冲
6、即冲裁力为: = + + =199.04+104.68+90.08=393.8 KN冲 裁 力 落 1冲 2冲F、卸料力的 计算： 落卸卸 K卸料力因数，由表 2-15（见冲模具 设计应用实例一书）卸K查得 =0.06 卸KNF628.3.906.卸、推件力的 计算：共 18 页 第 6 页冲推推 FnK推件力因数推由表 215（见冲模具设计应用实例一书）查得 =0.05推Kn=h/t，n=8/2=4=40.05393.8=78.76KN推F、总冲压力的计算： 故总的冲压力为 推卸冲落总 FF=199.04+104.68+90.08+23.63+78.76=510.79KN(弹性卸料,下出件)
7、故拟选定 J-23-65 开式双柱可倾压力机(3)压力中心的确定及相关计算：计算压力中心时，先画出凹模型口图，如下图所示。在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1L3 共 3 组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心 C 点的坐标（122.8，0）。由己上计算结果可以看出,该件的冲裁力比较大,压力中心偏移坐标原点的距离也比较大,为了便于模具有加工和装配模具中心仍选在坐标原点 O. 选用适当的冲床, C 点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。共 18 页 第 7 页压力中心数据表各基本要素压力中心的坐标值基本要素长度 L/mmX YL1=251.
8、2 0 0L2=132 81.2 0L3=125.6 81.2 0合计 257.6 122.8 0共 18 页 第 8 页凹 模 型 口 图（4）工作零件刃口尺寸计算:在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算如下对工件未注公差可按 IT14 计算，也可由书附录 查得各尺寸的1D共 18 页 第 9 页未注公差。根据表 210（见冲模
9、具设计应用实例一书）查得冲裁模刃口双间隙 mm， mm。4.0minZ36.0maxZ1）、落料刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表 212（见冲模具设计074.8应用实例一书）查得 ， 。m03.凹m0.凸由于 ， 故采用凸模与凹模 分开inax5.0Z凸凹加工方法，因数由表 213（见冲模具设计应用实例一书）查得 X=0.5，则：mXD03.03.0 67945.8 ）（）（ 凹凹 Z02.02.min 51)679()( 凸凹凸 其工作部分结构尺寸如图所示：2）、冲 10mm 孔刃口尺寸计算:a= ,b= 的槽凸凹模的制造公差由表 212（见冲模具设74.0630.计应用实例一书）查得
10、和m185.0凹185.0凸共 18 页 第 10 页， ,由于 和m075.凹m075.凸 minax37.0Z凸凹 ,故采用凸模与凹模配合加工方法，因数inax14Z凸凹由表 213（见冲模具设计应用实例一书）查得 X=0.5 和X=0.75，则： X0185.02.0 376745.6 ）（）（ 凸凸 mb 05.0.037.）（）（ 凸凸 , 按凸模尺寸配制，其双面间隙为 0.12mm。 凹a凹3）、冲 5mm 孔刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表 212（见冲模具设计应用实例62.04一书）查得 ， .m03.凹m0.凸由于 ,故采用凸模与凹模分别加工方inax5Z凸凹法，因数由表
11、 213（见冲模具设计应用实例一书）查得 X=0.5 ，则： mXd 02.02.0 31465.4 ）（）（ 凸凸 ,其工作部分结Z.0.00min 5)31.()( 凹凸凹构尺寸如图所示： 共 18 页 第 11 页5）、卸料橡胶的 设计：卸料橡胶的设计计算见如下。选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。卸料板工作行程 , 为凸模凹进卸料板的高mht2.411h度 1mm, 为凸模冲裁后 进入凹模的深度 2mm。2h橡胶的工作行程 ， 为凸模修磨量取H.9修行 修5mm。橡胶的自由高度 ，H 取 的 25%。m8.364行自 由 自 由橡胶的
12、预压缩量 ,一般H52%1自 由压。自 由压H150每个橡胶承受的载荷 ,选用四个圆筒形橡胶。NF9074/1卸橡胶的外径 ,d 为圆筒形橡胶的内mpdD25.)(27.(共 18 页 第 12 页径，取 d=12mm，p 为 0.5MP。校核橡胶的自由高度 ，满足要求。 5.10/5.0DH自 由橡胶的安装高度 。 m3压自 由安四、模具总体设计:1）模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进 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板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余
13、量，可以靠操作工目测来定。3）卸料、出件方式的选择因为工件料厚为 2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采 用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操 作与提高生产效率。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，该级进模采用中 间导柱的导向方式。五、主要零部件设计：（1）工作零件的结构设计 落料凸模共 18 页 第 13 页结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2 个 M12 螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按 H6/m5。其总长 L 可按公式计算：L= 40+18+2+29=89mmht21L-凸模长度-凸模固定板厚度1h-
14、卸料板厚度2t-材料厚度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）,凸模固定板与卸料板之 间的安全距离等 ,一般 取 10-20mm。具体结构如下： 圆 周共 18 页 第 14 页 冲孔凸模因为所冲的孔为方形与圆形，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，另一方面又便于装配与更换。冲 40mm孔的凸模结构如下图：凹模凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加 工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式计算：凹模厚度 H=kb=0.383mm=24.9mm（查表得
15、k=0.3）凹模壁厚 c=（1.52） H=37.35mm49.8mm取凹模厚度 H=50mm，凹模壁厚 c=45mm，凹模宽度 B=b+2c=（83+245）mm=173mm凹模长度 L 取 360 mm（送料方向）共 18 页 第 15 页凹模轮廓尺寸为 360mm173mm50mm，结构如下图:（2）定位零件的设计落料凸模下部设置一个导正销，冲槽凸模下设置一个导正销。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和共 18 页 第 16 页装配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm ，所以导正销直线部分的长度为 1.8mm。导正销采用 H7/r6 安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用
16、 H7/h6 配合。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为 816。（3）导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取 1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度按表选择。导料板采用 45 钢制作，热处理硬度为 4045HRC ，用螺 钉 和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。（4）卸料部件的设计 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 18mm。 卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度为 4045HRC。卸料螺 钉的选用卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 12mm，螺纹部分为 M1010mm。卸料钉尾部应留有足
17、够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面 lmm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。（5）模架及其它零部件设计共 18 页 第 17 页该模具采用后导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧 位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据,选择模架规格。导柱 d/mmL/mm 为 40230；导套 d/mmL/mmD/mm 为 4014053。分别上模座厚度 H 上模取 55mm，上模垫板厚度 H 垫取15mm，固定板厚度 H 取 40mm，下模座厚度 H 下模取65mm，那么，该模具的闭合高度：H 闭=H 上模 H 垫L H H 下模h2 =（5515
18、8950702）mm=277mm 式中 L凸模长度，L=74mm； H凹模厚度，H=50mm；h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-63 的最大装模高度（300mm ），可以使用。根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可 选取 级精度的后侧导柱模架（GB/T2851.51990）.即：上模座： 40017355 HT200下模座： 40017370 HT200下模座轮廓尺寸：L=400mm；B=173mm；S=390mm；共 18 页 第 18 页R=55mm；A1=160mm；A2=290mm；六、模具总装图：通过以上设计
19、，可得到如下图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（2 个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹 性元件。下模部分由下模座、凹模板、导 料板等组成。冲孔 废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装一个导正销,另一个导正销利用条料上 a=60,b=6 孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作 时完成第二步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活 动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活 动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0.2mm，冲 压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导 正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0.2mm 而完成精确定距。用 这种方法定距，精度可达 0.02mm。
