垫片冲裁模设计说明书.doc

目 录
§前言 任务描述 ····································· 1
一. 冲压件工艺性分 ·································· 2
二. 冲压工艺方案的确定 ······························ 2
三. 主要设计计算 ···································· 2
（1）排养方式的确定以及计算 ······························· 2
（2）冲压力的计算 ········································· 2
（3）压力中心的确定及相关计算 ····························· 3
（4）工作零件刃口尺寸计算 ································· 3
（5）卸料橡胶的设计 ······································· 4
四. 模具总体设计 ···································· 4
（1）模具类型的选择 ······································· 4
（2）定位方式的选择 ······································· 4
（3）卸料，出件方式的选择 ································· 4
（4）导向方式选择 ········································· 5
五. 主要零部件设计 ·································· 5
（1）主要零件的结构设计 ··································· 5
a.落料凸模 ·············································· 5
b.冲孔凸模 ·············································· 5
c.凹模 ················································· 5
（2）定位零件的设计 ······································· 6
（3）导料板的设计 ········································· 6
（4）卸料板部件设计 ······································· 6
（5）模架及其他零部件设计 ································· 6
六. 模具总装图 ······································ 7
七. 冲压设备的选定 ·································· 7
八. 工作零件的加工工艺 ····························· 7
九. 模具的装配 ····································· 8
十．设计小结 ······································· 9
附图 装配图 ········································10
（参考文献）·····························································11
冲裁模设计说明书
冲裁模设计：
根据给定工件图设计冲裁模具。工件尺寸如图所示，料厚t=1, 材料:紫铜; 大批量.
要求: 1.完成模具总装图(3D电子文档);
2.完成总装配图,图纸符合国家制图标准;
3.绘制工程图,图纸符合国家制图标准.
4.编写设计说明书.(A4纸打印)

工件图
工件名称：垫片
工件简图：如图所示
生产批量：大批量
工件材料：紫铜
材料厚度：1 mm

一. 冲压件工艺性分析
此工件只有冲孔和落料两个工序。材料为紫铜，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结果简单，有2个直径10mm的孔；孔与孔，孔与边缘之间的距离满足要求，工件的尺寸全部为自由公差，可看着IT14级，尺寸精度底，普通冲裁就能满足要求。

二. 冲压工艺方案的确定
该工件包括落料 冲孔 两个基本工序，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，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。
方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。
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最佳。

三. 主要设计计算
（1）排养方式的确定以及计算
设计级进模，先要设计条料排样图。工件图可视为一矩形中间两个孔，直排材料利用率最高。如 图一 所示的排样方法，可减少废料。第一次冲裁使用活动挡料销，然后第二次可用固定挡料销。搭边值取1.5mm，壁厚取2.5mm，条料宽度为65mm，步距为31.5mm，一个步距的材料利用率为88%（计算见 表一）

（2）冲压力的计算
该模具采用级进模，选择弹性卸料，下出件。冲压力的相关计算见 表一
根据计算结果，冲压设备拟选择 J23-25。

图一 排样图

表一 条料及冲压力的相关计算
项目分类
项 目
公 式
结 果
备 注
排 样
冲裁件面积A
A=6530-2
1793

条料宽度B
B=60-22.5
65mm
=1.5mm,
=2.5mm
步距S
S=30+1.5
31.5mm
一个步距的材料利用率
100%=
88%
冲压力
冲裁力F
F=KL=1.32501160
52000N
L=250mm
卸料力
= F=0.0552000
2600N
查表得=0.05
推件力
=F=60.0652000
18720N
取6
冲压工艺总力
= ++
=52000+2600+18720
73320N
弹性卸料
下出件

（3）压力中心的确定及相关计算
通过软件得出压力中心点（0，-8.4）
由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大， 压力中心偏离坐标原点（0，0）较小，为了便于装配，模具中心仍先在坐标原点。若选用J23-25冲床，C点仍在压力机模柄投影范围内，满足要求。

（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，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，具体计算见 表二 所示。
表二 工作零件刃口尺寸的计算
尺寸及分类
尺寸转换
计算公式
结 果
备 注
落 料
30

查表得冲裁双面间隙
磨损系数X=0.5，模具按IT14级制造。校核满足

60

36

R15

冲 孔
Φ10　　

孔心距
30
300.26

（5）卸料橡胶的设计
卸料橡胶的设计计算见 表三。选用的4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。
表三 卸料橡胶的设计计算
项 目
公 式
结 果
备 注
卸料板工作行程

4 mm
为凸模具凹进卸料板的高度1mm，为凸模冲裁后进入凹模的深度2mm，为凸模修磨量取5mm,取为的25%，选用4个圆筒形橡胶
橡胶工作行程

9 mm
橡胶自由高度

36 mm
橡胶的预压缩量

5.4 mm
每个橡胶承受的载荷

650 N
橡胶的外径D

42 mm
校核橡胶自由高度

满足要求
橡胶的安装高度

30.6 mm

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调料，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可由活动挡料销定距。

（3）卸料、出件方式的选择
因为工件料厚1 mm，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，该级进模采用对角式导柱的导向方式。

五. 主要零部件设计
（1）主要零件的结构设计
a.落料凸模
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M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。总长L可按公式计算： L==15+8+30.6-1=52.6mm
b.冲孔凸模
因为所冲的孔均为圆形，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，加工简单，便于装备与更换。见图
c.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，安排凹模具在模架上的位置时。要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄范围内。其轮廓尺寸可按公式计算：
凹模厚度H=kb=0.3x60 mm=18 mm，为了方便橡胶安装，取H=25 mm
凹模壁厚c=（1.5-2）H=37.5-50 mm，取c=40 mm
凹模宽度 B=b+2c=(60+2x40) mm=140 mm 取B=150 mm
凹模长度 L取147.5 mm（送料方向）
凹模轮廓尺寸为147.5mm x150mm x25mm，结构如图所示
图二 落料凸模和冲孔凸模零件图（草图）
图三 凹模零件图（草图）

（2）定位零件的设计
落料凸模下部设置两个导正销，借用工件直径10 mm的的两个孔作为导正孔。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H7/r6配合。

（3）导料板的设计
导料板内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间间隙取1 mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板厚度取4 mm，采用45钢制作，热处理硬度为40-45 HRC，用螺钉固定在凹模上。导料板上有活动挡料销凹槽。

（4）卸料板部件设计
a.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8 mm。采用45钢制造，淬火硬度为40-45 HRC。
b. 卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为8 mm，螺纹部分为M6x4 mm。

（5）模架及其他零部件设计
该模具采用对角式导柱模架，导向装置安装在模具对称线上，滑动平稳，导向准确可靠，便于横向送料；以凹模周界尺寸为依据选择模具规格。
导柱分别为28x100，32x100；导套分别为28x42x95, 32x45x95。

上模座厚度取40 mm，上垫板厚度取5 mm，固定板厚度取15 mm，下模座厚度取45 mm；
那么该模具的闭合高度：
==40+5+52.6+25+45-2=165.6 mm
式中：L—凸模长度，L=52.6 mm
H—凹模厚度，H=25 mm
—凸模冲裁后进入凹模的深度，=2 mm
可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度220 mm，可以使用。

六．模具总装图（见附图）
通过以上设计，可得如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3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21作为粗定距，在落料凸模上安装2个导正销，利用条料上的孔作为导正销孔导正，以此作为条料送进的精确定距。首次冲压采用活动挡料销，而后用落料孔套在活动挡料销上完成精确定距。

七．冲压设备的选定
通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。
其主要参数如下：
公称压力：250 kN
滑块行程：65 mm
最大闭合高度：270 mm
最大装模高度：220 mm
连杆调节长度：55 mm
工作台尺寸（前后x左右）：370x560 mm
垫板尺寸（厚度x孔径）：50x200 mm
模柄孔尺寸：φ40x60 mm
最大倾斜角度：30°

八.工作零件的加工工艺
本副冲裁模，模具零件的加工的关键在工作零件，固定板以及卸料板，大多数才用线切割加工。冲孔凸模是由车床加工形成， 表四 为冲孔凸模加工工艺过程。

表四 冲孔凸模加工工艺过程
工序号
工序名称
工序内容
工 序 简 图
1
备料
将毛胚锻成原棒Φ15x65

2
热处理
退火

3
车削
按图车削外形

4
热处理
调质

5
磨端面
工作端留单边余量0.3

6
磨削
精磨外圆端面至尺寸

7
钳工精修
全面达到要求
检 验

九.模具的装配
根据级进模装配要点,本模具的装配选凹模为基准件,先装下模,再装上模。并调整间隙,试冲,返修。具体装配见 表五 所示。
表五 垫片级进模装的配
序 号
工 序
工 艺 说 明
1
凸模、凹模
预配
①装配前仔细检查凸模形状及尺寸及凹模形孔，凸凹模的形状、尺寸，是否符合图纸要求尺寸精度、形状
②将各凸模分别与相应的凹模、凸凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀，不适合的应重新修磨或更换。
2
凸模装配
以凹模孔定位，将凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固
3
装配下模
①下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；
②在下模座、导料上用已加工好的凹模分别确定其螺孔的位置，并分别钻孔，攻丝；
③将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉
4
装配上模
①在已装好下模上放等高的垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模2预装下模座；
②预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；
③用螺钉将固定板组合、垫板、下模座连接在一起，但不要拧紧；
④将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶预压缩量，使卸料板高出凸模下端约1 mm；
⑤复查凸模、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；
⑥安装导正销钉
⑦切纸检查，合适后钻销钉孔，打入销钉
5
试冲与调整
装机试冲并根据试冲结果作相应的调整

十．设计小结
经过几个礼拜的辛苦奋斗，使我对模具有了更多的认识，也得到了更多的经验。反反复复的查表和修改，依旧乐此不疲，让我对一些错误有了深刻的印象。
设计过程是烦琐的，首先用UG做的三维零件图—再装配；然后转变成CAD的平面图，然后再做装配图；尤其是设计说明书 最是麻烦，也是修改最多次的地方，不但要保证内容正确，还要让页面显的清楚，整齐，明了； 这次小小的设计也是一次很好的历练，让我意识到，做什么事情都不是那么简单，要搞好设计不但需要 广泛的理论知识，还有 熟练的软件使用和操作，今后还有更多复杂的模具考验我，有了这次经验，或许能解决不少难题。

附图 垫片级进模装配图
1—下模座 ；2—导柱；3—导正销；4—导套；5—凸模固定板；6—上垫板；7—上模座；
8—卸料螺钉；9—模柄；10—圆柱销；11—紧固螺钉；12—冲孔凸模；13—落料凸模；
14—弹簧橡胶；15—卸料板；16—凸模；17—紧固螺钉；18—圆柱销；19—紧固螺钉
20—挡料销；21—活动挡料销；22—导料板

【参考文献】
1. 刘建超、张宝忠主编：《冲压模具设计与制造》
北京：高等教育出版社，2004.8
2. 刘小年主编：《机械制图》
北京：机械工业出版社，1995.5
3. 乔元信主编：《公差配合与技术测量》
北京：中国劳动社会保障出版社，2006.7
4. 谢增明主编：《钳工技能培训》
北京：中国劳动社会保障出版社，2005.6
5. 陈立德主编：《机械设计基础》
北京：高等教育出版社，2005.6
6. 李华主编：《机械制造基础》
北京：高等教育出版社，2005.1
7. 王纪安主编：《工程材料与材料成形工艺》
北京：高等教育出版社，2000.8
8. 曹洪利主编：《高级模具钳工与技能训练》
北京：中国劳动社会保障出版社2006.7

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