垫圈冲孔落料模具设计说明.docx

垫圈冲孔落料模具设计说明书

院 系 机电学院
班 级 材料成型及控制
姓 名 ****
学 号 080010204
指导老师 王**老师

2011年12月

前 言

本说明书是我根据《冷冲模工艺与模具设计》、《模具设计指导》等有关教材。引用了其中的公式，查找书中的表格，并得到了同学的帮助完成的。
本说明书主要介绍了冲裁模的工艺分析、工艺方案的确定、模具总体结构的选择、工艺与设计计算、零件图总装图尺寸计算及绘制。
为了能够很好地掌握本课程的设计过程，根据课内及课外来所学的知识，编写了该说明书以使老师可以在评阅的过程中能够更好地指导.

目 录
1. 冲压件工艺性分析———————————————————（1）
2. 冲压工艺方案的确定——————————————————（3）
3. 主要设计计算
（1）排样方式的确定以及计算—————————————————————（3）
（2）压力中心的确定及相关计算————————————————————（3）
（3）冲压力的计算—————————————————————————（4）
（4）工作零件刃口尺寸计算——————————————————————（4）
（5）卸料橡胶的设计—————————————————————————（5）
4. 模具总体设计
（1）模具类型的选择————————————————————————（5）
（2）定位方式的选择———————————————————————（5）
（3）卸料，出件方式的选择—————————————————————（6）
（4）导向方式选择—————————————————————————（6）
5. 主要零部件设计
（1）主要零件的结构设计———————————————————————（6）
（2）定位零件的设计—————————————————————————（8）
（3）导料板的设计——————————————————————————（8）
（4）卸料板部件设计—————————————————————————（8）
（5）模架及其他零部件设计——————————————————————（8）
6．模具总装图
7．冲压设备的选定——————————————————————（8）
8.工作零件的加工工艺—————————————————————（8）
9. 模具的装配—————————————————————————（10）
主要参考文献————————————————————————（12）
设计小结——————————————————————————（12）

连续模设计说明

任务描述：
工件名称：垫圈冲孔落料模具设计
工件简图：如下图
材料：30钢板
材料厚度：0.3mm
设计内容：
1. 冲压件的工艺分析：对产品进行分析，确定各部分尺寸是否满足冲压件的工艺要求
2. 确定工艺方案：（1）计算毛坯尺寸；（2）确定排样方式和计算材料利用率；（3）冲压工序性质和工序次数的选择
3. 模具结构形式的确定：各工序所要设计的模具，包括名称结构类型等
4. 计算各工序冲压力和选择冲压设备
5. 工艺卡片：选择一家企业的产品使用的冲压工艺卡片，主要有每道工序图、基本尺寸、使用设备、模具名称等

（工件图）

1. 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30钢板，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结果简单，有2个直径14mm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，尺寸精度底，普通冲裁就能满足要求。

2。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—落料连续冲压。采用连续模生产。
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。
所以经过比较，采用方案三最为合适。

3. 主要设计计算

（1）排样方式的确定以及计算

设计连续模，先要设计条料排样图。工件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2mm，壁厚取2mm，条料宽度为121mm，步距为36mm，一个步距的材料利用率为73%

（2）压力中心的确定及相关计算
画出凹模型口图如下

（3） 冲压力的计算

该模具采用连续模，选择弹性卸料，下出件。冲压力的相关计算见表1
根据计算结果，冲压设备拟选择 JF23-63。
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=11617+3.141721/2+8217-3.1472-21417
3189.87

条料宽度B
B=116+4+1=121
121mm
=2mm,
=2mm
步距S
S=17+17+2=36
36mm
一个步距的材料利用率
100%
73%
冲压力
冲裁力F
F=KL=490369.340.3
54293N
L=369.34mm
卸料力
= F=0.0554293
10859N
查表得=0.05
推件力
=F=60.06354293
50523N
取6
冲压工艺总力
=F++
85675N
弹性卸料
下出件

（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，具体计算如下所示。
1. 落料
应以凹模为基准然后配做凸模。工件尺寸如图所示

1）凹模磨损后变大的尺寸

（5）卸料橡胶的设计
卸料橡胶的设计计算见表三。选用的4快橡胶板的厚度无比一致，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

3.3mm
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

8.5mm
橡胶自由高度

33.2mm
橡胶的预压缩量

4.98mm
每个橡胶承受的载荷

2714.75N
橡胶的外径D

60 mm
校核橡胶自由高度
0.51.5
满足要求
橡胶的安装高度

28.22 mm

4. 模具总体设计

（1）模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用连续冲压，所以模具类型为连续模。
（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0.3mm，较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是连续模生产，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治疗，方便安装调整，该连续模采用中间导柱的导向方式。

5. 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=+h=14.4+0.3+14+21.3=50mm
落料凸模结构如下图所示

b.冲孔凸模
冲孔凸模采用台阶式，加工简单，便于装备与更换。冲孔凸模结构如下图所示。

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=0.15x116=17.4，为了方便橡胶安装，取H=25
凹模壁厚c=（1.5-2）H=26,1-34.8m，取c=40
凹模宽度 B=b+2c=116+80=196 取B=200
凹模长度 L取180mm（送料方向）
凹模轮廓尺寸为18020025mm，凹模结构如图所示

（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14mm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1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板厚度取4mm，采用45钢制作，热处理硬度为40-45HRC，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8mm。采用45钢制造，淬火硬度为40-45HRC。
b. 卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个螺钉，公称直径为8mm，螺纹部分为M64。
（5）模架及其他零部件设计
该模具采用对角式导柱模架，导柱分别为28100,导套分别为2842x95。
上模座厚度取40mm，上垫板厚度取10mm，固定板厚度取15mm，下模座厚度取45mm，那么该模具的闭合高度：
==40+10+50+25+45-2=168mm
式中：h2为凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm
L—凸模长度，L=50mm
H—凹模厚度，H=25mm
可见该模具闭合高度小于所选压力机JF23-25的最大装模高度（220mm），可以使用。

6． 模具总装图

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，利用条料直径为15的孔作为导正销孔导正，以此作为条料送进的精确定距。

7． 冲压设备的选定

通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足要求。起主要参数如下：
公称压力：250kN
滑块行程：65mm
最大闭合高度：270mm
最大装模高度：220mm
连杆调节长度:55mm
工作台尺寸（前后x左右）：370x560 mm
垫板尺寸（厚度x直径）：50x200 mm
模柄孔尺寸：40x60 mm
最大倾斜角度：30度

8、模具零件的加工工艺

本副冲裁模，模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。表四所示为落料凸模的加工工艺过程。

表四
工序号
工序名称
工序内容
工序简图
1
备料
将毛坯锻成长方体

2
热处理
退火

3
粗刨
刨六面,互成直角，留单边余量0.5mm

4
热处理
调质

5
磨平
磨六面，互成直角

6
钳工划线
划出各孔位置线、型孔轮廓线

7
加工螺钉孔、销孔及穿丝孔
按位置加工螺钉孔、销孔及穿丝孔

8
热处理
按热处理工艺，淬火，回火达到60~64HRC

9
磨平面
精磨上下平面

10
线切割
按图切割型孔达到尺寸要求

11
钳工精修
全面达到设计要求

12
检验

9、 模具的装配

根据倒装复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装上模，再装下模，并调整间隙，试冲，返修。具体的情况见表五所示。
表五
序号
工序
工艺说明
1
凹凸模预装
1）装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，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，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并牢固。
3
装配上模
1）在上模座上划中心线，按中心线预装凹模、垫板、凸模固定板
2）在上模座上，用已经加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔、攻丝
3）将上模座、垫板、凸模固定板、凹模装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉
4
装配下模
1）在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸凹模与固定板组合装入凹模，将上模翻转
2）预装下模，划出与凸凹模固定板相应的螺孔、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凹模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压缩量，使卸料板高出凸凹模下端约1~2mm
5）复查凸凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉
6）切纸检查，合适后打入销钉
5
试冲与调整
装机试冲，并根据试冲结果作相应调整

1.上模座 2.导套 3.导柱 4.紧固螺钉 5.沉头螺钉 6模柄 7.凸模固定板 8.卸料螺钉 9.垫板 10.圆柱销 11. 卸料板 12.下模座 13.圆柱销 14.凹模 15.冲孔凸模
16.落料凸模 17.导正销 18.卸料橡胶 19.挡料销 20.导料扳子
模具总装图

主要参考文献：
1、 《公差配合与技术测量》，陈于萍，机械工业出版社
2、 《机械制图》,刘少年主编，机械工业出版社
3、 《机械制造基础》，胡大超，高等教育出版社
4、 《金属材料与热处理》，赵先仲，机械工业出版社
5、 《机械加工工艺基础》，司乃钧，机械工业出版社
6、 《机械制造技术》，李华，高等教育出版社
7、 《冲压与成型设备》，孙凤勤主编，高等教育出版社
8、 《模具制造工艺学》，郭铁良，机械工业出版社
9、 《冲压模具设计与制造》，刘建超、张宝忠主编，高等教育出版社
10、 《数控机床加工工艺与设备》，赵长明，机械工业出版社

设计小结
经过本次设计，使我对模具有了更多的了解和认识。 在设计过程中，运用了本学期及以前学的有关知识，逐步提高了我们的理论水平、构思能力，提高了分析问题及解决问题的能力。
本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、校核模具闭合高度及压力机、绘制模具总装图及零件图。