冲压模具优秀课程设计.doc

目 录
1. 冲压件工艺性分析———————————————————（1）
2. 冲压工艺方案确实定——————————————————（3）
3. 关键设计计算
（1）排样方法确实定和计算—————————————————————（3）
（2）压力中心确实定及相关计算————————————————————（3）
（3）冲压力计算—————————————————————————（4）
（4）工作零件刃口尺寸计算——————————————————————（4）
（5）卸料橡胶设计—————————————————————————（5）
4. 模具总体设计
（1）模具类型选择————————————————————————（5）
（2）定位方法选择———————————————————————（5）
（3）卸料，出件方法选择—————————————————————（6）
（4）导向方法选择—————————————————————————（6）
5. 关键零部件设计
（1）关键零件结构设计———————————————————————（6）
（2）定位零件设计—————————————————————————（8）
（3）导料板设计——————————————————————————（8）
（4）卸料板部件设计—————————————————————————（8）
（5）模架及其它零部件设计——————————————————————（8）
6．模具总装图
7．冲压设备选定——————————————————————（8）
8.工作零件加工工艺—————————————————————（8）
9. 模具装配—————————————————————————（10）
关键参考文件————————————————————————（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：以下图
材料：30钢板
材料厚度：0.3mm
设计内容：
1. 冲压件工艺分析：对产品进行分析，确定各部分尺寸是否满足冲压件工艺要求
2. 确定工艺方案：（1）计算毛坯尺寸；（2）确定排样方法和计算材料利用率；（3）冲压工序性质和工序次数选择
3. 模具结构形式确实定：各工序所要设计模具，包含名称结构类型等
4. 计算各工序冲压力和选择冲压设备
5. 工艺卡片：选择一家企业产品使用冲压工艺卡片，关键有每道工序图、基础尺寸、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，含有良好冲压性能，适合冲裁。工件结果简单，有2个直径14mm孔；孔和孔，孔和边缘之间距离满足要求，工件尺寸全部为自由公差，尺寸精度底，一般冲裁就能满足要求。

2。冲压工艺方案确实定
该工件包含落料 冲孔 两个基础工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔。采取单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压。采取复合模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压。采取连续模生产。
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全部比较高，但制造难度大，而且冲压成品件留在模具上，清理模具上物料影响冲压速度，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，因为工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。
所以经过比较，采取方案三最为适宜。

3.关键设计计算
（1）排样方法确实定和计算
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。
图一所表示排样方法，可降低废料。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，一个步距材料利用率为73%

（2）压力中心确实定及相关计算
画出凹模型口图以下

（3）冲压力计算
该模具采取连续模，选择弹性卸料，下出件。冲压力相关计算见表1
依据计算结果，冲压设备拟选择 JF23-63。
表一 条料及冲压力相关计算
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加工方法及模具装配方法。结合该模具特点，工作零件形状相对较简单,适宜采取线切割机床分别加工落料凸模，凹模，凸模固定板，卸料板，这种加工方法能够确保这些零件各个孔同轴度，使装配简化。所以工作零件刃口尺寸计算就按分开加工方法来计算，具体计算以下所表示。
1. 落料
应以凹模为基准然后配做凸模。工件尺寸图所表示

1）凹模磨损后变大尺寸

（5）卸料橡胶设计
卸料橡胶设计计算见表三。选择4快橡胶板厚度无比一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具正常工作。

表三 卸料橡胶设计计算
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高度1mm，为凸模冲裁后进入凹模深度2mm，为凸模修磨量取5mm,取为25%，选择4个圆筒形橡胶
橡胶工作行程

8.5mm
橡胶自由高度

33.2mm
橡胶预压缩量

4.98mm
每个橡胶承受载荷

2714.75N
橡胶外径D

60 mm
校核橡胶自由高度
0.51.5
满足要求
橡胶安装高度

28.22 mm

4. 模具总体设计
（1）模具类型选择
由冲压工艺分析可知，采取连续冲压，所以模具类型为连续模。
（2）定位方法选择
因为该模具采取是条料，控制条料送进方向采取导料板，无侧压装置。控制条料送进步距采取挡料销初定距，导正销精定距。而第一件冲压位置可由活动挡料销定距。
（3）卸料，出件方法选择
因为工件料厚0.3mm，较薄，卸料力也比较小，故可采取弹性卸料。又因为是连续模生产，所以采取下出件比较便于操作和提升生产效率。
（4）导向方法选择
为了提升模具寿命和工件诊疗，方便安装调整，该连续模采取中间导柱导向方法。

5. 关键零部件设计
（1）关键零件结构设计
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，采取线切割机床加工，2个M8螺钉固定在垫板上，和凸模固定板配合按H6/m5。总长L可按公式计算： L=+h=14.4+0.3+14+21.3=50mm
落料凸模结构以下图所表示

b.冲孔凸模
冲孔凸模采取台阶式，加工简单，便于装备和更换。冲孔凸模结构以下图所表示。

c.凹模
凹模采取整体凹模，各冲裁凹模孔均采取线切割机床加工，安排凹模具在模架上位置时。要依据计算压力中心数据，将压力中心和模柄范围内。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1805mm，凹模结构图所表示

（2）定位零件设计
落料凸模下部设置两个导正销，借用工件直径14mm两个孔作为导正孔。导正销采取H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分和导正孔采取H7/r6配合。

（3）导料板设计
导料板内侧和条料接触，外侧和凹模齐平，导料板和条料之间间隙取1mm，这么就可确定了导料板宽度，导料板厚度取4mm，采取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.卸料板设计
卸料板周界尺寸和凹模周界尺寸相同，厚度为8mm。采取45钢制造，淬火硬度为40-45HRC。
b. 卸料螺钉选择
卸料板上设置4个螺钉公称直径为8mm，螺纹部分为M64。
（5）模架及其它零部件设计
该模具采取对角式导柱模架，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，那么该模具闭合高度：
==40+10+50+25+45-2=168mm
式中：h2为凸模冲裁后进入凹模深度，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最大装模高度（220mm），能够使用。

6．模具总装图
经过以上设计，可得图所表示模具总装图。模具上模部分关键由上模板、垫板、凸模（3个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方法采取弹性卸料，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。
条料送进时采取活动挡料销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孔作为导正销孔导正，以此作为条料送进正确定距。

7．冲压设备选定
经过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足要求。起关键参数以下：
公称压力：250kN
滑块行程：65mm
最大闭合高度：270mm
最大装模高度：220mm
连杆调整长度: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、模具零件加工工艺
本副冲裁模，模具零件加工关键在于工作零件、固定板和卸料板。若采取线切割加工技术，这些零件加工就变得相对简单。表四所表示为落料凸模加工工艺过程。

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，回火达成60~64HRC

9
磨平面
精磨上下平面

10
线切割
按图切割型孔达成尺寸要求

11
钳工精修
全方面达成设计要求

12
检验

9、模具装配
依据倒装复合模装配关键点，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。具体情况见表五所表示。
表五
序号
工序
工艺说明
1
凹凸模预装
1）装配前仔细检验各凸模形状及尺寸和凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度，形状。
2）将各凸模分别和对应凹模孔相配，检验其间隙是否加工均匀。不适合应重新修磨或更换。
2
凸模装配
以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板形孔中，并牢靠。
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纸片，然后将凸凹模和固定板组合装入凹模，将上模翻转

2）预装下模，划出和凸凹模固定板对应螺孔、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凸凹模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调整橡胶预压缩量，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适宜后，紧固螺钉
6）切纸检验，适宜后打入销钉
5
试冲和调整
装机试冲，并依据试冲结果作对应调整

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

关键参考文件：
1、 《公差配合和技术测量》，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、 《金属材料和热处理》，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、 《冲压和成型设备》，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、 《冲压模具设计和制造》，刘建超、张宝忠主编，高等教育出版社
10、 《数控机床加工工艺和设备》，赵长明，机械工业出版社

设计小结
经过此次冲压模具设计，让我又对这门课程有了重新了解。让我学到了不一样和课堂新东西，增加了自己动手能力。即使我设计模具不一定好，不过，我认为经过不停努力，我能够设计一套实用好模具！！！
这次设计也让我巩固了软件知识，制图知识，收获颇丰！！！