垫圈冲压模课程设计说明书湖南涉外经济学院机械工程学部冲压成型工艺及模具设计课程设计任务书机械工程学院材料成型及控制工程专业题目垫圈冲压模具设计任务起止日期： 2012 年 9 月 18 日至2012 年 11 月 20 日止学生姓名：王曦明班级：材料0902班指导老师：何雅槐日期：系主任：日期：审查学部主任：日期：批准冲压模具课程设计一、题目垫圈二、原始数据冲裁制件如图2-1所示。

材料为Q235，材料厚度0.8mm，生产批量为10万件，属中大批量生产。

三、冲裁件工艺分析此工件既有冲孔，又有落料两个工序。

材料为Q235、t=0.8mm 的碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构简单，内有一个直径为 12mm的圆孔。

此工件满足冲裁的加工要求，工件尺寸未标注公差，按IT14级计算。

尺寸精度较低，普通冲裁完全能够满足要求。

四、冲裁工艺方案的确定（一）方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下三种工艺方案。

方案一：先冲孔，后落料。

采用单工序模生产。

方案二：冲孔-落料级进冲压。

采用级进模生产。

方案三：采用冲孔-落料同时进行的复合模生产。

（二）方案的比较各方案的特点及比较如下。

方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需要的要求，难以满足生产需要。

故不选此方案。

方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。

但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，因而也排除此方案。

方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具的制造成本不高。

故本方案用先冲孔后落料的方法。

（三）方案的确定综上所诉，本套模具采用冲孔-落料复合模。

五、模具结构形式的确定复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。

分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。

倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式复合模。

六、工艺尺寸计算（一）排样设计1.排样方法的确定根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。

经多次排样计算决定采用多行排法，初画排样图如图6-1所示。

图6-1 初画排样图2.确定搭边值 工件材料材料为Q235、t=0.8mm 的碳素钢，碳含量较低。

查参考文献[2]表2-15，取最小搭边值：工件间a 1=0.8，沿边a=1。

考虑到在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取a=3.5；为了方便计算取a 1=1。

3.确定条料步距 步距：80mm ，宽度：70mm 。

4.条料的利用率%85.40%10041451214.320=⨯⨯⨯⨯==SS 总工η5.画出排样图 根据以上资料画出排样图。

图6-2 排样图（二）冲裁力的计算 1.冲裁力F查参考文献[2]表9-1取材料Q235的抗拉强度MPa b450=σ由 σb Lt F ≈已知：68.37414.32214.32=⨯⨯+⨯⨯=L所以 2.203474502.168.37=⨯⨯=F N 20≈kN 2.卸料力F x由F K F x x =，查参考文献[2]表2-17取05.0=K x 则 12005.0=⨯==F K F x x kN 3.推件力F T由F n K F T T =，已知20=n ，查参考文献[2]表2-17取055.0=KT则 2220055.020=⨯⨯==F n K F T T kN 4.顶件力F D由F K F D D =，查参考文献[2]表2-17取06.0=K D 则 2.12006.0=⨯==F K F D D kN （三）压力机公称压力的确定本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，所以43≈++=F F FT x ZF kN根据以上计算结果，冲压设备拟选J23-16。

（四）冲裁压力中心的确定此工件结构简单，为普通圆形件，故其压力中心在其圆心上。

（五）刃口尺寸的计算1.加工方法的确定 结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值126.0min =Z mm （查参考文献[2]表2-8）。

凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。

2.采用配作法，先判断模具各尺寸在模具磨损后的变化情况，统计如下：第一类尺寸（增大）：25 第二类尺寸（减小）：123.按入体原则查参考文献[2]表2-3确定冲裁件内形与外形尺寸公差，工作零件刃口尺寸计算见表6-1。

表6-1 工作零件刃口尺寸的计算4.画出落料凹模、凸凹模尺寸，如图6-3所示。

（a ）落料凹模 （b ）凸凹模图6-3 工作零件尺寸5.卸料装置的设计 采用图6-4所示的卸料装置，已知冲裁板厚t=0.8mm ，冲裁卸料力1=F x kN 。

根据模具安装位置拟选4个弹簧，则弹簧的顶压力为25.00=≥nFF xkN查参考文献[2]表9-32圆柱螺旋压缩弹簧，初选弹簧规格为（使所选弹簧的工作极限负荷F F j 预>）6.1=d mm ，82=D mm ，139lim=F， 108.1='f mm ，84.2=p mm 。

其中，d 为材料直径，D 2为弹簧中径，F lim 为工作极限负荷，f '为单圆弹簧工作极限负荷下变形量，p 为节距。

弹簧的总压缩量为 2lim='⨯=∆H nf FF xmm 七、模具总体结构设计（一）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以本套模具类型为复合模。

（二）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条件的送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。

而第一件的冲压位置因为条料有一定的余量，可以靠操作工人目测来确定。

（三）出件方式的选择 根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性出件方式比较方便。

工件尺寸较小，采用推件块，结构简单，利用模具开模后压缩弹簧的弹力来推出工件，既安全又可靠，故采用弹性装置取出工件。

结构如图6-4所示。

图6-4 弹性出件方式1-冲孔凸模；2-弹簧；3-推板；4-推件块（四）导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工作质量，方便安装、调整、维修模具，该复合模采用中间导柱模架。

八、主要零部件的设计（一）工作零部件的结构设计1.落料凹模凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置时，要尽量保证压力中心与模柄中心重合。

其轮廓尺寸可按参考文献[2]公式（2-24）和公式（2-25）计算：凹模厚度 H=kb=0.364x70=25.48mm（查参考文献[2]表2-22得k）364.0凹模壁厚 C=(1.5-2)H=38.22-50.96mm取凹模厚度 H=30mm，壁厚C取40mm。

凹模宽度 B=b+2c=70+2X30=130mm （送料方向） 凹模长度 L=80+2X30=140mm根据工件图样，在分析受力情况及保证壁厚强度的前提下，取凹模长度为160mm ，宽度为160mm ，所以凹模轮廓尺寸为160mm ⨯160mm ⨯20mm 。

2.冲孔凸模 根据图样：工件中有1个孔，只需要设计1支凸模。

为了方便固定，采用阶梯式，长度为=++++=t 卸料版弹簧固定板凹模L 20+20+20+10+3.5=73.5mm 。

3.凸凹模 当采用倒装式复合模时，凸凹模尺寸计算如下=+++=h t h h HTA21428.102.12010=+++mm式中，h 1为卸料版厚度，取10mm ；h 2为凸凹模固定板厚度，取20mm ；t 为材料的厚度，取1.0mm ；h 为卸料版与固定板之间的安全高度，取10.8。

因凸凹模为模具设计中的配作件，所以应保证与冲孔凸模和落料凹模的双边合理间隙Z m in 。

（二）定位零件的设计结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个2φ活动挡料销（起定距的作用）和两个4φ的活动挡料销。

挡料销和导料销的下面分别采用压缩弹簧，在开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作，具体结构如图6-5所示。

图6-5 活动挡料销1.卸料版设计 卸料版的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为10mm ，材料为45钢，淬火硬度为45~40HRC 。

2.凹模板螺钉的选用 凹模板采用4个M10的螺钉固定，长度7020201020321=+++=+++=a L h h h mm （其中h 1为弹簧的安装高度；h 2为卸料板厚度；h 3为凹模厚度；a 为凸模固定板厚度）。

（三）模架及其他零部件的设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪料。

以凹模周界尺寸为依据，查参考文献[2]表9-48选择模架规格如下。

导柱：()()mm L mm d ⨯分别为12020⨯φ、12022⨯φ（GB/T2861.1）。

导套：()()()mm D mm L mm d ⨯⨯分别为236520⨯⨯φ、236522⨯⨯φ（GB/T 2861.6）。

上模座厚度H 上取25mm ，下模座厚度H 下取30mm ，上垫板厚度H 垫取5mm ，则该模具的闭合高度H 闭为1725.3425.7353025=-++++=-++++=h H L H H H H 垫下上闭mm式中 L ---凸模高度，mm ；H---凸凹模高度，mm；h---凸模冲裁后进入凸凹模的深度，mm。

可见该模具的闭合高度小于所选压力机J23-16的最大装模高度220mm，因此该压力机可以满足使用要求。

九、冲压设备的选取通过校核，选择单柱固定台压力机J23-16能满足使用要求。

其主要技术参数如下。

公称压力：160kN滑块行程：55mm滑块行程次数：120次/min最大封闭高度：220mm封闭高度调节量：45mm滑块中心线至床身距离：160mm立柱距离：220mm工作台尺寸（前后左右）：300mm⨯450mm垫板尺寸（厚度）：40mm模柄尺寸（直径深度）：40mm⨯60mm床身最大倾角：35︒十、模具的装配根据复合模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。

具体过程如下。

（一）上模装配1.仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。

2.先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模板装配，并调整间隙。

3.把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及拧入螺丝。