双孔方垫片冲压模具设计.docx

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1、一.冲压件工艺分析1（一）材料：1（二）零件结构：1（三）尺寸精度：1二.工艺方案及模具结构类型2三.排样设计2（一）少废料排样2（二）无废料排样2四.冲裁工艺力力与压力中心计算3（一）计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具4（二）压力中心4五.压力机的选择5（一）压力机的选择原则5（二）冲压设备规格的选择5（三）压力机的其它参数 6六.工作零件刃口尺寸计算6七.工作零件结构尺寸8（一）落料凹模板尺寸：8（二）落料凹模板的固定方式：9（三）凸凹模尺寸计算8 9（四）凸凹模内外刃口间壁厚校核：9（五）冲孔凹模洞口的类型藉10（六）凸凹模的固定方法和主要技术要求髓 11（七）冲孔凸模尺

2、寸计算：11（八）凸模的固定方式菖12（九）标准模架和导向零件12八.有关模具设计计算:14（一）卸料弹簧选择：14（二）设计和选用卸料与出件零件 14（三）选择上、下模板及模柄15（四）垫板的结构设计：15（五）闭合高度16（六）装配图17参考文献：19双孔垫片冲压模具设计与制造一.冲压件工艺分析材 料：紫铜板（一）材料：该冲裁件的材料是紫铜板，具有良好的冲压性能，适合冲裁。（二）零件结构：该零件结构简单，在对称中心线上有两个直径为8mm的圆孔。孔与孔， 孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为5nlm2 2t （直径为10mm的孔与 最边缘的之间的尺寸）。由此可以看出该零件具有良好的冲压性

3、能。（三）尺寸精度：零件上所有未标公差的尺我寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺 寸的公差。零件外形尺寸： 长度：48_8.62nmi：宽度：2O_g52nmi ；零件内形尺寸： 08 ± 0.06mm ；孔心距尺寸： 30 ± 0.04mm :结论：适合冲裁二.工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：1.先落料，再冲孔，采用单工序模生产。2落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。3.冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一：模具结构简单.，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加 工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求

4、。方案二：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。方案三：需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但制造难度大，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，作不 方便。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二方案为佳。 由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为了便于操作，所以复合模结 构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。三.排样设计可采用以下两种排样方式：（-）少废料排样（二）无废料排样由于该工件结构比较简单，无论采用一方案还是二方案都能满足要求。相比 而言少废料排样比无废料排样材料利用率低，但无废料排样会加快模具的磨损, 使模具

5、寿命减少，并直接影响到匚件的断面质量,所以采用少废料排样即一方案。查冷冲压模具设计指导表2-18,确定搭边值：两工件间的搭边：a=2. 0mm;工件边缘搭边：b-2. 2mm;步距为：S = 22nlln;条料宽度：B=（D+2b）=48+2X2. 2=52. 4mm确定后排样图如下图3-1所示:3T .冲压件排样图一个进距内的材料利用率为q =nA/BhX 100%式中A冲裁件的面积（包括冲出的小孔在内）（mm?）n个进距内冲件的数目B条料宽度（mm）h一一 步距（mm）A=48X20-2Xn X4X4 = 859. 47mm2 n =859. 47/52.4X22=74.6%冲压力与压力中

6、心计算（-）计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。计算冲压力: 冲压力的大小主要与材料的力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。用平刃口冲裁时，冲裁力F （N）可按下式进行计算F=KLt t式中：L一一冲裁件周边长度（mm）t材料厚度（mm）T 一一材料抗剪强度（MPa）K一一系数。考虑到模具刃口的磨损。模具间隙的波动，材料 力学性能的变化及材料厚度偏差等因素,一般取K=L 3。则有F=l. 3LtT式中T 材料的抗剪强度。(MPa)查冷冲压模具设计指导表2-21得T =260MPa(IX落料力F 落二L3LtT =1. 3X 136X2X260=91. 936KN(2)、冲孔

7、力F 冲二 1.3 LtT =1.3X2n dti =2ir X1. 3X2X8X260=33. 979KN 其中：d为冲孔直径，21Td为两个孔圆周长之和。(3)、卸料力K和二0.04 (查冷冲压模具设计指导表2-20得)F 卸二K 和 F 落二0. 04 X 91. 936=3. 677KN(4)、推件力K m=0. 06 (查冷冲压模具设计指导表2-20得)F m=n K ” 冲该模具凹模刃口形式,查冲压手册取h=6mm,则n=h/t=6/2=3F 产 n KkF 冲=3X0. 06X33. 979=6. 116kN该套模具采用弹性卸料，下出件的卸料装置。总冲压力：F=F需+ F冲+ F

8、和+ F椎=91. 936+33. 979+3. 677+6. 115=135. 708KN(二)压力中心如上图4T所示，该工件属于中心对称图形，所以压力中心在它的几何中心 上，无需计算。五.压力机的选择（一）压力机的选择原则冲压设备的选择直接关系到设备的安全及生产效率，产品质量，模具寿命和 生产成本等一系列重要问题。重压设备的选择主要包括设备的类型和规格参数两 方面的问题。主要根据所要完成冲压工序的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺、和 精度要求等来选择冲压设备类型。1、对于中小型冲裁件，弯曲件或浅拉深件的常采用开式曲柄压力机。2、对于大中型对于大和精度要求高的冲压件，多采用闭式曲柄压力机

9、。3、对于大型或较复杂的拉深件，常采用上传动的闭式双动拉深压力机。4、对于大批量生产或形状复杂，批量很大的中小形冲压件应优先选用自动 高速压力机或者多工位自动压力机。5、对于批量小，材料厚的冲压件，常采用液压机。6、对于精冲零件最好选择专用的精冲压力机。（二）冲压设备规格的选择在选择冲压设备的类型后，应进一步根据冲压加工中所需的冲压力（包括 卸料力，压料力等）变形功以及模具的结构形式或闭合高度，外形轮廓尺寸等选 择冲压设备的规格。1、公称压力压力机的公称压力是指压力机滑块离下止点前一特定距离，既压力机的曲轴 旋转侄离下止点前某一角度时滑快上所容需的最大工作压力。一般情况下，压力机的工称压力应大

10、于或等于冲压工艺力的1.1-1. 3倍。2、滑快行程压力机的滑快行程是指滑快从上止点到下止点所经过的距离压力机的行程 的小应能保证毛胚或半成品的放入及成型零件的取出。3、闭合高度压力机的闭合高度是指滑快在下止点时，滑快底平面到工作台面之间的高度 模具的闭合高度必须适合于压力机闭合高度范围的要求。他们之间的关系为：理论上：Hmin-HiWHWHmaxHi实际上：Hmin-Hx +10Hmax-H-5H一模具闭合高度；Hmin-压力机的最小闭合高度Hmax压力机的最大闭合高度：Hi一垫板厚度HminH1-压力机的最小装模高度；Hmax-H-压力机的最大装模高度（三）压力机的其它参数1、压力机工作台

11、的尺寸压力机工作台上垫板的平面尺寸应大于模具下模座 的平面尺寸，并留有固定模具的充分余地，一般每边留5O-7Omm。2、压力机工作台孔的尺寸，模具底设置的漏料孔或弹顶装置尺寸必须小于 压力机工作台孔的尺寸。3、压力机模柄孔尺寸模柄直径必须和压力机滑快内模柄安装用孔的直径相 一致，模柄的高度应小于模柄安装用孔的深度。综上所述根据冲压工艺与模具设计表1.7可选择压力机为参数如下：参数如图4-2公称压力250KN滑快行程80mm行程次数100 次/min最大闭合高度250mm最大装模高度180mm闭合高度调解量70mm立柱间距离260mm工作台孔尺寸前后130mm左右260mm垫板尺寸厚度70mm模

12、柄孔尺寸直径50mm深度70mm六.工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制：冲孔部分以冲孔 凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料叫模、冲孔凸模为基准，凸 凹模按间隙值配制。刃口尺寸计算如下：由于工件图未注公差尺寸，均属于未注公差尺寸。在计算凸模与凹模尺寸时, 冲压件未注公差尺寸的极限偏差数值通常按GB1800-79IT14级。根据工件图可将基本尺寸分为如下几类：落料模尺寸计算：A = 48_8.62 imnB. = 20,52mm冲裁间隙：(查冲压工艺与模具设计表2. 4得)ZBin=0. 12mm ： ZBax=0. 16 mm.Zaax - Zai

13、n =0. 16-0. 12=0. 04 mill.磨损系数:制件精度为IT14,故x=0. 5计算公式：+0Dd=(Dm水-xA) 0 d凹模制造公差：6 d=0. 6( Zg - Znxn)；凸模制造公差：6 p=0. 4 ( Zrnax - Zmm).计算结果:Ddi=(48 - 0.5 X 0.62)+严4=47.69+8024mm.Dpi=(47.69 - 0.12)016=47.57.§,016mnLDd2=(20 - 0.5 x 0.52)+严4=19 97+g.o24nmlDp2=(19.97 - O.12)4oi6=19.85.§,oi6ninL冲孔模尺寸

14、计算：08 ± 0.06mm冲裁间隙：(查冲压工艺与模具设计表2. 4得)乙Boxx 0. 12min ； 4nax 0. 16 mm.Zaax - Zain =0. 16-0. 12=0. 04 111111.磨扳系数:制件精度为IT12,故x=0. 75计算公式：dp=(dmin + xA )°_6 P凹模制造公差：6 d=o.6( Zg - Zm)；凸模制造公差：6 p=0. 4 ( Zmax - Zmn).将08 ± 0.06mni转化为07.94+界21】1111.计算结果：dp3=(7.94 + 0.75 X 0.12)401603 _g_o 16dd

15、3=(8.03 + 0,12)+g024 =8.15+g024nmL孔心距的计算:30 ± 0.04mm计算公式：Ld=L 土今则有f 2X0.04Ld-30±-=30 ±0. 01 mm.8七.工作零件结构尺寸(-)落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb (其计算结果大于或等于15 min)其中b一一冲压件最大外形尺寸；K一一系数，考虑板材厚度的应响，其值可查冷冲压模具设计指导表2-24得K=0. 42,则有H=0. 42X48=20. 16 mm.凹模壁厚：O(1.52)H (其计算结果大于或等于3040mm.)C=(l. 52) X20. 16=(30. 244

16、0. 32) nun实际取038. 5mm凹模板边长：L=48+2C=125mnk查冷冲压模具设计指导表2-41有:凹模板宽B=100mm.故确定凹模板外形为:125X100X21 (mm)将网模板做成薄型形式并加空心垫板后实取为：125 X100X 16mm.落料凹模板零件图如图图7T落料凹模零件图（二）落料凹模板的固定方式:凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置应 可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中杳得。位置可根据结构需要作适当调整。螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，应满足有关要求。（三）凸凹模尺寸计算：凸凹模长度计算:L =l + K + h= 16+10

17、+16 = 42mm其中：一凸凹模固定板厚度必一弹性卸料板厚度h一增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）（四）凸凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为6mm,根据强度要求杳冲压工艺与模具设计表2. 27可知，该壁厚为4. 9mm即可，故该凸凹模侧壁强度足够。（五）冲孔凹模洞口的类型晶冲孔凹模的孔口形式通常有如图7-3所示的几种。图中a、e为 直壁形， 刃口强度高，刃磨后空口尺寸不变，制造方便,但是在孔口内易于积存工件或 废料，增大了凹模的胀力、推件力和孔壁的磨损；磨损后每次的修磨量大，模 具的总寿命较低。此外，凹模磨损后孔口可能成倒锥，使冲成的匚件或废料反

18、跳 到凹模表面上，造成操作困难。直壁形孔口凹模适用于冲裁精度较高、厚度较 大的工件。对于上顶出工件（或废料）的模具也采用此种孔口形式。a适用于圆 形或矩形工件：e适用于形状复杂的工件。b、c、d的孔口为锥形，孔口内不易 于积存工件或废料，孔壁所受的胀力、摩擦力小，所以冲孔凹模的磨损及每次的 饿刃磨量小。但刃口强度较低，且刃口的尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状 简单，精度要求不高和较薄的冲裁件。c适用于较复杂的冲裁加件；d用于冲裁 薄料和凹模厚度较薄的情况。f为凸台式凹模，适用于冲裁软而薄的金属与非金 属材料，这种材料一般不淬火或淬火强度不高（3538） HRC,可以用手锤敲 打凸台斜面以调整

19、模具间隙，直到试冲出满意的冲压件为止。a）u：d)e)f)图7-2冲孔凹模洞口而根据上述分析本模具采用a为合理。凸凹模的零件图如下所示：凸凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置应 可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中查得。位置可根据结构需要作适当调 整。螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，应满足有关要求凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上下平面应保持平行。型孔的表面有 粗糙度的要求Ra=0.80.4|J m。凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度 应略高于凸模。因此，根据这些条件可知固定方式为整体式或者组合式直接连接。 （七）冲孔凸模尺寸计算：凸模长度计算:。=1

20、 + 1K +=10+12+16+2=40nun其中：h】_凸模固定板厚A一空心垫板厚 一h3凹模板厚2mm-凸模进入冲孔凹模的长度凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。凸模的零件图如下所示:(A)凸模的固定方式晶平面尺寸比较大的凸模，可以直接用销钉和螺栓固定。中、小型凸模多采用 台肩、吊装或钾接固定°对于有的小凸模还可以采用粘接固定°对于大型冲模中 冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法，以便于修理与更换。而本设 计在固定中采用了如图所示：凸模与凸模固定板压配，并借助与螺紧固定位在上 模座上，适应与中小尺寸圆形凸模上。(刃口尺寸形状不对称时，凸模和凸模固定板之

21、间应有防转制动)(九)标准模架和导向零件GB / T2851杆17 (90)GB / T2852杆14 (90)列出了各种不同结构和 不同导向形式的标准模架，是由国家技术监督局批准并发布实施的标准，常用的 导柱导套式模架，是由上、下模座和导向零件组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下 模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置.，由导柱、导 套的导向来实现。M按导柱在模架上的固定位置不同，导柱模架的基本型式有如图所示的四种。(a)(b)（d）（c）图7-5模架图a）为后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作

22、比较方便。 因导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮 动模柄结构。M图b）为中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但 只能一个方向送料。图c）为对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对称的对角线上，所以上 模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模（X 轴为横向，Y轴为纵向）晶图d）为四导柱模架，具有滑动平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用 于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲东模架。 根据以上特点选用a较为适合.K模架选用的规格，根据凹模周界尺寸从标准手册中选取。经估算：L=125mm, B=

23、100mm闭合高度H=150165mm取H=140mm从冷冲压模具设计指导查表得:模架规格是：125mmX 100mmX 165mm 导柱：（p 22mm.导套（p 28mm八.有关模具设计计算：（-）卸料橡胶元件的选择：模具采取弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：确定橡胶的自由高度：H自由=（H工作+H修边）X （3. 5-4）乂 H 工作+H 修边=2+l+：=10mm,故 H rirti=35nun.根据凸凹模及橡胶元件、卸料螺钉、紧固螺钉等的布置，卸料板的平面尺寸 为 125mm X 100mm,厚度为 10mm。（二）设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料，出件是以凸模

24、往下冲即可，因此不用设计出件零件.固定 卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的0.81倍，所 以卸料板的LXBXH=125mmXlOOmmXlOmm,卸料板在此仅起卸料作用，凸模与卸 料板间的双边间隙一般取0. 20. 5mm,这里取0. 5mm,材料为45.由以上根据凸模 和凹模可设计出卸料板如图8-1.一勿勿H %切出目100图8-1卸料板零件图（三）选择上、下模板及模柄采用GB2855. 6-81后侧带导柱形式模板。根据最大轮廓尺寸125mmX95mm 选相近规格标准模板LXB为125mmX 100mm,上模座板厚为30mm.下模座板厚为35 mm 0模柄：由压力机的

25、型号JG23-40.可查得模柄孔的直径为50mm,深度为70mm, 由装配要求采用销钉紧固，模柄长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料, 上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，所以根据GB2862. 1-81 得图5-15一 3巳5 一图8-2模柄零件图（四）垫板的结构设计:考虑推件装置在上模内挖窝，采用垫板加固，上垫板厚度取8mm,下垫板厚取 lOmnio结构图如下:8-2垫板零件图(五)闭合高度：模具闭合高度应为上模座板、下模座板、上下垫板、凸凹模固定板、凹模板、 凸模固定板、卸料板等厚度的总和。即H= (35+308+10+12+16+10+14+16+10) -0.

26、5=160. 5mm-0.5mm是考虑凸模进入凹模的深度。根据生产现场调整，可稍有增减，以制件 完全分离为准。所选压力机闭合高度Hnwx =250mm, Hmin=25O-70=180mm 满足-5mm2H2 H+lOmm该模具的装配图如下：参考文献1贾俐俐，冲压工艺与模具设计，北京：人民邮电出版社，2008. 9：2王芳，令冲压模具设计指导,北京：机械工业出版社，1999.10：3陈秀宁，机械设计课程设计，杭州：浙江大学出版社，2007：4袭文言，瞿元赏，机械制图，北京：高等教育出版社，2009. 7；5钟日铭，Autocad2008中文版机械设计基础与实战，北京：机械工业出版社, 2001 8.