模具设计毕业设计落料冲孔级进模设计

1、冲压工艺与模具设计课程设计任务书题 目： 垫圈冲裁模课程设计 内 容：（1）冲压件的工艺分析 （2）工艺方案的确定（3）工艺计算（4）模具总体设计 （5）模具主要零部件的结构设计（6）冲压设备的选择急绘制模具总装图落料冲孔级进模设计工件名称：垫圈生产批量：大批量材料：h62-m厚度：1.5mm工件简图见图1图1垫圈 一、冲压件工艺性分析此零件只有落料和冲孔两个工序，材料为h62-m，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。工件结构相对简单，有一个6.5mm的孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3.75mm。零件图上尺寸均未标注尺寸偏差，属于未注公差尺寸，可按it14

2、级确定工件尺寸的公差。经查公查表，各尺寸公差为：22.30-0.52，60-0.36，140-0.45，6.5+0.360，0.50-0.25，符合一般级进冲压的经济精度要求。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。 二、工艺方案的确定该零件所需的基本冲压工序为落料和冲孔，可拟订出以下三种工艺方案。方案一：先落料，后冲孔。采用简单的单工序模生产。方案二：冲孔落料复合冲压。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。 采用方案一，模具结构简单，但是需要两副模具，成本高而且生产效率低，难以满足中大批量生产要求，且累计误差大。方案二只需要一副模具，工件的精度及生

3、产效率都较高，但是工件的最小壁厚3.75mm小于凸凹模许用的最小壁厚3.8mm，模具的强度较差，制造的难度大，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，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，工件的精度也能满足要求。通过上述三种方案的比较，该零件的冲压生产采用方案三最佳。三、必要的工艺计算（1）排样设计： 设计级进模时，首先要设计条料排样图。该零件是对称的结构，可以采用直排图2的排样方案可以提高材料的利用率，减少废料。 查表冲压工具及模具设计可取得搭边值为1.0mm和1.8mm。 计算条料宽度b=(d+2a)-0查有关表=0.15则 条料宽度按相应的公式

4、计算b=22.3+21.8=25.90-0.15 mm送料步距：a=14+1.0=15 mm 冲裁件的面积计算可得s=207.29 mm2。一个步距的材料利用率 =, 式中 s个步距内冲裁件的实际面积，mm2;a送料步距； b条料宽度，mm; = =53.4画出排样图，如图2所示。图2 条料的排样（2）计算冲压力：由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分：冲6.5mm孔的力p1、落外形料的力p2，向下推出6.5mm冲孔废料的力p3，向下推出工件的力p4。由刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的，故不用计算在内。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能

5、及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式： p=klt（1式中 p冲裁力（kn） l冲裁件剪切周边长度（mm） t冲裁件材料厚度（mm） 被冲材料的抗剪强度(mpa) k系数，一般取1.3。上式中抗剪强度与材料种类和坯料的原始状态有关，可在手册中查询。为方便计算，可取材料的=0.8b,故冲裁力表达式又可表示为：p=1.3ltltb式中 b被冲材料抗拉强度(mpa)。查手册可得h62的b=294mpap1=6.51.5294=9kn p2=62.881.5294=27.74kn推件力 pt=nktp kt推件力系数,由手册（3）表27查得kt=0.05 n同时卡在凹模内的工件(或废

6、料)数,其中n=ht h凹模洞口的直刃壁高度（mm）， t板料厚度 ( mm)查手册3表221可得和h=6mm,故n=4p3=40.059=1.8knp4=0.0527.74=1.39kn工序总力p总=p1+p2+p3+p4 =9+27.74+1.8+1.39=40kn3）初选压力机 查文献开式可倾压力机参数初选压力机型号为j23-6.3，见表一。表一 所选择压力机的相关参数型号公称压力/kn滑块行程/mm最大封闭高度/mm工作台尺寸/mm滑块底面尺寸/mm可倾斜角/封闭高度调节量/mmj23-6.363351502403702003104535(4)确定模具压力中心模具的压力中心就是冲压力合

7、力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。由于该零件为规则形状的制件，其对称中心既为压力中心。4、计算凸凹模刃口尺寸工作零部件的设计与标准化（尺寸、位置、标准与示意图）工作零部件的计算查表2.43得间隙值zmin=0.090mm，zmax=0.120mm（1）冲裁6.5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模刃口尺寸计算如下，查

8、表2.5（3）得凸、凹模制造公差：a=0.02mm，t=0.02mm。校核：zmaxzmin=0.03mm，而at=0.04mm不满足zmaxzminat的条件，所以用配做法制作凸、凹模，查表2.63得it14级时磨损系数x：x=0.5以凸模尺寸为基准，计算如下：凸模尺寸 由手册可查得=0.36 dap=（d+x）-p0 =(6.5+0.50.36)0-0.02 =6.680-0.02mm凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.090.120mm之间（2）外形落料凸模、凹模刃口尺寸的计算因此落料件为复杂的制件，所以利用凸凹模配作法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设

9、备的精度要求。采用配作法，计算凹模的刃口尺寸，首先是根据凹模磨损后轮廓变化情况先正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大还是变小，还是不变这三种情况，然后分别按不同的计算公式计算。a、凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸a 第一类尺寸：aj=(amax-x)0+0.25 b、凹模磨损后会减小的尺寸-第二类尺寸b 第二类尺寸：bj=(bmax+x)0 -0.25 c、凹模磨损后会保持不变的尺寸 第三类尺寸c 第三类尺寸：cj=(cmin+0.5)0.125 有分析可知凹模尺寸都是磨损后增大的，所以均属于第一类尺寸查表2.63可得磨损系数x为：当0.50时，x=0.5当0.50 时，x=0.75

10、因为图中没有标注公差所以可以去it14级公差，有相关手册可得22.3、6、14、三个尺寸的公差分别是0.52、0.36、0.5第一类尺寸：磨损后增大的尺寸：有公式可得如下： a1=(amax-x) 0+0.25=(22.3-0.50.52) 0+0.250.52=22.0400.155 mma2=(amax-x) 0+0.25=(6-0.750.36) 0+0.250.36=5.730+0.09 mma3=(amax-x) 0+0.25=(14-0.50.43) 0+0.250.43=13.78500.108 mm落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是13.785mm，5.73mm，22.04m

11、m，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值zmin=0.090。图3 落料凹模刃口部分尺寸四、模具结构形式的选择与确定1）正倒装结构：根据上述分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，为方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：因是大批量生产，采用自动送料方式。3）定位装置：本工件在级进模中尺寸是一般的，又是大批量生产，冲时第一个工位采用始用挡料销定位，第二个工位采用固定挡料销定位。送料时始用挡料销与固定挡料销作为粗定距，在大凸模上安装两个导正销，利用条料上6.5mm的孔做导正销孔进行导正，依

12、此作为条料送进的精确定距。3）导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于已经采用了自动送料方式，采用中间导柱模架。4）卸料方式：本模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工件从孔洞中落下。工件厚度为1.5mm，料厚比较厚，为了简化模具结构和达到可靠的卸料力，选用刚性卸料板来卸下条料废料。 五、模具主要零部件的结构设计1、工作零件的结构设计采用整体式凹模凹模外形尺寸的确定：凹模厚度h（按经验公式h=kb（h15mm） ）其中b为最大型孔的宽度尺寸，有设计工件可知b=22.3mm，k为系数，查冲压手册可取k=0.5所以h=

13、22.30.5=11.15mm，综上可取h=15mm凹模长度l的确定 l=b+2c因t=1.5mm冲压工件宽度b=22.3mm，查表可得凹模壁厚c=30mm则l=22.3+302=82.3mm凹模宽度b的确定 b=步距+工件宽+2c由以上的设计中可知b=15+14+230=89mm凹模整体尺寸标准化，取为10010015凹模材料选用cr12制造，热处理硬度为5862hrc。落料凸模如图4所示：图4落料凸模冲小圆孔的凸模，为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应作成逐渐增大的多级形式如图5所示：图5 冲孔凸模的结构形式凸模长度的计算：凸模长度的确定主要根据模具结构、修磨、操作安全、装配等因

14、素的需要。采用卸料板和导料板，凸模长度按下式计算： l=h1+h2+h3+h式中 l凸模长度， mm h1凸模固定板厚度，mmh2卸料板厚度，mm h3导料板厚度，mm h附加高度，主要考虑凸模进入凹模的深度（0.51）及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离，一般取1520mm，就取17mm。凸模固定板厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，可取9mm，卸料板厚度可以取凹模厚度的0.81.0倍，可取12mm。导料板厚度查相关冲压手册可知为6mm。综上可取凸模长度l=9+12+6+17=44mm小凸模强度校核 如要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用压应力，即 对于

15、圆形凸模 dmin式中 dmin圆形凸模最小截面直径，mm t冲裁材料厚度，mm 冲裁材料的抗剪强度，mpa 凸模材料许用强度，取（1.01.6）103mpadmin=1.36mm 所以承压能力足够。抗纵向弯曲力校核对于圆形凸模（有导向装置）max270d2/式中 lmax 允许的凸模最大自由长度，mm f 冲模力,n 凸模最小截面的直径，mmlmax270d2/=2706.682/， 所以长度适宜。凸模固定端面的压力q =式中q凸模固定端面的压力，mpa f落料或冲孔的冲裁力，n模座材料许用压应力，mpa q =94.7mpa凸模固定板端面压力超过了8090a，为此应在凸模顶端与模座之间加一

16、个淬硬的垫板。矩形垫板材料可用45钢，结构形式和尺寸规格查手册，查得10010062、定位装置的设计与标准化（1）始用挡料销的设计与标准化（尺寸、位置、标准与示意图）.图6 始用挡料销的设计挡料销标记： 4536 gb/t2866.181 材料：45钢 gb/69988 热处理：硬度4348hrc 技术条件：按gb287081（1） 固定挡料销的设计与标准化 固定挡料销的设计根据标准件，选用此挡料销如图7图7 固定挡料销的结构选用直径8mm，h=4mm材料为45钢a型固定挡料销（jb/t7649.1094）根据分析选用废料孔前端定位时挡料销位置如图 废料孔前端定位时挡料销位置（如图8）图8 固

17、定挡料销的位置=c-()+0.1 挡料销与导正销的间距，mm c连续模的步距，mm dr导正销的直径，mm d挡料销头部直径，mm =15.5-()+0.1=15.55mm （3）导正销的设计与标准化导正销主要用于级进模上，消除挡料销的定位误差，以获得较精确的工件。导正销的结构形式，结构设计，尺寸精度，材料的热处理等可参照jb/t7647.194和jb/t7647.294选定。导正销的结构形式查手册2选用如图9图9 导正销的结构形式d=d-2ad导正销直径的基本尺寸d冲孔凸模直径2a导正销与孔径两边的间隙冲裁6.5mm孔的导正销 查表得h=0.6t 2a=0.05mmd=d-2a=6.15-0

18、.05=6.50mmh=0.62.2=1.32mm 3、导料板的设计与标准化经查表分析得导料板长度l=100mm，宽度b=26mm ，厚度h=6mm如图10。图10 导料板的设计 4、 卸料板的设计卸料板用螺钉、销钉固定在下模的凹模工作面上，卸料板能承受较大的卸料力，其中卸料板孔与凸模单边间隙一般取（0.10.5）t，就取0.45mm。卸料板兼做凸模向导，与凸模的配合为h7/h6，厚度为12mm，其外形尺寸一般与凹模相同。5、5、承料板的设计承料板的作用是扩大冲压板料受承托部分的长度，以便于送进。送料定距零件始用挡料销 始用挡料销又称临时挡料销，条料首次送进定位时使用。开始冲裁时，将挡料销向里

19、压紧，完成条料第一次定位后，在弹簧的作用下挡料销自动退出。6、.标准模架的选用模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成。由凹模周界可以选取标准模架。凹模周界100mm,b=100mm,闭合高度h1=122mm 选择中间导柱模架10031003130150导柱标记：203100 gb/t2861.1 203100 gb/t2861.1 导套标记：20365323 gb/t2861.6 20365323 gb/t2861.6上模座标记：1003100325 gb/t2855.1下模座标记：1003100330 gb/t2855.2模柄标记：a503110 jb/t 7646.

20、1两个导柱左、右对称分布，受力均衡，所以导柱导套磨损均匀，但是只能一个方向送料，适用于纵向送料和单个毛坯冲制的较精密的模具。图11 中间导柱导套式模架7、模柄的选用 模柄的作用是使模具的中心线与压力机的中心线重合，并把冲压模具上模部分零件固定在压力机滑块上。对于本设计选择压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合，常加销钉防止松动。主要用于小型冲压模具。图12 压入式模柄8、紧固零件的设计和标准选用模具上常用的紧固零件是螺钉和销钉，螺钉与销钉都是标准件，设计模具时按标准选用。螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。本模具采用螺钉固定，销钉定位。具体如下：内六角螺钉标记：45钢m8365 gb7085螺钉标记：45钢m8330 gb6876圆柱销钉标记：45钢6365 gb 11986 止动圆柱销标记：45钢436gb119869、校核冲压设备基本参数模具闭合高度的校核：h闭=h上+h下+h凹+h凸+h垫-1.5=20+30+15+44+6-1.5=119.5mm，冲床的最大闭合高度为150mm，满足条件。冲裁所需要总压力p0=40kn，冲床的公称压力为p共为63kn，p0p共 满足生产要求。六、模具工作原理凸模下行，上下模有导柱导套导向，条料由前向后送，首件冲孔时有手作用始用挡料销定位，然后始用挡料