冷冲模垫圈设计说明书1

1、（一） 冲裁件工艺性分析生产零件如右图所示。1、 CM-002 落料复合模具2、 制件：圆形垫圈3、 材料：冷轧钢板10A 4、 生产批量：60万/年5、 材料厚度：2mm6、 技术要求：工件要求平整，表面不得有划痕等缺陷。由此可见，此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为冷轧钢板 10 具有良好的塑性，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个 40mm的孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为10mm。工件的尺孔的部分为 IT14 级精度。尺寸精度比较低，普通冲裁完全能满足要求。（二） 冲压工艺方案的确定该工件包括冲孔和落料的两个基本工序，可能有以下3种冲压工艺方案：方案一： 先落料，后冲孔。采用

2、单工序模生产。方案二： 落料冲孔正装复合冲压。采用复合膜生产。方案三： 冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。优劣性比较：方案一： 模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产成本高，生产效率可以满足中小批量生产要求：但此工件材料较软，厚度较小，落料后冲孔时操作不方便。方案二： 只需要一幅模具，工件的精度及生产效率都较高，保证工件的平整要求。工件的最小壁厚10mm，大于凸凹模许用壁厚1.8mm。冲压后成品留在模具上，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，生产效率更高，操作方便，工作精度也能达到要求：但此工件生产为中小批量。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲

3、压生产采用方案二为最佳。（三） 模具主要设计计算（1） 排样方式的确定及其计算排样方式的确定：根据工件的特点，采用如图1-1所示的排样方法，搭边值取1.2mm和1.5mm，无侧压装置时的条料宽度B的计算：查表得，两工件之间的距离a1=1.2mm,沿边a=1.5mm。进料步距n=26.2mm.条料宽度B= (D+2a+)0- ，查表得=0.5式中，B为条料宽度；D为工件直径；a为沿边搭边值；为条料公差值所以B=97.40-0.5mm （2） 材料利用率的计算：方案A:布距A为26.2mm，查板材标准，选1000×2000mm的钢板。一个步距的材料利用率为：69.56%总材料利用率为：6

4、5.45%方案B： 交叉双排斜对排 剪裁10次剪成宽97.4mm的条料10条每条可冲78件，一共可冲裁出780件一个步距的材料利用率：75.48%总材料的利用率：72.61%综上所以选用交叉双排斜对排的排样方式（3）冲压力的计算可知冲裁力基本计算公式为计算零件的周长：L=282.6mm，材料厚度2mm，冷轧10钢的抗剪强度取300MPa，Kp=1.3则冲裁该零件所需冲压力为 F= 模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力和推件力为则零件所需得冲压力为=267.3KN模具压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑

5、块的中心相重合，否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心（4）冲压设备的选用根据冲压力的大小，根据计算结果冲压设备拟选 J23-40，其主要技术参数如下：公称压力：400kN滑块行程：80mm最大装模高度：330 mm闭合高度调节量：65 mm滑块中心线到床身距离：220mm工作台尺寸：460 mm×700mm模柄孔尺寸：50 mm×70mm电动机功率2.5KW（四） 工作零件刃口尺寸计算 在确定零件刃口尺寸的计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方

6、法及模具装配的方法。结合模具结构及工件生产批量，适宜采用配合加工落料凹模，凸模，凹凸模及固定板，卸料版，制造成本减低，装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按配合加工的方法来计算，具体计算如下：（1）落料件尺寸的基本计算公式为查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm查得凸模制造公差-0.020mm，凹模制造公差+0.030mm,x=0.5有=0.05mm<=0.054mm 即 =49.690+0.125=49.4440-0.125（2）冲孔基本公式为查得其凸模制造公差-0.020mm，凹模制造公差0.030mm,x=0.75。有=0.050<

7、=0.054所以 =40.12 0-0.04得 =40.3360+0.04（五） 冲裁模的总体设计（1） 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用正装复合模 （2）定位方式的选择 应为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的进给步距采用挡料销。（3）卸料出件方式的选择因为工件的料厚为2mm的冷轧钢板，材料相对较软，卸料力也比较小，故采用弹性卸料。采用正装复合模，必须采用上出件。（4）导向方式的选择 为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。（六）冲裁模的主要零部件结构设计（1） 凹凸模凹凸模外形按凸模设计，内孔按凹模设计。结合工件

8、外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，最后精加工采用刀具磨床加工，冲孔凹模设计成台阶孔形式，其总长L可按教材公式2-34计算：.凹凸模尺寸 凹凸模长度L=h1+h2+h=16+10+24=50mm 其中h1；凹模固定板的厚度 h2；弹性卸料板厚度 h; 增加高度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）具体结构可以参照下图所示。（2） 冲孔凸模 所冲的孔为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一位又便于装配与更换。冲孔凸模尺寸冲孔凸模长度；L=h1+h2+h3=14+12+14=40mm其中；h1凸模固定板的厚度 h2；空心垫板的厚度 h3；冲4

9、0mm的凸模结构如图1-2所示。（3） 凸模固定板的确定凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，一般选择0.60.8倍的凹模厚度确定，也可以通过标准查得，基本与凹模外形尺寸相当。这里取0.8倍，H凸=0.8×22=17.6mm. 取20mm；材料可选用Q235或45钢，本此选45钢。垫板的作用是承受凸模或凹模的轴向压力,防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑,影响模具正常工作（4）凹模设计凹模的结构尺寸设计 凹模的外形尺寸一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度和刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲材件的最大外形尺寸来确定的。该

10、凹模的外形为矩形。 凹模厚度 H=Kb (15mm) 凹模壁厚 c=(1.52)H(3040mm)式中： b冲裁件的最大外形尺寸； K系数，考虑板料厚度的影响。查表： 表43系数K值b/mm料 厚 t/mm0.512500.30.350.42K取0.4mm H=KB（15mm）=0.4×15=6 H取22mm c=(1.52)H( 3040mm)=（1.52）×20=3044mm 根据本次需要 c取30凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置根据凹模的大小，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，满足

11、机械设计的要求。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。型孔的表面有表面粗糙度的要求 Ra0.80.4m。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。选用Cr12为凹模材料。凹模洞口的类型凹模洞口类型如图所示为直筒式刃口凹模。因为其制造方后工作部分尺寸不变。本模具即使用此类型。凹模制造方便，刃口强度高，便于刃磨。如图5 图5凹模采用整体凹模，凹模均采用线切割机床加工。安排凹模在模架上的位置时，将凹模中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按照教材中公式2-42 2-43 2-44 计算 凹模厚度H=k b=0.42 X 50mm=21mm（查教材表2-10的k=0.45） 凹

12、模边缘壁厚C>=(1.5-2)H=（1.5-2）X 21=（31.5-42） 实际上取C=40mm 凹模边长 L=b+2c=50+2 X 40=130 mm 查标准JB/T6343.1-94 凹模宽160mm 因此确定凹模外形尺寸160 x 160x 40mm：将凹模模板制作成薄型形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为160 x160 x 45mm 其中空心垫板厚10mm 。 （七） 导（卸）料板，顶料部件，垫板的设计（1）导料板的确定为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外形完整的合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结

13、构的不同，所以定位零件的总类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。 本模具依靠导料板保证条料的正确送进。其材料为45钢，热处理硬度在3640HRC，导料板的间距应等于条料的最大宽度加上一定间隙（一般不大雨0.5mm）导料板的高度H视材料的厚t与挡料销的高度h而定，可查【2】表表2-25取得。材料厚度t/mm挡料销高度h/mm导料板高度h/mm2318（2）卸料装置的确定设计的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。常用的卸料方式有：刚性卸料和弹压卸料板。此次设计选用刚性卸料板，

14、材料选择为45钢，热处理硬度为3242HRC。冲裁时，条料容易粘在凸模上，固需要卸料装置，来使条料脱离凸模。由卸料板、弹性元件、卸料螺钉组成。卸料板形状与凹模相似，厚度h=6mm。（1）卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同为160mm，厚度为10mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为HRC4045. (2) 卸料螺钉的选用卸料板上设置3个卸料螺钉，公称直径为10mm，螺纹部分为M8 x110mm, 卸料螺钉尾部分应有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出 凸模端面3mm，有误差时通过在卸料螺钉与卸料板之间安装的垫板来调整。 （3）顶料块的设计 正装复合模工件一般采用上出料，

15、通常在凹模下加一块垫板，以增加顶件块的行程，顶件块与顶弹器用顶杆相连。（4）垫板的设计垫板装在固定板与上模座或下模座之间，它的作用是防止冲裁时凸模压坏上模座。垫板的尺寸可在标准中查得。垫板的材料一般可选45钢，本模具也选择此材料。（3）卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件材料选用聚氨酯，其尺寸计算如下：（1）确定聚氨酯的自由高度 由以上两个公式，取。（2）经过综合评估确定聚氨酯直径为30mm.（3）校核聚氨酯的自由高度为满足聚氨酯的高径比要求，将聚氨酯分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以聚氨酯的高径比在0.51.5之间，所以选用的聚氨酯规格合理。聚氨酯的装模高

16、度约为0.85×30 mm =24mm。（八） 模架及其他零部件设计（1） 模架的选用1、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2、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，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模座之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。一般模架均已列入标准，设计模具时，应加以正确选用。3、根据本次设计的需要选用【2】表9-84两边导柱模架。该模具的采用两边导柱模架，这种模架的导柱在模具两边的位置，冲压时可以防止由偏

17、心力距引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。导柱d/mm x L/mm 分别为 28 x 170, 32 x170 ;导套为d/mm x L/mm x D/mm分别为 28 x 100 x 38，, 32 x 100 x 38.上模座厚度H取40mm,上下模之间垫板厚度H取8mm,上下模固定板厚度H取20mm，下垫板厚度H取8mm,下模座厚度H取45mm那么该模具的比和高度H：H=（8+20+24+10-2+40+20+8+40+45）mm=213mm凸模冲裁后进入凹模的深度为2mm。（2）模架基本加工1 凸模的加工 模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高

18、硬度与适当的韧性。热处理硬度要达到3842HRC。采用磨销加工。2 凹模的加工 凹模的加工，采用线切割比较合理，因为工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。热处理硬度要稍高于凸模，达到6064HRC左右。3 垫板、凸模固定板、卸料板且材料要求不是很高，因此采用45号钢，热处理需要达到HRC38-42，在加工方面，只要采用机械加工就可以生产出来，同时，在复杂的地方机 械加工与线切割加工同时用上，一般以方便为主。（3）模座选用模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密

19、模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。此次选用HT200，模架如图8所示：图8（九）压力机的选用综上述，可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高度（330mm），可以使用，如果模具的闭合高度大于所选的压力机J23-40的最大装模高度，则应该修改模具或者重选压力机。（十）模具总装图设计介绍：通过以上设计，可得到模具总装图。模具上模部分主要由上方式采用弹性卸料。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作为粗定距，在落料凸模上安装一个导正销,另一个导正销利用条料上孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第二步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm 而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达0.02mm。（十一）心得体会：模具是工业之母，模具设计的好坏关系到产品的质量和成本，要求模具的生产周期愈短愈好，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。模具设计要求首先要考虑经济方面。经济时代不可能去亏本开合模具，能节省的就