模具毕业设计222型车门垫板冲裁模设计与制造

目录

摘 要 ..................................................................... 1 前 言 ...................................................................... 2 1 冲裁件的工艺性分析工艺方案的确定 ......................................... 3 2 模具的技术要求及材料选用 ................................................. 6

2.1模具的技术要求 ....................................................... 6 2.2模具材料的选用及要求 ................................................. 6 3 冲裁件的排样 ............................................................. 8 4 模具设计计算 ............................................................ 10

4．1 计算总压力P ...................................................... 10 4．2 压力中心的计算 ................................................... 10 4．3 零件的外形尺寸、弹性元件自由高度 ................................. 12 4．4 计算侧压力 ........................................................ 14 5 模具总体设计 ............................................................ 15 6 主要零、部件的设计 ...................................................... 18 7 设备的选定、总装图、非标准零件图 ........................................ 21

7.1设备的选定 .......................................................... 21 7.2绘制模具总装图 ...................................................... 22 7.3模具辅助零件 ........................................................ 23 8 模具的装配 .............................................................. 25 9 模具的检验与验收 ........................................................ 26

9.1 模具检验的作用及内容 ............................................... 26 9.2 模具的检测方法 ..................................................... 28 结论 ....................................................... 错误！未定义书签。 致 谢 .................................................................... 30 参考文献 ................................................................... 31

摘 要

本套模具设计是冲裁模的模具装配图及加工制造的全过程，其设计思路是根据多个模具加工实例生产中总结出来。设计内容是从零件的工艺性分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是确定该模具类型为冲孔、落料连续模，作工艺计算，计算出冲裁时的冲压力、卸料力、推件力、确定模具的压力中心、选择压力机和确定冲模的闭合高度，最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模尺寸和形状。设计出挡料销、卸料板、推件装置、橡胶、导柱、导套和模柄等模具的主要零部件，从而完成整个模具的设计工作。

模具主要零部件结构设计是模具设计的主要内容，其内容包含了凹模结构设计、凸模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、橡胶的选用、导柱与导套、模柄与模架的选取等重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。

本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的知识运用到实践当中，更让我了解了冲压模具设计的全过程和加工实践中应注意的要点。使我从毕业设计中更好理解了模具。

关键词：冲孔、落料、级进模

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前 言

冷冲压技术在汽车、拖拉机、自行车、仪器表及家用电器等零部件制造中占有重要地位。冷冲压加工方式具有生产效率高、产品一致性好、适于大批量生产等特点。在当今的制造业中，模具设计制造已经发展成为一个新兴的产业。冷冲模设计制造在整个模具制造中有它自己的特点和难点。冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工，常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。

模具可保证冲压产品的尺寸精度，是产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的扎制钢板或钢带为坏料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度取决于模具工业的发展。

目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产效率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60﹪左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90﹪左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐被人们所共识。

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1 冲裁件的工艺性分析工艺方案的确定

工件如图1.1所示零件是22型客车车门垫板，材料为Q235，厚度t=4mm，大批量生产，设计冲裁模。

图1.1 22型客车车门垫板

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 1. 冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。 2. 冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。

3. 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。

4. 腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。 5. 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。

6. 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。 在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。

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冲压工艺方案的确定，可依据表1.1

表1.1 冲压方案的确定

项目 单工序模 无导柱 冲压精度 低 有导柱 较低 较高，相当于IT10~IT13 不平整，有时要校平 尺寸〈250mm厚度在0.1~6之间 简单形状制件冲模制造的难度程度及价格 导柱、导套的容易、价格低 装配采用先进工艺后不难 的级进模比复合模具制造难度低，价格亦较低 可用自动送料生产率 低 较低 出料装置，效率较高 有自动送料装使用高速冲床的可能性 只能单冲不能连冲 置可以连冲，但速度不能太高 使用于高速冲床高达400次/分以上 高，相当于IT8~IT11 因压料较好，制件平整 尺寸〈300mm厚度常在0.05m~3mm 形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低，相对价格低 工序组合后效率高 由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲 除用条料外，材料要求 可用边角料 条料要求不严格 条料或卷料要求严格 小件可用边角料，但生产率低 级进模 复合模 制件平整程度 不平整 一般 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm以下厚度达6mm

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4 模具设计计算

4．1 计算总压力P

1.计算总压力P

冲裁力的计算： 冲孔力：[10]式3.1

???85?22??2?20?2?65?2?25?20??2?50?25??4?450

F1?Lt?b?889200N 切断力：文献[10]式3.2

F2?Lt?b?375?4?450?675000N

卸料力的计算：[10]3.3

Fx??F1?F2?KX?62568N

查文献[4]表3.1，Kx?0.4 推料力的计算： 取洞口直壁高度h?8mm 查文献[4]表3.1，Kt?0.4 则推料力为：Ft1?F1Ftn

?889200?0.045?8?71136N4

Ft2?F2Ktn

?675000?0.045?8?54000N4

总冲压力： P?F1?F2?FX?Ft1?Ft2?1751904N

4．2 压力中心的计算

模具压力中心是指冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心和压力机的压力中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应

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通过模柄的轴心线，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磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定：

1．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。

2．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心向重合。 3．形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。

按比例划出冲裁轮廓线（两个孔、一个切断单边），并建立直角坐标x-y，如图4.1所示，计算各部分长度和各部分重心的坐标。

图4.1 压力中心分析图

由公式 则：

?L1?L2?...?Ln?

Y0??L1Y1?L2Y2?...LnYn??L1?L2?...?Ln?X0??L1X1?L2X2?...?LnXn?1?2?22?58??95.5?20?215?65?2?247.5?2.5?2?280?? X0????37?518.75?50?2?305?25?330?

?2?22?85???20?65?2?2.5?2?50?2?2.5??375??192.6 Y0??2?22?85??12.5??20?65?2?2.5?2?50?2?2.5??12.5?375?71.5?

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?2?22?85???20?65?2?2.5?2?50?2?25??375??37.96

取压力中心坐标为（193、38）。

4．3 零件的外形尺寸、弹性元件自由高度

计算各主要零件的外形尺寸，以及所用弹性元件自由高度计算： 1. 凹模厚度：H?Kb??15mm?,采用大孔尺寸b=115mm。 查文献[4]表2.25得K?0.3，则

H?0.3?115?34.5mm

考虑在同一模上还需同时冲裁另一个孔和切断，取凹模厚度H?40mm 凹模的壁厚C??1.5~2? H?60~80mm?要求?30mm?

综合考虑工件尺寸、凹模刃口轮廓至边缘的距离C和固定凹模用的螺钉、销钉之间的距离等，分析图如图4.2所示，取凹模外形轮廓尺寸为：

长?宽?高?480mm?120mm?40mm

图4.2 凹模外形尺寸分析图

2. 凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸与卸料外形尺寸相同，其厚度

H1??0.6~0.8?H,则

H1?0.7?H?0.7?40?28mm，取H1?30mm

3. 垫板及采用：垫板的外形与凸模固定板一致，当凸模与上模板接触的压力超过模板材料的许用压力时，则采用垫板，其厚度在3~10mm取值。 冲小矩形孔时的承压情况分析，如图4.3所示．

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承压应力

??FA?Lt?bA??22?85??2?4?45085?22

??206MPa模板材料取铸铁，由文献[4]表2.34得?p为90~140,???p. 由上面分析，需要采用垫板，取垫板厚度H2?8mm.

????

图4.3 小凸模

4. 卸料装置的弹性元件――橡皮的自由高度确定．

取模具开启时卸料板高出凸模1mm，冲裁时凸模进入凹模深度去1mm，考虑模具刃磨余量为2mm，由题可知材料厚度为4mm，所以橡皮的工作行程为： h工作?1?1?2?4?8mm

橡胶的自由厚度h自由?h工作?0.25~0.30??27~32mm,取h自由?32mm． 橡胶的预压缩量h预??0.10~0.15?,h自由＝3.2~4.8，取h预＝4mm. 橡胶在模具中的安装空间高度为32?4?28mm 5.凸，凹模工作部分尺寸确定――采用配合加工方法。 冲孔：以凸模为基准配置凹模，计算结果见表4.1．

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表4.1冲孔凸，凹模刃口尺寸（mm）

工作尺寸 ?0.52 220凸模尺寸 凹模尺寸 22.260?0.02 85.50?0.025 20.260?0.02 25.310?0.02 凹模按凸模配作,并保证双边间隙为冲孔Ⅰ ?1 850?0.52 200?0.63 250冲孔Ⅱ ?0.81 5000.64~0.88mm 50.40?0.02 ?1 1150115.50?0.025 切料相当于落料,应该以凹模为基准配制凸模,但凹模具不是整体,所以仍以凸模为基准配制凹模.切料为单边剪切,凸模与挡铁贴靠后与凹模具之间的间隙为一般冲裁单边间隙的23,因此,Zmin??23???0.642??0.21mm. 凹模磨损后工件尺寸变大的有400?0.5,由公式 Ad??A?x??0d

?? Ap??A?x??Zmin???p?39.540?0.02mm

0凹模按凸模配制,并保证单边间隙为0.21~0.29.

4．4 计算侧压力

计算侧压力

由于切断是单侧冲裁,所以在凸模的另一侧设计一个挡块来平衡侧压力,同时,挡块也起到定位作用.侧压力的计算如下:

F侧??0.1~0.18?F2,取系数0.15. 则：F侧?0.15?67500?101250N

设计挡块时应按侧压力核算挡块的压应力以及确定螺钉的大小和数量。

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5 模具总体设计

1．模具的类型的选择：

由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为连续复合模。 2．定位方式的选择

为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外行完整的合格零件，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构不同，所以定位零件的种类很多。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。 （1）挡料销

挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。国家标准中常见的挡料销有三种形式：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常有于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位。 （2）导正销

导正销通常与挡料销配合使用在级进模中，以减少定位误差，保证孔与外形的相对位置尺寸要求。当零件上有适宜于导正销安装在落料凸模上。当零件上没有适宜于导正销正用的孔时，对于工步数较多时、零件精度较高的级进模，应在条料两侧的空位处设置工艺孔，以拱导正销导正条料使用，此时，导正销固定在凸模固定板上或弹压卸料板上。 （3）侧刃

在级进模中，常采用侧刃控制条料步距，从而达到准确定位的目的，侧刃实质上是裁切边料凸模，通过侧刃的两侧刃口，切除条料两侧边缘部分材料，形成一台阶。条料切去部分边料后，宽度才能够继续送入到凹模，送进的距离为切去的长度，当材料送到切料后形成的台阶时，侧刃挡块阻止了材料继续送进只有通过模具下一次的工作，新的送料步长才能形成。

（4）定位板和定位钉

定位板和定位钉是为单个毛坯定位的元件，以保证前后工序相对位置精度或工件的内孔与外轮廓的位置精度要求。 （5）送料方向的控制

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条料的送料方向是条料靠着一侧导料板，沿着设计的送料方向导向送料，为使条料靠紧一侧的导料板，保证送料的精度，可采用侧压装置。 3．推件零件的设计 （1）卸料零件

设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时正常进行，常用的卸料方式有以下几种： 1）刚性卸料

刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料，当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大，单面间隙取

?0.2??0.5?t，当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙应小

于冲裁间隙，此时要求卸料后凸模不能完全脱离卸料板，保证凸模与卸料板配合大于5mm。

常用的固定卸料板有一些几种：卸料与导料为一体的整体式卸料板；卸料板与导料板分开的组合式卸料板，在冲裁中应用最广泛；用于窄长零件的冲孔或切口卸件的悬臂式卸料板；在冲孔底部用来卸空心件或弯曲的拱形卸料板。 2）弹性卸料板

弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁料厚在1.5mm以下的板料，由于有压料作用，冲裁比较平整。弹压卸料与弹性元件、卸料螺钉组成弹性卸料装置，卸料板与凸模的配合的单边间隙选择?0.1?0.2?t，若弹压卸料板还要起到对凸模的导向作用，二者的配合应小于冲裁间隙。弹性元件的选择应满足卸料力和冲模结构要求。 （2）顶件装置

推件和顶件的作用是，将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出（凹模在写模）。推件力是通过压力机的横梁作用在一些传力元件上，使推件力传递到推件板上将制品（或废料）推出凹模。推板的形状和推杆的位置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。设计在下模的弹性顶件装置，通过凸模下压使弹性元件在冲压时储存能量，模具回程时顶件器的弹性元件释放能量，顶件块将废料从凹模中顶出。

模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲提供压边力。 （3）导向方式的选择

常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。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、下模间的精度

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由导柱导套的导向来实现。

对角模架：由于导柱安装在模具的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。

后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。

中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。

四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。

滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。

根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上模无转180?装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等以上计算基本是按经验数据确定的,在绘制总装图,选标准件,绘制零件图时可灵活调整。 根据结构图初算闭合高度H??65?8?74?40?75?1?mm?261mm。 根据凹模的外形尺寸,确定下模板的外形尺寸为610mm?310mm。

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6 主要零、部件的设计

该模采用手工送料,切断凸模面积大 ,直接用螺钉与圆柱销固定在上模板上；冲孔凸模用固定板固定；凹模直接用螺钉与圆柱销固定在下模板上。

纵向定位用挡块,横向定位用定位销；上、下模采用导柱,导套导向。凸凹模如图6.1

图6.1 冲孔凸模

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图6.2 冲孔凸模

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6.3 切断凹模

图6.4 凹模

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7 设备的选定、总装图、非标准零件图

7.1设备的选定

总冲压力P?1751904N 闭模高度H?261mm

下模板外形尺寸:610mm?310mm

由表7.1可选型号为J31?250的闭式压力机,但需要在工作台面上加设垫板。

表7.1闭式单点压力机技术规格

型号 公称压力/KN 滑块行程/mm 滑块行程次数?次/mm? 最大封闭高度/mm 封闭高度调节量/mm 前后 工作台尺寸/mm 导轨距离/mm 滑块底面尺寸（前后）/mm 拉伸行程/mm 拉伸垫压力/KN 压紧 顶出 左右 JA31-160B J31-250 J31-315 1600 160 32 375 120 790 710 590 560 2500 315 20 490 200 950 100 900 850 150 400 70 3150 315 20 490 200 1100 1100 930 960 160 500 76

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7.2绘制模具总装图

总装图如图7.1,图中零件明细见表7.2

图7.1 装配图

表7.2

序号 1 2 代号 名称 上模板 导材料 HT200 套20 热处理 渗碳0.8-1.2mm 58-62HRC 20 渗碳0.8-1.2mm 58-62HRC 32H?H6??75 3 导柱32?h5??250 4 GB70?85 内六角螺钉 M12?705

切断凸模 22

T8A 50-60HRC

6 GB119?86 圆柱销 Ａ12?8045 40-45HRC 7 GB70?85 内六角螺钉 M12?2545 40-45HRC 8 9 GB2862.3?81 模柄 Q235 45 35-40HRC GB2867.5?81 卸料螺钉M12?10010 11 12 13 14 15 GB119?86 垫板 凸模固定板 卸料橡胶 卸料板 凹模 圆柱销 A12?10045 45 橡皮 Q235 T8A 35 40-45HRC 58-62HRC 28-38HRC 16 17 18 19 20 GB70?85 下模板 冲孔凸模 冲孔凸模 吊柱M16 HT200 T8A T8A Q235 56-60HRC 56-60HRC 内六角螺钉 M12?8021 22 GB119?86 挡铁 45 35 28-38HRC 定位销?12 7.3模具辅助零件

表7.3 模具辅助零件的材料选用及热处理

零件名称 上模座、下模座 选用材料 热处理 硬度HRC HT20~40HT25~47、 ZG25、ZG35A3、A5 模柄

A3、A5 23

凸模固定板、凸、A3、A5 凹模固定板 侧面导板 导柱 导套 导正销、定位销 挡料销、挡料板 垫板、定位板 螺母、垫圈 固定螺栓、螺钉 销钉 顶杆 推杆

工作零件的加工工艺

45 20 20 T7、T8 45 45、T7A A3 A3、45 45 45 淬火 渗碳0.8~1 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 43~48 58~62 58~60 52~56 45~48 43~48 45~48 43~48 表7.4 凸凹模的加工工艺过程

工序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 工序名称 备料 热处理 刨削 热处理 磨端面 划线 铣 热处理 磨削 钳工精修 检验 工序内容 将毛坯锻成长方体 退火 按图刨削外形 调质 工作端留单边余量.3 划出轮廓线 铣床轮廓 按热处理工艺，淬回火，达到58?62HRC 精磨内、外面、到尺寸，保证端面与轴线垂直 全面达到设计要求

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tsy6.html