冲压模具设计说明书

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 学部 材料成型及控制工程 专业

题目 垫圈冲压模的设计

任务起止日期： 2012 年 10 月 1 日至

2012 年 11 月 10 日止

学生姓名： 龙新军 班级 材料成型及控制工程0902 指导老师：周军 何雅槐 雷吉平 日期： 系主任： 日期： 审查 学部主任： 日期： 批准

1. 第1章……………………………………………………….设计任务

2.第2章…………………………………………………………工艺分析

3.第3章……………………………………………冲裁工艺方案的确定

4.第4章……………………………………………模具结构形式的确定

5.第5章……………………………………………………工艺尺寸计算

6.第6章………………………………………………模具总体结构设计

7.第7章………………………………………………主要零部件的设计

8.第8章……………………………………………………模柄的选择

9.第9章…………………………………………………模具总装图

冲压模具课程设计

垫圈冲压模具设计

1． 题目：某工件上的垫圈

1.原始数据：

数据如下图所示，材料20，厚度t=1.2，内径d=8, 外径D=12，

20万件是批量生产

2.工艺分析

此工件既有冲孔，材料为20钢，t=1.2，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构简单，仅有一个Φ=8的孔和一个Φ=12的孔，此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔，孔工件边缘之间的最小厚度大于8mm。工件的尺寸落料按IT11级，冲孔按IT10计算，普通冲裁完全能满足要求。 3.冲裁工艺方案的确定

方案种类 该工件包括落料.冲孔两个工序，有以下三种方案： 方案一：先冲孔，后落料，采用单工序生产。 方案二：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。 方案三：采用落料-冲孔同时进行的复合模生产 方案的比较 各方案的特点及比较

方案一：模具结构简单，制造方便，但需两道工序，两副模具，

成本高，生产率低，而且两道工序必然会增大误差，使工件精度，质量都相应降低，难以满足需要。

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，加工难度高。

方案三：只需一套模具，工件的精度及生产效率都能满足，模具轮廓尺寸小，制造成本也不高，因此采用此方案。 4.模具结构形式的确定

正装式复合成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不便，倒装式复合模成形后，工件留在上模，故采用倒装式复合模。 5.工艺尺寸计算 一.排样设计

a. 排法方法的确定，根据工件的形状，采用有废料和少废料的排样方法。此工件采用直对排法。

b.确定搭边值，查[1]表2-15，取最小搭边值，工件间a1=0.8，侧面a=1.0。为方便计算和考虑成形，取a1?1.0 样图如下图：

c.确定条料步距 步距：13mm，宽度：40mm。 d.条料的利用率

S工3???62????100%?65.215%

S总13?40二．冲裁力的计算

查[1]表9-1取20碳素结构钢抗拉强度?b?400Mpa，由冲裁力F的一般按下式计算

F?KLt?b，K是材料力学性能和厚度波动等因素的影响，一般取K=1.3

冲周边长度计算 L?3?(?d??D)?3?3.14?(12?8)?188.4mm F?1.3?188.4?1.2?400N?117561.6N?117.5616KN 卸料力FX计算

FX=KXF，查[1]表2-17，得KX?0.05，

则FX?KXF?0.05?117.5616?5.8781KN 推件力FT计算

由FT?nKTF，查[1]表2-17，得KT?0.055，已知n=3 则FT?3?0.055?117.5616?19.3977KN 顶件力FD计算

FD?KDF，查[1]表2-17KD?0.06

则FD?KDF?0.06?117.5616?7.0537KN 压力机公称压力确定

FZ?F?FT?117.5616?19.3977?136.9593KN

根据以上结果，查[1]表9-9，冲压设备拟定J23-25 冲裁压力中心的确定

冲裁圆弧线段计算，压力中心的位置见下图

按y?(180Rsina)/(?a)?RS/b， 得各段圆弧的坐标值分别为（7，7），（7，20），（7，33），把图形的轮廓线分成3部分，计算各部分长度L1,L2,L3，即计算轮廓的周长，由冲压模压力中心坐标值(x0,y0)公

式：

x0?L1x1?L2x2?L3x3?......?Lnxn7?7?7??7

L1?L2?L3?......Ln3L1y1?L2y2?L3y3?......?Lnyn7?20?33??20

L1?L2?L3?......?Ln3y0?

刃口尺寸的计算

加工方法的确定：制件为一简单的垫圈，结合工件和模具制造宜采用分开加工方法。

查[2]表3-2知间隙极限尺寸 Zmin?0.16，Zmax?0.19

Zmax?Zmin?0.19?0.16?0.03mm ，查[2]表3-16得凸.凹模制造偏差

为 ?p?0.020, ?d?0.020，落料部分公差?p??d?0.04?0.03， 调整为 ：?p?0.4(Zmax?Zmin)?0.012 ，?d?0.6(Zmax?Zmin)?0.018 冲孔部分 ：由于基本尺寸小于18，查[2]表3-16，

?p?0.020,?d?0.020，调整为：?p?0.4(Zmax?Zmin)?0.012，

?d?0.6(Zmax?Zmin)?0.018，由落料IT11级，查[3]表3-1，得

?1?110um?0.110mm，冲孔IT10级，得?2?58um?0.058mm，由此查

[2]表3-15，x?0.75，得落料凸.凹模制造公差计算出相应尺寸：

??d?0.018?0.018Dd?(Dmax?x?1)0?(12?0.75?0.11)0?11.917500Dp?(Dd?Zmin)011.9175?0.16)0??p?(?0.012?11.7575?0.012冲孔凸.凹尺寸制造公差计算：

00dp?(dmin?x?2)0?(8?0.75?0.058)?8.0435??p?0.012?0.012

??d?0.018?0.018dd?(dp?Zmin)0?(8.0435?0.16)0?8.06150

卸料装置的设计：

由t=1.2mm, FX?5.8781KN，选定4个弹簧，每个弹簧的压力为

F0?FX/n?1.4695KN，查[1]表9-32圆柱螺旋压缩弹簧，初选弹簧

规格为d=6,D=30,h0?60,hj?13.1,hj?1700,t=7.8,n=7。 d为材料直径，D为弹簧大径，Fj为工作极限负荷，h0为自由高度，

hj为工作极限负荷下变形量，n为有效圈数，t为节距。

弹簧总压缩量为 ?H?

6.模具总体结构设计 此模具类型为复合模

Fxhj??6.471mm Fjn定位方式的选择：此套模具采用条料，控制条料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。

出件方式：该模具采用刚性出件方式较方便。采用推件块，利用模具开模力推出工件，因此刚性装置是最佳选择。

导柱，导套位置确定：该套模具用普通常用滑动导柱，导套。

7.主要零部件的设计 a.工作部件产结构设计 1.落料凹模

凹模采用整体凹模，安排凹模在模架上的位置时，依据压力中心

的数据，尽量使压力中心与模柄中心重合。轮廓尺寸按[1]第2章公式（2-24）和公式（2-25）计算

凹模厚度：H?kb?0.42?12?5.04mm 查[1]表2-22得k=0.42，显然不合理，参考[2]表3-18选择直刃口高度为8mm，一般凹模厚度不得小于15mm，因此H=15mm。

凹模壁厚：C?（1.5-2）H?1.5?15?22.5mm，取C=23mm 凹模宽度：B?b?2c?40?2?23?86mm，b表示的是送料方向 凹模长度：L?12?2?23?58mm

因此凹模轮廓尺寸为86mm×58mm×23mm 2.冲孔凸模

根据图样，工件有只有1个孔，因此只需设计1支凸模，为了方便固定，采用阶梯式，长度为L=凹模+固定板+t=23+30+1.2=54.2mm 3.凸凹模

采用倒装复合模，计算如下：

HTA?h1?h2?t?h?20?30?1.2?15?66.2mm，式中，h1为卸料板厚度，

取20mm；h2为凸凹模固定板厚度，取为30mm，t为材料的厚度，h为卸料板与固定板之间的安全高度，参考[2]3-27式下，一般为h=15-20mm。 b.定位零件的设计

设置一个Φ6活动挡料销，两个Φ6的活动导料销。挡料销和导料销下面分别采用压缩弹簧，开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使其工作。

1. 卸料板设计

卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm，材料为45钢，淬火硬度为40-45HRC。 C．模架及其他零部件设计

该模具采用后侧导柱窄形模架，参考[1]表9-47，以凹周界尺寸为依据，选择如下结果：

导柱：d(mm)×L（mm）分别为Φ32×160，Φ32×190。（GB/T 2861.1） 导套：d(mm)×L(mm)×D(mm)分别为Φ32×105×43，Φ32×105×43，（GB/T2861.6）

上模座板厚度H上取为40mm，下模座板厚度H下取为50mm，上垫板厚度H垫取为10mm，则该模具的闭合高度H闭为：

H闭?H上?H下?H垫?L?H?h?40?50?10?54.2?66.2-1.7?218.7mm

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

查该套模具的闭合高度小于所选压力机J23-25最大封闭高度270mm，因此该压力机可以满足使用要求。

8.模柄的选择

根据模具总体结构图和模具结构，参考[1]表9-43（GB2862.3-1981），选择基本尺寸d=40，D=85，h=18,H=78

9.模具总装图

模具上模部分主要由上模座.垫板.冲孔凸模.冲孔凸模固定板.凹模板等组成，下模由下模座.固定板.卸料板等组成。出件是由打杆.推板.连接推杆等组成，利用开模力取出工件.卸料是在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，推出条料，在这中间冲的废料由漏料孔漏出。

参考文献

[1]冲压模具课程设计指导与范例，林承全主编，化学工业出版社，2011年1月第一版。

[2]冲压工艺与模具设计，牟林 胡建华主编，北京大学出版社，2006年8月第二版。

[3]互换性与测量技术基础，陈于萍，周兆元主编，机械工业出版社，2010年1月第二版。

[4]画法几何及机械制图，刘潭玉 黄星梅 张爱军主编，湖南大学出版社，2004年8月第二版。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z1cv.html