冲压模具设计车门垫板Word格式.docx

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方案三:

冲孔-落料级进冲压.级进模生产.

表2—1各类模具结构及特点比较[4］

模具种类比较项目

单工序模

级进模

复合模

无导向

有导向

零件公差等级

低

一般

可达IT13～IT10级

可达IT10～IT8级

零件特点

尺寸不受限制厚度不受限制

中小型尺寸厚度较厚

小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件,如宽度极小的异形件

形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm

零件平面度

中小型件不平直，高质量制件需较平

由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面

生产效率

较低

工序间自动送料,可以自动排除制件，生产效率高

冲件被顶到模具工作表面上,必须手动或机械排除,生产效率较低

安全性

不安全，需采取安全措施

比较安全

不安全,需采取安全措施

模具制造工作量和成本

比无导向的稍高

冲裁简单的零件时,比复合模低

冲裁较复杂零件时，比级进模低

适用场合

料厚精度要求低的小批量冲件的生产

大批量小型冲压件的生产

形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产

结合表分析：

方案一模具结构简单，制造简单且周期短,但是需要两副模具,成本较高且生产效率低，很难满足大批量生产的要求。

方案二需要一副模具，制件精度和生产效率都较高，并且工件最小壁厚大于凸凹模许用的最小壁厚，模具强度也满足要求。

冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高,但板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小一点。

方案三也只需要一副模具,且生产效率高，操作方便,精度也能满足要求,模具制造的工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模要低。

通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产方式采用方案三级进模加工，弹性卸料，自然漏料，为了增强模具的强度，在中间留一空工位。

第三章排样方式及材料利用率

由文献《冲模设计手册》中表查得搭边数值［5］：

a=4，a1=4.5

进距

条料宽度

板料规格拟选用4。

5×

1800×

2500

1、如果排样方式采用纵裁方式:

裁板条数

条余144mm

每条个数

条余16mm

每板总个数

个

总面积

材料利用率η总

式中：

A-—冲裁件面积（包括冲出小孔在内）,mm2；

n总——一张板料上的冲裁件总数目;

B——板料宽度，mm；

L——板料长度,mm。

2、如果排样方式采用横裁方式：

条余18mm

由此可见，采用横裁有较高的材料利用率和较高的剪裁生产率，考虑到剪裁剩余量，将搭边值a由4增大到4.5，a1由4.5增大到5。

所以最终剪裁方式为414×

1800的条料,具体排样图如图3。

图3。

1排样图

第四章模具的设计计算

4.1。

总冲压力计算［6］

4。

1.1冲裁力F的计算

①冲孔力F1:

L1——冲孔的周长;

t——板料厚度，mm；

σb--材料抗拉强度（MPa）。

②切断力F2：

L2——每个零件的外边周长

冲裁力F:

2冲孔及落料部分的卸料力Fx的计算：

查文献《冷冲压模具设计指导》相关表2—37K卸=0。

04

F——冲裁力，N；

K卸——系数。

1.3冲孔及落料部分的推料力F推的计算：

查文献《冷冲压模具设计指导》相关表K推=0。

045

取洞口直刃壁高度h=9mm

F——冲裁力,N；

K推——系数；

n-—卡在凹模内的冲裁件数；

t—-板厚，mm.

故：

总冲压力F总：

4。

2.压力中心的计算

由文献《冲模设计手册》得：

公式：

所以

因为条料宽415mm,则X0取整198mm

Y0取整49mm

取压力中心坐标为（198，,49）

图4.1压力中心分析图

3。

主要零件的尺寸计算

3.1凹模外形尺寸［7］

凹模厚度H：

凹模壁厚C：

其中b=135mm，（按大孔计算），查文献《冷冲压设计》相关表可得k=0。

3，

故

式中:

b——凹模刃口的最大尺寸，mm；

K-—系数，考虑板料厚度的影响.

但该件上还需要冲一个较小孔和切断，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当增加，故H=45mm,

根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：

长度×

宽度×

高度为550mm×

160mm×

45mm。

4.3。

2凸模固定板

凸模固定板的外形与尺寸通常和凹模板一样，厚度为凹模板厚度的0。

6～0.8倍.

取整数30mm

固定凸模的型孔的确定与凸模的结构设计，对于用螺钉固定的直通式凸模来说,要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6，所以选择的凸模固定板的尺寸为550mm×

30mm。

3垫板的采用与厚度［8］

垫板的作用是承受凸模或凹模的压力,防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑，影响模具的正常工作。

是否要采用垫板，应以承压面较小的凸模进行计算，冲小矩形孔的凸模承压面的尺寸为30×

100+π×

15×

15，其承压应力

图4。

2小矩形凸模

式中：

F-—冲裁力，F=Ltσb，N；

A—-冲裁件的承压面积，mm2。

查文献《机械制造技术》相关表得铸铁模板的

为90～140Mpa，

因此须要采用垫板，垫板厚度取10mm，选择外形尺寸为550mm×

10mm的标准件，材料为45号钢.

4.3.4卸料橡皮的自由高度[9］

根据工件材料的厚度为4。

5mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1.5mm，考虑模具维修时刃磨留量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模lmm,则总的工作行程h工件=9mm

橡皮的自由高度

取h自由=35mm

模具在组装时橡皮的预压量为

取h顶=4mm

由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸:

5卸料板厚度

卸料板厚度一般情况下取10~15mm，考虑到板料较薄，这里取卸料板的厚度为10mm。

4.3.6凸凹模刃口尺寸［10］

查文献《几何量公差与检测明（第8版）》表得凸凹模初始间隙：

Zmin=0.72mm，Zmax=1mm

由于冲孔落料部位形状简单规则且尺寸性质相同，因此凸凹模刃口尺寸采用配研加工。

冲孔尺寸：

dT——冲孔凸、凹模刃口尺寸，mm；

dmin——冲孔件的最小极限尺寸，mm；

X-—磨损系数,在0。

5-1之间，与工作精度有关，可查表选取；

△——冲裁件制造公差，mm；

δT——凸模的制造公差,可查表取得；

故①冲孔凸模Ⅰ

工件孔尺寸为30mm，1000+1mm

尺寸为30mm时,查表δT=0。

02mm，△=0。

52

尺寸为100时,查表δT=0。

025mm，

查表可得，x=0.5

②冲孔凸模Ⅱ

工件尺寸：

26mm。

32mm,60mm，135+10mm

查表得:

尺寸为26mm.32mm，60mm时,δT=0。

02，

尺寸为135+10mm时，δT=0.03

尺寸26mm。

32mm，60mm的公差△分别为0。

52,0。

62,0。

74，

③切断凸模宽度：

工件宽度500-0。

5mm（见零件图）

查表可得，尺寸为50mm时,δT=0.02mm，X=0。

5，

切料处相当于落料，应以凹模为基准，由于凹模并不是整体，因此还应该要算到以凸模为基准进行的配研。

该处为单面剪切，凸模与挡铁贴靠后与凹模之间的间隙为一般冲裁模单边间隙的2/3，因此，Zmin=2/3×

0.72/2mm=0.24mm.

根据凹模公式：

AA—-凹模刃口尺寸,mm;

Zmin——最小初始双面间隙；

X-—磨损系数,在0.5-1之间，与工作精度有关,可查表选取；

△——冲裁件制造公差,mm；

δT-—凸模的制造公差,可查表取得.

凹模工作部分尺寸均按凸模研配，保证两侧共有0。

72～1mm的均匀间隙,切断部分保证具有0。

25~0.33mm。

刃口尺寸计算见表4-1

表4—1刃口尺寸计算

分类

基本尺寸

计算结果

冲孔凸模Ⅰ

30mm

相应凹模尺寸按凸模尺寸配作，保证双面间隙在0。

71～1mm之间

1000+1mm

同上

冲孔凸模Ⅱ

26mm

32mm

60mm

135+10mm

切断凸模宽度

500—0。

5mm

侧压力的计算

切断部分是单侧冲裁，所以凸模切刃的另外一侧需要有挡块平衡侧压力，侧压力的大小可以按照剪切时侧压力的计算方法计算，即

第五章模具的总体设计

5。

1。

模具的结构形式

5。

1.1.模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲裁，所以模具类型为级进模。

2。

操作方式

该零件的生产为大批量生产，合理安排生产采用自动送料方式能够达到批量要求，因此采用自动送料方式.

5.2。

定位方式的选择

为了保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲出外形完整、符合要求的合格零件，所以在设计模具时，应考虑条料或毛坯的定位［11］.正确的位置应依靠定位零件来保证的。

由于模具的结构和毛坯的形式有些不同，所以定位零件的种类也较多。

设计时要根据毛坯的形式、模具的结构、零件的公差大小以及生产的效率等因素进行选择。

定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。

2.1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.国标中常用的挡料销有三种：

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，主要特点是结构简单，制造方便,因为安装在凹模上，所以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。

活动挡料销常用于倒装复合模中，始用挡料销用于级进模中的最初定位.根据产品的要求及模具的结构,选择固定挡料销。

2导正销

导正销通常和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的要求。

当零件上有适合于导正销安装的孔时，导正销应安装在落料凸模上。

当零件上没有适合于导正销安装的孔时，对于工步数较多的、零件精度较高的级进模,可以在条料两侧的空处设置工艺孔,以供导正销中的条料使用,此时,导料销可以固定在凸模固定板上或者弹压卸料板上.

5.2.3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，切除条料两侧的边缘部分材料,形成一个台阶，条料切去部分边料后，宽度才能够继续被送入到凹模中,送进的距离相当于切去的长度,当条料送到切料形成台阶时，侧刃挡块阻挡了材料的继续送进，只有通过模具下一次的工作，新的送料步长才可以形成.

5.2。

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，以确保前后工序的相对位置精度或工件内孔与外轮廓的位置竞速要求。

5送料方向的控制

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，为使条料靠近一侧的导料板，为了保证送料的精度,可以采用侧压装置。

3.推件零件的设计

1卸料零件

设计卸料零件的目的，是为了将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上或凸模上的制件及废料卸掉，保证下次冲压的正常进行［12］，常用的卸料方式有以下几种：

5.3。

1刚性卸料

刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于材质较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后的卸料，当卸料板只起到卸料作用时，卸料板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，当固定卸料板还起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙要小于冲裁间隙，此时要求卸料后的凸模不能完全脱离卸料板，以保证凸模与卸料板配合大于5mm.

常用的固定卸料板有几种：

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。

3.1.2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。

为了方便操作，提高生产效率,选择采用弹性卸料的方式，因为采用级进模加工方式，故采用凸模与卸料板下推的出件方式。

3.2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（凹模在下模）。

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。

推杆的位置和推板的形状应根据被推材料的形状和尺寸来确定。

弹性装置被设计在下模的,主要通过凸模下压式弹性元件在冲压时储存能量,模具在回程时，顶件器的弹性元件释放能量，从而使顶件块将废料从凹模中顶出。

本套模具采用固定卸料，刚性打件的方式，并且利用安装在压力机工作台上的标准缓冲提供压边力.

5.3。

3导向方式的选择

常用的模架有：

导板模架、滚动式导柱导套模架、滑动式导柱导套模架，模架主要由上、下模座和导向零件组成,是整副模具的骨架，模具的所有零件都固定在这上面,并且承受着冲压全过程的所有载荷［12]。

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、下模之间的精度主要是靠导柱导套的导向来实现的。

对角模架:

因为导柱安装在模具的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常被用于横向送料的级进模或纵向送料的落料模、复合模。

中间导柱模架：

导柱安装在模具的对称线上,导向比较平稳，准确，但是只能在一个方向送料。

后侧导柱模架：

由于前面和左右都不受限制，所以送料和操作比较方便；

因为导柱被安装在后侧，所以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。

四导柱模架：

有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点,常用于精度较高或冲压尺寸比较大的冲裁件。

滚动式导柱导套模架的导向精度高，且使用寿命较长，主要用于高寿命、高精度的精密模具以及较薄材料的冲裁模具。

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，该级进模采用后侧导柱的导向方式.模具选用后侧导柱窄型标准模架.为防止装模数据的确定，在绘制总装配图,选标准件时可灵活调整。

根据结构图初算闭合高度H=（55+10+30+31+45+70+4。

5）=254。

根据凹模的尺寸，确定上模板的尺寸为550mmX160mmX55mm，

下模板的尺寸为550mmX160mmX70mm，

根据模板尺寸，确定上、下模座的外形尺寸为610mmX310mm

第六章主要零部件设计［13］

该模具采用自动送料的送料方式，切断凸模面积大，直接用螺钉和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—6.4所示

图6。

1冲孔凸模1

图6.2冲孔凸模2

图6.3切断凸模

图6。

4凹模

第七章设备的选定［14］

该模具的主要参数：

总冲压力：

F总=3548184N

闭合高度：

H模=268mm

外廓尺寸：

610mm×

310mm

该零件尺寸精度要求较低,尺寸较大，因此应选择操作空间大、方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉的开式双柱固定台压力机JA21-400A。

该压力机的主要技术规格为:

公称压力：

4000KN

滑块行程:

200mm

行程次数：

25次/min

最大装模高度：

550mm

装模高度调节量:

150mm

工作台尺寸：

1400mm×

900mm

工作台孔尺寸：

750mm×

480mm

第八章绘制模具总装配图

总装配图如图8。

1所示，图中零件说明见表8-1[15]

图8.1车门垫片冲裁级进模

表8-1零件明细表

序号

代号

名称

数量

材料

热处理

1

上模板

HT200

2

导套32（H6）X75

20钢

渗碳0.8～1.2mm

58～62HRC

3

导柱32（h5）X250

渗碳58～62HRC

4

GB70—85

内六角螺钉M12X70

14

5

切断凸模

T8A

56～60HRC

6

GB119—86

圆柱销A12X80

45钢

40～45HRC

7

内六角螺钉M12X25

8

GB2862。

3-81

模柄

Q235

9

GB2867.5-81

卸料螺钉M12X100

35～40HRC

10

垫板

11

凸模固定板

12

卸料橡皮

橡胶

13

卸料板

凹模

15

圆柱销A12X100

35钢

28～38HRC

16

下