垫圈冲孔落料模具设计要点.docx

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垫圈冲孔落料模具设计要点

目录

摘要1

一、设计任务2

二、冲压件工艺分析3

三、冲压件的工艺方案确定4

四、确定模具总体结构4

五、工艺尺寸计算5

⑴排样设计5

⑵冲压力与压力中心的计算6

（3）凸凹模刃口尺寸计算8

（4）弹性元件计算9

六、编写工艺文件10

七、模具主要零件设计11

（1）凹模11

（2）凸模11

（3）模架12

（4）卸料板的设计12

（5）上、下垫板的设计12

（6）导向销13

（7）挡料销13

（8）防转销13

（9）模柄的选择13

（10）螺栓、销钉的选择13

八、模具工程图14

参考文献16

摘要

冲压模具课程设计以老师命题为主，为期两周，内容包括数据计算，课程设计说明书制作，图纸绘制以及课程设计小结，此次模具设计结合零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量。

该零件采用落料单工序就可完成冲压加工。

关键词：

落料模具

一、设计任务

二、冲压件工艺分析

①材料：

该冲裁件的材料30钢板，板厚0.3mm，具有较好的可冲压性能。

②零件结构：

该冲裁件结构简单，形状对称，比较适合冲裁。

③尺寸精度：

零件图上除82±0.2之外，其余没标尺寸的可按IT14级确定工件尺寸的公差。

按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。

查公差表可得各尺寸公差为：

零件外形：

mm

mm

mm116

mm

补标公差后零件尺寸如右图

三、冲压件的工艺方案确定

通过以上对该零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量。

该零件采用落料单工序就可完成冲压加工。

四、确定模具总体结构

1、模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用单工序模冲压，所以本套模具类型为单工序落料模。

2、定位方式的选择

因为该模具采用得条料，控制条料得送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用挡料销。

3、导柱、导套位置的选择

由于落料件的结构简单，大批量生产都使用导向装置。

导向方式主要有滑动式和滚动式导柱导套结构。

该零件承受侧压力不大，为了加工装配方便，易于标准化，决定使用滑动式导柱导套结构。

4、滑动式模架选择

由于受力不大，精度要求也不高，同时为了节约生产成本，简化模具结构，降低模具制造难度，方便安装调整，故采用后侧导柱导套式模架。

该模架可以三方面送料，操作特别方便。

5、卸料、出件方式的选择

在选用卸料装置的形式时，需考虑出料方式是上出料，还是下出料。

卸料装置根据冲件平整度要求或料的厚薄来确定，对于冲件平整度要求高，且料薄的宜用弹压卸料板。

这样既可压料又可卸料，且卸料板随上模上下运动，直观性强，操作方便，是生产中常用的一种卸料方式。

当板料较厚时，用弹压卸料板难以卸料时，选用固定卸料装置卸料，一般在零件形状简单、要求不高时，采用固定卸料方式，它可简化模具结构，但是因为工作部位封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。

由于零件厚度只有1mm，属于薄料，一般采用弹性卸料方式顺便压料，以简化模具结构，降低成本。

五、工艺尺寸计算

⑴排样设计

为保证冲裁件的质量，模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，如下图所示，由课本P43表2.8得，冲裁件之间的搭边值a1=1.5mm,冲裁件与条料件侧边之间的搭边值a=2mm。

计算条料的宽度：

b=116+2×2=120（mm）

计算条料的步距：

A=35+1.5=35.5（mm）

一个步距内材料的材料利用率：

η＝nF/bA×100％=1x3190÷（120×35.5）×100％=75％

其中一个进距内的冲压数目n=1；

因选用了1000mm×2000mm的板料，可将板料剪裁为16张条料（120mm×1000mm），每张条料可冲28个工件，则η总为：

η总＝nF1/LB×100％=448×3190÷（1000×2000）×100％=71％

冲压件面积有Caxa软件计算得如图

排样图

⑵冲压力与压力中心的计算

①冲压力的计算

落料力为：

F落＝Ltσb课本公式2.18

其中：

L=82+68+10×2+17×6+3.14×（17+14）=369.4（mm）

材料厚度t=0.3mm;

材料:

30钢，查资料，σb=490Mpa,则：

F＝369×0.3×490＝54.2（kN）

根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，卸料力Fx＝KxF,查课本P46表2.6取Kx＝0.05,则：

Fx＝0.05×54.2＝2.71（kN）

推件力FT＝nKTF,去凹模刃壁垂直部分高度h＝6mm,t＝0.3mm,n＝4/0.3=13;查课本P46表2.6取KT＝0.065，则：

FT＝13×0.065×54.2＝45.8（kN）

总冲压力F总＝F+Fx+FT＝54.2+2.71+45.8＝102（kN）

选用的压力机公称压力P≥（1.1~1.3）F总

取系数为1.3，则P≥1.3F总＝1.3×102＝133（kN）

初选压力机公称吨位为160kN,型号为J23-16，其主要工艺参数如下：

公称压力：

160KN;

滑块行程：

70mm;

行程次数：

115次∕分;

最大闭合高度：

220mm;

闭合高度调节量：

60mm，（最小闭合高度：

160mm）;

工作台尺寸（前后×左右）：

300mm×450mm;

模柄孔尺寸：

直径30mm,深度50mm;

工作垫板：

厚度60mm,直径160mm。

（2）压力中心的计算

用CAXA画出工件图，选定坐标系XY，如右图所示。

计算压力中心如图

压力中心：

X=0.00Y=17.61

（3）凸凹模刃口尺寸计算

凹模磨损后尺寸

零件尺寸及公差

刃口尺寸计算公式

磨损系数值x

刃口尺寸及公差

增大

R17

课本P34页

制件精度为：

IT14级，取x=0.5

16.785

34

33.69

116

116

14.565

减少

14

14.215

凸凹模刃口尺寸计算表

注：

不变尺寸为82±0.2

（4）弹性元件计算

选用聚氨酯橡胶作为弹性元件，已知Fx＝2.71kN，根据模具安装空间，取圆筒聚氨酯橡胶6个，每个橡胶承受的预压力为：

Fy＝Fx/n＝2710/6＝451N

取hy＝10%h,课本P89查表得p＝1.1MPa,则橡胶的横截面积为：

A＝Fy/p＝233/1.1＝212

设卸料螺钉直径为8mm，橡胶上螺钉孔直径为10mm，则有：

A＝π/4（D2-d2）

求得橡胶外径：

经计算得和保证足够的卸料力，取D＝25mm。

橡胶的自由高度：

h0＝hx+hm/0.25＝（1.5+6）/0.25＝30mm

因为0.5＜h0/D＝30/25=1.2＜1.5，所选橡胶符合要求。

橡胶的安装高度：

ha＝h0－hy＝30－0.1×30＝27

XXXXX厂

冷冲压工序卡片

产品型号

11111

零（部）件图号

01

产品名称

未知

零（部）件名称

零件

共1张

第1张

材料牌号及规格

材料技术要求

毛坯尺寸

每毛坯可制件数

毛坯重量

辅助材料

30

1000*2000

448

20

没

工序号

工序名称

工序内容

工序简图

设备

工艺装备

工时

1

剪

剪条料

板厚0.3mm

剪板机

直尺0-200

1000x54

2

检

检验

Q11-2x1600

3

冲

落料

冲床J23-16

落料模

描图

描校

底图号

装订号

设计（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

批准（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

六、编写工艺文件

七、模具主要零件设计

（1）凹模

根据零件的形状，凹模采用近似矩形。

凹模厚度由课本公式（3.11）:

H凹:

H凹＝Kb,且H凹大于15mm。

查课本P76表3.3取K＝0.15，则：

H凹＝0.15×116＝17.40mm,取H凹为18mm

凹模壁厚由课本公式（3.12）:

C＝（1.5~2）×18＝27~36，取C为30mm

凹模长L：

L＝b＋2c＝116＋2×30＝176mm

凹模宽B：

B＝34＋2×30＝94mm

所以凹模的外形尺寸为176×94。

故取凹模外形尺寸为176×94×18

（2）凸模

因为零件为异形，采用线切割加工，采用整体直通式凸模。

凸模长度计算：

L＝h1＋h2＋t＋h，取凸模固定板的厚度为18mm，卸料板的厚度为10mm，附加长度为h＝hm＋1＋（27－1－1）＝5.7＋1＋25＝31.7橡胶安全高度27mm）,t＝0.3mm,

则：

L＝18＋10＋0.3＋31.7＝60mm

（3）模架

根据凹模外形尺寸176×94×18，选凹模材料为HT200钢上模座选GB/T2855.5-90外形尺寸为200×100×35，下模座选GB/T2855.6-90外形尺寸为200×100×40。

模具的闭合高度与压力机的装模高度关系：

Hmax－H1－5≥H模≥Hmin－H1＋10

已知：

Hmax＝220mm,Hmin＝160mm,H＝60mm

模具闭合高度应为：

155≥H模≥110

实际模具闭合高度：

H模＝H上＋H下＋H垫＋H凹＋H凸－1＝35+40+10+18+60－1＝162

（4）卸料板的设计

材料选用Q235A钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度为8mm~12mm,取10mm

（5）上、下垫板的设计

材料选用T10A钢，长和宽的尺寸和凹模尺寸相同。

垫板的厚度一般为3mm~10mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：

200×100×40

（6）导向销

导向销直径为Φ8、长度为6mm,位于条料的左侧，材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40~45HRC，与凹模的配合为H7/m6。

（7）挡料销

挡料销是用来控制送料步距的。

选用圆柱销，直径为Φ8、长度为3mm,材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40~45HRC，与凹模的配合为H7/m6。

（8）防转销

为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：

d=6mm,L=5mm。

（9）模柄的选择

选用旋入式模柄，材料Q235，并加防转销，根据压力机J23-6.3的相关参数可知，模柄的外形安装尺寸为：

Φ30×50。

（10）螺栓、销钉的选择

上模座连接螺栓选用4-M10*40，下模座固定螺钉选用4-M10*50；上模座连接销钉选用Φ6×40;下模座连接销钉选用Φ6×50。

八、模具工程图

参考文献

1、《冲压工艺与冲模设计》，翁其主编，机械工业出版社

2、《冲压与成型设备》，孙凤勤主编，高等教育出版社

3、《冲模设计手册》，《冲模设计手册》编写组，机械工业出版社

4、《冲压模具简明设计手册》，郝滨海编著，化学工业出版社

6、《冲压模具设计结构图册》，薛啟翔编，化学工业出版社

5、《机械制造基础》，胡大超，高等教育出版社

7、《机械制图》,刘少年主编，机械工业出版社

8、《冲压工艺与模具设计使用技术》，郑家贤编著，机械工业出版社