垫圈冲孔落料复合模设计说明书(0624)

系    别                                   

专    业                                

班    级                                 

姓名/学号                                           

指导教师                                     

课 程 设 计 任 务 书

姓名         学号        班级        

一、课题名称：

    圆垫圈冲孔、落料复合模 

二、零件：

材料：10       料厚：1.5       批量：20万

三、设计要求：1、绘制零件图及编制冲压工艺卡。

2、设计模具总装图。

3、设计模具工作零件图。

4、编写设计说明书（30页以上）。

5、将说明书和图纸装订成册（按A4尺寸装订）

前言………………………………………………………………………………………… 1

第一章  零件的工艺性分析……………………………………………………………… 2

1.1  材料…………………………………………………………………………………2

1.2  结构与尺寸…………………………………………………………………………2

1.3  精度…………………………………………………………………………………2

第二章  确定工艺方案…………………………………………………………………… 3

2.1 工序性质与数量…………………………………………………………………… 3

2.2 工序顺序…………………………………………………………………………… 3

2.3工序组合确定…………………………………………………………………………3

第三章 确定模具总体结构…………………………………………………………………4

3.1 类型………………………………………………………………………………… 4

3.2 结构………………………………………………………………………………… 4

3.2.1工作零件………………………………………………………………………  4

3.2.2 定位零件……………………………………………………………………… 4

3.2.3 卸料、出件…………………………………………………………………… 4

    3.2.4导向零件…………………………………………………………………………4

    3.2.5支撑零件…………………………………………………………………………5

第四章 工艺与设计计算……………………………………………………………………6

4.1 排样………………………………………………………………………………… 6

4.2计算冲压力和压力中心………………………………………………………………8

4.3 弹性元件……………………………………………………………………………  9

第五章 设计零件、绘制总装配草图………………………………………………………10 

  5.1 工作零件…………………………………………………………………………… 13

  5.2 定位零件…………………………………………………………………………… 14

  5.3 卸料与出件………………………………………………………………………… 14

  5.4 模架与其他零件…………………………………………………………………… 15                             

第六章 绘制总装图和各零件图……………………………………………………………16

工艺卡……………………………………………………………………………………… 17

参考文献…………………………………………………………………………………… 18

设计小结…………………………………………………………………………………… 19

前   言

本说明书是我根据《》等有关教材，引用了其中的公式，查找书中的表格，同时查阅相关技术资料，并得到了老师教导和同学的帮助完成的。

本说明书主要介绍了冲裁模的工艺分析、工艺方案的确定、模具总体结构的选择、工艺与设计计算、零件图总装图尺寸计算及绘制。

为了能够很好地掌握本课程的设计过程，根据课内及课外来所学的知识，编写了该说明书以使老师可以在评阅的过程中能够更好地指导.

第一章  零件的工艺性分析 

1.1  材料

10为优质碳素结构钢 σs=210MPa  σb=350 MPa   σs/σb=0.60

冲压性能良好

1.2 结构与尺寸

零件形状规则，冲孔尺寸与落料外形有6mm，其它无极限特征，适合冲裁加工。

1.3 精度

零件精度为IT14，根据分析，该零件工艺性良好，适合冲裁加工。

第二章 确定工艺方案

2.1 工序性质与数量

冲孔、落料

2.2 工序顺序

单工序模：冲孔→落料

复合模：冲孔、落料

级进模：冲孔-落料

2.3工序组合确定

图凸凹模壁厚为6mm，查P116 表3-29得允许最小壁厚3.8mm，符合要求，所以冲孔与落料能组合。

第三章 确定模具总体结构

3.1类型

因零件较小，且中批量生产，不宜单工序冲裁；级进模单幅成本较高，所以不采用级进模；孔与落料边缘距离为6mm，大于最小凸、凹模壁厚3.8mm，所以用复合模最为合理

3.2结构

3.2.1工作零件

a.凸模

落料凸模选用直通式的结构，可以用线切割加工

凸模长度 L=h1+h2+h4-（1-3）mm

b.凹模

采用整体式的螺钉固定，凹模刃口采用直通式的刃口高度h=8mm

凹模厚度  H=K1K2(＞15)

凹模壁厚  C=（1.5-2）H(≥30-40mm)

c.凸凹模

凸凹模采用整体式的螺钉固定，因为料厚t=1.5mm，查表得凸凹模最小壁厚a0=3.8mm 又凸凹模实际壁厚a=（22-10）/2=6mm>3.8mm，符合要求。

3.2.2定位零件

X方向上挡料销定位，Y方向上用导料销

3.2.3 卸料方式

卸料方式采用弹性卸料，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉、弹性元件构成。

3.2.4 导向零件

选用光滑的圆柱导向装置，2级精度。

导柱标准为20×100 GB/T2861.1-2008

导套标准为20×65×23 GB/T2861.3-2008

导柱导套材料都为20Cr，硬度为58-62HRC，配合采用H7/h6。

装配方式是将导柱装在下模座、导套装在上模座上，分别采用过盈配合H7/r6。

3.2.5 支撑零件

1）上下模座

因为零件对称，受力均衡，左右操作，故采用后侧式上下模座。

模座的材料为铸铁HT200，模座材料的许用压应力值为[σp]=120MPa。

2）模柄

采用带凸缘的模柄B型，用4个螺钉与上模座固定连接，上模中开设推板孔  与推杆配合。凸缘模柄标准为A30× JB/T 76.3-2008，材料为Q235。

3）固定板

采用凸模固定板，固定板厚度为10mm。

4）垫板

垫板厚度一般为6～12mm。根据模具结构，为防止上模座压溃则加垫板厚度为10mm，材料选用淬火45号钢。

第四章 工艺与设计计算

4.1排样

因零件为圆形，采用一个个排有利于提高材料利用率，为保证产品质量和模具寿命，采用有废料排样

条料宽度  查P79表3-16（最小搭边值）得搭边a=1.2  a1=1

          B=22+1.2+1.2=24.4mm

经查表可用板料1.5×600×1200

条料长度  L=1200mm

          步距：S=22+ a1=22+1=23

          n=L/S =1200/23=52.17(实际52个)

          即n=52

          A=(222-102)

           =301.6mm2

利用率    η=×100%=(52×301.6)/(24.4×1200)=53.56%

4.2计算冲压力和压力中心

1）冲压力

F=LTσb=32π×1.5×350=52.75KN

L:冲裁件周边长度 

T：材料厚度

σb：抗拉强度

2）压力中心——模具中心

X0==    Y0=

∵冲裁件的几何外形特征以X轴、Y轴对称

∴X0=0

Y0=0

3）初定压力机

P≥（1.1-1.3）F∑

F∑=F+ Fx + FT

F=52.75KN

查表(卸料力、推件力系数)得

KX=0.04～0.05  KT=0.055

Fx=KXF=0.05×52.75=2.KN

FT=nKTF=5.3×0.055×52.75=15.38KN  (n==8/1.5=5.3)

F∑=F+ Fx + FT =52.75+2.+15.38=70.77KN

P≥1.2 F∑=1.2×70.77=84.92KN

4）刃口尺寸计算

根据零件对称的形状特征，刃口尺寸计算采用分开制造法。

落料以凹模（d）为基准，冲孔以凸模（p）为基准。

      (1)落料件尺寸的基本计算公式为：

Dd=(Dmax-XΔ)0+δd

Dp=（Dd-Zmin）0–δp=(Dmax-XΔ-Zmin )0–δp

Δ：工件制造的公差   X：磨损系数

Z：冲裁模初始双面间隙

δd：凹模的制造公差   δp：凸模的制造公差

落料尺寸φ220-0.52 mm, 可查的凸、凹模最小间隙为Zmin=0.132mm，最大间隙为Zmax=0.240mm，凸模制造公差δp=0.02mm，凹模制造公差δd=0.025mm。将以上各值代入|δp|+|δd|≤Zmax-Zmin校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即

Dd=（22-0.5×0.52）0+0.025=21.740+0.025mm

Dp=（21.74-0.132）0-0.02=21.610-0.02mm

(2）冲孔件尺寸的基本计算公式为：

dp=(dmin+XΔ) 0-δp

dd=（dp+Zmin）+δd0=(dmin+XΔ+Zmin )+δd0

冲孔尺寸φ100+0.36 mm,可查的其凸模制造公差δ1=0.02mm,凹模制造公差δA=0.02mm。经验算满足不等式|δp|+|δd|≤Zmax-Zmin 。故

dp=(10+0.5×0.36)0-0.02=10.180-0.02

dd=(10.18+0.132)0+0.02=10.310+0.02

4.3卸料元件 

1.弹性元件采用弹簧

1）根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小初定弹簧数量n=8,则每个弹簧的预压力为                  Fy=Fx/n=20/8=330N

2）初选弹簧规格。估算弹簧的极限工作压力为

Fj=1.5Fy=1.5×330=495N

查标准初选规格为d×D2×h0=3.5×20×40 Fj=557N,hj=19.565mm。

3) 计算所选弹簧的预压量为

Hy=Fy×hj/Fj=330×19.565/557=11.6mm

4) 校核所选弹簧是否合适。卸料板工作行程hx=1.5+1=2.5mm,取凸模刃模量hm=5mm,则弹簧工作室的总压缩量为

h=hy+hx+hm=11.6+2.5+5=19.1mm

因为h5) 所选弹簧的主要参数：

d=3.5mm,D2=20mm,t=6.51mm,n=6.5圈，h0=40mm,Fj=557N,hj=19.565mm.

弹簧的标记为3.5×20×40 GB/T20-1994弹簧,弹簧材料为65Mn。弹簧的安装高度为ha=h0-hy=40-11.6=28.4mm。

2.卸料螺钉采用内六角圆柱头轴间螺钉，弹簧内径D1=D2-2d弹=20-2×3.5=13mm

卸料螺钉与弹簧安装在一起，螺钉大径d=D1-(2～4)mm=13-3=10mm,查标准GB5281-85取螺钉为M10×50

3.根据工件的最大尺寸、料厚以及凹模大小，经查表取弹性卸料板厚度为h×=10mm

第五章 设计零件、绘制总装配草图

5.1工作零件

确定凸凹模零件结构尺寸

a.凹模

依据落料件的尺寸Dd=21.74，按冲压模具标准采用圆形凹模B型

确定标准凹模外形尺寸为：

D×H=φ35×30（JB/T8057.4-1995）

标准凹模刃口高度取h=8mm，凹模材料T10A，热处理后的淬火硬度为58-62HRC

b.凸模

依据冲孔件的尺寸dp=10.18mm，按冲压模具标准采用圆形凸模B型

确定标准凸模外形尺寸为：

D×L=φ14×50（JB/T8057.2-1995）

标准凸模材料T10A，热处理后的硬度为56-60HRC，尾部回火40-50HRC。

c.凸凹模

凸凹模采用整体式的螺钉固定，因为料厚t=1.5mm，查表得凸凹模最小壁厚a0=3.8mm 又凸凹模实际壁厚a=（22-10）/2=6mm>3.8mm，符合要求。

凸凹模长度：L=h1+h2-(1-3)

h1：卸料板厚度10mm

h2：弹性元件的高度h0=40mm  

凸凹模长度：L=0.7×10+40-13-2=32mm

凸凹模宽度：B=22+16+8=46mm

材料选用T10A，热处理后的淬火硬度为58-62HRC。

5.2定位零件

X方向上采用弹簧类弹顶挡料装置定位，挡料销采用活动挡料销， 标准为d×L=8×26 JB/T79.5-1994,材料为45，硬度为43-48HRC；配用的弹簧标准为1.0×10×30 GB/T20-1994

Y方向上用导料销d=6mm,材料为45，硬度为28-32HRC，调制处理。

5.3 卸料与出件

卸料方式采用弹性卸料；出件采用推杆推销，推杆直径d=30mm与模柄孔配合，推销直径d=6mm。

5.4模架与其他零件

1）模架

凹模尺寸：φ35×30

H闭=上模板+下模板+卸料板+凸模固定板+弹性元件+凹模+料厚

H闭=25+30+10+20+27+30+1.5=143.5mm

取H闭 =144mm

查冲压模具设计标准（GB/T2855.1-2008）选取标准模架为

上模座为 100×80×25

下模座为 100×80×30

2）压力机

根据初定压力机知P≥1.2 F∑=1.2×70.77=84.92KN

故选取100KN压力机，标准为J23-10

压力机主要参数为

公称压力：100KN

滑块行程：45mm

最大闭合高度：180mm

闭合高度调节量：35mm

滑块中心线到床身距离：130mm

工作台尺寸：240×370

工作台孔尺寸：130×200

模柄孔尺寸：φ30×55

垫板厚度：35mm    

3)其他零部件结构

①凸模固定板用于固定凸模，两者采用过渡配合H7/m6关系，材料常采用Q235。②模柄采用凸缘的模柄B型，根据设备上模柄孔尺寸，采用H7/m6配合，选用规格A30×的模柄，材料选用Q235。

③垫板厚度一般为6～12mm，根据模具结构取为10mm，材料选用淬火45号钢

④螺钉与销钉的选用,螺钉主要起连接固定作用，销钉起定位作用，在冲模中螺钉一般多选用内六角螺钉，销钉常用圆柱销。同一组合中，螺钉数量一般不少于3个，并尽量沿被连接件的外援均匀布置。销钉的数量一般都用2个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉与销钉的选用应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定，根据此结构模具查表可得，选用M6、M8的螺钉，销钉的公称直径可取与螺钉一样或小一个规格，螺钉的旋入长度一般可取其公称直径的1.5～2倍。内六角螺钉查国家标准GB/T70.1-2000，销钉查国家标准GB/T119.2-2000。 

第六章 绘制总装图和各零件图

                       工艺卡

[1]汪恺主编.机械设计标准应用手册 第2卷.北京：机械工业出版社，1997.8

[2]洪慎章主编.实用冲压工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，2008.1

[3]郑家贤.冲压模具设计实用手册.北京：机械工业出版社，2007.1

[4]张如华,赵向阳，章跃荣主编.北京：清华大学出版社，2006.3

[5]杨占尧主编.最新冲压模具标准及应用手册.北京化工大学出版社，2010.10

[6]李名望.冲压模具设计与制造技术指南.北京化工大学出版社，2008.6

[7]王秀凤，张永春编著.冷冲压模具设计与制造.北京航空航天大学出版社，2008.7

[8]成大先主编.机械设计手册（第五版）：单行本，机械制图，设计精度.北京化工大学出版社，2010.1

[9]虞传宝主编.冷冲压及塑料成型工艺及模具设计资料.北京机械工业出版社，1992.12

致谢

在此次设计中，得到了董瑞华老师的悉心指导，不清楚或者理解错误的地方都得到了纠正，在此由衷的感谢董老师！

此外，在设计过程中，同组的平邵波和周建明同学都付出了自己的努力，相互探讨，相互纠正，在计算和绘制装配图时给予了很大的帮助与支持；另外，同样还得到了本班同学李凤华、王慧、刘丝、王景、顾银娟、刘小凤、林清荣等同学在课设期间的热情帮助，在此表示由衷的感谢。

设 计 小 结

   经过一段时间的努力，终于完成了本次设计任务。我设计的是垫圈冲孔落料模，经过本次设计，使我对模具有了更多的了解和认识。 在设计过程中，运用了本学期及以前学的有关知识，逐步提高了我们的理论水平、构思能力，提高了分析问题及解决问题的能力。

本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、校核模具闭合高度及压力机、绘制模具总装图及零件图。