1、设计题目：圆垫圈冲压模具设计学生姓名课程名称 冲压工艺与模具 设计 专业班级地 点 起止时间设计内容及要求材料：Q235 板厚 t=1.51、设计计算说明书：1）制件工艺分析；2）冲压方案的确定；3）模具工艺零件结构设计、工作部位尺寸计算；4）受力件强度、刚度校核，材料选择等内容。2、完整的模具装配图 1 张和主要成型零件的零件图 24 张，用计算机按机械制图国家标准绘图并打印。进度要求讲授设计程序，布置设计任务 0.5 天思考设计方案，选择成型设备 1 天确定工艺方案及模具结构 1 天绘制模具结构草图 3 天进行模具设计和计算 3 天绘制模具装配图 4 天绘制模具非标准件图（A3）4 天参考
2、资料冲压工艺与模具设计 、 模具设计手册其它说明1本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2若填写内容较多可另纸附后。3一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任： 指导教师： 2012 年 6 月 6 日附件 3：目 录1.零件的工艺性分析 .11.1 结构工艺性 .1 1.2 精度 .11.3 原材料 .12.工艺方案确定.23.模具总体设计.23.1 模具类型的确定.23.2 模具零件结构形式确定.23.2.1 送料及定位方式.23.2.2 卸料与出件方式.23.2.3 模架的选用.24.工艺计算.24.1 排样
3、设计 .24.2 冲裁工艺力计算 .34.2.1 落料力、冲孔力及冲裁力的计算.34.2.2 卸载力、推件力和顶件力的计算 .34.3 压力中心的计算.45.模具零件详细设计.45.1 工作零件设计.45.1.1 模具间隙.45.1.2 落料刃口尺寸及公差计算.45.1.3 冲孔刃口尺寸及公差计算.45.1.4 冲孔凸模的设计.55.1.5 落料凹模的设计.65.1.6 凸凹模的设计.65.2 其他板类零件的设计.75.3 导柱、导套的选用.85.4 模柄的选用.85.5 推件块的设计.85.6 螺钉、销钉的选用.96.设备选择及校核.96.1 设备选择.96.2 设备验收 .97.总装图.1
4、0参考文献.1111.零件的工艺性分析1.1 结构工艺性 图 1-1 工件简图材料：Q235 板厚 t=1.5由图 1-1 可知，该零件结构简单，形状对称，无悬臂，凹槽宽度、孔径、孔边距均大于 1.5 倍料厚，可以直接冲出，因此比较适合冲裁。1.2 精度 该零件的所有尺寸都未标注公差，按 ST5 级确定零件的公差，一般的冲压均能满足零件的精度要求。由表 3-11【1】 可得冲裁件尺寸公差：22 ，10 02.-14.01.3 原材料 Q235 是常用冲压材料，具有良好的塑形（ =26% ） ，屈服极限为 235MPa，适合冲裁加工。综上所述，该零件具有良好的冲裁工艺性，适合冲裁加工。2.工艺方
5、案确定该零件需要落料和冲孔两道工序完成，可采用的方案有三种：方案一：单工序冲裁，先落料再冲孔。方案二：复合冲裁，落料冲孔同时完成。方案三：级进冲裁，先冲孔再落料。比较三种方案：方案一模具结构简单，制造方便，但需要两副模具，成本相对较高，生产效率低，且工件的精度较差。而方案二具有较高的生产效率，工件的精度也较高，只2需一副模具，模具的加工成本较低，能保证外孔和内孔的同轴度要求。方案三只需一副模具，生产效率较高，操作方便安全，但模具制造复杂，成本较高。综上所述，本套模具采用方案二，即采用复合加工。3.模具总体设计3.1 模具类型的确定 由表 3-17【1】 正、倒装复合冲裁模的特点比较，考虑操作方
6、便与安全性，选用倒装复合模。3.2 模具零件结构形式确定3.2.1 送料及定位方式。采用手工送料，因为该模具采用的是条料，在与送料方向垂直方向（即左右方向）上定位，以保证条料沿正确的方向送进，常用导料销；在送料前方定位，以控制条料的送进步距，常用挡料销。3.2.2 卸料与出件方式。采用弹性卸料装置卸料，刚性推件装置推件。3.2.3 模架的选用。选用中间导柱导向的滑动导向模架。4.工艺计算4.1 排样设计 根据工件形状，可以采用单排、交叉双排或多排；如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。查表 3-3【1】 得 a1=1.5mm，侧
7、搭边 a=2mm，则条料宽度 B=22mm+2 2mm=26mm，进距S=22mm+1.5mm=23.5mm。查表 3-4【1】 得裁板误差 =0.5mm，于是得到图 4-1 所示的排样图。根据 GB/T708-2006 可知，这里选用的钢板规格为 1300mm 1200mm，采用横裁法，则可裁得宽度为 26mm 的条料 50 条，每条条料可冲出零件 50 个。由加工零件的尺寸可计算出该零件的面积为：A=379.94mm2，则材料利用率为： LBNA%10式中：N 为一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目，单位为个；A 为一个冲裁件的实际面积，单位为 mm2；L 为板料的长度，单位为 mm；
8、B 为板料的宽度，单位为 mm。3可计算出材料利用率 =60.9%。 图 4-1 排样图4.2 冲裁工艺力计算 4.2.1 落料力、冲孔力及冲裁力的计算由于采用复合冲裁，则总的冲裁力 F 冲裁为落料力 F 落料和冲孔力 F 冲孔之和。其中：F=KLtb式中，L 为剪切长度，单位为 mm；t 为板料厚度，单位为 mm；b 为板料的抗剪强度，单位为 MPa。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数 K=1.3。经计算，L 落料= 22=69.08mm； b=450MPa；t=1.5mm；L 冲孔 =10=31.4mm； b=450MPa；t=1.5
9、mm；可得 F 落料 =KL 落料 tb=1.3L 落料 tb=1.369.081.5450N=60.618kNF 冲孔 =KL 冲孔 tb=1.3L 冲孔 tb=1.331.41.5450N=27.554kN则 F 冲裁 =F 落料 +F 冲孔=60.618kN+27.554kN=88.172kN44.2.2 卸载力、推件力和顶件力的计算 F 卸 =K 卸 F 落料F 推 =nK 推 F 冲孔式中， F 卸 、F 推 分别为卸料力、推件力，单位为 N；K 卸 、 K 推 分别为卸料力系数、推件力系数；由表 3-8【1】 查得K 卸 =0.045，K 推 =0.055。由表 3-30【1】 查
10、得凹模刃口直臂高度 h=6mm，则 n=h/t=4。可计算出 F 卸 =K 卸 F 落料 =0.04560.618kN=2.7kNF 推 =nK 推 F 冲孔 =40.05527.554kN=6.1kN4.3 压力中心的计算 由于落料外形和所冲孔都以 x 轴和 y 轴对称，因此其压力中心在零件的几何中心（即圆心）上。5.模具零件详细设计5.1 工作零件设计工作零件包括凸模、凹模、凸凹模。由于零件外形规则，其模具采用分别加工法制造。5.1.1 模具间隙 查表 3-19 和表 3-20【1】 得 C=(7%10%)t，即 Cmin=7%t=0.071.5mm=0.105mmCmax=10%t=0.
11、11.5mm=0.15mm5.1.2 落料刃口尺寸及公差计算落料，以凹模为基准，由于零件外形规则，采用分别加工法。查表 3-25【1】 得凸、凹模的制造偏差分别为：p=0.010mm，d=0.015mm查表 3-24【1】 摩损系数为：x=0.5由表 3-23【1】 所列公式计算得Dd=（D-x） =（22-0.50.2） mm=21.9 mmd0015.015.Dp=（Dd-2Cmin） =（21.9-20.105） mm=21.69 mmp-01.-01.-由于 p+d=0.010+0.015mm=0.025mm2（Cmax-Cmin）=2（0.15-0.105 ）=0.09mm5即 p+
12、d2（Cmax-Ccmin）故模具精度合适。5.1.3 冲孔刃口尺寸及公差计算冲孔，以凸模为基准，由于零件外形规则，采用分别加工法进行加工。查表 3-25【1】 得p=0.008mm，d=0.012mm查表 3-24【1】 摩损系数为：=0.75由表 3-23 所列公式计算得dp=（d+x） =（10+0.750.14） mm=10.105 mm0p-08.-08.-dd=（dp+2Cmin） =（10.105+2 0.105） mm=10.315 mmd0 12.0012.由于 p+d=0.012+0.008mm=0.02mm2（Cmax-Cmin）=2（0.15-0.105 ）=0.09m
13、m即 p+d2（Cmax-Cmin）故模具精度合适。5.1.4 冲孔凸模的设计冲孔凸模为圆形，参照 JB/5826-2008 进行设计圆柱头缩杆圆凸模：D=16mm，d=10mm，L=56mm（见图 5-1 冲孔凸模） 。常见的模具钢有Cr12MoV、Cr12、9SiCr 、65Nb 等，其中 Cr12MoV 和 Cr12 使用较为广泛。Cr12MoV 模具钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均比 Cr12 高。用于制造截面较大、形状复杂、工作条件繁重下的各种冷冲模具和工具落料凹模,Cr12MoV 模具钢淬透性好，淬火回火后的强度、韧性比 Cr12 高，直径为 300400mm 以下的工作
14、可完全淬透，淬火变形小，所以材料选用 Cr12MnV，热处理 5862HRC。6图 5-1 冲孔凸模5.1.5 落料凹模的设计落料凹模采用整体式结构，外形为矩形，首先由经验公式计算出凹模外形的参考尺寸，再查标准得到凹模外形的标准尺寸，见表 5-1。根据材料表 5-1 落料凹模外形设计 凹模外形尺寸符号凹模简图 凹模外形尺寸计算值 凹模外形尺寸标准值（JB/T7643.1-2008）凹模厚度HH=Kb=0.2522=5.5，H15 取 H=15查表 3-27 得 K=0.25凹模壁厚CC=（1.52)H=（22.530）取 C=30凹模长度LL=b+2C=22+230=82凹模宽度B 图 5-2
15、 落料凹模B=b+2C=22+230=82LBH=100100315.1.6 凸凹模的设计 由表 3-32【1】 查得最小壁厚 a=3.8mm，设计凸凹模的最小壁厚为 5mm，满足凸凹模的强度要求。凸凹模在竖直方向定位，可选用螺钉定位和肩带定位，若选用螺钉定位，7则最小壁厚要大于螺钉的直径。该模具的最小壁厚 a=5mm，要靠螺钉来定位会使最小壁厚低于规定的最小壁厚，有可能造成模具开裂，不满足模具的强度要求，所以选择肩带定位，热处理硬度 5862HRC。凸凹模如图 5-3。图 5-3 凸凹模5.2 其他板类零件的设计 当落料凹模的外形尺寸确定后，即可根据凹模外形尺寸查阅有关标准或资料得到模座、固
16、定板、垫板、卸料板的外形尺寸。查 GB/T2851-2008 得：滑动导向模架中间导柱 100100（140165）GB/T2851-2008。为了绘图方便，还需查出上、下模座的尺寸规格：由 GB/T2855.2-2008 查得：滑动导向下模座 中间导柱 10010040。由 GB/T2855.1-2008 查得： 滑动导向上模座 中间导柱 10010030。查 JB/T7643.2-2008 得：矩形固定板 10010016 JB/T7643.2-2008。 （凸凹模固定板）查 JB/T7643.2-2008 得：8矩形固定板 10010025 JB/T7643.2-2008。 （冲孔凸模固
17、定板）查 JB/T7643.3-2008 得：矩形垫板 1001006 JB/T7643.2-2008。 （冲孔凸模垫板）查 JB/T7643.3-2008 得：矩形垫板 10010010 JB/T7643.2-2008。 （空心垫板）查表 3-39【1】 得：卸料板的厚度为 12mm，则卸料板的尺寸为：100 10012。5.3 导柱、导套的选用 导柱和导套一般可选用材料有 20Cr 和 GCr15。相对 GCr15，20Cr 有较高的强度和淬透性，20Cr 的淬火、低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧性良好，回火脆性不明显。所以，导柱和导套选 20Cr 作为材料。查 GB/T286
18、1.1-2008 和 GB/T2861.3-2008 得：滑动导向导柱 A 20130 GB/T2861.1-2008。滑动导向导柱 A 22130 GB/T2861.1-2008。滑动导向导套 A 207028 GB/T2861.3-2008。滑动导向导套 A 227028 GB/T2861.3-2008。5.4 模柄的选用 根据初选设备 JB23-10 模柄孔的尺寸，查 JB/T7646.1-2008 得，压入式模柄 B 32mm85mm。5.5 推件块的设计推件块的外形与落料凹模孔单边保持 0.1mm 的间隙，推件块的内孔与冲孔凸模采用H8/f8 的间隙配合，推件块的台阶高度为 5mm，总高度为 11.5mm（如图 5-4） 。
