垫圈冲压模设计要点

湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称：Q235圆形垫圈级进冲压模设计报告题目：学生姓名：所在学院：专业班级：学生学号：指导教师：2012年0 6月25日目录（一）冲裁件工艺分析 .2（二）确定工艺方案及模具结构形式 .2（三）模具设计计算 .31、排样、计算条料宽度及确定步距 32、材料的禾II用率 .43、冲压力与压力中心计算44、冲床选用5（四）冲模刃口尺寸及公差的计算 .6（五）冲裁模主要零部件的结构设计 .71、凹模的结构尺寸设计72、凸模固定板的确定93、凸模的结构尺寸确定94、导料板的确定.105、卸料装置的确定 .1,16、 模柄的选用.117、冲模闭合高度计算.128、垫板的结构13（六）模架选用.13（七）模架基本加工.131.0如图1所示零件：屏蔽板生产批量：大批量设计该零件的冲压工艺与模具14图1零件图一冲裁件工艺分析1、材料：Q235钢板，具有良好的可冲压性能。IT132、工件结构形状：有一个 0 38mm勺圆孔，垫圈大径0 42mm3、尺寸精度：零件图上所有未标注公差的尺寸，属自由尺寸，可按级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：零件内形：Bgmmo*.1、42mmq.220。4、冲孔时，为了保证内外同心度，采用有导向凸模冲孔；二确定工艺方案及模具结构形式方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产 方案一模具结构简单，但成本高而生产效率低；方案二工件的精度及生产效率都较高，但模具强度较差，制造难度大，且 在此垫圈中42 -38=2 mm凸凹模强度不够，操作也不方便；2方案三生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。故采用级进模比较合适，并采用侧刃定距。三模具设计计算1、排样、计算条料宽度及确定步距零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中 等批量生产，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。如图2所示 首先查【1】表2-15有关表确定搭边值。根据t=1mm两工件间按圆形取搭边值 a=0.8mm为了方便计算，我们取 a=1mm侧边取搭边值a1=1mm并每边加Immffl来侧刃定距。算的连续模 进料步距为43mm条料宽度按相应的公式计算：B=(D+2a1) =(42+2 X 1+2) =46mm图2排样图2、材料的利用率n=100%2查【2】式2-9 Bh得 n = 人一父100%=70.04%4 46 433、冲压力与压力中心计算：1)冲孔力：冲孔 查【1】式3-4, F冲=KLtp ,查【1】表4-1 Q235 抗拉强度 , =375460MPa ,取 0b =420MPa , 一般 K=1.3F 冲=1.3Lt r= 1.3 x 兀 X 38X 1 X420=65,18 (KN)2)落料力：F落=1.3Lt r=1.3 x 兀 x42X1X420=72,04(KN3)卸料力F =KsF 查【1】表3-13 , Ks取0.05=0.05X (72.04+65.18)=6.879(KN4)推件力 F推=nKeF n取4个， Ke取0.055=nx 0.055 X(72.04+65.18)=4X 0.055 X 72.04=30.268 (KN5)总冲压力F总=F落+ F冲+F卸+F推=65.18+72.04+6.879+30.268= 174.367 (KN6）压力中心计算图3y0 =0XoF落,Xi +F冲*X2F冲+F落65,18 22 72.04 10822 108=70.88mm4、冲床选用根据总冲压力F总= 156.13KN,查2表9-9可知选用开式双柱可倾压力机J23-25。其工艺参数如下：标称压力：250 KN滑块行程次数：55/次,min-1滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm 密封高度调节量：55mm立柱距离：270mm 滑块中心线至床身距离：200mm模柄尺寸：直径40mm深度60mm四 冲模刃口尺寸及公差的计算采用凸凹模分别加工：查【1】表32t=1mm,Q235的冲裁间隙Zmin=0.1、 Zmax=0.14 ,zmax -Zmin =0.140.1=0.041、对于落料42mmq220 : 8p =0.02、乐=0.03、7 =0.5 查【1】表 3-15、 3-16,、p +、d=0.02+0.03=0.05 Zmax -Zmin=0.04根据【1】式3-18、3-19得：、6p =0.4(ZmaxZmin) =0.0166d =0.6(Zmax-ZmJ =0.024Dd =(Dmax-4)乎=(42-0.50.22) f024 =41.8900.024 mmDp =(Dd -Zmin)% = (41.89-0.1)嬴=41.790n.小mm2、对于冲孔638mm书.1： 6p=0.02、8d=0.03、父=0.75 查【1】表 3-15、 3-16,、p +、d =0.02+0.03=0.05 Zmax - Zmin =0.04根据11式3-18、3-19得：6p =0.4(ZmaxZmin) =0.016每d=0.6(Zmax-Zmin) =0.024dp =(dmax+八) =(38+0.7591)，016 =38.075,16 mmdd =(dd +Zmin)B =(38.075+0.1) 0te.024 =38.1750te.024mm3、对于侧刃定距采用配合加工法计算(计算出凸模尺寸及制造公差，凹模 由凸模的实际尺寸按间隙要求配制) ：对于43.0500.1 Z =0.75 ,对于 600.2 , =0.5 查1表 3-15,是B类尺寸，根据【1】式3-21得:00D43.05 =(43.05 +0.75黑0.1)友4 =43.125力.025D6 =(6+0.5父0.2)% =6.01短凹模基本尺寸与凸模相同，分别为 43.125,6.01.不必注公差，以0.1-0.4mm间隙与侧刃凸模配制。五冲裁模主要零部件的结构设计1、凹模的结构尺寸设计凹模的外形尺寸一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模 有足够的强度和刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一 般是根据被冲材料的厚度和冲材件的最大外形尺寸来确定的。该凹模的外形为矩形。凹模厚度H=Kb ( n 15mm)凹模壁厚 c=(1.5 2)H(A3040mm) 式中：b 一冲裁件的最大外形尺寸；K一系数，考虑板料厚度的影响。查表：表4 3系数K值b/mm料 厚t/mm0.5123 15mm =0.35X42=14.7 H 取 30mmc=(1.52)H( 30-40mm) =1.5-2) 乂 14.7=30 44mm根据本次需要c取30凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置 根据凹模的大小，在标准的典型组合中查得。位置可根据结构需要作适当 调整。螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，满足机械设计的要求。 凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上、下平面应保持平行。型孔的表 面有表面粗糙度的要求 Ra=0.80.4凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。选用 Cr12为凹模材料。凹模洞口的类型凹模洞口类型如图所示为直筒式刃口凹模。因为其制造方后工作部分尺 寸不变。本模具即使用此类型。凹模制造方便，刃口强度高，便于刃磨。 如图5图52、凸模固定板的确定凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，一般选择0.60.8倍的凹模厚度确定，也可以通过标准查得，基本与凹模外形尺寸相当。这里取0.8倍，H凸=0.8 X30=24mm.取25mm材料可选用 Q235或45钢，本此选45钢。垫板的作用是承受凸模或凹模的轴向压力，防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑，影响模具正常工作。3、凸模的结构尺寸确定凸模的外形尺寸有凹模配做。凸模的长度 L=H1+ H2+ H3+ h式中：H1 为凸模固定板的厚度H2 为导板的厚度H3 为导料板的厚度h一为附加的长度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.51mm ,凸模固定板与导板的安全距离等。一般取1020.L=25+10+6+15+1=57mm选用Cr12为凸模材料。大小凸模均采用 GB 2863.2-81.如下图6GB 2863281图64、导料板的确定为保证条料的正确送进和毛坯在模具中的正确位置，冲裁出外形完整的 合格零件，模具设计时必须考虑条料或毛坯的定位。正确位置是依靠定位零 件来保证的。由于毛坯形式和模具结构的不同，所以定位零件的总类很多。 设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。 定位包含控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。本模具依靠导料板保证条料的正确送进。其材料为45钢，热处理硬度在3640HRC导料板的间距应等于条料的最大宽度加上一定间隙（一般不大雨0.5mm）导料板的高度H视材料的厚t与挡料销的高度h而定，可查【2】表表2-25取得。材料厚度t/mm挡料销高度 h/mm导料板高度h/mm1365、卸料装置的确定设计的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。常用的卸料方式有：刚性卸料和弹压卸料板。此次设计选用导板卸料，材料选择为 45钢，热处理硬度为3242HRC凸 模与导板在冲压过程中始终不脱离配合，导板充当卸料板作用，形状与凹模相似，厚度h=6mm6、模柄的选用模柄选择压入式模柄，大小根据压力机模柄孔来选择。材料为Q235可参照GB2862.1-81查【2】表9-41。选用A40M 105。如图77、冲模闭合高度计算式中:H=h1+ h2+h3+h4hl为凸模垫板厚度h2为凸模高度 h3为凹模厚度 h4为导料板厚度H=6+ 51 + 30+6=89mm8、垫板的结构垫板装在固定板与上模座或下模座之间，它的作用是防止冲裁时凸模压 坏上模座。垫板的尺寸可在标准中查得。垫板的材料一般可选 45钢，本模具也选择此材料。六模架的选用1、模架是由上、下模座，模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲 压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座 用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模座之间靠模架的导向装置 来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。一般 模架均已列入标准，设计模具时，应加以正确选用。根据本次设计的需要选用【2】表9-46后侧导柱窄型模架。315-100-200 245I GB/T 2851.4 ,上模座 315X 100X45 GB/T2855.5 ;下 模座 315X 100X 55GB/T2855.6,导柱 35 X 160 GB/T 2681.1 ; 35X 405X 43 导套 GB/T 2861.6模座材料一般选用HT20O HT250也可选用Q235 Q255结构钢，对于大 型精密模具的模座选用铸钢 ZG35 ZG45此次选用HT20Q模架如图8所 示：图8七模架基本加工4.1 凸模的加工模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高硬度与适当的韧性。热处理硬度要达到 3842HRC采用磨销加工。4.2 凹模的加工凹模的加工，采用线切割比较合理，因为工作部分和固定部分的形状与 尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。模具刃口要求 有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。热处理硬度要稍高于凸模， 达至U 6064HR%右。4.3 垫板、凸模固定板、卸料板且材料要求不是很高，因此采用 45号钢，热处理需要达到HRC38-42 在加工方面，只要采用机械加工就可以生产出来，同时，在复杂的地方 机 械加工与线切割加工同时用上，一般以方便为主。九参考文献：【1】冲压工艺及模具设计（第二版）北京大学出版社 牟林 胡建华等编著【2】冲压模具课程设计化学工业出版社 林承全主编