冲压模具设计课程设计说明书

湖南涉外经济学院机械工程学部

冲压成型工艺及模具设计

课程设计任务书

机械工程学部材料成型及控制工程专业

题目垫圈冲压模的设计

任务起止日期：2012 年10 月 1 日至

2012 年11 月10 日止

学生姓名：龙新军班级材料成型及控制工程0902 指导老师：周军何雅槐雷吉平日期：

系主任：日期：审查学部主任：日期：批准

1.第1章……………………………………………………….设计任务

2.第2章…………………………………………………………工艺分析

3.第3章……………………………………………冲裁工艺方案的确定

4.第4章……………………………………………模具结构形式的确定

5.第5章……………………………………………………工艺尺寸计算

6.第6章………………………………………………模具总体结构设计

7.第7章………………………………………………主要零部件的设计

8.第8章……………………………………………………模柄的选择

9.第9章…………………………………………………模具总装图

冲压模具课程设计

垫圈冲压模具设计

1．题目：某工件上的垫圈

1.原始数据：

数据如下图所示，材料20，厚度t=1.2，内径d=8, 外径D=12，

20万件是批量生产

2.工艺分析

此工件既有冲孔，材料为20钢，t=1.2，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构简单，仅有一个Φ=8的孔和一个Φ=12的孔，此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔，孔工件边缘之间的最小厚度大于8mm。工件的尺寸落料按IT11级，冲孔按IT10计算，普通冲裁完全能满足要求。

3.冲裁工艺方案的确定

方案种类该工件包括落料.冲孔两个工序，有以下三种方案：方案一：先冲孔，后落料，采用单工序生产。

方案二：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。

方案三：采用落料-冲孔同时进行的复合模生产

方案的比较各方案的特点及比较

方案一：模具结构简单，制造方便，但需两道工序，两副模具，

成本高，生产率低，而且两道工序必然会增大误差，使工件精度，质量都相应降低，难以满足需要。

方案二：级进模是一种多工位效率高的加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，加工难度高。

方案三：只需一套模具，工件的精度及生产效率都能满足，模具轮廓尺寸小，制造成本也不高，因此采用此方案。

4.模具结构形式的确定

正装式复合成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不便，倒装式复合模成形后，工件留在上模，故采用倒装式复合模。

5.工艺尺寸计算

一.排样设计

a. 排法方法的确定，根据工件的形状，采用有废料和少废料的排样方法。此工件采用直对排法。

b.确定搭边值，查[1]表2-15，取最小搭边值，工件间1a =0.8，侧面a=1.0。为方便计算和考虑成形，取11 a .0

样图如下图：

c.确定条料步距 步距：13mm ，宽度：40mm 。

d.条料的利用率

%215.65%10040

13632=????==πη总工S S 二．冲裁力的计算

查[1]表9-1取20碳素结构钢抗拉强度Mpa b 400=σ，由冲裁力F 的一般按下式计算

b KLt F σ=，K 是材料力学性能和厚度波动等因素的影响，一

般取K=1.3

冲周边长度计算 mm D d L 4.188)812(14.33)(3=+??=+?=ππ KN N N F 5616.1176.1175614002.14.1883.1==???=

卸料力X F 计算

X F =F K X ，查[1]表2-17，得=X K 0.05，

则KN F K F X X 8781.55616.11705.0=?==

推件力T F 计算

由F nK F T T =，查[1]表2-17，得055.0=T K ，已知n=3

则KN F T 3977.195616.117055.03=??=

顶件力D F 计算

F K F D D =，查[1]表2-1706.0=D K

则KN F K F D D 0537.75616.11706.0=?==

压力机公称压力确定

KN F F F T Z 9593.1363977.195616.117=+=+=

根据以上结果，查[1]表9-9，冲压设备拟定J23-25

冲裁压力中心的确定

冲裁圆弧线段计算，压力中心的位置见下图

按b RS a a R y /)/()sin 180(==π， 得各段圆弧的坐标值分别为（7，7），（7，20），（7，33），把图形的轮廓线分成3部分，计算各部分长度321,,L L L ，即计算轮廓的周长，由冲压模压力中心坐标值),(00y x 公

式：

73

777............3213322110=++=+++++++=n n n L L L L x L x L x L x L x 20333207............3213322110=++=++++++++=

n n n L L L L y L y L y L y L y

刃口尺寸的计算

加工方法的确定：制件为一简单的垫圈，结合工件和模具制造宜采用分开加工方法。

查[2]表3-2知间隙极限尺寸 16.0min =Z ，19.0max =Z

mm Z Z 03.016.019.0min max =-=- ，查[2]表3-16得凸.凹模制造偏差为 ,020.0=p σ 020.0=d σ，落料部分公差03.004.0>=+d p σσ， 调整为 ：012.0)(4.0min max =-=Z Z p σ ，018.0)(6.0min max =-=Z Z d σ 冲孔部分 ：由于基本尺寸小于18，查[2]表3-16，,020.0=p σ020.0=d σ，调整为：012.0)(4.0min max =-=Z Z p σ， 018.0)(6.0min max =-=Z Z d σ，由落料IT11级，查[3]表3-1，得mm um 110.01101==?，冲孔IT10级，得mm um 058.0582==?，由此查

[2]表3-15，75.0=x ，得落料凸.凹模制造公差计算出相应尺寸：

018.00

018.0001max 9175.11)11.075.012()(+++-=?-=?=d x D D d δ0012

.00

012.00min 7575.11)16.09175.11()(---=-=-=p Z D D d p δ冲孔凸.凹尺寸制造公差计算：

0012.00012.002min 0435.8)058.075.08()(---=?+=?+=p x d d p δ

018.00

018.000min 0615.8)16.00435.8()(+++=+=+=d Z d d p d δ

卸料装置的设计：

由t=1.2mm, KN F X 8781.5=，选定4个弹簧，每个弹簧的压力为 KN n F F X 4695.1/0=≥，查[1]表9-32圆柱螺旋压缩弹簧，初选弹簧规格为d=6,D=30,600=h ,1.13=j h ,1700=j h ,t=7.8,n=7。 d 为材料直径，D 为弹簧大径，j F 为工作极限负荷，0h 为自由高度，

j h 为工作极限负荷下变形量，n 为有效圈数，t 为节距。

弹簧总压缩量为 mm n

h F F H j j x 471.6=?=

?

6.模具总体结构设计

此模具类型为复合模 定位方式的选择：此套模具采用条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。

出件方式：该模具采用刚性出件方式较方便。采用推件块，利用模具开模力推出工件，因此刚性装置是最佳选择。

导柱，导套位置确定：该套模具用普通常用滑动导柱，导套。

7.主要零部件的设计

a.工作部件产结构设计

1.落料凹模

凹模采用整体凹模，安排凹模在模架上的位置时，依据压力中心

的数据，尽量使压力中心与模柄中心重合。轮廓尺寸按[1]第2章公式（2-24）和公式（2-25）计算

凹模厚度：mm kb H 04.51242.0=?== 查[1]表2-22得k=0.42，显然不合理，参考[2]表3-18选择直刃口高度为8mm ，一般凹模厚度不得小于15mm ，因此H=15mm 。

凹模壁厚：mm H C 5.22155.12-5.1=?==

）（，取C=23mm 凹模宽度：mm c b B 86232402=?+=+=，b 表示的是送料方向 凹模长度：mm L 5823212=?+=

因此凹模轮廓尺寸为86mm ×58mm ×23mm

2.冲孔凸模

根据图样，工件有只有1个孔，因此只需设计1支凸模，为了方便固定，采用阶梯式，长度为L=凹模+固定板+t=23+30+1.2=54.2mm

3.凸凹模

采用倒装复合模，计算如下：

mm h t h h H TA 2.66152.1302021=+++=+++=，式中，1h 为卸料板厚度，

取20mm ；2h 为凸凹模固定板厚度，取为30mm ，t 为材料的厚度，

h 为卸料板与固定板之间的安全高度，参考[2]3-27式下，一般为h=15-20mm 。

b.定位零件的设计

设置一个Φ6活动挡料销，两个Φ6的活动导料销。挡料销和导料销下面分别采用压缩弹簧，开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使其工作。

1. 卸料板设计

卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm ，材料为45钢，淬火硬度为40-45HRC 。

C ．模架及其他零部件设计

该模具采用后侧导柱窄形模架，参考[1]表9-47，以凹周界尺寸为依据，选择如下结果：

导柱：d(mm)×L （mm ）分别为Φ32×160，Φ32×190。（GB/T 2861.1） 导套：d(mm)×L(mm)×D(mm)分别为Φ32×105×43，Φ32×105×43，（GB/T2861.6）

上模座板厚度上H 取为40mm ，下模座板厚度下H 取为50mm ，上

垫板厚度垫H 取为10mm ，则该模具的闭合高度闭H 为：

mm h H L H H H H 7.2187.1-2.662.54105040=++++=-++++=垫下上闭

式中 L ——凸模高度，mm

H ——凸凹模高度，mm

H ——凸模冲裁后进入凸凹模的深度，mm

查该套模具的闭合高度小于所选压力机J23-25最大封闭高度270mm ，因此该压力机可以满足使用要求。

8.模柄的选择

根据模具总体结构图和模具结构，参考[1]表9-43（GB2862.3-1981），选择基本尺寸d=40，D=85，h=18,H=78

9.模具总装图

模具上模部分主要由上模座.垫板.冲孔凸模.冲孔凸模固定板.凹模板等组成，下模由下模座.固定板.卸料板等组成。出件是由打杆.推板.连接推杆等组成，利用开模力取出工件.卸料是在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，推出条料，在这中间冲的废料由漏料孔漏出。

10.致谢

在此我希望能表示下我对所有老师对我的大学生活的良好教育的感激之情，尤其张老师在我毕业设计期间对我精心指导和大力支持,正是因为你们我才能顺利的完成毕业设计。从当初的课题选择和后期的设计绘图，老师都给了我很大的帮助。由于知识面的受限，设计过程中碰到了很多难题，令我感动的是老师平时的课程就挺忙的，还要指导我们整个小组的设计，但是依然尽心帮助我，不厌其烦，从一个问题讲解到另一个问题,举一反三；这节省了大量时间来研究书本或手册,而且还不一定能有老师讲解的透彻。所以说没有张老师的尽心指导,我的毕业设计就不会完成的这般顺利。因此,老师作用是巨大的,非常感谢张老师。

同时我也感谢我的同学们,在设计过程中身边的同学们也都在忙碌着自己的设计，但是依然帮助着我完成设计，他们给我提出了许多宝贵的建议，使我少走了很多的弯路,同学之间相互帮助,一起督促学习,促进了毕业设计的顺利完成。

参考文献

[1]冲压模具课程设计指导与范例，林承全主编，化学工业出版社，2011年1月第一版。

[2]冲压工艺与模具设计，牟林胡建华主编，北京大学出版社，2006年8月第二版。

[3]互换性与测量技术基础，陈于萍，周兆元主编，机械工业出版社，2010年1月第二版。

[4]画法几何及机械制图，刘潭玉黄星梅张爱军主编，湖南大学出版社，2004年8月第二版。