1、模具课程设计说明书 20XX 届 XXXXXXXXXXXX 专业 XXXXXX班级题 目 车门垫板的冲压模具设计姓 名 XXX学 号 XXXXXX指导教师 XXX二XX年一月九日目录1. 零件的工艺性分析 22. 确定工艺方案 23. 排样方式及材料利用率 34. 冲裁力计算 45. 压力中心的计算 56. 主要零件的尺寸计算 57. 主要零部件的设计 98. 模架及导套、导柱的选用119. 压力机的选用1210.模具的结构形式1211.模具的装配1412.小结1413.参考书目15附图：附图 1.冲孔落料级进模装配图附图 2.冲孔小凸模零件图附图 3.冲孔大凸模零件图附图 4.落料凸模零件图
2、附图 5.凹模零件图车门垫板的冲压模具设计1零件的工艺分析如图1所示工件为客车车门垫板。每辆车数量为6个，材料为Q235，厚度t=4mm。图1 车门垫板零件尺寸公差无特殊要求，按IT4级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工，材料为Q235钢板,b=450Mpa。2确定工艺方案零件属于大批生产，工艺性较好，但不宜采用复合模。因为最窄处A的距离为6.5mm（图1），而复合模的凸凹模最小壁厚需要8.5mm（表2-42），所以不能采用复合模。如果采用落料以后再冲孔，则效率太低，而且质量不易保证。由于该件批量较大，因此确定零件的工艺方案为冲孔落料级进模较好，并考
3、虑凹模刃口强度，其中间还需留一空步，排样如图2所示。3排样方式及材料利用率由表2-18查的搭边数值：a=3.5，a1=3.2进距 s=B+a1=40+3.2=43.2mm条料宽度 b=L+2a=375+23.5=382mm图2 排样图板料规格拟选用415002300采用纵裁：裁板条数n1=B/b=1500/382=3条 余354mm每条个数n2=(L-a1)/s=(2300-3.2)/43.2=53条 余7mm每板总个数n总=n1n2=353=159个材料利用率总=(n总A/LB)100%=(15910580)/(23001500)100%=48.76%采用横裁：裁板条数n1=L/b=2300
4、/382=6条 余8mm每条个数n2=(B-a1)/s=(1500-3.2)/43.2=34条 余28mm每板总个数n总=n1n2=634=204个材料利用率总=(n总A/LB)100%=(20410580)/(23001500)100%=62.56%由此可见，采用纵裁有较高的材料利用率和较高的剪裁生产率，考虑到剪裁剩余量，将搭边值a由3.5增大到4，a1由3.2增大到4。所以最终剪裁方式为3831500的条料，具体排样图如图2。4冲裁力计算冲孔力 F孔=Ltb=4944450N=889200N落料力 F落=Ltb=8304450N=1494000N冲裁力 F冲=F孔+F落=889200N+1
5、494000N=2383200N冲孔及落料部分的卸料力 查表2-37 K卸=0.04F卸=(F孔+F落)K卸=(889200+1494000)0.04N=95328N冲孔及落料部分的推料力 查表2-37 K推=0.045F推=(F孔+F落)K推=(889200+1494000)0.045N=107244N总冲压力F总=F冲+F卸+F推=2383200N+95328N+107244N=2585772N5压力中心的计算X0=(830187.5+21495.5+20215+130247.5+5280+100305+25330)/(830+214+20+130+5+100+25)=190.85根据料宽
6、383mm，则X0取191.5。Y0=(830100.5+21412.5+28012.5)/(830+214+280) =65.29则Y0取65.5。图3 压力中心分析图6主要零件的尺寸计算（1）凹模外形尺寸由表2-39查得，凹模高度H=40mm，壁厚C=60mm。故凹模外型尺寸为500mm315mm40mm。（2）凸模固定板凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.60.8倍。H1=(0.60.8)H=24mm32mm 取整数30mm固定凸模的型孔决定与凸模的结构设计，对于用螺钉固定的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6。我们选择的尺寸为500mm315mm
7、30mm。 （3）垫板的采用与厚度垫板作用是承受凸模或凹模的压力，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。是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，冲小矩形孔的凸模承压面的尺寸为2285，其承压应力=F/A=(22+85)24450/(8522)MPa=205.99MPa铸铁模板的b=90140Mpa，即b因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。选择外形尺寸为500mm315mm10mm的标准件，材料为45号钢。（4）卸料橡皮的自由高度根据工件材料厚度为4mm，冲裁时凸模进入凹模深度取6mm，考虑模具维修时刃磨留量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模lmm，则总的工作行程h工件=13
8、mm橡皮的自由高度 h自由=h工件/(0.250.3)=4352mm取 h自由=45mm模具在组装时橡皮的预压量为h顶=(10%15%)h自由=4.56.75mm取 h顶=6mm由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为39mm。（5）卸料板厚度卸料板厚度一般情况下取1015mm，考虑到板料较薄，这里取卸料板的厚度为10mm。（6）凸模长度凸模固定板高度：h1=30mm卸料板高度：h2=10mm导尺高度：h3=4mm附加高度：h=34mm凸模长度：L=h1+h2+h3+h=30mm+10mm+4mm+34mm=78mm（7）凸凹模刃口尺寸由表2-23，查得凸凹模初始间隙：Zmin=0.64mm,
9、 Zmax=0.88mm由于冲孔落料部位形状简单规则且尺寸性质相同，因此凸凹模刃口尺寸采用分开加工。根据表2-27, 冲孔尺寸：dp=(d+X)0-p dd=(dp+Zmin)0+d=(d+X+Zmin)0+d落料尺寸：Dd=(D-X)0+d Dp=(Dd-Zmin)0-p =(D-X-Zmin)0-p 小冲孔工件小孔尺寸： 宽22mm，长850+1 mm（见图1）由表2-28查得，尺寸为22mm时p=0.02mm d=0.025mm尺寸为85mm时p=0.025mm p=0.035mm尺寸22的IT14级公差 =0.52mm查表2-30，磨损系数均为 x=0.5dp1 =(22+0.50.5
10、2)0-0.02mm=22.260-0.02mm dp2 =(85+0.51)0-0.025mm=85.50-0.025mm，dd1=(22+0.50.52+0.64)0+0.025mm=22.90+0.025mmdd2=(85+0.51+0.64)0+0.035mm=86.140+0.035mm大冲孔工件大孔尺寸: 宽20mm、25mm,长50mm、1150+1mm(见图1)根据表2-28查得,尺寸为20mm、25mm时 p=0.02mm d=0.025mm尺寸为50mm时 p=0.02mm d=0.03mm尺寸为115mm时 p=0.025mm d=0.035mm尺寸20、25、50的IT
11、14级公差分别为1=0.52mm, 2=0.52mm, 3=0.62mm查表2-30，磨损系数均为 x=0.5dp1 =(20+0.50.52)0-0.02mm=20.260-0.02mmdp2 =(25+0.50.52)0-0.02mm=25.260-0.02mmdp3 =(50+0.50.62)0-0.02mm=50.310-0.02mmdp4 =(115+0.51)0-0.025mm=115.50-0.025mmdd1=(20+0.50.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mmdd2=(25+0.50.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mmd
12、d3=(50+0.50.62+0.64)0+0.03mm=50.950+0.03mmdd4=(115+0.51+0.64)0+0.035mm=116.140+0.035mm落料工件外形尺寸： 长375mm，宽400-0.5mm(见图1)根据表2-28查得,尺寸为375mm时 p=0.04mm d=0.06mm尺寸为40mm时 p=0.02mm d=0.03mm尺寸375、40的IT14级公差分别为 1=1.4mm, 2=0.62mm查表2-30，磨损系数均为 x=0.5Dd1=(375-0.51.4)0+0.06mm=374.30+0.06mmDd2=(40-0.50.62)0+0.03mm=
13、39.690+0.03mmDp1=(375-0.51.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mmDp2=(40-0.50.62-0.64)0-0.02mm=39.050-0.02mm7主要零部件的设计 本模具是采用手工送料的级进模，落料凸模面积较大可直接用螺钉固定，冲孔凸模则须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。板料的定位和导向采用定位销和导向销。详见图5。模具国标规定了两种卸料螺钉，即圆柱头卸料螺钉（GB2867.5-81）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.6-81），均具有如下特点：螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，可保证
14、旋入弹压卸料板后不易松动；螺钉长度是指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹压卸料板工作平面与凹模面平行；螺钉材料为35号钢且要求热处理硬度为2838HRC，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用35号钢制造，并淬火达2838HRC，因此可承受较大的拉应力。受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。前者一字槽容易拧环，后者装配时不便调整。定位销钉采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。该模具中的标准件为：螺钉 GB/T 7076圆柱销GB/T 1192000挡
15、料销 GB/T 2866.1181模柄是连接上模和压力机的零件，这里采用的具体规格是B50100 GB2862.3-81。由四个螺钉固定到上模座上。8模架及导套、导柱的选用该冲孔、落料级进模级进模为横向送料，零件精度较低，加工批量不大，因此选用铸铁滑动导向对角导柱模架。根据凹模的周界尺寸为500mm315mm，因此选：模架500315245290 GB/T 2851.1 如图4所示。图4 铸铁滑动导向对角导柱模架由于选择了标准模架，导套和导柱的基本尺寸也就决定了，导柱为4523060，导套为4512548。9压力机的选用该模具的主要参数：总冲压力：F总=2585772N闭合高度：H模=250m
16、m外廓尺寸：500mm315mm该零件尺寸精度较低，尺寸较大，因此选用操作空间大，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉的开式曲柄压力机JA213150A。该压力机的主要技术规格为：公称压力：3150KN滑块行程：200mm行程次数：30次/min最大装模高度：500mm装模高度调节量：150mm工作台尺寸：1250mm800mm工作台孔尺寸：650mm350mm10模具结构形式该零件的生产批量不是很大，合理安排生产采用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式；为了便于操作，提高生产率，采用弹性卸料方式，凸模与卸料板推下的出件方式。考虑零件厚度较后，模架类型及
17、精度，采用对角导柱模架。根据模具总装图的绘制原则，绘制的车门垫板冲孔、落料级进模的结构如图5所示。采用顺装式级进模，上模主要有凸模9、11、12固定板3橡皮14卸料板16等组成，下模主要有凹模18组成。工作过程：将剪裁好的板料15送入模具中，由定位销定位。冲压时，上模降下，卸料板16先压住板料15，上模继续下降闭合，冲孔凸模11、12冲出孔，落料凸模9，冲出零件，废料被凸模11、12推出，零件由凸模9推出；冲完后磨具开启，上模上升，卸料板16把板料15从凸模9、11、12上卸下；继续送进板料进行下一次冲压。冲下的废料和零件落在落料槽中，隔一段时间由工人用推杆从落料槽中推出。1-导套 2-上模座
18、 3-凸模固定板 4-垫板 5、21-圆柱销6、17-内六角螺钉 7、10-螺钉 8-模柄 9-落料凸模11-冲孔小凸模 12-冲孔大凸模 13-卸料螺钉 14-卸料橡皮15-料板 16-卸料板 18-凹模 19-下模座 20-定位销 22-导柱图5 车门垫板冲孔、落料级进模 11. 模具的装配（1）导柱导套的装配导柱导套和模座的配合都为过盈配合，一般都用压力机将导柱导套分别压入下模座和上模座。装好后检查导柱对下模座底平面，导套对上模座上平面的垂直度,其误差应在要求的范围内。（2）凸模的装配凸模用固定板将其装在模座上的，凸模与固定板是采用过渡配合，装配时是在压力机上将凸模压入固定板的，检查其垂
19、直度后,将凸模尾部与凸模上平面一起磨平并将凸模端面磨平。凸模、固定板、垫板和上模座安装在一起，用圆柱销定位，螺栓固定。（3）装配下模先将下模座和凹模叠加起来，然后用圆柱销定位，最后用螺钉固定。（4）装配上模把上模座、垫板、固定板、橡胶卸和料板按顺序叠加起来，然后用圆柱销定位，然后用卸料螺钉把卸料板、橡胶与上模座连接。然后再安装模柄。（5）试冲与调整装机试冲并根据试冲结果进行相应调整。12小结本文对车门垫板零件的冲压模具进行了设计，采用了冲孔、落料级进模的结构形式。主要论述了冲孔、落料级进模的结构设计与计算，包括确定模具的结构型式，计算了模具闭合高度和压力中心，凸、凹模间隙和刃口尺寸的确定，模具主要零件的选择和设计，并对冲压设备进行了选取。其中着重阐述了凸、凹模的设计过程，最后绘制了模具的凸、凹模零件图和车门垫板级进模装配图（附图）。13参考书目1王孝培主编. 冲模设计手册（第2版）机械工业出版社, 20002高锦张主编塑性成型工艺及模具设计（第2版）机械工业出版社，2007 3甘永立主编几何量公差与检测明（第8版）上海科学技术出版社，20074大连理工大学工程画教研室编机械制图（第5版）高等教育出版社，20035刘鸿文主编材料力学（第4版）高等教育出版社，2004- 16 -
