精品資料（2021-2022年收藏）冷沖模墊圈設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1

1、（一） 沖裁件工藝性分析生產(chǎn)零件如右圖所示。1、 CM-002 落料復(fù)合模具2、 制件：圓形墊圈3、 材料：冷軋鋼板10A 4、 生產(chǎn)批量：60萬(wàn)/年5、 材料厚度：2mm6、 技術(shù)要求：工件要求平整，表面不得有劃痕等缺陷。由此可見(jiàn)，此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為冷軋鋼板 10 具有良好的塑性，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè) 40mm的孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為10mm。工件的尺孔的部分為 IT14 級(jí)精度。尺寸精度比較低，普通沖裁完全能滿足要求。（二） 沖壓工藝方案的確定該工件包括沖孔和落料的兩個(gè)基本工序，可能有以下3種沖壓工藝方案：方案一： 先落料，后沖孔。采用

2、單工序模生產(chǎn)。方案二： 落料沖孔正裝復(fù)合沖壓。采用復(fù)合膜生產(chǎn)。方案三： 沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。優(yōu)劣性比較：方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率可以滿足中小批量生產(chǎn)要求：但此工件材料較軟，厚度較小，落料后沖孔時(shí)操作不方便。方案二： 只需要一幅模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，保證工件的平整要求。工件的最小壁厚10mm，大于凸凹模許用壁厚1.8mm。沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三： 也只需要一副模具，生產(chǎn)效率更高，操作方便，工作精度也能達(dá)到要求：但此工件生產(chǎn)為中小批量。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖

3、壓生產(chǎn)采用方案二為最佳。（三） 模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 排樣方式的確定及其計(jì)算排樣方式的確定：根據(jù)工件的特點(diǎn)，采用如圖1-1所示的排樣方法，搭邊值取1.2mm和1.5mm，無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)的條料寬度B的計(jì)算：查表得，兩工件之間的距離a1=1.2mm,沿邊a=1.5mm。進(jìn)料步距n=26.2mm.條料寬度B= (D+2a+)0- ，查表得=0.5式中，B為條料寬度；D為工件直徑；a為沿邊搭邊值；為條料公差值所以B=97.40-0.5mm （2） 材料利用率的計(jì)算：方案A:布距A為26.2mm，查板材標(biāo)準(zhǔn)，選1000×2000mm的鋼板。一個(gè)步距的材料利用率為：69.56%總材料利用率為：6

4、5.45%方案B： 交叉雙排斜對(duì)排 剪裁10次剪成寬97.4mm的條料10條每條可沖78件，一共可沖裁出780件一個(gè)步距的材料利用率：75.48%總材料的利用率：72.61%綜上所以選用交叉雙排斜對(duì)排的排樣方式（3）沖壓力的計(jì)算可知沖裁力基本計(jì)算公式為計(jì)算零件的周長(zhǎng)：L=282.6mm，材料厚度2mm，冷軋10鋼的抗剪強(qiáng)度取300MPa，Kp=1.3則沖裁該零件所需沖壓力為 F= 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以所需卸料力和推件力為則零件所需得沖壓力為=267.3KN模具壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑

5、塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。該零件為中心對(duì)稱(chēng)圖形，其幾何中心即為壓力中心（4）沖壓設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小，根據(jù)計(jì)算結(jié)果沖壓設(shè)備擬選 J23-40，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力：400kN滑塊行程：80mm最大裝模高度：330 mm閉合高度調(diào)節(jié)量：65 mm滑塊中心線到床身距離：220mm工作臺(tái)尺寸：460 mm×700mm模柄孔尺寸：50 mm×70mm電動(dòng)機(jī)功率2.5KW（四） 工作零件刃口尺寸計(jì)算 在確定零件刃口尺寸的計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方

6、法及模具裝配的方法。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)及工件生產(chǎn)批量，適宜采用配合加工落料凹模，凸模，凹凸模及固定板，卸料版，制造成本減低，裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按配合加工的方法來(lái)計(jì)算，具體計(jì)算如下：（1）落料件尺寸的基本計(jì)算公式為查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.246mm，最大間隙Zmax=0.360mm查得凸模制造公差-0.020mm，凹模制造公差+0.030mm,x=0.5有=0.05mm<=0.054mm 即 =49.690+0.125=49.4440-0.125（2）沖孔基本公式為查得其凸模制造公差-0.020mm，凹模制造公差0.030mm,x=0.75。有=0.050<

7、=0.054所以 =40.12 0-0.04得 =40.3360+0.04（五） 沖裁模的總體設(shè)計(jì)（1） 模具類(lèi)型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用正裝復(fù)合模 （2）定位方式的選擇 應(yīng)為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的進(jìn)給步距采用擋料銷(xiāo)。（3）卸料出件方式的選擇因?yàn)楣ぜ牧虾駷?mm的冷軋鋼板，材料相對(duì)較軟，卸料力也比較小，故采用彈性卸料。采用正裝復(fù)合模，必須采用上出件。（4）導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。（六）沖裁模的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 凹凸模凹凸模外形按凸模設(shè)計(jì)，內(nèi)孔按凹模設(shè)計(jì)。結(jié)合工件

8、外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式，最后精加工采用刀具磨床加工，沖孔凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階孔形式，其總長(zhǎng)L可按教材公式2-34計(jì)算：.凹凸模尺寸 凹凸模長(zhǎng)度L=h1+h2+h=16+10+24=50mm 其中h1；凹模固定板的厚度 h2；彈性卸料板厚度 h; 增加高度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等）具體結(jié)構(gòu)可以參照下圖所示。（2） 沖孔凸模 所沖的孔為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一位又便于裝配與更換。沖孔凸模尺寸沖孔凸模長(zhǎng)度；L=h1+h2+h3=14+12+14=40mm其中；h1凸模固定板的厚度 h2；空心墊板的厚度 h3；沖4

9、0mm的凸模結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。（3） 凸模固定板的確定凸模固定板的外形尺寸一般與凹模大小一樣，一般選擇0.60.8倍的凹模厚度確定，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)查得，基本與凹模外形尺寸相當(dāng)。這里取0.8倍，H凸=0.8×22=17.6mm. 取20mm；材料可選用Q235或45鋼，本此選45鋼。墊板的作用是承受凸?；虬寄５妮S向壓力,防止過(guò)大的沖壓力在上、下模板上壓出凹坑,影響模具正常工作（4）凹模設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 凹模的外形尺寸一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度。凹模的厚度還應(yīng)考慮修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖材件的最大外形尺寸來(lái)確定的。該

10、凹模的外形為矩形。 凹模厚度 H=Kb (15mm) 凹模壁厚 c=(1.52)H(3040mm)式中： b沖裁件的最大外形尺寸； K系數(shù)，考慮板料厚度的影響。查表： 表43系數(shù)K值b/mm料 厚 t/mm0.512500.30.350.42K取0.4mm H=KB（15mm）=0.4×15=6 H取22mm c=(1.52)H( 3040mm)=（1.52）×20=3044mm 根據(jù)本次需要 c取30凹模一般采用螺釘和銷(xiāo)釘固定。螺釘和銷(xiāo)釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置根據(jù)凹模的大小，在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷(xiāo)孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，滿足

11、機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直，上、下平面應(yīng)保持平行。型孔的表面有表面粗糙度的要求 Ra0.80.4m。凹模材料選擇與凸模一樣，但熱處理后的硬度應(yīng)略高于凸模。選用Cr12為凹模材料。凹模洞口的類(lèi)型凹模洞口類(lèi)型如圖所示為直筒式刃口凹模。因?yàn)槠渲圃旆胶蠊ぷ鞑糠殖叽绮蛔儭１灸＞呒词褂么祟?lèi)型。凹模制造方便，刃口強(qiáng)度高，便于刃磨。如圖5 圖5凹模采用整體凹模，凹模均采用線切割機(jī)床加工。安排凹模在模架上的位置時(shí)，將凹模中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按照教材中公式2-42 2-43 2-44 計(jì)算 凹模厚度H=k b=0.42 X 50mm=21mm（查教材表2-10的k=0.45） 凹

12、模邊緣壁厚C>=(1.5-2)H=（1.5-2）X 21=（31.5-42） 實(shí)際上取C=40mm 凹模邊長(zhǎng) L=b+2c=50+2 X 40=130 mm 查標(biāo)準(zhǔn)JB/T6343.1-94 凹模寬160mm 因此確定凹模外形尺寸160 x 160x 40mm：將凹模模板制作成薄型形式并加空心墊板后實(shí)際凹模尺寸為160 x160 x 45mm 其中空心墊板厚10mm 。 （七） 導(dǎo)（卸）料板，頂料部件，墊板的設(shè)計(jì)（1）導(dǎo)料板的確定為保證條料的正確送進(jìn)和毛坯在模具中的正確位置，沖裁出外形完整的合格零件，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮條料或毛坯的定位。正確位置是依靠定位零件來(lái)保證的。由于毛坯形式和模具結(jié)

13、構(gòu)的不同，所以定位零件的總類(lèi)很多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進(jìn)行選擇。定位包含控制送料步距的擋料和垂直方向的導(dǎo)料等。 本模具依靠導(dǎo)料板保證條料的正確送進(jìn)。其材料為45鋼，熱處理硬度在3640HRC，導(dǎo)料板的間距應(yīng)等于條料的最大寬度加上一定間隙（一般不大雨0.5mm）導(dǎo)料板的高度H視材料的厚t與擋料銷(xiāo)的高度h而定，可查【2】表表2-25取得。材料厚度t/mm擋料銷(xiāo)高度h/mm導(dǎo)料板高度h/mm2318（2）卸料裝置的確定設(shè)計(jì)的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。常用的卸料方式有：剛性卸料和彈壓卸料板。此次設(shè)計(jì)選用剛性卸料板，

14、材料選擇為45鋼，熱處理硬度為3242HRC。沖裁時(shí)，條料容易粘在凸模上，固需要卸料裝置，來(lái)使條料脫離凸模。由卸料板、彈性元件、卸料螺釘組成。卸料板形狀與凹模相似，厚度h=6mm。（1）卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同為160mm，厚度為10mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為HRC4045. (2) 卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置3個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑為10mm，螺紋部分為M8 x110mm, 卸料螺釘尾部分應(yīng)有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出 凸模端面3mm，有誤差時(shí)通過(guò)在卸料螺釘與卸料板之間安裝的墊板來(lái)調(diào)整。 （3）頂料塊的設(shè)計(jì) 正裝復(fù)合模工件一般采用上出料，

15、通常在凹模下加一塊墊板，以增加頂件塊的行程，頂件塊與頂彈器用頂桿相連。（4）墊板的設(shè)計(jì)墊板裝在固定板與上模座或下模座之間，它的作用是防止沖裁時(shí)凸模壓壞上模座。墊板的尺寸可在標(biāo)準(zhǔn)中查得。墊板的材料一般可選45鋼，本模具也選擇此材料。（3）卸料裝置中彈性元件的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置，彈性元件材料選用聚氨酯，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定聚氨酯的自由高度 由以上兩個(gè)公式，取。（2）經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估確定聚氨酯直徑為30mm.（3）校核聚氨酯的自由高度為滿足聚氨酯的高徑比要求，將聚氨酯分割成四塊裝入模具中，其最大外形尺寸為80mm，所以聚氨酯的高徑比在0.51.5之間，所以選用的聚氨酯規(guī)格合理。聚氨酯的裝模高

16、度約為0.85×30 mm =24mm。（八） 模架及其他零部件設(shè)計(jì)（1） 模架的選用1、模架是由上、下模座，模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成2、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，并且承受沖壓過(guò)程中的全部載荷。模架的上模座通過(guò)模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。上、下模座之間靠模架的導(dǎo)向裝置來(lái)保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過(guò)程中間隙均勻。一般模架均已列入標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)加以正確選用。3、根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選用【2】表9-84兩邊導(dǎo)柱模架。該模具的采用兩邊導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具兩邊的位置，沖壓時(shí)可以防止由偏

17、心力距引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mm x L/mm 分別為 28 x 170, 32 x170 ;導(dǎo)套為d/mm x L/mm x D/mm分別為 28 x 100 x 38，, 32 x 100 x 38.上模座厚度H取40mm,上下模之間墊板厚度H取8mm,上下模固定板厚度H取20mm，下墊板厚度H取8mm,下模座厚度H取45mm那么該模具的比和高度H：H=（8+20+24+10-2+40+20+8+40+45）mm=213mm凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度為2mm。（2）模架基本加工1 凸模的加工 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力。因此應(yīng)有高

18、硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。熱處理硬度要達(dá)到3842HRC。采用磨銷(xiāo)加工。2 凹模的加工 凹模的加工，采用線切割比較合理，因?yàn)楣ぷ鞑糠趾凸潭ú糠值男螤钆c尺寸做成一樣，這類(lèi)凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力。熱處理硬度要稍高于凸模，達(dá)到6064HRC左右。3 墊板、凸模固定板、卸料板且材料要求不是很高，因此采用45號(hào)鋼，熱處理需要達(dá)到HRC38-42，在加工方面，只要采用機(jī)械加工就可以生產(chǎn)出來(lái)，同時(shí)，在復(fù)雜的地方機(jī) 械加工與線切割加工同時(shí)用上，一般以方便為主。（3）模座選用模座材料一般選用HT200、HT250，也可選用Q235、Q255結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)于大型精密

19、模具的模座選用鑄鋼ZG35、ZG45。此次選用HT200，模架如圖8所示：圖8（九）壓力機(jī)的選用綜上述，可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-40的最大裝模高度（330mm），可以使用，如果模具的閉合高度大于所選的壓力機(jī)J23-40的最大裝模高度，則應(yīng)該修改模具或者重選壓力機(jī)。（十）模具總裝圖設(shè)計(jì)介紹：通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到模具總裝圖。模具上模部分主要由上方式采用彈性卸料。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷(xiāo)作為粗定距，在落料凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo),另一個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo)利用條料上孔作導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第二步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷(xiāo)上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷(xiāo)再作精確定距?；顒?dòng)擋料銷(xiāo)位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過(guò)程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷(xiāo)作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷(xiāo)上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm 而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)0.02mm。（十一）心得體會(huì)：模具是工業(yè)之母，模具設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好，開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來(lái)越引起人們的重視。模具設(shè)計(jì)要求首先要考慮經(jīng)濟(jì)方面。經(jīng)濟(jì)時(shí)代不可能去虧本開(kāi)合模具，能節(jié)省的就要盡量節(jié)??；