冷沖模墊圈設(shè)計說明書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/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，此工件只有落料和沖孔兩個工序。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)相對簡單，有一個 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： 落料沖孔正裝復合沖壓。采用復合膜生產(chǎn)。方案三： 沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。優(yōu)劣性比較：方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，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會影響沖壓速度，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，工作精度也能達到要求：但此工件生產(chǎn)為中小批量。通過對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)計計算（1） 排樣方式的確定及其計算排樣方式的確定：根據(jù)工件的特點，采用如圖1-1所示的排樣方法，搭邊值取1.2mm和1.5mm，無側(cè)壓裝置時的條料寬度B的計算：查表得，兩工件之間的距離a1=1.2mm,沿邊a=1.5mm。進料步距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） 材料利用率的計算：方案A:布距A為26.2mm，查板材標準，選1000×2000mm的鋼板。一個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排的排樣方式（3）沖壓力的計算可知沖裁力基本計算公式為計算零件的周長：L=282.6mm，材料厚度2mm，冷軋10鋼的抗剪強度取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諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑

5、塊的中心相重合，否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。該零件為中心對稱圖形，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工作臺尺寸：460 mm×700mm模柄孔尺寸：50 mm×70mm電動機功率2.5KW（四） 工作零件刃口尺寸計算 在確定零件刃口尺寸的計算方法之前，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，裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按配合加工的方法來計算，具體計算如下：（1）落料件尺寸的基本計算公式為查得凸、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（1） 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用正裝復合模 （2）定位方式的選擇 應(yīng)為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側(cè)壓裝置。控制條料的進給步距采用擋料銷。（3）卸料出件方式的選擇因為工件的料厚為2mm的冷軋鋼板，材料相對較軟，卸料力也比較小，故采用彈性卸料。采用正裝復合模，必須采用上出件。（4）導向方式的選擇 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用中間導柱的導向方式。（六）沖裁模的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 凹凸模凹凸模外形按凸模設(shè)計，內(nèi)孔按凹模設(shè)計。結(jié)合工件

8、外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成臺階式，最后精加工采用刀具磨床加工，沖孔凹模設(shè)計成臺階孔形式，其總長L可按教材公式2-34計算：.凹凸模尺寸 凹凸模長度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的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一位又便于裝配與更換。沖孔凸模尺寸沖孔凸模長度；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，也可以通過標準查得，基本與凹模外形尺寸相當。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)計凹模的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 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釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置根據(jù)凹模的大小，在標準的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當調(diào)整。螺孔、銷孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，滿足

11、機械設(shè)計的要求。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。凹模洞口的類型凹模洞口類型如圖所示為直筒式刃口凹模。因為其制造方后工作部分尺寸不變。本模具即使用此類型。凹模制造方便，刃口強度高，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床加工。安排凹模在模架上的位置時，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） 實際上取C=40mm 凹模邊長 L=b+2c=50+2 X 40=130 mm 查標準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際凹模尺寸為160 x160 x 45mm 其中空心墊板厚10mm 。 （七） 導（卸）料板，頂料部件，墊板的設(shè)計（1）導料板的確定為保證條料的正確送進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)計時必須考慮條料或毛坯的定位。正確位置是依靠定位零件來保證的。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很多。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進行選擇。定位包含控制送料步距的擋料和垂直方向的導料等。 本模具依靠導料板保證條料的正確送進。其材料為45鋼，熱處理硬度在3640HRC，導料板的間距應(yīng)等于條料的最大寬度加上一定間隙（一般不大雨0.5mm）導料板的高度H視材料的厚t與擋料銷的高度h而定，可查【2】表表2-25取得。材料厚度t/mm擋料銷高度h/mm導料板高度h/mm2318（2）卸料裝置的確定設(shè)計的目的，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行。常用的卸料方式有：剛性卸料和彈壓卸料板。此次設(shè)計選用剛性卸料板，

14、材料選擇為45鋼，熱處理硬度為3242HRC。沖裁時，條料容易粘在凸模上，固需要卸料裝置，來使條料脫離凸模。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 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個卸料螺釘，公稱直徑為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，有誤差時通過在卸料螺釘與卸料板之間安裝的墊板來調(diào)整。 （3）頂料塊的設(shè)計 正裝復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凸模壓壞上模座。墊板的尺寸可在標準中查得。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，其尺寸計算如下：（1）確定聚氨酯的自由高度 由以上兩個公式，取。（2）經(jīng)過綜合評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（1） 模架的選用1、模架是由上、下模座，模柄及導向裝置（最常用的是導柱、導套）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，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、下模座之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。一般模架均已列入標準，設(shè)計模具時，應(yīng)加以正確選用。3、根據(jù)本次設(shè)計的需要選用【2】表9-84兩邊導柱模架。該模具的采用兩邊導柱模架，這種模架的導柱在模具兩邊的位置，沖壓時可以防止由偏

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。導柱d/mm x L/mm 分別為 28 x 170, 32 x170 ;導套為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，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應(yīng)有高

18、硬度與適當?shù)捻g性。熱處理硬度要達到3842HRC。采用磨銷加工。2 凹模的加工 凹模的加工，采用線切割比較合理，因為工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。熱處理硬度要稍高于凸模，達到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號鋼，熱處理需要達到HRC38-42，在加工方面，只要采用機械加工就可以生產(chǎn)出來，同時，在復雜的地方機 械加工與線切割加工同時用上，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）壓力機的選用綜上述，可見該模具閉合高度小于所選壓力機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J23-40的最大裝模高度，則應(yīng)該修改模具或者重選壓力機。（十）模具總裝圖設(shè)計介紹：通過以上設(shè)計，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、導料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。條料送進時采用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝一個導正銷,另一個導正銷利用條料上孔作導正銷孔進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第二步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當用導正銷作精確定位時，由導正銷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0.02mm。（十一）心得體會：模具是工業(yè)之母，模具設(shè)計的好壞關(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，開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引起人們的重視。模具設(shè)計要求首先要考慮經(jīng)濟方面。經(jīng)濟時代不可能去虧本開合模具，能節(jié)省的就