冲压模具车门垫板课程设计

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1、模具课程设计说明书题目车门垫板的冲压模具设计姓名学号08010133指导教师目录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摘要模具是典型的按订单单件生产的行业，每一个订单都要和客户进行详细的业务和 技术方面的沟通，否则将会产生严重的后果。我国模具行业专业化 程度还比较低，模 具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例

2、一般为 30%,我国冲压模具自产自配比 例为60%。这就对专业化产生了很多不利 影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。该模具是根据市场要求所设计的，通过对零件的认 识可知，该零件所用的材料是 Q235钢板，生产批量为小批量生产，再经 过方案比较，故选择级进模生产作为该副模具工艺生产方案即比较加工

3、又便于经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计 算；选出符合该模具的 定位方式、 卸料出件方式导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案；仅接着根据模具的装配原则，完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造 的不足，并找 出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。 引言由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低， 其中冲 压模 具的专业化比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具 的发展，根据国 内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：1）模具生产独立于其他产品生 产，专业生产模具外供；2）按模具种类划

4、分，专 门从事某一类模具（如冲压模具）生产；3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产 企业；5） 按工序开展专业化协作。例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门 进及专业从 事抛光业务的企业等等，这种多层次的专业化促进了模具行业的 发展。但专业化的路 途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革和发展，采取各种有效措施，在冲

5、压模具 行业全 体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平， 逐渐缩小和世界 先进水平的差距。 十一五”期间，在科学发展观指导下， 不断提高自主开发能力、 重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路， 将速度效益型的增长模式逐步转变到 质量和水平效益型轨道上来，我国的 冲压模具的水平也必然会更上一层楼。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,ob=45

6、0Mpa。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 孔一落料级进模较好，并考虑凹模刃口强度，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, ai=3.2进距 s=B+a i =40+3 .2=43 .2mm条料宽度 b=L+2a=375+2 X3.5=382mm3837.40-d-11L11

7、177375图2排样图板料规格拟选用4X500 X2300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总二niXh2=3X53=159个材料利用率n总=(n总A/LB) X100%=(159 X1O58O)/(23OO X1500) X100%=48.76%采用横裁：裁板条数 n1=L/b=2300/382=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总二n i Xn2=6 X34=204

8、个材料利用率n总=(n总A/LB) X00%=(204 X10580)/(2300 X1500)X100%=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 383X1500 的条料，具体排样图如图 2。4冲裁力计算冲孔力F 孔二Lt 曲=494 X4 X450N=889200N落料力F 落=Lt ob=830 X4 X450N=1494000N冲裁力 F 冲=F 孔+F 落=889200N+1494000N=2383200N冲孔及落料部分的卸料力查表 2-37 K

9、卸=0.04F 卸=(F 孔+F 落)K 卸=(889200+1494000) X0.04N=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) X0.045N=107244N总冲压力F 总=F 冲+F 卸+F 推=2383200N+95328N+107244N=2585772N5压力中心的计算Xo=(830 X187.5+214 X95.5+20 X215+130 X247.5+5 X280+ 100 305+25 330)/(830+214+20+130+5+100+25)=190.85根据料宽383mm，

10、贝S Xo取191.5。Y0=(830100.5+21412.5+28012.5)/(830+214+280)=65.29贝 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500mm X315mm 40mm。(2) 凸模固定板凸模固定板的外形和尺寸通常和凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.60.8 倍。Hi=(0.6 0.8)H=24mm 32mm取整数 30mm固定凸模的型孔决定和凸模的结构设计，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50

11、0mmX315mm X30mm。(3) 垫板的采用和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22 $5，其承压应力产F/A二（22+85） X2X4 X450/（85 X22）MPa=205 .99MPa铸铁模板的（rb=90140Mpa ,即（T（5因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。选择外形尺寸为 500mm X315mm XOmm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

12、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=13mm橡皮的自由高度h 自由=h 工件/（0.250.3）=43 52mm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=4.5 6.75mm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=h 1 +h2+h3+h=30mm+10mm+4mm

13、+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, Z max =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 OO-Spdd=(dp+Zmin)o+ 8d=(d+X A+Zmin)o+8d落料尺寸：Dd=(D-X Ao+ 刃 Dp=(Dd-Zmin)- SP =(D-X AZmin)-和 小冲孔工件小孔尺寸：宽22mm，长85o+1 mm （见图1）由表 2-28 查得，尺寸为 22mm 时 5p=0.02mm 8d=0.025mm 尺寸为 85m

14、m 时 8p=0.025mm8p=0.035mm尺寸 22 的 IT14 级公差 =0.52mm查表 2-30，磨损系数均为 x=0.5dpi =(22+0 .5 0.52) 0-0.02mm=22 .260-0.02 mmdp2 =(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、115o+1mm(见图1) 根据表 2-28 查得 ,尺寸为 20mm

15、、25mm 时 8p=0.02mm8d=0.025mm尺寸为 50mm 时cp=0.02mmSd=0.03mm尺寸为 115mm 时?p=0.025mm 8d=0.035mm尺寸20、25、50的IT14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 .260-0.02 mm dp3=(50+0.50.62) 0-0.02mm=50.310-0.02 mm dp4=(115+0.51)0-0.0

16、25mm=115.50-0.025mm dd1=(20+0.50.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mm dd2=(25+0.50.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mm dd3=(50+0.50.62+0.64)0+0.03mm=50.950+0.03mm dd4=(115+0.51+0.64)0+0.035mm=116.140+0.035mm 落料工件外形尺寸： 长375mm，宽40o5mm(见图1)根据表 2-28 查得 ,尺寸为 375mm 时 Sp=0.04mmSd=0.06mm尺寸为 40mm 时8p=0.02mmSd=0.03mm尺

17、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=0.5Ddi =(375-0 .5 X1.4)o+.6 mm=374 .3o+.6 mmDd2=(40-0 .5X).62)o+o.O3mm=39.69o+o.3mmDp1=(375-0.5X1.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mmDp2=(4o-o .5 Xo. 62-o .64) o-o.o2 mm=39 .o5 o-o.o2 mm7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

18、用螺钉和圆柱销固定。 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 ) 和圆柱头内六角卸料螺钉( GB2867 .6-81 )，均具有如下特点：螺纹长度 虽短但和光杆段有台阶，可保证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和凹模面 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

19、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 70 76圆柱销GB/T 119 2000挡料销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B50 X100GB2862.3-81 。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

20、凹模的周界尺寸为500mm X315mm，因此选：模架 500 X315 X245 290 IGB/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45 X230 60，导套为 45 X125 M8。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=250mm外廓尺寸：500mm X315mm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 JA21 3150A 。该压力机的主要技术规格为：公称压力： 3150KN滑块行程： 2

21、00mm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：1250mm X800mm工作台孔尺寸：650mm X350mm1 0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，凸模和卸料板推下的出件方式。 考虑零件厚度较后，模架类型及精度，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 1 6等组成，下模主要有

22、凹模 18组成。工作过程：将剪裁好的板料 1 5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 1 5 ，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

23、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，凸模和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，检查其垂直度后 ,将凸模尾部 和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

24、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、橡胶和上模座连接。然后再安 装模柄。（5）试冲和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和计算，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， 20073 甘永立主编几何量公差和检测明（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