圆形垫片冲压课程设计说明书

（一）设计任务：
工件为垫圈，材料为Q235钢，精度要求为IT11~IT12，尺寸如下图所示，设计一套冲压模具，大批量生产。

（二） 零件工艺性分析：
1．结构与尺寸分析：
零件结构简单，形状对称，零件中部圆孔直径为22mm ，满足冲裁最小孔径
mm t d 30.1min =≥的要求；孔与零件边缘间的最小孔边距为21mm ，满足冲裁
件最小孔边距mm t l 5.45.1min
=≥的要求，因此，零件的结构满足冲裁的要求。

2．材料分析：
Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

3．精度分析：
零件的精度要求为IT11~IT12，取精度为IT11，模具按精度IT7~IT8计算，普通冲裁即可满足图样要求。

由以上分析可知，该零件工艺性较好，可以进行冲裁加工。

（三）冲裁工艺方案的确定
零件为落料冲孔件， 可采用落料－冲孔复合冲压，采用复合模生产。

该方案只需要一
副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

（四）确定模具总体结构方案
1．模具类型
根据之前确定的零件冲裁工艺方案，采用倒装式复合冲裁模。

2．操作与定位方式
为降低成本，可采用手工送料方式。

板料定位靠导料销和橡皮顶的活动挡料销完成，因为该模具采用的是条料，采用导料板控制材料的送进方向。

3．卸料与出件方式
冲压完毕后，打杆推动推板，推杆和推件块将零件从凹模中推出。

冲孔废料则从凸凹模孔通过工作台孔落下。

4．导向方式
根据零件尺寸大小，该模具为中小型模，采用滑动导柱导套导向。

5. 模架类型及精度
考虑到零件的结构特点，采用后侧导柱模架。

（五）零件工艺计算
1、排样设计与计算
（1）、分析零件形状，并考虑到定位方便，采用单行直排；
（2）、.搭边值确定：查表2-9得，a=3mm b=2.5
（3）、条料宽度和导板间距的计算：
定位采用挡料销定位，无侧压装置，板料采用斜刃剪床裁剪。

条料宽度
mm z a D B 4.688.0)2.1(2326422=+-⨯+⨯+=+∆++=
其中
mm D 64=，a=3mm,查表2-13得，导料版与条料间的最小间隙mm z 5.0=，
查表2-12可得，条料宽度偏差mm 2.1-=∆ ，根据实际情况取料宽为70mm.
2、模具刃口尺寸计算
由于零件为形状简单的圆形工件，采用凸、凹模分开加工。

由于零件对断面质量、尺寸精度要求一般（IT11~IT12），且为大批量生产，对模具寿命要求较高，宜采用中等间隙（Ⅱ类）
查表2-3（金属材料冲裁间隙比值）得：%0.20%0.14≤<
t
z
故取 ,42.0min mm Z =mm Z 60.0max =
∴ mm Z Z t 072.0)(4.0min max =-=δ
mm Z Z a 108.0)(6.0min max =-=δ
（1）落料件尺寸的基本计算公式为：
a
x D D a δ+∆-=0
)
(
m i n )
(t Z
x D D t δ--∆-=
查表2-5得：系数x=0.75，∆=0.19
故
mm 858.6319.075.064(108
.00
108.00++⨯-=＝）a D mm 438.6342.019.075.0-64(D 0072.00072.0t --⨯=＝）－
（2）冲孔件尺寸的基本计算公式为：
0)(t x d d t δ-∆+=
a
Z x d d a δ++∆+=0m i n )
(
查表2-5得：系数x=0.75，∆=0.13 故
mm
098.2213.075.022(0
072.00072.0--⨯+=＝）t d
mm 518.2242.013.075.022(d 108
.00
108.00a ++⨯+=＝）＋
3、设计冲压力和压力中心，初选压力机
零件周长：mm 04.270226414.3)(）＝＋（⨯
=+=d D L π 材料厚度：mm 3t =
查表2-3，取条料抗剪强度：Mpa 300b ＝
τ 则有：.0KN 243300304.270＝。

⨯⨯==b Lt F τ
KN 9.315300304.2703.13.1＝⨯⨯⨯==b Lt F τ
由于采用弹性卸料装置和下出料方式，查表2-6有：
卸K =0.035,推K =0.045,
顶K =0.05. 故：
KN 6.011.9315035.0F K F ＝卸卸⨯==
KN F .815.931505.0K F =⨯==顶顶
查表2-40，根据材料厚度取凹模入口直壁h=12mm,43/12==÷=t h n
KN 86.569.315045.04F K F ＝＝＝推推⨯⨯n
从而总的冲压力：
KN 82.38386.5606.119.315F F F F ＝＝＋＋＝推卸总++
根据总的冲压力，选择压力机型号为J23-40(开式双柱可倾式压力机)，主要技术参数
如下：
标称压力 400KN 滑块行程 100mm 行程次数 80次/min 最大闭合高度 300mm 闭合高度调节量 80mm 滑块中心到机身距离 300mm
工作台尺寸 前后520mm 左右 870mm 工作台孔尺寸 150mm
模柄孔尺寸 直径50mm 深度70mm 电动机功率 4KW 压力中心计算
由于零件为简单对称件，所以零件的压力中心就是零件的几何中心。

（六）模具零部件结构的确定
1.凹模设计
查《简明冲压设计手册》式2.16和2.17可得： 凹模高度Kh H = 凹模壁厚H
C
)25.1(-=
其中凹模刃口最大宽度h=64mm,由表2.41查得 K=0.35 所以：
mm Kh H 4.226435.0=⨯== C=(1.5~2)H=33.6~44.8，取C=40mm
由于工件形状为圆形，故选用圆凹模 凹模直径 mm C h D
144402642=⨯+=+=
凹模直壁高度
m m h 12/= 由以上算的凹模轮廓尺寸mm H D 4.22144⨯=⨯,查有关国家标准JB/T7643.4-94，取
标准尺寸28160⨯=⨯H D ,凹模材料选用Cr12MoV ，热处理淬硬（58-62）HRC 。

凹模尺寸见下图
2.固定板
(1) 凸模固定板：
凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择20mm ，选取板的规格为 20160⨯=⨯H
D
(2) 凸凹模固定板：
凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择25mm ， 选取板的规格为25160⨯=⨯H D
3.垫板的设计
垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块翠英磨平的垫板。

凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度取8mm ，选取规格
8160⨯φ
凸凹模垫板的外形尺寸与凸凹模固定板相同，厚度取10mm ，选取规格
10160⨯φ
4.卸料板的设计
用卸料板卸料，卸料板的平面外形与凸凹模板相同，取其厚度为18mm,即18160⨯=⨯H D , 卸料板材料为45号钢。

5.凸模设计
(1)冲孔凸模采用B 型圆凸模，凸模长度
mm
L L L 482820=+=+=凹固
冲模材料选用普通碳素工具钢，热处理淬硬（58-62）HRC ，[σt ]=1000-1600MP 。

凸模刃口基本尺寸见下图。

(2)凸模强度校核：
a ．承压应力校验
冲裁时凸模承受的压应力不超过
σt 凸模材料强度允许的压应力[σt ]，对于圆形凸模
[]
στt
t 4t d ≥ 则 []
m m
t
d 6.31000
3
3004 t
4min
=⨯⨯=
≥
στ
故d = 22.098mm 满足要求
b.弯曲应力校核：
凸模不发生失稳弯曲的最大长度为
nF
EJ L
42
max
π
≤
，对于圆形凸模
m m F d L 04.194315900
270270098.222
2max
=⨯=≤ 故L=48mm 满足要求
6.卸料装置中弹性元件的计算
模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：
（1）确定橡胶的横截面积A
p
F A x /=
查得矩形橡胶在预压缩量为10%-15%时的单位压力是0.5Mp, 所以
2221205.0/11060/mm p F A ===卸
由于能够加橡胶的极限面积为Π×（802
-322
）=16880.64mm 2＜22120 mm 2
，所以
要加两层橡胶
（2）确定橡胶的平面尺寸
根据零件的形状特点，选择圆形橡胶。

由于要布置固定螺钉和销钉，所以采用6块圆形橡胶分别安装在螺钉与销钉中间则： 设橡胶直径为D ：
2/124
2
A D
=⨯π
计算得，D=34.26mm,取D=40mm
（3）确定橡胶的自由高度H
0.30
~0.25L
H =
L 是考虑修模最后的卸料或压边的工作行程L=t+1+2=6mm
故H ≥24mm 又∵5.15.0≤≤D H ，H=20~60mm ，取H=25mm
（4）计算橡胶装模高度0H
橡胶垫的预压缩量为15%，则橡胶的装模高度约mm 5.4222585.0=⨯⨯,所以
选用的橡胶规格合理, 装模高度
0H 取43mm ，工作高度H=43-t-1=39mm.
7.凸凹模设计
凸凹模的壁厚18mm ，查表2-51最小壁厚=(2.0~2.5）t = 6~7.5,所以满足最小壁厚要求。

凸凹模高度H=h h h 86
254318=++=++固橡卸 , 具体各部分
尺寸见下图。

8.选择紧固件和定位零件
螺钉规格的选用：根据标准GB699选取材料为45号钢，热处理硬度值为HRC35-40，卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉，卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm ，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。

活动挡料销：在卸料板上固定了2个导料销，用于条料送进的定位。

9．选择模架及其它安装零件
根据GB/T 2861.5-90, 由凹模周界160Φ及安装要求，选取凹模周界：
200200⨯=⨯B L 上模座：45200250⨯⨯ 下模座50200250⨯⨯
导柱 19032⨯Φ 导套 4311532⨯⨯Φ。

10.模柄的设计：
由压力机型号 JG23-40，可查的模柄孔的直径为50mm ，深度为70mm 。

即选模柄B50×105JB/T7646.1。

参考文献
1、郝滨海主编 模具设计及CAD 化学工业出版社
2、郝滨海编著 冲压模具简明设计手册 化学工业出版社
3、付宏生主编 模具识图与制图 化学工业出版社
4、廖希亮邵淑玲主编机械制图山东科学技术出版社
5、李奇涵主编冲压成型工艺与模具设计科学出版社
6、山东大学机械学院编著机械设计常用标准
7、丁松聚主编冷冲模设计机械工业出版社。