模具设计与制造课程设计

模具设计课程设计
设计计算说明书
设计题目：垫圈的冲裁模具设计
设计者： XXXX
学号： XXXXXX0
专业班级：机械XXX班
指导教师： XXXXXXX
完成日期： 2015年6月14日
XXXXXXXXX
目录
一、零件图及要求 (1)
二、冲裁件工艺性分析 (2)
三、冲压工艺方案设计 (2)
四、排样设计 (2)
1．计算条料宽度和送进距离 (2)
2．计算材料利用率 (3)
五、计算压力中心 (3)
六、计算工序力，初选压力机 (3)
1．计算冲裁力 (3)
2．计算推件力 (4)
3．计算冲裁工序力 (4)
4．初选压力机 (4)
七、冲模零部件的选用、设计和计算 (4)
1．计算凸、凹模刃口尺寸 (4)
2．初定各主要零件外形尺寸 (5)
八、设计总结 (7)
九、参考资料 (8)
一、零件图及要求
零件名称：垫圈（图1）。

生产批量：大批量。

材料：Q235。

厚度：t=1.5mm。

设计该零件的冲裁模，并绘制模具装配图。

图纸要求：A1图纸，CAD打印。

二、冲裁件工艺性分析
冲裁件材料为Q235钢板，普通碳素钢，属于低碳钢，具有良好的冲压性能；冲裁件形状简单、对称，由圆弧和直线组成，符合冲裁件的工艺要求。

零件图中标注的外形尺寸公差等级在IT12-IT14，在冲裁件的经济精度范围内。

综上所述，该零件的所有形状都可以通过冲裁加工得到保证。

三、冲压工艺方案设计
由以上分析可知，冲裁件具有尺寸精度不高，形状轮廓较小，生产批量大，板料厚度较低等特点，所以采用工序集中的工艺方案。

查表2-18可得凸凹模最小壁厚c=1.2t=1.8mm,考虑到经济因素，可以采用简单模结构。

综上所述，模具结构形式采用导正销定位，刚性卸料，自然漏料方式的简单冲裁模。

设计一个工位，直接完成外轮廓的落料工序。

四、排样设计
1．计算条料宽度和送进距离
采用单排排样，如图2所示。

首先确定搭边值。

查表2-10，按矩形形状和板料厚度值，取工件搭边值m m 5.1a 1=，侧边搭边值按圆形取a=1.8mm 。

因此送料步距为：
mm 25.2431cos 5.1a '1≈+=+=︒
D D A 采用手动保持条料紧贴单侧导料板送料，则条料宽度按式（2-4）计算，查
表2-11，取Δ=0.5mm,0b =0.2mm 。

mm 4.23)8.128.19()a 2(05.0-05.0-0
-=⨯+=+=∆L B
最终确定的工件间搭边值、侧边搭边值、条料宽度如图3所示。

2．计算材料利用率
选用2.5mm ×1000mm ×1500mm 的钢板。

裁成宽23.4mm ，长1000mm 的条料，则每张板所出零件数为：
6242416425.245.110004.23150010001500n 1=⨯=-+=-+=A a B 裁成宽23.4mm ，长1500mm 的条料，则每张板所出零件数为： 2562614225
.245.115004.23100015001000n 1=⨯=-+=-+=A a B 由计算可知，板料采用第二种裁切方法比较经济。

板料利用率为： %26.72%1001500100005.4132624%10015001000≈⨯⨯⨯=⨯⨯=
nS η 式中，S ——冲裁制件面积（2mm ）。

五、计算压力中心
如图3所示，建立Y XO 1坐标系。

压力中心为图形几何中心。

六、计算工序力，初选压力机
1．计算冲裁力
由式（2-16）计算冲裁外形的落料力为：
N KLt F b c k 29.541000/3605.134.773.1=⨯⨯⨯==τ
采用简单模冲裁法，则冲裁力就为KN F c 29.54=
2．计算推件力
查表2-15，得055.0=t K 。

取n=3,由式（2-19）可得
N F nK F c t t k 96.829.54055.03=⨯⨯==
3．计算冲裁工序力
由式（2-21）得
kN F F F t c 25.6396.829.54=+=+=
4．初选压力机
压力机的公称压力应大于冲裁工序力，即=≥F F p 2.175.9kN ，查表1-5，初选开式双柱可倾式压力机，型号为J23-16。

七、冲模零部件的选用、设计和计算
1．计算凸、凹模刃口尺寸
1) 查表2-12，确定冲裁模间隙为mm Z 15.0min =，mm Z 19.0max =。

2) 计算落料刃口尺寸。

采用配制加工刃口尺寸以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制，保证最小间隙为0.15mm 。

未注尺寸公差等级取经济精度IT14，查标准公差数值表（GB/T
1800.1-2009），得到mm 40
30.0-1R A =、mm 9.9036.0-2R A =；进行偏差转换
mm 31.5310
0.50-50.003==+A ；mm 8.1900.20-4=A 。

查表2-14，由于工件四角均为圆弧，因此按圆形工件，1A 、2A 、3A 、4A 取尺寸磨损系数为x=0.5。

落料刃口尺寸均为A 类尺寸，取4/d ∆=δ，按式（2-13）计算得：
mm x A A 075.004/30.004/0111m 85.3)30.05.04()(1++∆+=⨯-=∆-=
mm x A A 09.004/36.004/0222m 72.9)36.05.09.9()(2++∆+=⨯-=∆-=
mm x A A 125.004/50.004/033m325.31)50.05.05.31()(3++∆+=⨯-=∆-=
mm x A A 05.004/20.004/044m47.19)20.05.08.19()(4++∆+=⨯-=∆-=
2．初定各主要零件外形尺寸
1) 凹模外形尺寸的确定。

查表2-17，依据mm L L a 33.772==，取K=1.25。

根据式（2-15）计算得：
mm F K H c a 22542901.025.11.033≈⨯⨯==
根据式（2-32），凹模横向壁厚：mm H c a 272.11≈=;纵向壁厚：
mm H c a 335.12≈=;
凹模宽度B 的确定：
mm B 8.853328.19c 22=⨯+=+=工件宽
凹模长度L 的确定：
mm c L 95.10527225.247.2721=⨯++=++=送料步距工件长
查冲模矩形凹模板标准（JB/T 7643.1-2008），确定凹模外形尺寸为 125mm ⨯100mm ⨯28mm 。

2) 凸模固定板、刚性卸料板、导料板、垫板等厚度尺寸的确定。

根据式（2-37）初算固定板的厚度：mm H a 6.17228.08.0h g =⨯==。

取外形尺寸与凹模尺寸相同，查矩形固定板标准（JB/T 7643.2-2008）,取固定板厚度mm h g 18=。

查表2-19得，卸料板厚度mm h x 12=。

导料板的厚度要大于挡料销顶端高度与条料厚度之和，并有2-8mm 的空隙。

导料板大致的外形尺寸近似为125mm ⨯38mm ，查冲模导料板标准（JB/T 7643.5-2008）,取mm h dl 8=。

根据凹模外形尺寸，查矩形垫板标准（JB/T 7643.3-2008）,取垫板厚度
为：mm h db 6=。

3) 凸模长度尺寸的确定。

模具闭合状态时，凸模固定板和刚性卸料板之间的距离、凸模的修磨量、凸模进入凹模的距离，一般在15mm-20mm 之间取值，此处取A=20mm 。

根据式（2-29），得凸模长度：
mm A h h h L dl x g p 582081218=+++=+++=
4) 上、下模座的计算。

根据式（2-35）计算得下模座厚度：
mm H H a x 27222.12.1≈⨯==
根据式（2-36）计算得上模座厚度：
mm H H x s 225-==
5) 标准模架的选取。

依据已经算出来的各板的厚度，估算模具闭合高度值为：
mm H h h A h h H H H 13522618201282227s
db g x dl a x =+++++++=+++++++=闭合
由于模具要求导向平稳，故选用对角导柱模架。

根据凹模周界尺寸125mm ⨯100mm 及初算闭合高度闭合H ，查冲模导板导向模架标准（GB/T
2851-2008）,选取模架规格为：
导板导向模架 对角导柱125⨯100⨯140-165 I GB/T2851——2008 并由此确定上、下模座及导板规格为：
上模座125⨯100⨯30 GB/T2855.1——2008
下模座125⨯100⨯35 GB/T2855.2——2008
经查表1-5，初选的压力机J23-16的最大装模高度、工作台尺寸、均能够满足模具的安装和使用要求。

八、设计总结
九、参考资料
[1] 田光辉.林红旗主编.模具设计与制造.第2版.北京：北京大学出版社.2015
[2] 何铭新.钱可强.徐祖茂主编.机械制图.第6版.北京：高等教育出版社.2012
[3] 刘美华.张秀娟主编.互换性与测量技术.第1版.武汉：华中科技大学出版社.2013。