垫片设计说明书

常州轻工职业技术学院

学 生 实 践 报 告

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模具综合实训一（重修） 徐自明 09模具332 李敬亮 0963223232 11 - 12学年 第2 学期 2012年4月20日~2012年4月24日

1

冲压模具设计与制造

图1所示冲裁件，材料为Q235，厚度为1.2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺编制。

零件名称：圆垫片 Φ30 生产批量：大批 材料 ：Q235

材料厚度：t=1.2mm Φ13

1.2

图1 产品零件图

一、冲压工艺与模具设计

⒈ 冲压件工艺分析

①󰀀 料：该冲裁件的材料Q235钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 ②零件结构：该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁。 ③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。孔边的公差为±0.11，属11级精度。查公差表可得各尺寸公差为：

零件外形：3000.52mm

0.36零件内形：130mm

结论：适合冲裁。 ⒉ 工艺方案及模具结构类型

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案： ①先落料，再冲孔，采用单工序模生产。

2

②落料－冲孔复合冲压，采用复合模生产。 ③冲孔－落料连续冲压，采用连续模生产。

方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于有公差要求，为了更好地保证此尺寸精度，最后确定用复合冲裁方式进行生产。

工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。

⒊主要设计计算 ⑴ 排样设计及计算

查《冲压模具设计与制造》表2.5.2确定搭边值： 两工件间的搭边：a=2.2mm； 工件边缘搭边:a1=2.5mm；

步距为: 32.2mm ； 条料宽度B=(D+2a1) =(30+2×2.5)

=35

确定后排样图如图2所示。 2.5 图2 排样图 一个步距内的材料利用率η为： A100% 35 BS =(3.14×15×15)/（35×32.2） = 62.7％ 2.2 32.2

查板材标准，宜选900mm×1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为25张条料（70mm×

3

总nA1100%LB1000mm），每张条料可冲775个工件，则η

总为

：

=

7757069001000×100％

=61％

即每张板材的材料利用率为61％。 ⑵ 总冲压力计算 落料力 F总=1.3Ltτ =1.3×35×1.2×450 =24.57(KN)

其中τ按非退火A3钢板计算. 冲裁力 F冲=1.3Ltτ

=1.3×2π×13×1.2×450 =5.73(KN)

其中:d为冲孔直径,2πd为两个孔圆周长之和。卸料力 F卸=K卸F落 =0.05×24.57 =13.51(KN)

推件力 F推=nK推F落 =0.055×24.57 =1.35(KN)

其中n=1是因有1个孔. 总冲压力：

F总=F落+F冲+F卸+F推

=24.57+5.73+13.51+1.35

4

=45.16(KN)

⑷ 凸凹模刃口尺寸计算 刃口尺寸计算列于表1中。其中:

落料部分以凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。

孔边距12±0.43近似按孔心距计算。

表1 刃口尺寸计算

基本尺寸及分类 0冲裁 间隙 磨损 系数 计算公式 制造 公差 计算 结果 Dd=29.5700.185Dmax0 =300.74 相应凸模尺寸按Zmin=0.246 Zmax=0.36 制件精度为：故x=0.5 IT14级，Dd=(Dmax-xΔ)0 4凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246～0.36之间 Δ/4 Dd=14.770同上 0.130Dmax Zmax- Zmin =0.36-0.246 =0.11mm 落 =150.52 料 凹 Dmax0 模 =300.52 0Dmax0Dd=29.570同上 0.13 0 同上 Dd=(Dmax-xΔ)0 Δ/4 4Dd=29.5700.13 =300.52 0相应凸模尺寸凹模尺寸配作，保证 单面间隙在 0.123～0.18之间 5

冲 孔 dmin0 dp=15.180.09 0 同上 dp=(dmin+xΔ)相应凹模尺寸按04 Δ/4 凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.246～0.36之间 0.36=150 孔边距 120.11 孔 心 距 L±00L制件精＝同上 度为IT11级，故x＝0.75 Lp=11.970.028 0Bj(Bminx)0 14Δ/4 2= 同上 x＝0.5 Ld=(Lmin+0.5Δ) 37±0.31 1Δ 81=×0.62 8=0.078 Ld=37±0.078 ⑸ 主要模具零件结构尺寸 凹模板尺寸:

凹模厚度:H=kb(≥15mm) H=0.28×35=9.8mm

凹模边壁厚:c≥(1.5～2)H =(1.5～2) ×18.2

=(14.7～19.6)mm 实取c=18mm

凹模板边长:L=b+2c =35+2×18 =71mm

查标准JB/T –6743.1-94: 凹模板宽B=125mm

故确定凹模板外形为: 125×125×18(mm)。将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为: 125×125×14(mm)。

凸凹模尺寸:

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凸凹模长度:L=h1+h2+h =16+10+24 =50(mm)

其中: h1─ 凸凹模固定板厚度

h2─ 弹性卸料板厚度

h─增加长度(包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等)

此凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,根据强度要求查《冷冲模设计及制造》表 3－36知,该壁厚为4.9mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够。

凸模尺寸:

凸模长度:L凸=h1+h2+h3 =14+12+14 =40mm

其中:h1─凸模固定板厚 h2─空心垫板厚

h3─凹模板厚

凸模强度校核:该凸模不属于细长棒,强度足够。 ⑹ 其它模具零件结构尺寸

根据倒装复合模形式特点:凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94确定其它模具模板尺寸列于表2:

表2 模具零件结构尺寸

序号 1 2 3 4

名称 上垫板 凸模固定板 空心垫板 卸料板 长×宽×厚(mm) 125×125×6 125×125×14 125×125×12 125×125×10 材料 T8A 45钢 45钢 45钢 数量 1 1 1 1 7

5 6 凸凹模固定板 下垫板 125×125×16 125×125×6 45钢 T8A 1 1 根据模具零件结构尺寸,查标准GB/T2855.5-90选取后侧导柱125×25标准模架一副。

⑺ 冲床选用

根据总冲压力F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合学校现有设备,选用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：

公称压力：630KN 滑块行程：130mm 行程次数：50次∕分 最大闭合高度：360mm 连杆调节长度：80mm

工作台尺寸（前后×左右）：480mm×710mm ⒋ 冲压工艺规程 ⒌ 模具总装配图 ⒍ 模具零件图 二、制造过程

1.模具零件加工工艺规程

凹模加工工艺规程 材料:Gr12 硬度: 60～64 HRC 序号 1 2 3 4 工序名 备料 粗铣 平面磨 钳 工序内容 条料锯切(退火状态):130×130×16mm 铣六面到尺寸125.3×125.3×15,注意两大平面与两相邻侧面用标准角尺测量达基本垂直 磨光两大平面厚度达14.6mm,并磨两相邻侧面达四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸 ②钻孔 钻螺纹底孔,销钉底孔,凹模洞口穿线孔 ③铰空 铰销钉孔到要求 ④攻丝 攻螺纹丝到要求 淬火 使硬度达60～64 HRC 8

5

热处理 6 7 8 9 10 11

平面磨 线切割 钳 钳 平磨 钳 磨光两大平面,使厚度达14.3mm 割凹模洞口,并留0.01～002mm研余量 ① 研磨洞口内壁侧面达0.8µm ② 配推件块到要求 用垫片层保证凸凹模与凹模间隙均匀后,凹模与上模座配作销钉孔 磨凹模板上平面厚度达要求 总装配 凸凹模加工工艺规程 材料:Gr12 硬度: 60～64 HRC 序号 1 2 3 4 工序名 备料 粗铣 平磨 钳 铣六面见光 磨高度两平面到尺寸51mm ①划线 在长度方一侧留线切割夹位6mm后,分中划凸模轮廓线并划两凹模洞口中心线 ②钻孔 按凹模洞口中心钻线切割穿丝孔 ③锪扩凹模落料沉孔到要求，钻螺纹底孔并攻丝到要求 淬火 硬度达60～64 HRC 磨高度到50.4mm 割凸模及两凹模,并单边留0.01～0.02mm研磨余量 ①研配 研凸凹模并配入凸模固定板 ②研 各侧壁到0.8µm 磨高度到要求 总装配 工序内容 条料锯切(退火状态):70×40×55mm 5 6 7 8 9 10

热处理 平磨 线切割 钳 平磨 钳 凸模固定板加工工艺规程 材料:45# 硬度: 24～28 HRC 序号 1 2 3 4 5 工序名 备料 热处理 粗铣 平磨 钳 氧割 130×130×16mm 调质 硬度24～28 HRC 铣六面达125.3×125.3×14.8mm,并使两大平面和相邻两侧面相互基本垂直 磨光两大平面厚度达14.4mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 凸模固定孔中心线,销钉孔中心线,螺纹过孔中心线,销钉过孔中心线 ②钻孔 凸模固定孔穿丝线,螺纹过孔和销钉过孔到要求 9

工序内容

6 7 8 9 10

线切割 铣 钳 平磨 钳 割凸模固定孔单边留0.01～0.02mm研余量 铣凸模固定孔背面沉孔到要求 研配凸模 磨模厚度到要求 总装配 用透光层使凸模,凹模间隙均匀后,与上模座板配作销孔

凸凹模固定板加工工艺规程 材料:45# 硬度: 24～28 HRC 序号 1 2 3 4 5 工序号 备料 热处理 粗铣 平磨 钳 氧割 130×130×18mm 调质 硬度24～28 HRC 铣六面达125.3×125.3×16.8mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直 磨光两大平面,厚度达16.4mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 螺纹孔中心线,螺纹过孔中心线, 销钉孔中心线,凸凹模固定孔轮廓线 ②钻孔螺纹底孔,螺纹过孔到要求,凸凹模固定孔线切割穿线孔 ③攻丝 攻螺纹底丝到要求 割凸凹模固定孔,单边留研余量0.01~0.02mm 研配 将凸凹模配入固定孔 磨厚度到要求 装配 与下模座配作销钉孔 工序内容 6 7 8 9 线切割 钳 平磨 钳

卸料板加工工艺规程 材料:45# 硬度: 24～28 HRC 序号 1 2 3 4 5 工序名 备料 热处理 粗铣 平磨 钳 氧割 130×130×12mm 调质 硬度24～28 HRC 铣六面达125.3×125.3×10.8mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直 磨光两大平面,厚度达10.4mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 螺纹孔中心线,定位钉孔中心线及中间型孔轮廓线 ②钻孔 螺纹底孔,定位钉底孔型孔穿线孔 ③铰孔,攻丝 铰定位钉底孔到要求,螺纹孔攻丝到要求 割型孔到要求 ① 型孔与凸凹模装配 10

工序内容 6 7

线切割 钳 ②定位钉与定位钉装配 ③ 螺纹孔与螺钉装配 8 9

上垫板加工工艺规程 材料:T8A 硬度: 54～58 HRC 序号 1 2 3 4 5 6 7 序号 1 2 3 4 工序名 备料 粗铣 平磨 钳 热处理 平磨 钳 工序名 备料 粗铣 平磨 钳 工序内容 条料锯切(退火状态): 130×130×10mm 铣六面达125.3×125.3×7mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直 磨光两大平面,厚度达6.6mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 螺纹过孔中心线,销钉过孔中心线 ②钻孔 钻螺纹过孔,销钉过孔到要求 淬火 硬度: 54～58 HRC 磨两大平面厚度达要求 总装配 工序内容 条料锯切(退火状态): 130*130*10mm 铣六面达125.3×125.3×7mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直 磨光两大平面,厚度达6.6mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 紧固螺钉过孔中心线,卸料螺钉过空中心线,销钉孔中心线,落废料孔中心线,凸凹模紧固螺钉过孔中心线 ②钻孔 钻上述各孔到要求 淬火 硬度: 54～58 HRC 磨两大平面厚度达要求 总装配 平磨 钳 磨厚度到要求 总装配 下垫板加工工艺规程 材料:T8A 硬度: 54～58 HRC

5 6 7 热处理 平磨 钳 空心垫板加工工艺规程 材料:45# 硬度: 24～28 HRC 序号 1 2 3

工序名 备料 热处理 粗铣 氧割 130×130×15mm 调质 硬度24~28 HRC 工序内容 铣六面达125.3×125.3×12.8mm,并使两大平面和相邻两侧面基11

本垂直 4 5 6 7 8 9

上模座加工工艺规程 材料:HT200 序号 1 2 3 4 5 工序名 备料 钳 平磨 钳 钳 工序内容 按GB/T 2855.5―90选购125×125模架 ①划线 螺钉过孔中心线,销钉孔中心线,模柄孔中心线及轮廓线 ②钻孔 钻螺钉过孔及锪背面沉孔到要求 与模柄配平模柄孔Ф52及台阶Ф60到要求 与模柄配钻止转销孔到要求 总装配 ①用透光层保证凸模固定板上两凸模与下模上凸凹模对中后,上模座与凸模固定板配作销孔 ②用垫片层保证凹模与下模上凸凹模的凸模对中后,上模座与凹模板配作销孔 总装配 平磨 钳 铣 钳 平磨 钳 磨光两大平面,厚度达12.4mm；并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm ①划线 螺钉过孔中心线,销钉过孔中心线,推件块型孔轮廓线 ②钻孔 钻销钉孔及螺钉过孔到要求 铣推件块型孔到要求 配入推件块 磨两大平面厚度达要求 总装配 6

钳 下模座加工工艺规程 材料：HT200 序号 1 2 工序名 备料 钳 工序内容 按GB/T 2855.5―90选购125×125模架 ①划线 紧固螺钉过孔中心线,卸料螺钉过孔中心线,落废料孔中心线,凸凹模紧固螺钉头过孔中心线 ②钻孔 钻上述各孔到要求,锪孔背面沉孔到要求 与凸凹模固定板配作销钉孔 总装配 3 4

钳 钳 推件块加工工艺规程 材料:45# 硬度: 24—28 HRC

12

序号 1 2 3 4 5 6 7 工序名 备料 热处理 粗铣 平磨 钳 铣 钳 氧割 74×37×25mm 淬火 硬度: 24～28 HRC 铣六面见光 磨上下两平面到要求 工序内容 ①划线 2–φ12过孔中心线,各面轮廓线 ②钻孔 钻2–φ12过孔到要求 各型面各台阶到要求 总装配 冲孔凸模加工工艺规程 材料：T10A 硬度：56～60HRC

序号 工序名称 10 20 30 备料 热处理 车 锯圆棒料φ15×55mm 退火，硬度达180～220HB 工 序 内 容 ①车一端面，打顶尖孔，车外圆至φ12mm；掉头车另一端面，长度至尺寸50mm；打顶尖孔。 ②双顶尖顶，车外圆尺寸φ11.40.04mm,φ10.60.04mm至要求；车尺寸500.25mm至要求。 40 50 60 70 80 90 100

检验 热处理 磨削 线切割 磨削 检验 钳工 检验 淬火，硬度至56～60HRC。 0磨削外圆尺寸φ1100.25mm，φ10.180.044mm至要求。 1切除工作端面顶尖孔，长度尺寸至400mm要求。 磨削端面至Ra0.8μm。 装配 13

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同心圆垫片复合模 常州轻工职业技术学院

图1 模具装配图

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图2 凸模

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图3 凹模板

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图4 上模座板

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图5 下模座板

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图6 上垫板

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图7 下垫板

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图8 凸模固定板

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图9 空心垫板

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图10 卸料板

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图11 凸凹模固定板

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车间 产品型别 版次 工艺规程 零件名称 垫片 零件号 （连封面共 页） （另附对照表 页） ： 工艺室主任 车间主任 主管工艺员 总工艺师 年 月 日 批准 26

车间 工序号 工作程序 工序名称 型别 材料 工作地 毛料种类 页次 设备名称 零件名称 设备型别 工作等级 零件号 工时定额 第 页 共 页 附注 1 2 3 4 更改单号 切料 冲压 去毛刺 检验 编号 签字 日期 签字 剪床 车间主任 主管工艺师 开式双柱J23-63 可倾冲床 游标卡尺 日期 更改单号 编号 工艺员 工艺组长 工艺室主任

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车 间 35 35 切料图表 型 别 零件名称 止动件 材料 分类 零 件 号 Q235 内 容 硬度 工序号 1 剪床 设备名称 设备型别 尺 码 第 页 共 页

3527=945 45 技术条件 编号 重 量 1 2 3 4 5 更改单号

原料尺寸 分成条料尺寸 分成条料的数量 1000×900mm 900×35 mm 27 车间主任 主管工艺师 条料制成零件的数量 28 材料利用率% 工艺员 工艺组长 工艺室主任 61% 日期 编号 签字 日期 更改单号 编号 签字 28

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