第七组课题设计1

湖南理工学院

车门垫板课程设计任务书

设计题目： 车门垫板子模具设计 系 部： 机械工程学院

专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名: 周慧 饶子详 廖何欢 田兵

学 号：[1**********] [1**********] [1**********] [1**********]

起迄日期: 2012 年 6 月 日 ~ 2012 年 6 月 16 日

指导教师: 李 铁 林

教研室主任：

车门垫板的冲压模具设计

1 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、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业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。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲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，逐渐缩小与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。

2 零件冲压工艺分析

2.1冲裁件的工艺分析

如图所示零件为22型客车车门垫板，每辆车数量为6个，材料为Q235，厚度t=4mm。

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,σb=450Mpa。

2.2确定冲压工艺方案

2.2．1方案的选择

方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。 方案二：冲孔—落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压。级进模生产。

2.2．2各类模具及特点比较

2.2.3根据结构表分析

方案一：模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二：只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。

方案三：只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。 2.2.4确定模具

通过对上述三种方案的分析比较，零件工艺性较好，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，如果采用落料以后再冲孔，则效率太低，而且质量不易保证。该工件的冲压生产采用方案三级进模为佳，弹性卸料，自然漏料，为增强凹模刃口强度，其中间还需留一空步，排样如图3所示。

3 模具的结构形式

3.1模具类型

由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。

3.2操作方式

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。

3.3卸料、出件方式

为了便于操作，提高生产率，采用弹性卸料方式，因采用级进模生产，故采用凸模与

卸料板推下的出件方式。

3.4确定导向方向

方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。

方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。

方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。

根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用考虑零件厚度较后，模架类型及精度，采用对角导柱模架导向方式，即方案一最佳。

3.5工作方式

将剪裁好的板料15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15，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2 车门垫板冲孔、落料级进模

4 模具的设计计算

4.1排样方式及材料利用率

由表2-18查的搭边数值：a=3.5，a1=3.2 进距 s=B+a1=40+3.2=43.2mm 条料宽度 b=L+2a=375+2×3.5=382mm

图2 排样图

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=n1×n2=3×53=159个 材料利用率n总=(n总A/LB)×100%

=(159×10580)/(2300×1500)×100% =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=n1×n2=6×34=204个 材料利用率n总=(n总A/LB)×100%

=(204×10580)/(2300×1500)×100% =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383×1500的条料，具体排样图如图3。

图3 排样图

4.2冲裁力的计算

冲孔力 F孔=Ltb=494×4×450N=889200N

落料力 F落=Ltb=830×4×450N=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卸=0.04

F

卸

=(F孔+F落)K卸=(889200+1494000)×0.04N=95328N

冲孔及落料部分的推料力 查表2-37 K推=0.045

F推

=(F孔+F落)K推

=(889200+1494000)×0.045N=107244N

总冲压力

F总

=F冲+F卸+F推

=2383200N+95328N+107244N=2585772N

4.3确定压力中心

X0

=(830×187.5+214×95.5+20×215+130×247.5+5×280

+100×305+25×330)/(830+214+20+130+5+100+25) =190.85

根据料宽383mm，则X0取191.5。

Y0

=(830×100.5+214×12.5+280×12.5)/(830+214+280)

=65.29 则Y0取65.5。

图4 压力中心分析图

4.4各主要零件的尺寸的计算

4.4．1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×315mm×40mm。 4.4.2凸模固定板

凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.6～0.8倍。

H=(0.6～0.8)H=24mm～32mm 取整数30mm

1

固定凸模的型孔决定与凸模的结构设计，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500mm×315mm×30mm。 4.4.3垫板

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22×85，其承压应力

σ=FA=[(22+85)×2×4×450]/(85×22)Mp=205.99Mp

a

a

铸铁模板的b=90～140Mp，

a

即σ＞b

因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。选择外形尺寸为500mm×315mm×10mm的标准件，材料为45号钢。

4.4.4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/(0.25～0.3)=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。 4.4.5卸料版厚度

卸料板厚度一般情况下取10～15mm，考虑到板料较薄，这里取卸料板的厚度为10mm。 4.4.6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=h1+h2+h3+h

=30mm+10mm+4mm+34mm

=78mm

4.4．7凸凹模刃口尺寸

由表2-23，查得凸凹模初始间隙： Zmin=0.64mm, Zmax=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0



p

d

d



d

p

Z

min0

d

dx

落料尺寸：DdDX0 DpDdZmin0



d

DX

pZ

0min

P

① 小冲孔

工件小孔尺寸： 宽22mm，长850mm（见图1） 由表2-28查得，

尺寸为22mm时P=0.02mm d=0.025mm 尺寸为85mm时P=0.025mm d=0.035mm 尺寸22的IT14级公差 △=0.52mm 查表2-30，磨损系数均为 x=0.5

1

d=(22+0.5×0.52)

p1

0.02mm=22.2600.02mm

d

p2

=(85+0.5×1)00.025mm=85.50.025mm，

dd

d1

0.0250.025=(22+0.5×0.52+0.64)0mm=22.90mm

d2

0.0350.035=(85+0.5×1+0.64)0mm=86.140mm

②大冲孔

1

工件大孔尺寸: 宽20mm、25mm,长50mm、1150mm(见图1)

根据表2-28查得,

尺寸为20mm、25mm时 P=0.02mm d=0.025mm 尺寸为50mm时 P=0.02mm d=0.03mm 尺寸为115mm时 P=0.025mm d=0.035mm

尺寸20、25、50的IT14级公差分别为

=0.52mm, =0.52mm, =0.62mm

1

2

3

查表2-30，磨损系数均为 x=0.5

d

p1

=(20+0.5×0.52)0mm=20.260mm 0.020.02

0.02

d=(25+0.5×0.52)

p2

mm=25.260mm 0.02

d

p3

=(50+0.5×0.62)0mm=50.310mm 0.020.02

0.025

d=(115+0.5×1)

p4

mm=115.50mm 0.025

0.0250.025

=(20+0.5×0.52+0.64)mm=20.9mm 00dd1

0.0250.025=(25+0.5×0.52+0.64)mm=25.9mm 00d2

dd

d3

0.030.03=(50+0.5×0.62+0.64)0mm=50.950mm

0.0350.035=(115+0.5×1+0.64)mm=116.14mm 00dd4

③落料

工件外形尺寸： 长375mm，宽400-0.5mm(见图1) 根据表2-28查得,

尺寸为375mm时 p=0.04mm d=0.06mm 尺寸为40mm时 p=0.02mm d=0.03mm

尺寸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=0.5

D=(375-0.5×1.4)

d1

0.06

00.06

mm=374.30mm

D=(40-0.5×0.62)

d2

0.0300.03

mm=39.690mm

00

=(375-0.5×1.4-0.64)mm=373.660.040.04mm Dp1

00=(40-0.5×0.62-0.64)mm=39.050.020.02mm Dp2

Dp2=(40-0.5×0.62-0.64)0-0.02mm=39.050-0.02mm

5 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，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。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）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.6-81），均具有如下特点：螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，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与凹模面平行；螺钉材料为35号钢且要求热处理硬度为28～38HRC，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钉，其特点是用35号钢制造，并淬火达28～38HRC，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 2866.11—81

模柄是连接上模和压力机的零件，这里采用的具体规格是B50×100 GB2862.3-81。由四个螺钉固定到上模座上。

6 选用压力机

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×315mm

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：200mm 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×800mm 工作台孔尺寸：650mm×350mm

7 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。根据凹模的周界尺寸为500mm×315mm，因此选：模架500×315×245～290Ⅰ GB/T 2851.1 如图5所示。

图5 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45×230×60，导套为45×125×48。

8模具的装配

8.1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。

8.2凸模的装配

凸模用固定板将其装在模座上的，凸模与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,将凸模尾部与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。

8.3下模的装配

先将下模座和凹模叠加起来，然后用圆柱销定位，最后用螺钉固定。

8.4上模的装配

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、橡胶与上模座连接。然后再安装模柄。

8.5试冲与调试

装机试冲并根据试冲结果进行相应调整。

9 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与计算，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）。

10参考文献

[1] 徐新成 翁其金.冲压工艺及冲模设计.北京：机械工业出版社，2004 [2] 王立人，张辉.冲压模设计指导.北京：北京理工大学出版社，2009 [3] 刘鸿文.材料力学.第四版.高等教育出版社，2009 [4] 胡凤兰.互换性与技术测量.高等教育出版社.2005 [5] 王兰美.机械制图.高等教育出版社.2004

湖南理工学院

车门垫板课程设计任务书

设计题目： 车门垫板子模具设计 系 部： 机械工程学院

专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名: 周慧 饶子详 廖何欢 田兵

学 号：[1**********] [1**********] [1**********] [1**********]

起迄日期: 2012 年 6 月 日 ~ 2012 年 6 月 16 日

指导教师: 李 铁 林

教研室主任：

车门垫板的冲压模具设计

1 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、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业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。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲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，逐渐缩小与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。

2 零件冲压工艺分析

2.1冲裁件的工艺分析

如图所示零件为22型客车车门垫板，每辆车数量为6个，材料为Q235，厚度t=4mm。

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,σb=450Mpa。

2.2确定冲压工艺方案

2.2．1方案的选择

方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。 方案二：冲孔—落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压。级进模生产。

2.2．2各类模具及特点比较

2.2.3根据结构表分析

方案一：模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二：只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。

方案三：只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。 2.2.4确定模具

通过对上述三种方案的分析比较，零件工艺性较好，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，如果采用落料以后再冲孔，则效率太低，而且质量不易保证。该工件的冲压生产采用方案三级进模为佳，弹性卸料，自然漏料，为增强凹模刃口强度，其中间还需留一空步，排样如图3所示。

3 模具的结构形式

3.1模具类型

由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。

3.2操作方式

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。

3.3卸料、出件方式

为了便于操作，提高生产率，采用弹性卸料方式，因采用级进模生产，故采用凸模与

卸料板推下的出件方式。

3.4确定导向方向

方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。

方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。

方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。

根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用考虑零件厚度较后，模架类型及精度，采用对角导柱模架导向方式，即方案一最佳。

3.5工作方式

将剪裁好的板料15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15，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2 车门垫板冲孔、落料级进模

4 模具的设计计算

4.1排样方式及材料利用率

由表2-18查的搭边数值：a=3.5，a1=3.2 进距 s=B+a1=40+3.2=43.2mm 条料宽度 b=L+2a=375+2×3.5=382mm

图2 排样图

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=n1×n2=3×53=159个 材料利用率n总=(n总A/LB)×100%

=(159×10580)/(2300×1500)×100% =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=n1×n2=6×34=204个 材料利用率n总=(n总A/LB)×100%

=(204×10580)/(2300×1500)×100% =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383×1500的条料，具体排样图如图3。

图3 排样图

4.2冲裁力的计算

冲孔力 F孔=Ltb=494×4×450N=889200N

落料力 F落=Ltb=830×4×450N=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卸=0.04

F

卸

=(F孔+F落)K卸=(889200+1494000)×0.04N=95328N

冲孔及落料部分的推料力 查表2-37 K推=0.045

F推

=(F孔+F落)K推

=(889200+1494000)×0.045N=107244N

总冲压力

F总

=F冲+F卸+F推

=2383200N+95328N+107244N=2585772N

4.3确定压力中心

X0

=(830×187.5+214×95.5+20×215+130×247.5+5×280

+100×305+25×330)/(830+214+20+130+5+100+25) =190.85

根据料宽383mm，则X0取191.5。

Y0

=(830×100.5+214×12.5+280×12.5)/(830+214+280)

=65.29 则Y0取65.5。

图4 压力中心分析图

4.4各主要零件的尺寸的计算

4.4．1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×315mm×40mm。 4.4.2凸模固定板

凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.6～0.8倍。

H=(0.6～0.8)H=24mm～32mm 取整数30mm

1

固定凸模的型孔决定与凸模的结构设计，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500mm×315mm×30mm。 4.4.3垫板

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22×85，其承压应力

σ=FA=[(22+85)×2×4×450]/(85×22)Mp=205.99Mp

a

a

铸铁模板的b=90～140Mp，

a

即σ＞b

因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。选择外形尺寸为500mm×315mm×10mm的标准件，材料为45号钢。

4.4.4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/(0.25～0.3)=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。 4.4.5卸料版厚度

卸料板厚度一般情况下取10～15mm，考虑到板料较薄，这里取卸料板的厚度为10mm。 4.4.6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=h1+h2+h3+h

=30mm+10mm+4mm+34mm

=78mm

4.4．7凸凹模刃口尺寸

由表2-23，查得凸凹模初始间隙： Zmin=0.64mm, Zmax=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0



p

d

d



d

p

Z

min0

d

dx

落料尺寸：DdDX0 DpDdZmin0



d

DX

pZ

0min

P

① 小冲孔

工件小孔尺寸： 宽22mm，长850mm（见图1） 由表2-28查得，

尺寸为22mm时P=0.02mm d=0.025mm 尺寸为85mm时P=0.025mm d=0.035mm 尺寸22的IT14级公差 △=0.52mm 查表2-30，磨损系数均为 x=0.5

1

d=(22+0.5×0.52)

p1

0.02mm=22.2600.02mm

d

p2

=(85+0.5×1)00.025mm=85.50.025mm，

dd

d1

0.0250.025=(22+0.5×0.52+0.64)0mm=22.90mm

d2

0.0350.035=(85+0.5×1+0.64)0mm=86.140mm

②大冲孔

1

工件大孔尺寸: 宽20mm、25mm,长50mm、1150mm(见图1)

根据表2-28查得,

尺寸为20mm、25mm时 P=0.02mm d=0.025mm 尺寸为50mm时 P=0.02mm d=0.03mm 尺寸为115mm时 P=0.025mm d=0.035mm

尺寸20、25、50的IT14级公差分别为

=0.52mm, =0.52mm, =0.62mm

1

2

3

查表2-30，磨损系数均为 x=0.5

d

p1

=(20+0.5×0.52)0mm=20.260mm 0.020.02

0.02

d=(25+0.5×0.52)

p2

mm=25.260mm 0.02

d

p3

=(50+0.5×0.62)0mm=50.310mm 0.020.02

0.025

d=(115+0.5×1)

p4

mm=115.50mm 0.025

0.0250.025

=(20+0.5×0.52+0.64)mm=20.9mm 00dd1

0.0250.025=(25+0.5×0.52+0.64)mm=25.9mm 00d2

dd

d3

0.030.03=(50+0.5×0.62+0.64)0mm=50.950mm

0.0350.035=(115+0.5×1+0.64)mm=116.14mm 00dd4

③落料

工件外形尺寸： 长375mm，宽400-0.5mm(见图1) 根据表2-28查得,

尺寸为375mm时 p=0.04mm d=0.06mm 尺寸为40mm时 p=0.02mm d=0.03mm

尺寸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=0.5

D=(375-0.5×1.4)

d1

0.06

00.06

mm=374.30mm

D=(40-0.5×0.62)

d2

0.0300.03

mm=39.690mm

00

=(375-0.5×1.4-0.64)mm=373.660.040.04mm Dp1

00=(40-0.5×0.62-0.64)mm=39.050.020.02mm Dp2

Dp2=(40-0.5×0.62-0.64)0-0.02mm=39.050-0.02mm

5 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，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。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）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.6-81），均具有如下特点：螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，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与凹模面平行；螺钉材料为35号钢且要求热处理硬度为28～38HRC，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钉，其特点是用35号钢制造，并淬火达28～38HRC，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 2866.11—81

模柄是连接上模和压力机的零件，这里采用的具体规格是B50×100 GB2862.3-81。由四个螺钉固定到上模座上。

6 选用压力机

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×315mm

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：200mm 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×800mm 工作台孔尺寸：650mm×350mm

7 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。根据凹模的周界尺寸为500mm×315mm，因此选：模架500×315×245～290Ⅰ GB/T 2851.1 如图5所示。

图5 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45×230×60，导套为45×125×48。

8模具的装配

8.1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。

8.2凸模的装配

凸模用固定板将其装在模座上的，凸模与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,将凸模尾部与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。

8.3下模的装配

先将下模座和凹模叠加起来，然后用圆柱销定位，最后用螺钉固定。

8.4上模的装配

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、橡胶与上模座连接。然后再安装模柄。

8.5试冲与调试

装机试冲并根据试冲结果进行相应调整。

9 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与计算，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）。

10参考文献

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