圆形垫片冲压模具课程设计

1、课程设计说明书课程名称： 冲压工艺与模具设计 设计课题： 圆环垫片冲压模具 专 业： 材料成型及控制工程 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 2013年 12月 21 日课 程 设 计 任 务 书 机电工程系 系 材料成型及控制工程 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 冲压工艺与模具设计 设计题目： 圆形垫片冲压模具设计 课程设计内容与要求：（1）、设计模具零件图若干份（a3或a4图纸，建议a3） ；（2）、设计模具总装图一份（a2或a3图纸，建议a2） ；（3）、模具设计计算说明书一份（不少于10页a4纸）；（4）、设计必须仔细认真，允许讨论，不允许抄袭或复制。设计（论文）开始日期

2、 2013年12月16日 指导教师 设计（论文）完成日期 2013年12月22日 2013年12月21日 年 月 日 指导教师 课 程 设 计 评 语 机电工程系 系 材料成型及控制工程 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 冲压工艺与模具设计 设计题目： 圆形垫片冲压模具设计 课程设计篇幅：图 纸 3 张说明书 15 页指导教师评语：题 目： 垫圈的设计 内 容：（一）冲压件的工艺性分析 （二）确定工艺方案及模具机构形式（三）模具设计计算 （四）模具总体设计（五）模具主要零部件的结构设计（六）冲压设备的选择（七）绘制模具总装图（八）拆画零件图（九）设计总结（十）参考文献目 录（一）.冲压件

3、的工艺性分析6（二）.确定工艺方案模具机构形式6（三）.模具设计计算7 （1）排样方式的确定及其计算 ( 2) 计算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算 （4）冲压力的计算 （5）压力中心的计算（四）.模具总体设计10（五）.模具主要零部件的结构设计10 （1）落料凸、凹模的结构设计 （2）弹性元件的设计计算 （3）模架的设计（六）.冲压设备的选择14（七）.绘制模具总装图15（八）.拆画零件图15（九）.参考文献冲裁模具设计设计任务如下：(一)冲压件的工艺性分析该零件形状简单、对称，是由圆弧组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为it11it14。凡产品图样上没有标注公差等

4、级或者公差的尺寸，其极限偏差数值通常按it14级处理。将以上精度与零件的精度要求相比较，可以为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。经查公差表，各尺寸公差为： 18-00.62mm 8+00.52mm (二)确定工艺方案及模具结构形式该工件所需的冲压工序包括落料、冲孔两个基本工序，可以拟定出以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔,采用单工序模分两次加工。方案二：落料-冲孔复合冲压,采用复合模加工。方案三：落料-冲孔级进冲压,采用级进模加工。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满

5、足顾客的要求，而且工件的累积误差大，操作不方便。由于该工件大批量生产，所以方案二和方案三更具优越性。·该零件8mm的孔与18mm的最小距离为10mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm），可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进模，复合模模具的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽生产率也高，但零件的冲裁精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案二的复合模为佳。(三)模具设计计算（1）排样方式的确定

6、及其计算设计复合模时，首先要设计条料的排样图，因该零件外形为圆形，可采用有废料排样的直排比较合适。参考冲压工艺与模具设计表2.8确定其排样方式为直排画出排样图排 样 图由于r=9mm查表2-12最小搭边值可知：工艺搭边值a(侧面)=2mm a1(工件间)=1.5mm 。计算条料的宽度： b=18+2×2=22mm步距：s=18+1.5=19.5mm材料利用率的计算：计算冲压件毛坯的面积：a=×r2 =×92 =254.34mm 2一个步距的材料利用率：=254.34/22×19.5=59.3(2)计算凸、凹模刃口尺寸 查冲压工艺与模具设计书中表2-5得间

7、隙值zmin=0.132mm，zmax=0.240mm。1）冲孔8mm凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：查冲压工艺与模具设计书中表2-7得8mm凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.020mm校核： zmax-zmin =（0.240-0.132）=0.108mm 而凸+凹 =（0.020+0.020）=0.040mm满足 zmax-zmin凸+凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表2-6得：因为0.52mm0.20mm所以磨损系数x=0.5,按式（2-5） d凸=（8+0.5×0

8、.52）-00.020=mm d凹=mm (3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算由于外形形状简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：查冲压工艺与模具设计书中表2-7得凸、凹模制作公差 凸=0.020mm 凹 =0.020mm校核：zmax-zmin =（0.240-0.132）=0.108mm而凸+凹 =0.040mm满足 zmax-zmin凸+凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表2-6得：it14级时磨损系数x=0.5,按式（2.5） d凹=17.74-00.020mm d凹=17.872+00.030mm(4)冲压力的计算落料力 f落 =

9、ltb=（2r×1.5×450）n=38.151kn冲孔力 f冲 = ltb=（2r×1.5×450）n=16.956kn冲孔时的推件力 f推=n k推f孔由冲压工艺与模具设计书中表3-2得h=6mm 则n=h/t=6mm/2=3个查冲压工艺与模具设计书中表2-11得k推=0.055 f推=n k推f孔=3×0.055×16.956=2.798kn落料时的卸料力 f卸=k卸f落查冲压工艺与模具设计书中表2-11取k卸=0.04故 f卸=k卸f落=0.04×38.151=1.526kn总冲压力为：f总=f落+f孔+f推+f卸=

10、（38.151+16.956+2.798+1.526）kn=59.572kn为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲f总=1.3×f总=1.3×59.572=77.445kn(5)压力中心的计算 零件为规则的圆形垫片，所以压力中心为其几何中心。（四）.模具的总体设计根据上述分析，本零件的冲压包括冲压和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模，可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模空洞中，应在凹模孔设置推件块，卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸

11、模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应有压料的作用，应选用弹性卸料板卸下条料。因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。因该零件采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销和导料销即可。为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。（五）.模具主要零部件的结构设计 （1）凸模、凹模、凸凹模的结构设计，包括一下几个方面：落料凸、凹模的结构设计在落料凹模内部，由于要放置推件块，所以凹模刃口应采用直筒形刃口，并查冲压工艺与模具设计书中表3-2，取得刃口高度h=6mm,该凹模的结构简单，宜采用整体式。查冲压工艺与模具设计书中表3

12、-3，得k=0.40即 凹模高度h=kb=0.40×18mm=7.2mm<15mm取16mm 凹模壁厚c=1.5h=1.5×15mm=22.5mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度：l=(18+22.5×2)=63凹模外形宽度：b=(18+22.5×2)=63凹模整体尺寸标准化，取为100mm×100mm×16mm凹模的工艺路线工序号工序名称工序内容1下料将毛坯锻成平行六面体。尺寸为：125mm×125mm×35mm2热处理退火3铣平面铣各平面，厚度留磨削余量0.8mm，侧面留磨削余量0.5mm4磨平面磨上下平

13、面，留磨削余量0.30.4mm磨相邻两侧面，保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型空粗加工在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm7加工余孔加工固定孔及小孔8热处理淬火回火，保证5862hrc9磨平面磨上下面及基准面达要求10型孔精加工在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm11研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求冲孔凸模的设计冲孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外面加推件块，因此设计成直柱的形状。为了增加凸模的强度与刚度，凸模固定板厚度取24mm,因凸模比较长，所以选用带肩的台阶式凸模，凸模长度根据结构上需要来确定。l= h凸模固定板+h落料凹模=（24+16）mm=40m

14、m 凸凹模的结构设计本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外还有一个凸凹模。根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如下图所示： 确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。校核凸凹模的强度：查冲压工艺与模具设计书中表3-4得凸凹模的最小壁厚为4.0mm，而实际最小壁厚为5mm。故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双间隙为0.132mm0.240mm.（2）卸料弹簧的设计 根据模具的结构初选2根弹簧，每根弹簧的预压力为f0f卸/n=(1.53×103/2)n=765n根据预压力和模具结构尺寸，初选序号6267的弹

15、簧，其最大工作负荷f1=1120n >765n虽弹簧的最大工作负荷符合要求，但其弹簧太长，会使模具的高度增加，所以选用最大工作负荷为1550n范围内的弹簧。试选6872号中69号弹簧，校验弹簧最大许可压缩量lmax大于弹簧实际总压缩量l总。69号弹簧的具体参数是：弹簧外径d=45mm，材料直径d=9mm，自由高度h0=80mm,节距t=11.5mm，f1=1550n,极限载荷时弹簧高度h1=58.2mm。弹簧的最大的最大许可压缩量lmax=（80-58.2）mm=21.8mm弹簧预压缩量l/=lmaxf0/f1=765×21.8/1550=10.76mm校核：卸料板工作行程t+

16、h1+h2=1.5+1+1=3.5mm 凸模刃磨量和调节量 h3=6mm 弹簧实际总压缩量 l总=l/+t+h1+h2+h3=（11.13+3.5+6）mm =20.63mm由于21.8>20.63，即lmax>l总,所以所选弹簧是合适的。69号弹簧规格为：外 径: d=45mm钢丝直径： d=9mm自由高度： h0=80mm 装配高度： h2= h0- l/=(80-10.76)=69.24mm弹簧的窝座深度：h= h0-lmax+ h卸料板+ t +1- h凸凹模- h修模=（80-21.8+14+1.5+1-58-6）mm=10.7mm弹簧外露高度：h3= h2-h- h卸料

17、板窝深=（69.24-10.7-7）mm=51.54mm.(3)模架的设计 模架各零件标记如下： 上模座：100mm×100mm×20mm 下模座：100mm×100mm×25mm 导 柱：b32h5×120mm×35mm 导 套：b32h6×65mm×23mm模 柄：38mm×60mm垫板厚度：100mm×100mm×24mm卸料板厚度：100mm×100mm×14mm凸模固定板厚度：100mm×100mm×24mm模具的闭合高度：h闭= h上

18、模座+h垫板+h凸模固定板+h落料凹模+t+ h凸凹模+h下模座 =（20+24+24+16+1.5+48+25）（mm） =158.5mm（六）.冲压设备的选择通过校核，选择开式双柱可倾压力机j23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下表。公称压力/kn 250滑块行程/mm 60行程次数(不小于)(次/min) 100封闭高度/mm 300最大封闭高度调节量/mm 70滑块中心至机身距离/mm 180(标准型)工作台尺寸(左右×前后)/mm 500×350(标准型)工作台孔尺寸(直径)/mm 150(标准型)立柱间距离(不小于)/mm 240模柄孔尺寸(直径×深度)/mm 38×60工作台板厚度/mm 55倾斜角(不小于)(°) 20电动机/kw 2.2外形尺寸（前后×左右×高）/mm 1100×800×2000总重量/公斤 1300（七）.绘制模具总装图工作原理：条料送进时采用固定挡料销进行定位，而有导料销保证送料沿正确的方向送进。当条料送到指定位置时，上模在压力机的作用下下行，卸料板首先接触条料。上模部分继续下行，即可完成冲孔落料复合工序。当冲压完成时，在压力机的作用下上模上行回程，卡在凸凹模上的条料由弹性卸料板卸下，当模具上的打料杆碰到压力机上的打料横梁时