压圈冲压课程方案说明书

1、冲压工艺与模具设计课程设计任务书题目：压圈的设计内容： <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V四）模具总体设计V五）模具主要零部件的结构设计V六）冲压设备的选择V七）绘制模具总装图V八）拆画零件图V九）设计总结V十）参考文献目录V一）.冲压件的工艺性分析 4V二）.确定工艺方案模具机构形式 4V三）模具设计计算 5V1 ）排样方式的确定及其计算（2> 计算凸.凹模刃口尺寸v3 ）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 8五）模具主要零部件的结构设计 91 ）落料凸、凹模的结构设计 2

2、 ）弹性元件的设计计算 3 ）模架的设计六）.冲压设备的选择 12七）.绘制模具总装图 13八）.拆画零件图 13九）.参考文献 14冲裁模具设计L-'P工件名称：压圈生产批量：大批量材 料：Q235厚 度：2mm工件简图：如右图所示（一 >.冲压件的工艺性分析该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。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

3、冲压方式进行加工。经查公差表，各尺寸公差为：0+ 0.52+ 0.52+ 0.3© 42-0.62 mm© 20 0 mm 22 0 mm 4 0 mm（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，难以满足顾客的要求，而且工件的累积误差大，操作不方便。因为该工件大批量生产，所以方案二和方案三更具优越性。该零

4、件© 20mm< 22mm的孔与© 42mm的最小距离为9mm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，但因为零件的几何形状简 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）排样方式的确定及其计算设计复合模时，首先要设计条料的排样图，因

5、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因为R=21> 2X 2查表2.9最小搭边值可知：最小工艺搭边值a（侧面>=1.5mm ai（工件间 >=1.2mm分别取 a=2 mm a 1 =2 mm计算条料的宽度：B=42+2X 2=46mm步距：S=42+2=44mm材料利用率的计算：计算冲压件毛坯的面积：A=n X R2 = n X 212 =1384.74mm2一个步距的材料利用率：n =_|=1384.74/46 X 44=68.4 %（2>计算凸、凹模刃口尺寸 查冲压工艺与模具设计书

6、中表2.4 得间隙值 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm1)冲孔© 20mrK 22mm凸、凹模刃口尺寸的计算因为制件结构简单，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 2.5得© 20mm凸、凹模制造公差：S 凸=0.020mmS 凹=0.025mm校核：Zma-Zmn =<0.360-0.246=0.114mm而 S 凸+S 凹=<0.020+0.025=0.045mm满足 Z ma-Zmin§凸+ 5凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表 2.6得：IT14级

7、时标准公差=0.52伽，因为0.52 >0.20所以磨损系数X=0.5,按式 <2.5) d 凸=-“ =<20+0.5 X 0.52 ) -°o.o2o=mmD 凹= =1=1 mm查冲压工艺与模具设计书中表 2.5得2.2mnX 4mm的矩形凸、凹 模制造公差：§ 凸=0.020mm§ 凹=0.020mm§ 凸+ § 凹=0.020+0.020=0.040mm满足 Z ma-Zmin§凸+ §凹的条件(3 )外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算因为外形形状简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制

8、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 2.5得凸、凹模制作公 差§ 凸=0.020mmB 凹=0.030mm校核：Zma-Z min =0.360-0.246=0.114mm而 § t+ § a =0.050mm满足 Z ma-Z min §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 凸=I =42.26-°o.o2omm+ 0.030d 凹=42.506 ° mm(4>冲压力的计算落料力 F 落=Lt t b=<

9、2n RX 2X 450) N=118.692KN冲孔力 F 冲=Lt t b=<336.9 X 10 n /180+4+2 X 2.2 ) X 2 X450=60.453KN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2.21 得h=6mm 则n=h/t=6mm/2=3 个查冲压工艺与模具设计书中表 2.7得K推=0.05F推=门 K 推 F 孔=3X 0.05 X 60.453=9.068KN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 2.7取K卸=0.04故 F卸=心卩 F 落=0.04 X 118.692=4.748KN总冲压力为：F 总=卩落+F孔

10、+F 推+F卸=<118.692+60.453+9.068+4.748 ) KN=192.961KN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 X F 总=1.3 X 192.961=250.8KN(5>压力中心的计算用解读法求模具的压力中心的坐标，建立如下图所示的坐标系XOY.由图可知工件上下对称，将工件冲裁周边分成 Li、L2、L3、L4、L5基本线段，求出各段长度的重心位置：因工件相对x轴对称，所以Yc=O,只需计算XcLi=2 n r=131.88 mm X i=0L2=58.77mmX2=-0.68L3=L5=2.2mm X 3=%=10.9 mL

11、4=4mmX4=12 m将以上数据代入压力中心坐标公式X=(Li X1+L2 X2+ L5 X5 >/ L i+ L2+ L5X=131.88 X 0+58.77 X (-0.68>+2.2 X 10.9+4 X 12+2.210.9"(131.88+58.77+2.2+4+22.2>=0.28mm<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

12、模座中开设通槽，使废料从空洞中落下。因为在该模具中 压料是由落料凸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。因为该零件导 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。V五)模具主要零部件的结构设计V1)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，因为要放置推件块，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 2.21，取得刃口高度

13、 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 2.22，得k=0.40即 凹模高度 H=ks=0.40X 42mm=16.8mm凹模壁厚 C=1.5H=1.5X 16.8mm=25.2mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度：L=(42+25.2 X 2>伽=92.4 mm凹模外形宽度：B=(42+25.2 X 2>m =92.4 m凹模整体尺寸标准化，取为 100mrX 100mrX 16mm凹模的工艺路线工序号工序名称工序内容1下料将毛坯锻成平仃六面体。尺寸为：155mrX 155mrX 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

14、留磨削余量0.5mm4磨平面磨上下平面，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型空粗加在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm工7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 冲孔凸模的设计为了增加凸模的强度与刚度，凸模固定板厚度取24m m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L= h凸模固定板+h落料凹模=<24+16.8) mm=40.8mm (取40mm&

15、gt; 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 2.23得凸凹模的最小壁厚为4.9mm而实际最小壁厚为 9mm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0.246m叶 0.360mm.<2）卸料弹簧的设计根据模具的结构初选 6 根弹簧，每根弹簧的预压力为 Fo>F 卸/n=（4.75 X 103/6>N=791.7N根据预压力和

16、模具结构尺寸，初选序号6267的弹簧，其最 大工作负荷 F1=1120N >791.7N 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 H）=80mm节距t=11.5mm, Fi=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=791

17、.7X 21.8/1550=11.13mm 校核：卸料板工作行程 t+h1+h2=2+1+0.5=3.5mm凸模刃磨量和调节量 h 3=6mm弹簧实际总压缩量 L总=1+上+人1+人2+佗=<11.13+3.5+6 ） mm=20.63mm因为21.8>20.63，即Lma>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 /=（80-11.13>=68.87mm弹簧的窝座深度： h= H0-L max+ h 卸料板 + t +1- h 凸凹模 - h 修模=<80

18、-21.8+14+2+1-58-6 ）mm=11.2mm 弹簧外露高度： H3= H2-h- h 卸料板窝深=<68.87-11.2-7 ）mm=50.67mm.（3> 模架的设计 模架各零件标记如下：上模座： 100mmX 100mmX 20mm下模座： 100mmX 100mmX 25mm导 柱：B32h5X 120mM 35mm导 套：B32H& 65mm 23mm模柄：© 38mm 60mm垫板厚度：100mrK 100mrK 24mm卸料板厚度：100mm 100mr 14mm凸模固定板厚度：100mr 100mrK 24mm模具的闭合高度：H 闭=h上模座 +h 垫板 +h 凸模固定板 +h 落料凹模 +t+ h 卸料板 +h 橡胶垫+h下模座=20+6+24+16+2+14+50+25）mm=157mm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/KN250滑块行程/mm60行程次数（不小于 （次/min100封闭咼度/mm300最大圭寸闭咼度调节量/mm70滑块中心至机身距离/mm180（标准型工作