河北工程大学考试设计制造说明书1

1、河北工程大学课程设计题目：花孔垫圈零件冲压设计学院：科信学院专 业：材料成型及控制工程班级：0821 班姓名：李燕霞学号：080012132指导教师：高术振完成时间：2011 年 12 月通过本专业的课程设计， 综合应用和巩固冲压模具设计课程及相关课程的基 础理论和专业知识， 系统的掌握产品零件的成形工艺分析、 模具结构设计的基本 方法和步骤、模具零件的加工规程、标准零件的正确选用和非标准零件的计算。本次课程设计是在完成冲压工艺与模具设计和模具制造工艺学以及 相关专业课程后， 在指导老师给定的设计课程题目下， 结合自己查阅的各项参考 资料并加以分析、推理、计算，从而得出这套设计说明书。这幅模具

2、属于典型的 复合模.由于我的设计水平有限 , 难免会有设计不足的地方，还请各位不吝指出 .目录前言 01. 冲压件工艺性分析 . 12。冲压工艺方案的确定. 23必要工艺计算 . 23。1 排样方式的确定及计算 23。2 冲压力的计算 . 41 平 刃 冲 裁 力 的 计 算43.2。2 卸料力、 推件力和顶件力的计算43.3 压力中心的确定及相关计算 53.4 工作零件刃口尺寸计算 63.5 卸料橡胶的设计74。模具总体设计 . 84.1 模具类型的选择 84。2 定位方式的选择 84.3 送料、卸料、出件方式的选择 84.4 导向方式的选择 85。主要零件的结构设计 . 85.1 落料凹模

3、、凸模、凸凹模的结构设计 85。1.1 落料凸模的结构设计 85.1 。 2 冲孔凸模的结构设计 95.1。3 凸凹模的结构设计 105。 2 定位零件的的设计 115.2.1 导料销的设计115 。 2 。 2 挡 料 销 的 设 计115。 3 卸料部件的设计 125.3 。 1 卸料板的设计 125.3 2 卸料螺钉的选用 125.4 模架及其他零部件设计 136。模具总装图 . 137. 冲压设备的选定 148模具的装配 . 159。参考文献 . 1610. 结束语 171.冲压件工艺性分析生产批量：大批量材料：08 材料厚度：t=0.8mm 工件精度IT9该零件形状简单，全是由圆弧组

4、成且对称。冲裁件内外形所能达到的经济精 度为IT11 IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为+0。5。将以上精度与零件的精 度要求相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证让，其他尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加 工。08 钢属于优质碳素结构钢，主要成分含碳0.05 %-0.12 %,用于制造受力不 大的焊接件、冲压件、锻件和心部强度要求不高渗碳件。如角片、支臂、帽盖、 垫圈、锁片、销钉、小轴等.退火后可作电磁铁或电磁吸盘等磁性零件。2冲压工艺方案的确定该零件所需的冲压工序为落料和冲孔，可拟定出以下三种工艺方案 : 方案一：用简单模分两次加工，

5、即落料冲孔。方案二：冲孔、落料复合模。方案三：冲孔、落料级进模。 采用方案一，生产率低 , 工件的累积误差大，操作不方便，由于该工件为大 批量生产，方案二方案三更具有优越性。该零件的花圈与外缘之间的最小距离为 15.5mm大于此零件要求的最小 壁厚，可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进模 . 复合模具的行为精度和 尺寸精度容易保证，且生产效率高 , 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。 级进模虽然生产率也高， 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

6、件的冲压生产采用方 案二的复合模为佳 .3必要的工艺计算3.1 排样方式的确定及计算(1 )排样设计 设计复合模时， 首先要设计条料排样图。 该零件具有圆形的特点， 可直接采用直接排列的排样方案。查冲压模具设计与制造表 ；确定搭边值 ;两工件间的搭边a = 1mm工件边缘搭边a1 = 1.2mm步距为 :s=(60+1 )=61mm；排样图表1条料的相关计算项目分类项目公式结果备注排样冲裁件面积AA=11304-242.985 189。602 1。306X4=2356。 87572356。8757条料宽度BB=60+2x1.2+0.5=62。962。9mm查表面25。2得，最小搭边 值a =1

7、mma1 =1。2mm;采用无侧压装 置，条料与导 料板间间隙Cmm =0.5mm.步距SS=30+30+161mm一个步 距的材 料利用 率nH = n A/BS X100%=2356。8757*0.8/62.9/61 衣 100%49.14%查板料标准，宜选750mm x 1800mm勺钢板，每张钢板可裁剪为10张条料（71mmX 1800mm）每张条料可以冲85个工件.（计算见表1）3。 2 冲压力的计算冲裁力是冲裁过冲中凸模对板料施加的压力。 它是选用压力机和设计模具 的重要依据之一。该模具采用倒装复合模，拟选择弹性卸料 , 上件。3。 2。1。 平刃冲裁力的计算查力学性能表得t =2

8、25 -500 Mpa则t =400 Mpa系数 K 是考虑到实际生产中， 模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力 学性能和厚度波动等因数的影响而给出的修正系数，一般取 K=1.3一般情况下，材料的抗拉强度(T =1.3 T,为计算方便，按下式估算冲裁力F=Lt(T落料力 F落 =Lt b=1.3 X( 2X 3.14 X 60)X 0.8 X 400=15& 749 KN冲孔力F孔 =Lt b=1。3X 93.244 X 0。8X 400=38.79 KN3。2。2 卸料力、推件力和顶件力的计算查表 2。 21 得 h=6n=h/t=6/0.8=7.5取 7查表2。7得K推=0.05F

9、推 =nK 推 F孔=7X 0.05X 38.79=13。577 KN落料的是卸料力查表2。7得K 卸=00 0 25-0。06 则 K 卸=0.03F卸 = K 卸 F落 =0.03 X 156.749=4。7 KN总冲压力F总=F 落 + F 孔 + F推 + k 卸=(156o 749+38。79+13。577+4.7)=213.816 KN为保证冲压力足够，一般冲裁是压力吨位应比计算的冲压力大30%卩F总=1.3X 213o 816=277.96 KN如图(3。3o 1)所示；由于工件外形为圆且中心花空对称,故X0=Q Y0 =0.3.3压力中心的确定及相关计算3。4 工作零件刃口尺寸

10、计算设计落料模先确定凹模刃口尺寸 , 间隙取在凹模上，冲裁间隙取在凸模上， 冲裁间隙通过减小凸模尺寸获得 . 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基 准, 间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模尺寸获得。由于外形落料凸凹精度要就较高，内花圈孔形状复杂，故采用配合加工法， 这种方法有利于获得最小的合理间隙， 放宽对模具的加工设备的精度要就， 其凸、 凹模刃口尺寸计算如下：1) 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算。 当以凹模为基准时，凹模磨损后，刃口尺寸都增大，因此均属于A 类尺寸。工件图中未标注公差的尺寸， 差相关文献得其极限偏差： 6000.074 R2.5-00.030 查表 2。3 较小间隙的

11、冲裁模具初始双面间隙：Zmin =0。056， Z mas =0.072查表2。6得磨损系数X为：当0。50时，X=0.5当 0。50 时，X=a 75按式(2 。 8)： A j=( A mas- X )060凹=(60 0.75 X 0。074) 0。25 0.074 mm =59.944。0.019 mm落料凸模的基本尺寸与凹模相同， 60凸 =59.944 mm2) 冲内花圈孔凸、凹模刃口尺寸的计算。当以凸模为基准时，凸模磨损后，R5 53刃口减小，因此属于B类尺寸按式(2.15): B凸=(B+私)0 /4R2.5刃口增大，因此属于A类尺寸。按式(2.13 ):A凸=(AX )0 /

12、4R5.53凸=(5.53+0.5 x 0。3)o.3/o.25=5.68o1.2 mmR 2.5凸=(2。5+0.75 x0。O3)oO.O3/o.25=2.523o.12 mm冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，R5.53凹=5.68 mmR2.5凹 =2。 523 mm凹模实际刃口尺寸与冲孔凸模配制，保证最小双面合理间隙。3.5 卸料橡胶的设计橡胶允许承受的负荷较弹簧大， 且安装调试方便， 是冲裁模中常用的弹性元 件。根据工艺性质和模具结构选用较硬橡胶。选用 4 块圆柱形橡胶， 且后度必须 一致。每个橡胶产生的压力：Fi =47oo /4=1175 N所以，橡胶的横截面积。S=FI /q=11

13、75/o 。 6=1958.33 N由此可得橡胶的直径 D=25 mm卸料板工作行程 h=h1+t+h2=1+0.8+仁2。8 mmhi为凸模凹模卸料的高度1.0mmh2 为凸模冲裁后进入凹模的深度 1mm。橡胶的工作行程H=h+h修=2。8+5=7.8 mmh修为凸模修模量，取5mm橡胶的自由高度 H自由=4H=4X 7。8=31。2 mm 取H为H自由的25%橡胶的预压缩量H预=日自由25% =4。68 mm 一般H预=(10-15 )% H自由校核橡胶的自由高度 H自由H自由/D=31.2/25=1.25 mm为满足要求，故选择聚氨酯橡胶。橡胶的安装高度 H按=H自由-H预=31.2-4

14、。68 mm=26.52 mm校核橡胶高度与直径比：0.5 H/DW 1.5H/D=31。2/25=1.248 mm聚氨酯橡胶满足高度与直径之比 . 橡胶具有较高的强度、高弹性、高耐磨性 易于机械加工的特性。4。模具总体设计4.1 模具类型的选择 根据上述分析，本零件的冲压包括冲空和落料两个工序，且孔边距较大 , 可 采用倒装复合模具。4.2 定位方式的选择因该制件采用倒装复合模， 采用的是条料， 所以直接用挡料销定距 , 导料销 导料。4.3 送料、卸料、出件方式的选择 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 料凹模孔洞中，应在凹模孔设置推件块 ; 卡于凸凹模

15、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 压料是由落料凸模与卸料板一起配合来实现的，所以卸料板还应具有压料的作 用，应选用弹性卸料板来卸下条料废料。因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。4.4 导向方式的选择为确定零件的质量及稳定性， 采用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较 大，且精度要就较高，所以采用中间导柱模架 .5。模具主要零部件的结构设计5.1 凸模、凹模、凸凹模的结构设计，包括以下几方面 .5.1 。1 落料凸、凹模的结构设计 。 在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直筒形刃口 , 并查表2.21

16、，取得刃口高度h=6mm该凹模结构简单,宜采用整体式.查表2.22凹模厚度系数在0.20 0.30之间.取K=0b 22即凹模高度 H=kb=0.22 X 60=13。2 mm凹模壁厚 C=1.5H=1。5X 13。2=19.8 mm实取凹模高度H=20 mm 壁厚C=26 mm （标准化） 凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度 L=（60+2X 19。8）=99.9 mm凹模外形宽度 B= （60+2X 19.8）=99。9 mm凹模整体尺寸标准化，取 125mrX 125mrX 20mm.1-di1j纟iLi59月彳5.1。2冲花孔凸模设计由于凸模截面是非圆形的，又称异形凸模。其结构和固定方式

17、如图 2.43b所示。 为使凸模加工方便，凸模做成等断面，称为直通式凸模 ，其固定方式采用N7/h6、 P7/h6铆接固定。凸模固定板厚度取16 mm凸模长度根据结构上的需要来确定。L=h凸模固定板+ h落料凹模=16+13.2=29。2 mm （取32mr）07由于此凸模直径较大，且长度较短，刚度和强度足够，所以无需对其进行强度校 核.冲裁时凸模进入凹模刃口 1 mm.5.1。3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，还有一个凸凹模。根据 模具整体结构设计需要，凸凹模的结构简图如图所示。确定凸凹模安排在模架上 的位置时，要依据计算压力中心的数据，是压力中心与模柄中心重合

18、。结合工件外形并考虑加工，因其冲裁力不大，冲件较薄，其固定方式可选直 接用圆销和螺钉固定在下模座。其总高度H可按公式计算：H= h1+h2+h3=h1 卸料板厚度10 mmh2橡胶高度27 mmh3凸凹模用来固定部分的固定厚度 16mm校核凸凹的强度：查表2。23得凸凹模的最小壁厚为2。3mm而实际最小壁厚为39mm故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双面间隙为0.056mm-（。072mm斗于5。2定位零件的的设计5。2.1导料销的设计导料销是对条料侧向进行导向，以免偏移出现定位不准的情况该模具设计 有两个导料销并且位于同侧，由于送料方向是由前向后方向，所以设计时位于

19、左 侧，公称直径为4m5.2。2挡料销的设计挡料销期定位作用、挡料,在送料是能够精确放在规定位置，该模具设置 了一个挡料销，采用固定挡料销，用圆头形式，置于下模弹压卸料板后侧，公称 直径6mm5。3卸料部件的设计5。3.1卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为10mm卸料板采用45钢制造，淬火硬度4548HRC。弹性推件装置同时兼气压料和卸料作用，其弹力来源于弹性元件，弹性装在推 件块上，这种装置出件平稳无撞击，冲件质量较高 ，但出件力不大，选择弹性力 较大的聚氨酯橡胶。125刃753,34-ia5。3.2螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，螺纹部分为 M8mm 110mm卸

20、料钉尾部应留 有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出端 1mm有误差时通过在 螺钉与卸料之间安装垫片来调整。凹模上采用 6个螺钉M10固定。5.4模架及其他零部件设计模具采用中间导柱模架，这种模架适合于纵向送料，工作时受力均匀对 称.以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。上模座125 X 30,下模座125 X 35。导柱d/mmK L/mm分别为25 X 130; 导套 d/mmX L/mmX Dmn分别为 25X 80X 28。上模座厚度H上=30mm,上模座垫板厚度 H垫=4mm凸模固定板厚度H凸=16mm下模座厚度H下=35,那么该模具的闭合高度：H 闭=H 上 + H 垫 +

21、L+H+H 下-h=30+4+30+53+35-1mm=151mm在最小闭合高度和最大闭合高度140165之间6. 模具总装图通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图（6。1。1）。模具上模部 分主要由上模板、垫板、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸 料，以橡胶为弹性元件。下模部分由 导料板等组成. 件均由漏料孔下模座、凹模板、 冲孔废料和成品 漏出。7。冲压设备的选定通过校核，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：公称压力：250KN滑块行程：75mm最大闭合高度：260mm最大装模高度:210mm连杆调节长度:55mm工作台尺寸（前后X左右）：

22、370mr 560mm垫板尺寸（厚度X孔径）：50mrX 260mm模柄孔尺寸：40mrX 60mm最大倾斜角度：30&模具的装配表6弯板单工序模的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配（1）装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换2凸模装配以凹模孔定位，将凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固3装配下模（1）座上划中心线，按中心预装凹模、顶件板、定 位板及顶杆等出件零件；（2 ）在下模座、定位板上，用已加工好的凹模分别确 定其螺钉位置，并分别钻孔，攻丝；（3）将下模座、定位板、凹模、装在一起，并用螺 钉紧固，打入螺栓9.参考文献1刘建超，张宝忠。冲压模具设计与制造北京：高等教育出版社，20042王孝培.冲压设计资料.北京：机械工业出版社，19