单耳止动垫圈级进冲裁膜设计说明书(20)

1、上海工程技术大学冷冲模课程设计说明书题目名称双耳止动垫圈级进模学院 材料工程学院专业名称材料成型与控制工程班级 学号姓名指导教师完成日期上海工程技术大学课程设计说明书单耳止动垫圈复合模设计目 录1 .零件工艺性分析 22 .冲压工艺方案的确定33 .排样方式及材料利用率44 .模具结构形式合理性分析85 .模具主要零件形式、材料的选择、公差配合、技术要求的说明86 .凸、凹模工作部分尺寸与公差 167 .压力中心计算、弹性元件的选用及计算 198 .冲裁力计算、设备类型及吨位的确定 219 .小结 2310 .参考文献 24-9 -一、零件工艺性分析此次冲压件为单耳止动垫圈（GB854-88）

2、,规格为10mm,材料为Q235-A,经退火、不经表面处理。工件精度为IT13。具体尺寸如下图：根据冲裁件的基本尺寸，查【2】表2-10,按IT13级精度，查得各个尺寸的公差,得到各尺寸下图所示：0d=32-o.39 mm0 B=180.27 mm0Li =22.0.33 mm0L=36-0.39 mmdi=21+0.33 mm、冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案: 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。I一上模座2一下模律 3一型板4固定板 5卸料板6导料板 7凹模8承料板 9圆柱销1L螺钉 11螺灯12圆柱销 13圆柱销14螺钉 15螺钉方案二：落

3、料-冲孔复合冲压。采用复合模生产工1一垫板2-固定板3-空心垫板4凹模5卸料板6固定板7一笔板8一螺灯9圆柱销10一卸料螺钉11弹簧12螺灯方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产13一圆柱销14圆柱销I 一垫板2 固定板3一卸料板4 一导料板5凹模6承料板7一螺钉8一恻柱销9-螺钉10卸料螺订II 一弹簧12一螺灯13圆柱销14 一圆柱销15螺钉方案一中模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二和方案三只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，模具强度较高，操作方便。通过对上述三种方案的分析比较，又本次设计所设涉及到的冲压件外形简单 故在此选用落

4、料-冲孔复合冲压（倒装复合模）。三、排样方式及材料利用率1、排样方式设计模具，首先要设计条料排样图。此次单耳止动垫圈复合模具设计的排样方式 初选直排（竖排、横排）、斜排。2、材料利用率计算1）直排（竖排）的材料利用率计算:排样图： .设计假设每条条料冲10个冲件，n=10; .冲裁件面积A=147.58 mm2 . 搭边值a：根据t=0.5mm,LM50mm,rM2t,取各排样方式的搭边值； a=1.8, a=1.5; .条料宽度：为了使条料始终紧靠同一侧导料板送进，故采用有侧压装置的模具，所 以在条料与另一侧导料板间须留有间隙，计算公式：B0A=（Dmax+2a）0A ； :条料宽度的负向偏

5、差，查【1】表2-20,得A=0.4;= （16+4.5+2*1.8+0.08 ） -0.08=24.18mm条料长度：S 为步距，S=12.5+1.5=14mmL = 2*1.8+9*1.5+10*12.5 =142.1 mm.一个步距的材料利用率： 4=A/BS=147.58/24.18*14=43.60%.总的材料禾 I用率：4=nA/BL=10*147.58/24.18*142.1=42.95%2）直排（横排）的材料利用率计算：排样图： . 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10； .冲裁件面积A=147.58 mm2 . 搭边值a：根据t=0.5mm,L<50mm,r<2

6、t,取各排样方式的搭边值； a=1.8, a=1.5; .条料宽度：为了使条料始终紧靠同一侧导料板送进，故采用有侧压装置的模具，所 以在条料与另一侧导料板间须留有间隙，计算公式：B0A=(Dmax+2a)0A ；:条料宽度的负向偏差，查【1】表2-20,得A=0.4B-0= (12.5+2*1.8+0.05) -；05=16.15；05mm .条料长度：S 为步距，S=16+4.5+1.5=22mmL=2*1.8+9*1.5+10*20.5=222.1mm .一个步距的材料利用率：4=A/BS= (147.58/16.15*22 ) *100%=41.51% . 总的材料利用率：4=nA/BL

7、=(10*147.58/16.15*222.1)*100%=41.19%3)斜排的材料利用率计算：排样图： .设计假设每条条料冲10个冲件，n=10; . 冲裁件面积A=147.58 mm2 .搭边值a：根据t=1mm,L<50mm,r<2t,取各排样方式的搭边值；a=1.8, a=1.5; .条料宽度：为了使条料始终紧靠同一侧导料板送进，故采用有侧压装置的模具，所以在条料与另一侧导料板间须留有间隙，计算公式：B0A=(Dmax+2a)0A ；:条料宽度的负向偏差，查【1】表2-20,得A=0.4B：= (41.88 +2父1.5+0.4普4 =45.2800.4 mmB0=(21

8、.95+2*1.5+0.08 )鼠=25.03°0.。8 mm .条料长度：S 为步距，S=28.07mmL=41.88*10+2*1.5=421.8mm .一个步距的材料利用率：n =-A=-700.55"00% =55.12%BS 45.28 28.07 . 总的材料利用率：n =M= 10 M700.55 "00% =36.68%BL 45.28 421.8同样计算过程得到直排(横排)、斜排的材料利用率，具体数值见下表。排样 方式冲裁件面积 A (m)步距S(mm)条料宽度B(mm)一个步距的材 料利用率(%)总材料利用率()竖排700.5527.247.1

9、554.62%54.27%横排700.5545.229.1053.26%53.05%斜排700.5528.0745.2855.12%36.68%三种排样方式相比，综合考虑到材料的利用率、模具的设计、加工工艺等因素, 采用竖排排样方式。四、模具结构形式合理性分析在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的守则。本次设计所选用的单耳止动垫圈冲压件，外形比较简单，又为确保定的生产效率故，选用复合模结构，而倒装复合模的结构比顺装复合模简单，同时方便废料的去除，故选用冲孔-落料倒装复合模。(如下图)五、模具主要零件形式、材料的选择、公差配合、技术要求的说明

10、1 .凸模设计(1) .冲孔凸模采用标准件，为B型圆凸模。将凸模固定在凸模固定板上。(2) .由于冲孔凸模采用标准件，故采用凸模与固定板H7/m6配合，上面留有台阶。(3) . 查【1】表10-52选取圆凸模 B II.(GB2863.1-81)dD(m6)DihL基本尺寸极限偏差I型15.218+0.018+0.00722340(4). 凸模强度校核：4t.(i)压应力校核：而力=4*1*350/120=11.67灯压:许用应力，查【1】表8-50查得仃压=120Mpa。丁 ：切应力，查【11表8-7得丁 =350Mpa。而d=15.2mm,因为d>-41t-,故设计合理。严压(ii)

11、弯曲应力校核:上海工程技术大学课程设计说明书单耳止动垫圈复合模设计因为是有导向装置的凸模:max=40 < 270d2F= 270152.二 15 1 350=473.03mm '-15 -F:冲裁力 F =ndt所以长度足够合理。2 .凹模设计(1)凹模孔口形式及主要参数因为工件形状简单，精度要求较低，冲件上出料，废料向下落，凹模，此凹模的 特点为不易积冲件或废料，故孔口磨损积压力较小，但刃边强度较差，口口尺寸 随刃磨而增大。(2)凹模外形尺查【1】表 2 39Wc= 30mm, h = 22mm(3)凹模刃口与边缘，刃口与刃口之间距离查【1】表2 41,且为保证足够强度，凹模

12、刃口与边缘之间距离：a=30mm冲孔和落料模具刃口与刃口之间距离大于 5mm所以凹模设计可行为了使凹模结构简单，将落料冲孔的凹模做成同一块凹模板，强度足够。3 .凸凹模设计由于落料凸模为线切割出来的较复杂件，故采用与固定板的怫接式固定，以减少 加工时的难度。凸凹模因为形状比较复杂，故采用线切割加工，所以为直通式4 .凸模与凹模的固定(1) .凸模：由于冲孔凸模采用标准件，故采用凸模与固定板H7/m6配合，上面留有台阶(2) .凹模：为简化结构，冲孔落料凹模并成一块凹模板。5 .模具典型组合选取因为为保证凹模有足够强度，及壁厚足够，所以选择凹模周界为L *B=100*80的模具。查【3】国标GB

13、2851.1-81和GB2873.1-81选择个参数的尺寸。具体见卜表。凹模边界配用模架配合高度孔距BLHminHmaxSS1S2S31008014016576405628零件规格数量垫板 GB2858.3-81100*80*41固定板 GB2858.2-81100*80*121凹模 GB2858.1-81100*80*221卸料板 GB2858.2-81100*80*101固定板 GB2858.2-81100*80*141垫板 GB2858.3-81100*80*41螺钉 GB70-76M8*456圆柱销GB119-768*452卸料螺钉GB2867.5-818*384弹簧 GB2089-8

14、0一7螺钉 GB70-76M8*554圆柱销GB119-768*502圆柱销GB119-768*40冲模的高度h模h莫二h上垫板,必模固定板,h卸料板,h材料,卜凸凹模,除垫板,h上模座,h下模座二4 12 22 1 42 4 30 40二155mm而 hmax -5mm=165-5=150mm,hmin +10mm=140+10=150mm又 hmax- 5- h 模hmin+10mm所以合模高度计算合理。6 .标准模架的选用设计采用后侧导柱模架，具体规格见下表:单位：mm凹模周界闭合高度上模座下模座导柱导套LBHmaxHminGB2855.1-81GB2855.1-81GB2855.1-8

15、1GB2861.6-8110080165140100*80*30100*80*4020*13020*70*351)上模座 GB2855.1-81凹模周界HhL1BiL2B2SSiRL2D(H7)D(H7)LBD拿本 尺 寸极限 偏差拿本 尺 寸极限 偏差100803011090145125356032+0,025 035+0,025 02)下模座 GB2855.1-81凹模周界D(H7)D(H7)LBD0HhL1B1L2SS1RL2基 本 尺 寸极限 偏差基 本 尺 寸极限 偏差100808040259090150150125125356020-0.020-0.04122-0.020-0.04

16、13)导柱 GB2855.1-81d基本尺寸极限偏差(h6)20c0 M120-0.009d甘木口T极限偏差L基本尺寸十八（h6）22c? M130-0.0094)导套 GB2855.1-81dD(r6)Lhlba基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差(H7)20+0.013 032+0.050+0.03470281523122355）模柄选用C型R弋C型d Cjs基本尺寸10）极限偏差出La%心h30-0.065-0.1957564162115291596）卸料螺钉ddild2HTSd3d4rwri &d5cC1bM68712.58457.55.70.40.54.510.327）顶板选用C

17、型DdRrHb40 2054610 7.定位零件弹簧弹顶挡料销D(d9)Dd1lL基本尺寸极限偏差8-0.040-0.07610712248 .卸料装置a）型式：采用弹压卸料上出料板 查【1】表2-54b）卸料板与凸模之间的间隙-19 -因为是弹压卸料板，所以凸凹模与卸料板孔配合按照H7/h6。9 .材料的选择因为凸凹模在强压，连续使用和有很大冲击的条件下工作的，并伴有温度的升高,因此选用T10A。其余材料的选用根据表8-371。具体见装配图明细表。10 .公差与配合所有的销孔均采用H7/r6 （过盈配合）有间隙的配合采用H7/h6（间隙配合）六、凸、凹模工作部分尺寸与公差1、凸凹模间隙冲裁件

18、材料为Q235料厚t=1mm,查【2】表3-4 ,得到最小、最大冲裁间隙：t 0.10mm0.14mm, 0.040mm2、刃口尺寸计算：采用配置加工的方法计算，该单耳制动垫圈涉及如下尺寸：0d=32-0.39 mmB=1800.27 mm0L1 =22.0.33 mm0L=36-0.39 mmd1=21+0.33 mm其中d为B类尺寸（随着凹模磨损，尺寸会变小）其余为A类尺寸（随着凹模磨损，尺寸会变大）。查阅【1】表2-28; 1表2-30; 1表2-32A类尺寸：_0(1) . B=18-0.27 mm三：0.27; x=0.75;二 -0.020,，+0.020,校核 6p +向=0.0

19、40 之 Zmax-Zmin，成立单耳止动垫圈复合模设计上海工程技术大学课程设计说明书所取凸、凹模公差满足条件有【1】表2-32得'=(18-0.75*0.27)+0.0675 =17.7975+0.0675mm乌=(2 =1779 =(17.7975-0.04)。晔=17.757500.0675 mm(2) . Li =2200.33 mm'二 一 0.33,x=0.75, -0.020,-+0.025,校核1斗田可一 0,04534比4 成立所取凸、凹模公差满足条件，有【1】表2-32得二'丁(22-0.75*0.33)+0.0825=21.7525+0.0825

20、mm二一一一/，=(21.7525-0.04) 00.0825 =21.712500.0825 mm .L=3600.39 mm:二- 0.39,x=0.75,1-0.020+0.030校核 ''1-0.050 工皿帆-Zmii ,成立所取凸、凹模公差满足条件，有【1】表2-32得： =(36-0.75*0.39)+0.0975 = 35.7075+0.0975mm"4 L =(35.7075-0.04) -0.0975 =35.6675 -0.0975 mm.d=3200.39 mm亘工 0.39,x=0.75,' -0.020,二'+0.030校核

21、 反+- 0.050 - 4a麻4五,成立所取凸、凹模公差满足条件，有【1】表2-32得上海工程技术大学课程设计说明书单耳止动垫圈复合模设计J1 " =(32-0.75*0.39)+0.0975 = 31.7075+0.0975 mm；以二(4=(31.7075-0.04) 00.0975 =31.667500.0975 mmB类尺寸：.di=21+0.33 mm'二 一 0.33,x=0.75, -0.020, +0.020校核 间+同=0.040至2由''2由所，成立所取凸、凹模公差满足条件，有【1】表2-32得' '(21+0.75*0.

22、33)00.0825=21.24750.0825mm； "一(21.2475+0.04) +0.0825 =21.2875+0.0825 mm各个刃口计算结果统计如下:IT9Z min = 0.040mm, Z max = 0.060mmDd凹Dp凸ddd p0 18-0.2717.80+0.067517.7600.06752200.3321.75+0.082521.71 00.08253600.3935.71+0.097535.67 -0.09753200.3931.71+0.097531.6700.097521+0.3321.2500.0825/ +0.082521.29 0-2

23、7 -七、压力中心计算、弹性元件的选用及计算1.冲裁的压力中心计算:建立坐标系、标注如图示所示，分别计算各条线段的压力中心。说明：该零件为轴对称形状，压力中心在 X轴上，只需计算X的坐标即可。又可借助AtuoCAD软件，直接测量得到如下结果：1) AJ :由图已知AJ =12mm，该线段的压力中心即为它的几何中心，该线段的压力中心 为为=-28 ;2) AB :AB =11.88线段的压力中心即为它的几何中心x2 = -22.06 ；3) BC :BC=2.22, x3 = T5.07;4) CDCD =7.81 , X4 =-12.19 ;5) DE :DE =18.64，该线段的压力中心即

24、为它的几何中心x5 =0 ;6) EF :EF =30.35, x6 =16;7) FG :根据轴对称，FG与DE的数据信息相同；8) GH :根据轴对称，GH与CD的数据信息相同；9) HI :根据轴对称，HI与BC的数据信息相同；10) J :根据轴对称，J与AB的数据信息相同；11)冲孔圆:该圆压力中心即在它的几何中心，其周长为47.12,其压力中心在原点，即 刈=0; 汇总各个线段长度及其在X轴方向上的压力中心位置：线段长度mmX轴上的压力中所在位置AJ12x1 = -28AB11.88x2 = -22.06BC2.22X3 = -15.07CD7.81X4 =-12.19DE18.6

25、4X5 = 0EF30.35x8 = 16FG16.64X8 = 0GH7.81x9 = -12.19HI2.22X10 = 15.07J11.88x11 = 22.06冲孔圆47.12X12 = 0计算该零件的压力中心：(借助AtuoCAD软件测得冲压件总长为123.463):Xili -967.864 i i123.463=-7.840nX落X总=4 = -3.920 22.弹性元件一一弹簧的选用本复合们模装置在圆柱头内六角卸料螺钉会用到弹簧。按照模具按照空间，拟选用 4组弹簧：F卸0.05 16493= 206Nn4(1)圆柱头内六角卸料螺钉配合使用弹簧查【1】表10-1得d = 3.5

26、,D2 = 18, t = 5.93,Fj = 557, h0 = 50,n = 7.5, hj = 16.2,L = 537 在最大许用变形量 0.75h0时，F=2980N符合(ii)查【1】图 10-2 得 Fj =557 , hj =16.2,hj16.2h 4 = 206 = 5.60mmFj 557(iii)检查弹簧最大压缩量h页h工作h修模=5.60 2 6 13.6mmhj=16.2>13.6 故所选弹簧是合适的。八、冲裁力计算、设备类型及吨位的确定1、冲裁力计算该模具采用复合模，拟选择弹性卸料、上出料的冲裁模。百户落料冲裁力：T62.31*1*432=70117.92N

27、其中：L:为冲裁件外形的周长S：查【1】表 8-7, (rb=432461 MPa 取 bb =432MPa 囚尸冲孔冲裁力 -65.97*1*432=28499.04N“卸料力0.05*61884=3505.896Nkx:查【2】表3-11 ,得到kx=0.05Fk推件力Ft = nkTF冲kT :查2表 3-11 ,得到 % =0.063n：根据n =5二,因为壁厚t=0.5 ,得到n =- =6 t1Fk 6*0.063*28499.04=10772.64NFt=总冲裁力F皂二F咨十F冲+Fx+Ft=70117.92+28499.04+3505.896+10772.64=112895.496N2、 压力机选定根据 112895.496N压力机公称压力 21.3 F总=146.764KN综合考虑闭合高度、设备折旧等因素选用，查【1】表9-3,选用公称压力为160KN 的开始压力机。具体规格如下表所示：公称压力/KN160发生公称压力时滑块距卜死点距离/mm5滑块行程/mm70行程次数/次 min-1115最大封闭局度（固定台和可倾式）220封闭局度调节量/mm60滑块