圆垫片冲压模具设计论文

垫片冲压模具设计学号：20111150103姓名：巩飞系部：机电工程学院专业：模具设计与制造指导教师：董兰成绩：机电工程学院课程设任务书题目连接件落料冲孔复合模课程设计设计内容及基本要求一、冲压件工艺分析零件的难易程度，对零件进行合理的工艺性分析工艺计算的完整性、正确性，包括排样方案的确定、搭边的选取、冲裁力和压力中心的计算。模具结构设计的合理性及工作原理格式的规范性、绘图的正确性、完整性零件厚度：3mm零件外形：54零件内形：22孔心距：40结论：适合冲裁。图1.垫片设计起止时间20年月日至20年月日学生签名年月日指导教师签名年月日

目录HYPERLINK引言 2HYPERLINK一、冲裁工艺设计 3HYPERLINK1、冲裁件的工艺性分析 3HYPERLINK2、冲压工艺方案的确定 4HYPERLINK二、冲裁排样设计 5HYPERLINK1、排样方案的确定 5HYPERLINK2、搭边的选取 5HYPERLINK3、送料步距、条料宽度及板料间距计算 6HYPERLINK4、冲裁力和压力中心的计算 7HYPERLINK三、刃口尺寸计算 10HYPERLINK1、冲孔落料刃口尺寸计算 11HYPERLINK四、压力机的选取及校核 13HYPERLINK1、压力机的选择 14HYPERLINK五、模具总装图及工作原理 15

一、冲裁工艺设计零件简图：如图所示工件名称：垫片挡片生产批量：大批量材料：10号钢厚度：3（1）垫片的平面图图（1-1）（2）垫片的三视图图（1-2）（3）垫片的三维图图（1-3）1、冲裁件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。10号钢具有较高的强度和较好的冲压加工性能;该零件形状简单,但对孔边距接近凸凹模所允许的最小壁厚，如零件图所示，故可以考虑采用积存废料的复合冲压工序。2、冲压工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔—落料连续冲裁，采用级进模生产。三种方案比较见表1.1表1.1三种方案的比较模具种类比较项目单工序模复合模级进模冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差。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，且成本高。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。二、冲裁排样设计1、排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种：（一）有废料排样：冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。（二）少废料排样：只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。（三）无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。综上分析，并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。零件图上所有尺寸都未标注公差，可按IT14确定工件尺寸公差。查标准公差数值表（GB/T1800.3——1998），各尺寸公差为：零件外形：54零件内形：222、搭边的选取排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关：=1\*GB3①材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。=2\*GB3②工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。=3\*GB3③材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。=4\*GB3④送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。材料厚度t圆形件或圆角r>2t矩形件或边长L<50矩形件边长L>50或r<2t工件间侧面工件间侧面工件间侧面0～0.251.82.02.22.52.83.00.25～0.51.21.51.82.02.22.50.5～0.81.01.21.51.81.82.00.8～1.20.81.01.21.51.51.81.2～1.61.01.21.51.81.82.0表2.1搭边值表由表2.1确定搭边值根据零件形状两式件间按圆形取工件间搭边值a=2.2，侧边取搭边值=2.5。3、送料步距、条料宽度及板料间距计算送料步距送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用S表示，其值等于冲裁件相应部分宽度加上工件间搭边值，即=27+2.2=29.2条料宽度及板料间距的计算条料宽度按下式：（2-1）其中为冲裁件宽度方向的最大尺寸；为导料板与最宽条料之间的间隙查表取C=0.7。B-A=(41.5+2×2.5+0.7)0-0.7=47.20-0.7排样图（3-1）4、冲裁力和压力中心的计算冲裁力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：1.冲压力计算冲裁力Fc=1.3Lt=1.3x137.5x2x450=160.88KN冲孔力Fk=1.3Lt=1.3x3x12.56x2x450=44.09KN卸料力Fx=KxFc=0.05x160.88=8.04KN推件力Ft=nKtFc=6x0.05x160.88=48.26KN总冲压力F总=Fc+Fk+Fx+Ft=261.27KN式中Kx、Kt、Kd卸料力、推件力、顶件力,如表2.3所示n同时卡在凹模内的工件数量式中h凹模内的直刃壁高度t板料厚度表2.3卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料KxKtKd纯铜、黄铜0.02～0.060.03～0.09铝、铝合金0.025～0.080.03～0.07钢材料厚度～0.10.06～0.0750.10.14>0.1～0.50.045～00550.0650.08>0.5～2.50.04～0.050.0500.06>2.5～6.50.03～0.040.0400.05>6.50.02～0.030.0250.03查表2.3Kx=0.045KD=0.003总冲压力Fz总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则：Fz=F+Fx+Fd（2-6）=212.16+0.08×212.16+1×0.07×212.16=244KN压力中心的确定零件为规则几何体，压力中心在几何中心上。三、刃口尺寸计算因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：（1）按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。1、冲孔刃口尺寸计算54由落料获得，22由冲孔同时获得。查表得Z=0.246,Z=0.360,（1）冲22mm孔刃口尺寸计算：22的凸凹模的制造公差由表查得=0.013=0.021x=0.5d=(d+x)d=(d+Z)=22.26 =22.51(2)落料刃口尺寸计算：54的凸凹模的制造公差由表查得=0.019=0.030x=0.5D=(D-x)D=(D-Z)=53.63 =53.38落料凸模的基本尺寸与凹模相同，同时在技术要求中注明“凸模刃口尺寸与落料凹模刃口实际尺寸配制，保证间隙在之间”。2、落料刃口尺寸计算当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式（3-3）其中——模具基准尺寸()——工件极限尺寸()——工件公差()冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，同时在技术要求中注明“凹模刃口尺寸与冲孔凸模刃口实际尺寸配制，保证间隙在之间”。查公差表将尺寸分别转化为,查表3.3取x=0.5则A2=(28-0.5×0.52)0+0.25×0.52=27.740+0.13A3=（2-0.5×0.25）0+0.25×0.25=1.87500.060A4=（16-0.5×0.43）00.25×0.43=15.7850+0.108A5=（12-0.5×0.43）00.25×0.43=11.7850+0.108四、压力机的选取1、压力机的选择由以上的设计、计算，确定压力机的规格尺寸如下：查表选取国产160开式可倾压力机 其最大装模高度为300最小装模高度为160模柄孔尺寸为直径40，深度为60工作台尺寸左右为450、前后300，工作台孔尺寸：左右220、前后110立柱间距离：220床身最大可倾斜角350五、模具总装图及工作原理冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足。五经分析，此工件有三个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。工作原理：工作时，板料以导料销和挡料销定位