单耳止动垫圈级进冲裁膜设计说明书20

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1、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 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 目 录 1.零件工艺性分析……………………

2、…………………………………… 2 2.冲压工艺方案的确定………………………………………………… …3 3.排样方式及材料利用率………………………………………… ………4 4.模具结构形式合理性分析……………………… ………………………8 5.模具主要零件形式、材料的选择、公差配合、技术要求的说明…… 8 6.凸、凹模工作部分尺寸与公差………………………………………… 16 7.压力中心计算、弹性元件的选用及计算……………………………… 19 8.冲裁力计算、设备类型及吨位的确定………………………………… 21 9.小结………………………………………………………………………23

3、 10.参考文献…………………………………………………………………24 一、零件工艺性分析 此次冲压件为单耳止动垫圈（GB854-88），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： d=320 -0.39㎜ B=180 -0.27 ㎜ L 1=220 -0.33㎜ L=360 -0.39㎜ d 1=21+0.33 0㎜ 二、冲压工艺方案的确定

4、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。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 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

5、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： ①. 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10； ②. 冲裁件面积 A=147.58 mm2； ③. 搭边值a：根据t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排样方式的搭边值； a=1.8，a1=1.5； ④. 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： ； ：条料宽度的负向偏差，查【1】表2-

6、20，得=0.4； B 0 -△=（16+4.5+2*1.8+0.08） 0 -0.08=24.18mm 条料长度： S为步距，S=12.5+1.5=14mm L＝2*1.8+9*1.5+10*12.5＝142.1 mm ⑤. 一个步距的材料利用率：η=A/BS=147.58/24.18*14=43.60% ⑥. 总的材料利用率：η=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： ①. 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10； ②. 冲裁件面积 A=147.58 mm2 ③. 搭边值a

7、：根据t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排样方式的搭边值； a=1.8，a1=1.5； ④. 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： ； ：条料宽度的负向偏差，查【1】表2-20，得=0.4 B 0 -△=（12.5+2*1.8+0.05） 0 -0.05=16.15 0 -0.05mm ⑤. 条料长度： S为步距，S=16+4.5+1.5=22mm L=2*1.8+9*1.5+10*20.5=222.1mm ⑥. 一个步

8、距的材料利用率：η=A/BS=（147.58/16.15*22）*100%=41.51% ⑦. 总的材料利用率：η=nA/BL=(10*147.58/16.15*222.1)*100%=41.19% 3) 斜排的材料利用率计算： 排样图： ①. 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10； ②. 冲裁件面积 A=147.58 mm2； ③. 搭边值a：根据t=1mm,L50mm,r2t,取各排样方式的搭边值； a=1.8，a1=1.5； ④. 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

9、板间须留有间隙，计算公式： ； ：条料宽度的负向偏差，查【1】表2-20，得=0.4 mm B0 -△=（21.95+2*1.5+0.08） 0 -0.08=25.030 -0.08㎜ ⑤. 条料长度： S为步距，S=28.07mm L=41.88*10+2*1.5=421.8mm ⑥. 一个步距的材料利用率： ⑦. 总的材料利用率： 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（mm2） 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 700.55 27

10、.2 47.15 54.62% 54.27% 横排 700.55 45.2 29.10 53.26% 53.05% 斜排 700.55 28.07 45.28 55.12% 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，又为确保一定的生产效率故，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，

11、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 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) d D(m6) D1 h L 基本尺寸 极限偏差 I型 15.2 18 +0.018 +0.007 22 3 40 (4). 凸模强度校核： (i) 压应力校核： =4*

12、1*350/120=11.67 ：许用应力，查【1】表8-50查得=120Mpa。 ：切应力，查【1】表8-7得=350Mpa。 而d=15.2mm， 因为 d>， 故设计合理。 (ii) 弯曲应力校核： 因为是有导向装置的凸模： =40 ` F：冲裁力 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2－39取c＝30mm，h＝22mm (3) 凹模刃口与

13、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，故采用与固定板的铆接式固定，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。

14、 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GB2851.1-81 和GB2873.1-81选择个参数的尺寸。具体见下表。 凹模边界 配用模架配合高度 孔距 B L Hmin Hmax S S1 S2 S3 100 80 140 165 76 40 56 28 零件 规格 数量 垫板GB2858.3-81 100*80*4 1 固定板GB2858.2-81 100*80*12 1 凹模GB2858.1-81 100*80*22 1 卸料板

15、GB2858.2-81 100*80*10 1 固定板GB2858.2-81 100*80*14 1 垫板GB2858.3-81 100*80*4 1 螺钉GB70-76 M8*45 6 圆柱销GB119-76 8*45 2 卸料螺钉GB2867.5-81 8*38 4 弹簧GB2089-80 － 7 螺钉GB70-76 M8*55 4 圆柱销GB119-76 8*50 2 圆柱销GB119-76 8*40 冲模的高度 而 -5mm=165-5=150mm， +10mm=140+10=150mm 又- 5 +10

16、mm 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 L B Hmax Hmin GB2855.1-81 GB2855.1-81 GB2855.1-81 GB2861.6-81 100 80 165 140 100*80*30 100*80*40 20*130 20*70*35 1）上模座GB2855.1-81 凹模周界 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R L2 D(H7) D1(H7) L

17、 B D0 基本尺寸 极限 偏差 基本尺寸 极限 偏差 100 80 30 110 90 145 125 35 60 32 +0.025 0 35 +0.025 0 2）下模座GB2855.1-81 凹模周界 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R L2 D(H7) D1(H7) L B D0 基本尺寸 极限 偏差 基本尺寸 极限 偏差 100 80 80 40 25 90 90 150 150 125 125 35 60 20 -0.02

18、0 -0.041 22 -0.020 -0.041 3）导柱GB2855.1-81 d L 基本尺寸 极限偏差 （h6） 20 0 -0.009 120 d L 基本尺寸 极限偏差 （h6） 22 0 -0.009 130 4）导套GB2855.1-81 d D(r6) L h l 油槽数 b a 基本尺寸 极限偏差 基本尺寸 极限偏差 （H7） 20 +0.013 0 32 +0.050 +0.034 70 28 15 2 3 1 22 35 5）模柄 选用C型

19、 30 -0.065 -0.195 75 64 16 2 11 52 9 15 9 6）卸料螺钉 d l H T S r≤ ≤ c b M6 8 7 12.5 8 4 5 7.5 5.7 0.4 0.5 4.5 1 0.3 2 7）顶板 选用C型 D d R r H b 40 20 5 4 6 10 7. 定位零件 弹簧弹顶挡料销 D(d9) D d1 l L 基本尺寸 极限偏差 8 -0.040 -0.076 10 7

20、12 24 8. 卸料装置 a) 型式： 采用弹压卸料上出料板 查【1】表2-54 b) 卸料板与凸模之间的间隙 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8-37[1]。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 冲裁件材料为Q235，料厚，查【2】表3-4，得到最小、最

21、大冲裁间隙：0.10mm，0.14mm, 0.040mm 2、 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： d=320 -0.39㎜ B=180 -0.27 ㎜ L 1=220 -0.33㎜ L=360 -0.39㎜ d 1=21+0.33 0㎜ 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2-32 A类尺寸： (1). B=180 -0.27 ㎜ 0.27；x=0.75; -0.020, +0.020， 校核 ，成立 所取凸、凹模公差满足条件

22、 有【1】表2-32得 =(18-0.75*0.27)+0.0675 0=17.7975+0.0675 0mm =(17.7975-0.04)0 -0.055=17.75750 -0.0675mm (2). L 1=220 -0.33㎜ 0.33,x=0.75, -0.020, +0.025， 校核 ，成立 所取凸、凹模公差满足条件， 有【1】表2-32得 =(22-0.75*0.33)+0.0825 0=21.7525+0.0825 0mm =(21.7525-0.04)0 -0.0825=21.71250 -0.0825mm (3). L=360 -0.39

23、㎜ 0.39,x=0.75，-0.020, +0.030 校核 0.050 ，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 0= 35.7075+0.0975 0mm =(35.7075-0.04)0 -0.0975=35.66750 -0.0975mm (4). d=320 -0.39 ㎜ 0.39,x=0.75, -0.020, +0.030 校核 0.050 ，成立 所取凸、凹模公差满足条件， 有【1】表2-32得 =(32-0.75*0.39)+0.0975 0= 31.7075+0.0975

24、0mm； =(31.7075-0.04)0 -0.0975=31.66750 -0.0975mm B类尺寸： (5). d 1=21+0.33 0㎜ 0.33,x=0.75, -0.020，+0.020 校核 ，成立 所取凸、凹模公差满足条件， 有【1】表2-32得 (21+0.75*0.33)0 -0.0825=21.24750 -0.0825mm； (21.2475+0.04)+0.0825 0=21.2875+0.0825 0mm 各个刃口计算结果统计如下： IT9 凹 凸 180 -0.27 17.80+0.0675 0

25、 17.760 -0.0675 220 -0.33 21.75+0.0825 0 21.710 -0.0825 360 -0.39 35.71+0.0975 0 35.670 -0.0975 320 -0.39 31.71+0.0975 0 31.670 -0.0975 21+0.33 0 21.250 -0.0825 21.29+0.0825 0 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

26、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) ： 由图已知=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； 2) ： 线段的压力中心即为它的几何中心 ； 3) ： ，； 4) ： ，； 5) ： ，该线段的压力中心即为它的几何中心 ； 6) ： ，； 7) ： 根据轴对称， 与 的数据信息相同； 8) ： 根据轴对称， 与 的数据信息相同； 9) ： 根据轴对称， 与 的数据信息相同； 10) ： 根据轴

27、对称， 与 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 ； 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mm X轴上的压力中所在位置 12 11.88 2.22 7.81 18.64 30.35 16.64 7.81 2.22 11.88 冲孔圆 47.12 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） ＝ 2. 弹性元件——弹簧的选用

28、 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： （1）圆柱头内六角卸料螺钉配合使用弹簧 （i）查【1】表10-1得 在最大许用变形量0.75h0时，F=2980N，符合。 （ii）查【1】图10-2得， （iii）检查弹簧最大压缩量 hj=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 。 落料冲裁力： 162.31*1*432=70117.92N 其中：L：为冲裁件外形的周长 σb：查【1】表8-7,

29、σb=432~461 MPa，取σb =432MPa 冲孔冲裁力 65.97*1*432=28499.04N 卸料力 0.05*61884=3505.896N :查【2】表3-11，得到=0.05 推件力 :查【2】表3-11，得到=0.063 n：根据，因为壁厚t=0.5，得到 6*0.063*28499.04=10772.64N 总冲裁力 =70117.92+28499.04+3505.896+10772.64=112895.496N 2、 压力机选定 根据112895.496N 压力机公称压力1.3=146.764KN 综合考虑闭合高度

30、、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/KN 160 发生公称压力时滑块距下死点距离/mm 5 滑块行程/mm 70 行程次数/次min-1 115 最大封闭高度（固定台和可倾式） 220 封闭高度调节量/mm 60 滑块中心到床身距离/mm 160 工作台尺寸 左右/mm 450 前后/mm 300 工作台孔尺寸 左右/mm 220 前后/mm 110 直径/mm 160 立柱间距离/mm 220 活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm

31、 150 模柄孔尺寸（直径深度）/mm 工作台板厚度/mm 60 垫板厚度/mm 40 倾斜角（可倾式工作台压力机） 九、小结 冲压模具设计课程设计是设计课程中一个重要的环节，通过这三周的课程设计让我在各方面都受到了模具设计的训练，对模具的有关各个零件有机的结合有了深刻的认识。 由于我们在设计方面没有经验，理论知识也不是特别扎实，难免在设计中出现这样那样的问题，从最先的选取方案，查表的不精确，到之后的对实际零件的不了解，印象不深刻，导致选取零件的困难，绘制过程中的尺寸绘制不精确，长度测量的误差，等等。通过计算大批量的数据，才能得到之后的设计数据，所以在绘制中有

32、些不合理的，需要反复修改，不断请教老师、同学，及时改正错、不足，力求精益求精。 通过设计，可以对我们的查阅资料的能力有了很大锻炼。对数据的采集、汇总，需要数的查取，第一次这样大批量接触，过程中的确会有较多的误差， 在计算数据时，除了做到尽量计算精准外，还运用到了多方面的知识，比如我们之前学的高数，工程力学，机械原理等相关知识，有了这样的过程，了解到之前学习的不足，有些数据的计算方法不了解，造成了困难，必须翻出之前的教科书，找寻方法，也给自己在学习方法上敲响了警钟。计算和绘制图形同样要求我们足够细致，思路清晰，在设计过程中多少都有些误差与结构错误，主要由于理论知识的不扎实，实践经验的缺乏，对零件没有认知，对细节没有把握，但通过课程设计，收获颇多，一方面进一步巩固了多门学科的理论知识，初步用于了实践，另一方面，培养了自己解决问题的能力，对数据处理的能力，以及发扬团队合作精神，大家共同解困难能力，相信经过这样的过程，通过自己的努力，可以面对更多的问题和困难，可以做得更好。 十、参考文献 【1】 王孝培主编. 冲压手册[M]. 北京：机械工业出版社, 1990 【2】 温其金 徐新成主编. 冲压工艺及冲模设计[M]. 北京：机械工业出版社, 2004 【3】 中华人民共和国国家标准 - 26 -