双耳止动垫圈模具设计说明书冲压课程设计说明书

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1、上海工程技术大学课程设计说明书 双耳止动垫圈级进模设计上海工程技术大学冲压模具课程设计说明书题目名称 双耳止动垫圈模具设计说明书 学院 材料工程学院 专业名称 材料成型及控制工程（CAD/CAM） 班级 0531111 学号 053111131 姓名 指导教师 曹阳根、邓沛然 完成日期 2014.12.18 目 录1.冲压零件工艺性分析 12.冲压工艺方案的确定 22.1冲压方案设定. 22.2冲压方案优缺点分析22.3 排样方式及材料利用率23. 模具总体设计.63.1 模具结构形式合理性分析.63.2 模具主要零件设计.63.2.1 落料凹模的设计63.2.2 冲孔凸模的设计.83.2.3

2、 凹模的设计93.2.4 卸料部件的设计.93.2.5模架及其它零部件设计93.3模具总装图134.凸凹模尺寸及压力中心的计算.144.1 凸、凹模工作部分尺寸与公差144.1.1 凸凹模间隙.144.1.2 凹凸模尺寸计算. 144.2 压力中心计算、弹性元件的选用及计算. 165.冲裁力计算、设备类型及吨位的确定.175.1 冲裁力计算.175.2压力机的选定186.其它说明.187.小结.208.参考文献.201、冲压零件工艺分析此次冲压件为双耳止动垫圈（GB855-88），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： 零件图零件工艺性分

3、析：此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT13级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。根据冲裁件的基本尺寸，查冲压手册（第二版）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=11 0 -0.27B=7 0 -0.22 L1=9 0 -0.22L=18 0 -0.27d1=6.4 +0.22 02、冲压工艺方案的确定2.1 冲压方案设定该工件包括落料、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。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模

4、生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。2.2 冲压方案优缺点分析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，可在方案二与方案中作出选择，由于此制件所有尺寸都属于自由公差，尺寸精度要求并不高，只要在模具上设置导正销导正足够可以保证冲压件的形状精度，又考虑到如果设计成复合模，模具制造难度较大，并且冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度。因此选用级进模更为合理。2.3 排样方式及材料利用率查冲压手册（第二版）表2-17

5、与表2-18知：排样1、2、 搭边值：a=1.8 a1=1.5 排样图：单个冲压件面积：A= 180.510116766, （1）直排（横排）送料步距：S=25mm,条料宽度：通过计算，暂取B=18.1查模具设计与制造简明手册 表1-37，取板宽为19mm材料利用率：=A/BS*100%=39.9% 2）直排(竖排) 送料步距：S=16mm,条料宽度：通过计算，暂取B=27.1查模具设计与制造简明手册 表1-37，取板宽为28mm材料利用率：=A/BS*100%=41.63% 通过对2种排样方案的列表比较：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 (

6、%)横排180.51251939.9%竖排180.51162841.63%零件排样设计分析：由于所设计零件双耳止动垫圈的形状特点，通过上表数据分析，按第2种排样方式可显著减少废料，但凸模、凹模都要制成两套，从而增加的模具结构的复杂程度，进而增加了模具成本，所以设计成2工位级进模，第一工位冲孔6.4，第二工位落料。经分析，确定排样方式为方式2 .3、模具总体设计3.1模具结构形式合理性分析 （1）模具类型的选择：由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，模具类型选为弹性卸料横向送料级进模（2）定位方式的选择：因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板以及承料板，无侧压装置，初始时，采用单侧刃

7、定位。控制条料的送进步距采用单侧刃。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。（3）卸料、出件方式的选择：因为工件料厚为0.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用固定卸料，采用下出料。 （4）导向方式的选择：为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用后侧导柱的导向方式3.2 模具主要零件设计3.2.1 落料凹模的设计凹模采用整体式结构，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸计算如下：1）凹模厚度：H=20(查冲压手册p66 表2-39)2）凹模壁厚： C=26mm 凹模外

8、形尺寸的计算：凹模长度：L= 33.5+2*26=85.5凹模宽度：B=28+2*26=80查模具设计与制造简明手册 P63 取凹模周界L=100 B=80根据模具设计与制造简明手册 P164 表1-165 续表查得，取凹模周界LB=10080 配用模架闭合高度Hmin=110mm Hmax=130mm孔距s=76mm,s1=40mm,s2=56mm，s3=28与该模架相配合各零件尺寸如下图所示：名称尺寸数量凸模长度42垫板厚度41固定板厚度141卸料板厚度121导料板长度1202凹模厚度141承料板80*20*21螺钉M5*82螺钉M8*356圆柱销8*352圆柱销6*164螺钉M8*166

9、圆柱销8*352螺钉M83563.2 .2 冲孔凸模的设计 因为所冲的孔均为圆形，冲孔凸模采用标准件，为A型圆凸模。将凸模固定在凸模固定板上。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。1）查冲压手册P631【1】表10-52选取圆凸模 B II.(GB2863.1-81)dD(m6)D1hL基本尺寸极限偏差型6.410+0.015+0.006135422）凸模强度校核：(i) 压应力校核： ：许用应力，查冲压手册（第二版）表8-50得=118-157Mpa。：切应力，查冲压手册（第二版）表8-7得=304-373Mpa。而d=6.4mm， 因为 d， 故设计合理。

10、(ii) 弯曲应力校核：(iii) 纵向弯曲应力校核由于该凸模结构有导向机构且为圆形凸模，故采用的校核公式为：；d=6.4mm；p=3416.32N；则Lmax63.7mm；故满足纵向弯曲应力要求。所以长度足够合理。3）凸模刚度细长杆失稳校核：校核公式：lmax220d2/lmax=42mm220*6.42*88.17mm因此凸模刚度符合要求。3.2.3 凹模的设计由于落料凸模为线切割出来的较复杂件，故采用与固定板的台阶固定，以减少加工时的难度。凹模采用配作法，与凸模配作，便于安装。3.2.4 卸料部件的设计选择刚性卸料装置。3.2.5模架及其它零部件设计1. 标准模架的选用 由于后侧导柱模架

11、，适用于单工序模和工位少的级进模，考虑到所设计模具为2工位级进模，所以选择此种模架为最佳，经模架确定凹模的尺寸为A=100 B=80 H=14，设计采用后侧导柱模架1）查国标GB2853.2-81 冷冲模滑动导向模架 后侧导柱弹压模架具体规格见下表：单位：mm凹模周界闭合高度上模板下模座导柱*2导套*2LBHmaxHminGB/T 2855.5GB/T 2855.6GB/T 2861.1GB/T 2861.610080130110100*80*25100*80*3020*10020*65*232）根据国标，取后侧导柱上模座（GB/T 2855.5）。凹模周界HL1SA1A2Rl2D(H7)LB

12、基本尺寸极限偏差100802511011665110326032+0.02503）下模座 查国标：GB/T 2855.6凹模周界HhL1SA1A2Rl2d(R7)LB基本尺寸极限偏差10080302511011665110326020-0.020-0.0414）导柱 查国标：GB/T 2861.1dL基本尺寸极限偏差（h5）（h6）200-0.0090-0.0131105）导套 查国标GB/T 2861.6dD(r6)Lhl油嘈数ba基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差（H6）(H7)20+0.0130+0.02132+0.050+0.0346523162316）冲模闭合高度的确定：上模座厚度H1

13、=25mm，凸模长度H2=42mm，凹模厚度H3=14mm下模座厚度H4=30mm 垫板厚度H5=4mm，那么，该模具的闭合高度：H闭= H1H2H3H4H5h1=（25421430+41）mm=124mm式中：h1凸模冲裁后进入凹模的深度，h1=1.5mm。校核公式：Hmax-5mm=125H模Hmin+10mm=120H闭包含在H模中，所以符合。7）P620查【1】表10-47，选取压入式模柄型（GB2862.1-81）。如图13。30-0.065-0.195756416211529159 3.3模具总装图通过以上设计，模具上模部分主要由上模板、凸模垫板、凸模固定板、冲孔凸模、凹模、以及模

14、柄等组成。卸料方式采用弹性卸料板。下模部分由下模座、凹模、导料板、承料板等组成。冲孔凸模将废料推进凹模下方排出。成品件由由落料凹模排出。条料送进时采用临时挡料销作为挡料装置，初始时，采用侧刃定距。4、 凸凹模尺寸及压力中心的计算4.1 凸、凹模工作部分尺寸与公差在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具的装配方法。经分析，确定所设计模具采用配制加工法。4.1.1 凸凹模间隙冲裁件材料为Q235，料厚t=0.5，查冲压手册（第二版）表2-25得，Zmin=0.08mm Zmax=0.10mm 则Zmax-Zmin=(0.10-0.08)=0.02m根据冲压手册P57

15、表2-28查得，p=0.004, d=0.006 p+d=0.01mmZmax- Zmin=0.02mm说明所需凸、凹模满足要求。4.1.2 凹凸模尺寸计算落料 A类尺寸（随着凹模磨损，尺寸会变大）：A类：（随着凹模磨损，尺寸会变大)B类：(随着凸模磨损，尺寸会变小)4.2 压力中心计算1）建立压力中心坐标图如下图 冲裁轮廓周长及压力中心坐标冲裁轮廓周长L/mm 各凸模压力中心坐标 x yL=70.4 -4.9 -0.920.1 016合计：90.5 2）经计算L周长=70.4 小圆的周长20.1 5、冲裁力计算、设备类型及吨位的确定：5.1 冲裁力计算该模具采用级进模，选择弹性卸料、下出件。

16、1）冲孔力 查冲压手册（第二版）表7-13：由表查出 =304373MPa，取=340MPa；料厚t=0.5mm；周长L=20.1；K值取1.32）落料力 查冲压手册（第二版）表7-13：由表查出 =304373MPa，取=340MPa；料厚t=0.5mm；周长L=70.4；K值取1.33）冲裁力 F=F冲+F落=+=20000.5N4）卸料力 查冲压手册表2-37 =0.0455）推件力 查冲压手册表2-37 =0.063，则总的冲压力 =F + + =27200.66N5.2压力机的选定根据根据冲压力计算结果F总=27200.66N压力机公称压力综合考虑闭合高度、设备折旧等因素选用，查【冲

17、压手册】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/KN40发生公称压力时滑块距下死点距离/mm3滑块行程/mm40行程次数/次min-1200最大封闭高度固定台和可倾式/mm160活动台位置最低/mm300最高/mm160封闭高度调节量/mm35滑块中心到床身距离/mm100工作台尺寸左右/mm230前后/mm180工作台孔尺寸左右/mm130前后/mm60直径/mm100立柱间距离/mm130活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm模柄孔尺寸（直径深度）/mm工作台板厚度/mm35垫板厚度/mm30倾斜角（可倾式工作台压力机）6. 其它说明1.材

18、料的选择：因为冲孔凸模、落料凸模、落料凹模在强压、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冲压手册 P521 表8-37,具体选择可见装配图明细表。2.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)3.垫板的设计冲孔凸模与上模座之间： 上垫板采用45钢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.卸料螺钉6. 侧刃外形及相关尺寸如下图：其中：s=mm；B=8mm；a=2.5mm；L

19、=42mm。 7.卸料装置采用弹性卸料装置材料的选择 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。8.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)7.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

20、，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

21、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。8.参考文献【1】 王孝培主编. 冲压手册M. 北京：机械工业出版社, 1990【2】冯炳尧主编. 模具设计与制造简明手册（第三版）M. 上海科学技术出版社, 2008.6【3】 中华人民共和国国家标准- 20 -