模具课程设计-双耳止动垫圈模设计要点

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1、冲压模具课程设计题目：双耳止动垫圈模设计专业：机电工程学院班级：机电141姓名：_号：201410824124指导教师：提交日期：如17年1月3日目录前言 3一、题目要求 3二、制件的工艺分析 31、材料分析 32、结构分析 43、精度分析 4三、工艺方案的确定 4四、排样图的确定 61、材料利用率的计算及排样图的绘制 6五、压力中心的计算 71、压力中心坐标计算公式： 72、各线段的重心坐标： 83、压力中心坐标为： 8六、计算冲压初选压力机 8七、模具刃口尺寸计算 91、落料件尺寸的计算 92、冲孔尺寸计算： 10八、模具工作零件及其他零件设计与计算 111、凸、凹模结构设计 112、定位

2、零件的确定 123、卸料装置的确定与计算 124、标准模架及连接固定件的设计 125、卸料橡胶的设计计算 13九、装配图与零件图（见 CAD 图） 15十、总结 15刖百模具课程设计是CAD/CA*业教学计划安排的非常重要的教学 实践环节，也是毕业设计的首选内容。其目的在于巩固模具结构及 设计所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握正确的 设计方法，培养学生的实际工作能力。通过模具结构设计，学生在工 艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写说明 书和查阅参考文献等方面受到一次综合的训练，增强学生的动手能力 和创新设计能力名称：双耳止动垫圈，材料：20钢生产批量：大批量材

3、料厚度：t = 1.5 mm尺寸结构如右图:、制件的工艺分析1、材料分析20钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。2、结构分析双耳止动垫圈是一般的冲裁件，其特点是：零件结构简单，工件 尺寸小，尺寸精度低，材料强度不高，外形有圆弧连接过度，对冲裁 加工较为有利，零件上一个孔其中最小孔径为10mm大于冲裁最小图1孔径dmin t=1.5的要求。另外，经计算直径为 0 10mm勺孔距零件 外形之间的孔边距为6mm大于冲裁件最小孔边距 Lmin 1.5t=2.25mm 的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。3、精度分析零件上没有尺寸标注了公差要求，则其公差要求都属于IT14。所以， 普通冲裁

4、可以满足零件的精度要求。三、工艺方案的确定双耳止动垫圈一般有以下三种冲裁工艺方案方案一：先落料，后冲孔，采用两套单工序模生产。方案二：落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产。对三种方案进行分析如下：1、方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低, 零件精度较差，难以满足零件大批量生产的要求。2、方案二只需一副模具，冲压件的形状位置精度和尺寸精度易于保 证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何 形状简单对称，模具制造并不困难。3、方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二相比生产 的零件精度稍差。需在模具上设置导正销导

5、正，保证冲压件的形状位 置精度。模具制造和装配较复合模略复杂，冲孔落料复合模基本结构。 所以，比较三个方案，采用方案二生产更为合理。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核（结构见图 3）。查资料可知， 当材料厚度t为1.5mm时，凸凹模最小壁厚6为4mm而该零件上* 10 的孔距零件外形之间的孔边距 6mm能满足复合模凸凹模最小壁厚的 要求。因此，该零件可以采用复合模生产。冲孔落料复合模基本结构/1推住圾2凸模3一凹模4凸凹模5卸料板四、排样图的确定1、材料利用率的计算及排样图的绘制模具导料零件采用无侧压的导料板装置 材料宽度：B：=(Dmax Za)：导料板间距离：A = B - C = Dmax

6、2a C查模具设计与制造得：取 ai=2.2mm a=2.5mm分析零件形状，应采用单直排或着双直排的排样方式，分析材料利用率，则确定零件的排样方式有如图 4所示。-4一定.图4现查资料，选用900mmX 1800mm的钢板，每张钢板可剪成20张(44x 1759)O搭边取值 2.5mm和2.2mm,条料宽度为 44mm步距为47.4mm条料宽度 B : B= (Dmax+2a)1(39+2X2.5) _0,2 =44_02mm步距 S : S=30+1.2=31.2mm一个步距的材料利用率产导10%=急x100%=7.6% 总利用率“喂 X 100%=港 X 10。=67.2%其具体排样图如

7、图5所示图5五、压力中心的计算零件是一个非对称的零件，所 以零件的压力中心如下计算（见图 6）,则：圆弧线段的中心压力：Rs1、压力中心坐标计算公式:Xo 二LiL2X2LnXnLiL2LnV。=LyiL2y2LnVnLiL2LnLi = i9.7mm L2=16mmL3=19.7mm L4= - -D mm L5=5.8mm4L6=12mmL7=6.8mmL8=D 二二31.4mmL9=d=35.9 mm360L10= D 霆=1.4 mm3602、各线段的重心坐标:X1=-18.2, Y1=8 X2=-28 , Y2=0X3=-18.2, Y3=-8 X4=-8.9, Y4=-7.2 X5

8、=-6, Y5=-13.1X6=Q Y6=-16X7=6, Y7=-12.6X8=0, Y8=0X9=4.8, Y9=3.6 X10=-7.6, Y10=8.13、压力中心坐标为：x0 =19.7 (-18.2) 16 (-28)1.4 (-7.6)八=-6.75y0 =19.7 161.419.7 8 16 0 - -1.4 8.1 , 八=-1.5219.7 161.4六、计算冲压初选压力机冲裁力基本计算公式为F=KLt.b此例中零件的周长为152.2 mm (落料周长为120.8mm冲孔周长为 31.4mm),材料厚度1.5mm 20钢的抗剪强度取350MPa则冲裁该零 件所需冲裁力为F

9、 落=1.3 父 120.8 父1.5 M 350N =82466N 82.5kNF 冲=1.3父31.4父1.5M350N =21430.5N 定 21kNF= F 落 + F 冲之104kN根据资料，可求得：卸料力为 Fx =KxF =0.05 104KN ： 5.2KN推件力为 FT = nKT F 冲=6乂 0.055-104kN 两34.32kN零件所需得公称压力为 F总 Z =F +FT =(104+ 5.2+ 34.32) kN =143.52kN一般冲裁时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%所以，公称压力 FZ =151 1.3 196kN根据附表1,初选设备为开式压力机JH2

10、3-25七、模具刃口尺寸计算1、落料件尺寸的计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料件尺寸的计算，落料基本计算公式为：Da =(Dmax -X4苫Dt =(Da -Zmin) =(Dmax -XA-ZmJ0查公差配合表，落料件尺寸都为IT14,所以X=0.5.(1)、尺寸280n.52mm,经查图7得该零件凸、凹模最小间隙Zmin = 0.21mm 最大间隙ZmaF0.25mm查资料可知凸模制造公差6T = 0.020mm,凹模 制造公差6A = 0.025mm ,将以上各值代入6T十旌W Zmax -Zm.,校验是 否成立，不成立，取 6T =0.4* (Zmax-Zmin)

11、=0.0166A =0.6* (Zmax-Zmin) =0.024DA1 = (28 - 0.5 0.52) 00.024 mm = 27.7400.024 mmDt1 = (27.74-0.132) mm = 27.608,016 mm校核：0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mmF等 式成立(2)、尺寸164mm,查得其Zmin、Zmax、6T数值同上一尺寸， aA=0.020mmT = 0.020mm,贝U DA2 =(16-0.5 0.43) 00.020 mm = 15.78500.020 mmDt2 = (15.785-0.132)

12、.020mm =15.653%.020 mm校核：0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mmF等式成立。满足间隙公差条件，故：Da2 =15.78500.20 , Dt2 =15.695.020(3)、尺寸12q.43mm,查得其Zmin、Zmax、0、6A数值同上一尺寸，DA3 = (12 0.5 0.43)00.020mm = 1 1.78500.020 mmDt3 = (11.785-0.132)工2 mm = 1 1.65300.020 mm校核：0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mmF等式

13、成立，满足间隙公差条件，故：Da3 =11.785010.20, Dt3 =11.695,20(4)、尺寸力22工2mm,查得凸模制造公差 0=0.02mm,凹模制造公 差 6A =0.025mm,校验是否成立，不成立，取 6T =0.4* ( Zmax-Zmin) =0.016 6A =0.6* (Zmax-Zmin) =0.024该尺寸为双边磨损尺寸，所以计算时取双面间DA4 = (22 0.5 X 0.52)产 mm = 21.74产 mmDt4 = (21.74-0.132) oi6 mm = 21.608，。16 mm校核：0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+

14、0.016mm=0.04mmF等式成立(5)、尺寸R2、5mm,查得凸模制造公差 = 0.02mm ,凹模制造公差6A =0.020mm。且该尺寸为单边磨损尺寸，则计算时取单面间隙。DA5 = (2 -0.5 0.25)00.02mm = 1.87500.02mmDt5 = (1.875-0.132) kmm = 1.743，02 mm校核：校核：0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm 核不等式成立2、冲孔尺寸计算：冲孔基本公式为：dT =(dmin +X dA =(dmin +XA + Zmin )苫 尺寸410，36mm,查得凸模制造公差6

15、T = 0.02mm,凹模制造公差8A = 0.02mm。验证是否满足 街十九& Zmax -Zmin ,所以dT =(10 + 0.5M 0.36)，02 mm =10.1800.020 mmdA =(10 0.5 0.36 0.132)00.02 mm = 10.31200.02 mm校核：6T十6AZmax -Zmin =0.04 (满足间隙公差条件)表210落料.冲孔横刃口始用间耀材 料 : *45T7, TB （遇火） 65Mn （遇火） ,青卅 （） 做青铜 ）10, 15、20 冷显的带 30的板 H62, H68 （） LY12 （展偌） 硬帼片Q215、Q235 的板 08、

16、 10. 15 纲板 H62、H6B （） 饨铜（硬） （软） 恼膏铜（）H62. H68 (ft) 豌IM (ft) 防助帕 LF2k LF2 软锦 L2-L6 LY12 (退火) 桐暗战 的母猿险霰坏新层压 费瑞布板、国醒 层球电板、商喳 层压带板力学性能HBS；$190 KJMPiHBS= 140 790 . 二 400-600 MP加HHS = 8T40 / = 300-400MPn小好70 G4300M 露厚度f初始间隙之小，S3SJ一Z.J0J0.0150.0350.010.03*#*0.20.0250.0451一0.0150,0350,0103-.0.30.040.060.030

17、.050.020.040,010.030.50.08o.to0.060,080.040.060.025O.4M50.010.020.80430.160.100.130.07oao0.0450.0750.0150.03 ；0.170.20r 0J30.160.100.130.0650 + D9$0.025。川1.20.210.240.160J90.130.160.07503050.035E50力0*310.210.250.1$0.19Q.W0.140,040.061.80.340 .瑞0,270J10.200.240130470.05om2.00.380,420*300.34020.260440

18、.180,060.082.50.490.550.390.450.290350.240.071 i =0J0|3.00.620.680.490.550.360.42口 .230.290J0,033图7八、模具工作零件及其他零件设计与计算1、凸、凹模结构设计采用复合模生产，直接同时冲孔和落料，采用常见非圆凸模的结构形 式，与凸模固定板采用过渡配合。凹模采用整体凹模，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，装压力中心与模柄中心线重合，具轮廓尺寸计算凹模采用整体式，查资料可求得：凹模高度： H =kb=0.4 39mm 16mm凹模壁厚： C =(1

19、.52)H =1.8 16mm ：. 28mm其中，倒装复合模最小壁厚6=4mm所以，凹模的总长 L =39mm +2x28mm =95mm ,凹模的宽度 B=27mm + 2 m 28mm % 83mm。则，初选凹模板规格为100mmM 100mmM 19mm2、定位零件的确定由以上分析已知，由于零件的料厚为 1.5mm所以可以采用弹性 卸料，模具的定位零件采用导料销与固定挡料销配合使用。3、卸料装置的确定与计算零件的材料厚度较厚，可以采用弹性卸料，并在卸料板上面开设与 零件形状一致的凸模避让孔。卸料板的外形尺寸与凹模周界相同(100mm x 100mm ,厚 12mm4、标准模架及连接固定

20、件的设计由计算已知，该凹模的外形尺寸为100m第100mm为了操作方便模 具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查设计手册中的滑动 导向后侧导柱模架，得100mm 100mm模周界的闭合高度与初选压力 机的最大闭合高度不符合。所以，凹模板规格改为200mm: 160mm 19mm 模架规格为：上模座 200mm( 160mm( 40mm下模座 200mm160mm45mm导柱28m诉170mm导套 28m诉 100mm( 38mm该例中所需冲压力计算为143.52KN,初选压力机为J2325。模具中模柄采用凸缘模柄，选用规格450M 70的模柄。模具中上模采用垫板以保护上模座，垫板的外形尺寸

21、同凹模周界， 厚度取10mm凸模的固定采用了凸模固定板，其外形尺寸也为凹模的周界尺寸， 厚度取16mm根据模具的尺寸，选用M6螺钉和010的圆柱销。凸模采用非圆形直通式凸模。5、卸料橡胶的设计计算5.1、 为保证橡胶正常工作，所选橡胶应满足预压力要求：F0 一 Fx式中:F0橡胶在预压缩态下的压力，N;Fx卸料力，No5.2、 为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不应超过其自由高度的 45% 一月S取用2 =(0.350.45)Ho式中：AH2橡胶允许的总压缩量，mmHo橡胶的自由高度，mm橡胶预压缩量一月S取自由高度的10%15 %即 H0 =(0.100.15)H0式中“H0为橡胶预压缩

22、量(mrm。故Hi - AH2 _ H0 u(0.25 0.35)H。而H1 - AH H式中：&h卸料板的工作行程，mm ih =t+1 , t为板料厚度；H”凸模刃口修磨量，mm士* di H1 = H H =1.5+1+5=7.5mm橡胶的自由高度H0 =-= 21.530mm 取H0=25mm(0.250.35)橡胶预压缩量&H0=2.5mm 允许最大压缩量AH2=10mm5.3、 根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能，性形状和数量.冲裁卸 料用较硬橡胶；拉伸压料用较软橡胶.5.4、 根据卸料力求橡胶横截面尺寸。橡胶产生的压力按下式计算：Fxy =AP所以，橡胶横截面积为A = Fxy/

23、P式中：Fxy橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力Fx(即Fo): p橡胶所产生的单位面积压力，与压缩量有关，设计时取预压量下的 单位压力：A橡胶横截面积。附表1:橡胶压缩量和单位压力表橡胶压缩量()单位压力/Mpa100.26150.5200.74251.06301.52352.1A = FXY / P =20000 (mrft) fxy=5200N p =0.26 Mpa用矩形橡胶200X160X25用公式 b=FXY/aP校核；a=1600mm的 b=125mmj、于 200mm)f选橡胶 横截面积S32000mr大于模具安装中所需橡胶面积A=20000mm)f以， 所选橡胶横截面

24、积在扣除挖孔等工艺后仍远大于模具安装中所需橡 胶横截面积，故该橡胶长X宽为 200X 100的规格合理。所以，选用橡胶规格为200X 160X25mm5.5、 冲孔凸模的长度计算1凸=卜+卜+%=16+10+16=42卬断表，选冲孔凸模长度为45mm式中：hi为凸模固定板厚度h2为空心垫板厚度h3为凹模板厚度5.6、 凸凹模长度计算L=hi+h2+h+t=16+10+1.5+20=47.5mmhi为凸凹模固定板厚度h2为空心垫板厚度t为材料厚度h为增加高度，取h为20mm由以上结果可初选模具零件如下：下垫板200x160x8凸凹固定板200x160x16卸料板200x160x10上垫板200x

25、160x10凸凹模固定板200x160x16空心垫板 200x160x10凹模200x160x19 凸模10x45模柄 B 50 JB/T7646.3-2008冲压设备主要参数为：公称压力 250KN滑块行程100次/秒，最大闭合高度250,闭合高度调节量70mm工作台尺寸360X560九、装配图与零件图（见 CAD 图）十、总结本次设计，是我的一次较全面的设计能力训练，通过这次训练，我对模具基础知识及工程力学、互换性与测量技术、机械制图、金属工艺学、 机械工程材料专业基础课之间的联系有了一个较为系统全面的认识， 同时也加深了对所学知识的理解和运用， 将原来看来比较抽象的内容实现为具体化。 这

26、次课程设计初步掊养了我理论联系实际的设计思想， 锻练了我综合运用模具设计和相关课程的理论， 结合和生产实际分析和解决工程实际问题的能力， 巩固、 加深和扩展了有关机械设计方面的知识。 通过制订设计方案， 合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握模具零件、 机械传动装置和简单模具的设计过程和方法， 对如计算、绘图、熟练和运用设计资料（包括手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、 进行经验估算和处理数据等方面的能力进行了一次全面的训练。 因为本课程的主要目标是培养我们具有基本冲裁模设计能力的技术基础课， 因此通过设计的实践， 使我了解到模具设计的基本要求、基本内容和一般程序，掌握了机械零件常用的设计准则。针对课程设计中出现的问题查阅资料， 大大扩展了我们的知识面， 培养了我们在模具工业方面的兴趣及实际动手能力， 对将来我在模具方面的发展起了一个重要的作用。 本次课程设计是我对所学知识运用的一次尝试，是我在机械知识学习方面的一次有意义的实践。