双耳止动垫圈倒装复合模设计说明书要点

集美大学课程设计说明书题目：双耳止动垫圈倒装复合模设计姓 名：林杰专业：材料成型及控制工程班级：1 班学 号：201221136011指导老师：陈怀民李波胡志超张燕红2 0 1 5年7月15日双耳止动垫圈倒装复合模设计集美大学专业课程设计任务书材料成型及控制工程专业一一设计题目：双耳止动垫圈倒装复合模设计任务：设计一简单冲压零件，并根据该零件设计一副冲压模具。制件年产量：50万件完成的任务：1 .冲压工艺过程卡一份；2 .产品零件图一份；3 .冲压模具装配及模具成形零件工程图各一份；4 .设计说明书一份。时间安排：1 .借资料、产品的结构设计及绘制零件图；（1天）2 .确定零件冲压工艺方案，填写冲压工艺过程卡；（1天）3 .零件工艺性分析及冲压工艺方案的确定；毛坯排样方案设计及材料利用率计算；冲裁力 及压力中心计算；选择压力设备；模具总体结构设计，包括送料方式、卸料和出件方式、 凹模板外形尺寸的计算、其它模板尺寸的确定和模架的选择；凸、凹模零件设计，包括 刃口尺寸计算、凸模结构及凹模型腔结构设计；卸料和顶件装置设计；模具结构三维设 计。（3天）4 .绘制模具结构装配图、模具成型零件工程图；（2天）5 .编写设计说明书；（2天）6 .答辩。（1天）参考书目：1翁其金.冲压工艺及冲模设计M.北京：机械工业出版社， 20042黄毅宏.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，20043王新华.冲模结构图册M.北京：机械工业出版社，20044陈锡栋.实用模具设计简明手册M.北京：机械工业出版社，20015郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术 M.北京：机械工业出版社，20056杨玉英.实用冲压工艺模具设计手册 M.北京：机械工业出版社，2005指导教师： 2015年07月15日材料成型及控制工程2012 级 1211 班学生： 学号：201221136011 2015年 07月15日双耳止动垫圈倒装复合模设计摘要本设计是对双耳止动垫圈的冲孔一落料复合模的设计，完成的内容为：对模具在工业生产中的作用，模具发展历史与现状，未来模具的发展前景做了概述。进行零件 的形状、尺寸、精度工艺分析，确定合理的工艺方案。确定毛坯尺寸，合理排样，计算 材料利用率，绘制排样图，并计算冲裁力、推件力、卸料力，确定压力中心。确定凸、 凹模间隙，计算落料、冲孔的刃口尺寸。确定凸模、凹模和凸凹模的结构，并绘制零件 图，设计定位，压料、卸料、出件零部件，选择模架标注紧固件。最后绘制模具非标准 零件图，用Solidworks画出三维装配图，并在 AutoCAD对装配图进行修改。本设计运 用模具使钢料产生塑性变形，获得最终需要的零件，这是一种少切削、无切削、多工序 重合的生产方法，并且利用复合模生产零件，提高了生产效率，对相似工件的大批量生 产具有参考的作用。关键词双耳止动垫圈；倒装复合模；凸凹模；弹性卸料目录引言 11 .零件工艺性分析及冲压工艺方案的确定 21.1 冲裁件造型 21.2 冲裁件工艺分析 21.3 冲压工艺方案的确定 32 .毛坯排样方案设计及材料利用率计算 42.1 排样方法的确定 42.2 布置方式的确定 43 .冲裁力及压力中心计算 63.1 冲裁力的计算 63.2 其他冲压力计算 63.3 压力中心计算 64 .选择压力设备 85 .模具总体结构设计 95.1 送料方式 95.2 卸料和出件方式 95.3 凹模板外形尺寸的计算 105.4 其他模板尺寸的确定 105.5 模架的选择 116 .凸、凹模零件设计 136.1 刃口尺寸计算 136.2 凸凹模结构设计 146.3 凸模结构设计 166.4 凹模型腔结构设计 177 .卸料和顶件装置设计 177.1 卸料装置设计 187.2 推件装置设计 198 .其他零件设计 218.1 模柄的设计 218.2 螺钉的选择 218.3 圆柱销的选择 219 .校核模具高度 2210 .模具结构三维设计 23工艺卡 25结论 26致谢 28参考文献 29双耳止动垫圈倒装复合模设计引言冷冲压式利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑形变形， 从而获得所需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。因为它通常是在室 温下进行加工，所以称为冷冲压。冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冷冲压中至关重要，一般 来说，不具备符合要求的冲模，冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应 的冲模来实现。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公 差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越 多地采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航天航空、电子、电气、 轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少 过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻，刚度好的冲压件所 代替。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生 产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。我国经济的高速发展对模具行业提出了越来越多的要求，也为其发展提供了巨大 的动力。近十年来，我国模具工业已知以每年 15%右的增长速度快速发展。目前，我 国有3.5万余家冲压模具生产企业，100万120万冲压生产从业人员，全年产值达700 亿元人民币。随着我国经济的持续发展，我国模具产业必然将在良好的市场环境下得 到高速发展。91 .零件工艺性分析及冲压工艺方案的确定1.1 冲裁件造型冲裁件为双耳止动垫圈根据GB/T 855-1988,得到规格24mmi勺双耳止动垫圈尺寸。具体尺寸如图1-1所技术要求L未注圆角R0. 5；2 .未注公差按照IT14制 造；3 .去除断面毛刺，进行 平整处理口图1-1双耳止动垫圈1.2 冲裁件工艺分析(1)材料选用20号钢。20号刚属于优质碳素结构钢，具有较好的塑形，因此冲压成形性能 好。并且选用钢板时，应保证其表面质量与厚度公差。由实用冲压工艺及模具设计手册表 1-9可得，牌号为SM400A勺20号钢屈服强度 J =245Mpa,抗拉强度 % =410Mpa,屈强比；,/二b =0.598(2)结构与尺寸零件形状规则，但不对称。零件孔边距5.5mm大于冲裁钢板要求的最小孔边距(22.3mm);最小圆角 R=0.5mm大于规定值(0.35t=0.35mm);凸出悬臂的宽度为20mm大于规定值(2t=2mn)。 适合冲裁加工。(3)精度零件精度按照GB/T 855-1988所规定的双耳垫圈尺寸，未注尺寸的公差根据IT14制定。小于普通冲裁所能达到的最大精度(IT11)。综上，该零件具有良好的冲裁工艺性。1.3 冲压工艺方案的确定该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：(1)单工序模：先落料，再冲孔，分布冲压(2)级进模：冲孔-落料连续冲压(3)复合模：落料一冲孔同时冲压其中方案一模具制造容易，且价格低，但生产效率低，难以完成 50万件的生产要 求；方案二对条料宽度有严格要求，而本工件尺寸较小，一定情况下，为了能使用边 角料进行生产，不推荐方案二；若采用方案三，需校核凸凹模的最小壁厚要求。零件 最小壁厚为5.5mm大于凸凹模要求的最小壁厚值 (c (1.52) t ,即c1.52mm。 零件符合采用复合模进行生产的要求，最终确定冲压工艺方案为采用复合模进行生产。2.毛坯排样方案设计及材料利用率计算2.1 排样方法的确定排样方法大致可以分为：（1）有废料排样（2）少废料排样（3）无废料排样考虑到零件形状的特殊性，无法采用无废料排样。由于采用手工送料，无法精确 控制步距，出于保证冲裁件精度与模具寿命，确定排样方法为有废料排样。由冲模设计速查手册表3-28可得，板厚为1mm勺低碳钢材料的最小搭边值：圆形件及 r2t ： a圆 1=0.8mm；丽=1.0mm矩形件及边长L7.0627,03 20 63.62=-12.418mm由上表可得n、Lyi mnv Li 1=-2.824mm27,03 10 20 0 一-63.62 7.0610 0 7.06即压力中心为(-12.418 , -2.824 )4 .选择压力设备已知总冲压力FzT23.6kN由于P之1.耳=1.2123. 6k=148.2tk,所以所选压力机的公称压力需大于148.21kN考虑到开式可倾压力机机身为可倾式结构，倾斜时便于冲压件或废料从模具上滑 下，可免去取件的步骤，有利于提高生产效率。并且开式的结构便于工人进行手动送 料等操作，故选择可倾压力机。由冲模设计速查手册表7-10查得J23-16开式可倾压力机的公称压力160k/N, 满足使用要求。故选择J23-16开式可倾压力计机，主要参数如下：表4-1 J23-16压力机参数项目参数公称压力160KN滑块行程55mm滑块行程次数120 次/min最大封闭高度220mm封闭高度调节量45mm滑块中心线至床身跑离160mm立柱距离220mm工作台尺寸前后 300mm 左4 450mm工作台孔尺寸前后160mm左右240mm直径210mm模柄孔尺寸直径40mm深度60mm5 .模具总体结构设计复合模主要分为（1）正装复合模（2）倒装复合模其中正装复合模适合用于冲制材料较软或板料较薄的平面度要求较高的冲裁，还 可以冲制孔边距较小的冲裁件，但冲孔废料被推出后落在凹模表面，生产的连续性较 低。而倒装复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，并且冲孔 废料可直接顺冲裁方向推出，效率较高。考虑到所冲压白零件厚度为1mm非薄板件，孔边距较大，平直度上也没有严格的 规定，并且要生产50万件，要求较高的生产效率，故确定采用倒装复合模进行生产。 5.1送料方式由于零件形状简单，价格低廉，并且生产批量仅为 50万件，而进行自动送料的成 本较高，不符合生产实际的要求，故选定送料方式为手工送料。1.1.1 导料方式的选择导料方式主要分为导料板与导料销，考虑到采用倒装复合模进行冲裁，并且要进 行弹性卸料，所以导料板不符合要求。导料销分为固定式和弹顶式，由于导料销的布 置位置离凹模刃口位置较远，所以选择导料方式为固定式导料销，并在凹模上开设避 让孔。1.1.2 挡料方式的选择挡料方式主要有固定挡料销、活动挡料销、回带式挡料销、侧刃，考虑到采用倒 装复合模进行冲裁，侧刃定距的方式不符合要求。由于导料方式采用导料销，为了便 于加工，挡料方式选择固定挡料销。5.2 卸料和出件方式5.2.1 卸料方式选择卸料装置主要可以分为（1）固定卸料装置（2）弹压卸料装置其中固定卸料装置的卸料力大，卸料可靠，适用于冲裁板料较厚（t0.5mm）,平面度要求不高的场合；弹压卸料装置的卸料力小，但它既起卸料作用，又起压料作用， 所得冲裁零件质量较好，平面度较高，适用于板料较薄的场合（t(16+16+10+14)mm=56mm, L95的旋入式模柄。由于需要设置打杆，故选择 B型模柄。其模柄孔尺寸为直径13mm ,模柄高度为 95mm ,所以选定打杆直径为12mm ,长度为120mm的打杆，8.2 螺钉的选择考虑到最小孔边距与螺钉长度，上模选择内六角螺钉M10X100 ,下模选择内六角螺钉M6X60。8.3 圆柱销的选择考虑到最小孔边距与螺钉长度，上模选择圆柱销M10X100 ,下模选择圆柱销M6X60 09 .校核模具高度为确保设计的模具能正确地安装到压力机上，需对模具进行高度校核。模具高度等于各板的厚度加上留出的安全距离10mm板厚1mmH总=(35 + 20+5+16+16 + 21+14+1+10 + 16 + 16+45) mm = 215mm压力机最大闭合高度220mm闭合高度调节量45mm由于(220-45) mmEH总E220mm,故模具高度满足要求。10 .模具结构三维设计B-B1X*图10-1模具装配图1-内六角卸料螺钉 2-滑动导柱3-弹簧4-凸凹模5-凹模6-推件块7-凸模8-滑动导套9-内六角螺钉10-模柄11-上模座12-销13-滑动导套14-垫板15-推杆固定板16-凸模固定板17-限位板18-卸料板19-凸凹模固定板20-垫板21-下模座22-滑动导柱23-内六角螺钉 24-固定挡料销25-推板26-弹簧27-打杆28-销29-推杆30-固定导料销 31-销工作原理：图中为倒装复合模，凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模。模具工作 时，由手工送料，条料沿两个固定导料销送至固定挡料销处定位。冲裁时，上模向下 运动，因弹压卸料板与安装在凹模型孔内的推件板分别高出凸凹模和落料凹模的工作 面约1mm,故首先将条料压紧。上模继续下压，同时完成冲孔和落料。冲孔废料直接 由冲孔凸模从凸凹模内孔中推下，无顶件装置，结构简单，操作方便。卡在凹模中的 冲件由弹性推件装置推出，打杆来确保推出的可靠性。工艺卡序工序工序号名称内容加工简图工艺设备1 下料60 M200mm2冲孔落料冲内孔与落外形J23-16 开式可 倾压力机冲孔落 料倒装 复合模凸凹模按3 检验零件图纸检验检具结论这次冲压模具课程设计给了我一个完全独立自主地进行模具设计的机会，在这过 程中，在进一步掌握了模具设计的标准与方法的同时，更是对之前所学的机械制图、 AutoCAD Solidworks等进行了复习与巩固。从中不仅收获了成功设计出模具时的那种 成就感，对模具设计也有了更加深入的认识。其主要在于以下几个方面：(1)更深入地了解了模具设计制造的思维方式。因为模具的作用就在于生产，所 以模具设计就一定要和生产的实际情况结合在一起，书本上的案例大多都由于过于典 型而脱离生产实际，所以我们设计时不能完全照搬书本上的设计结构与布置，只能从 书本中体会设计的思路和解决问题的方法。就以模柄中的打杆为例，书本中为了让推 出更加平稳，在打杆与推板接触的地方做了宽大的平面，虽然这可以达到增大接触面 积，使运动平稳的目的，但这提高了加工打杆的难度，导致材料浪费，同时也限制了 打杆的安装方向，使打杆只能从模柄的下方装入。若将打杆做成直杆就可以在整个模 具装配完成后，从模柄上方装入，使整个装配过程更加高效。(2)在遵循标准和寻求创新之间找到平衡。设计模具时虽然要遵守各种行业标 准，但不能被行业标准限制了思维。某些必要的时候，为了制造的便捷和生产的高效， 可以和标准有一定出入。如果永远盲目遵守标准，那么技术就永远不会得到革新，新 的生产方式就永远不会出现。在技术发展的历史洪流中，每次新的发展都伴随着对旧 规则的突破。作为一个机械工程师，我们在遵守标准的同时，一定要怀着一颗敢于开 拓探索的心。(3)设计时应当本着以人为本的理念。在设计不仅要考虑到生产效益，同时也要 考虑到操作工人的安全与便利，尤其是在选择送料方式为手工送料时，尽量能让工人 站在远离刃口的位置进行操作。并且最好选择可倾式压力机，让从上模落下的工件自 动从板上滑下，省去了取件的过程，提高生产效率的同时也保证了工人的安全。但同时，我也发现了自身的许多不足。(1)选取参数时，考虑问题时不够周全。在选取参数时，往往仅是根据标准给定 的数值极限取中间值，而忽视了其对后续设计的影响。给我印象最深的就是在对凹模 的周界的选择时，由于未考虑到排样方式，直对排时步距较大，导致送料方向的距离 和步距不匹配，影响了定位元件的布置。(2)在工程图的表达上还有待提高。在工程图的表达上过于繁琐，表达不够简洁, 不能很好地传达出自己的设计思路。在工程图上应该少用局部剖的方式，因为这让人 不好判断出截面的位置，不如阶梯剖的说明性强。这是我第一次完整地设计出一套模具，虽然还存在着一些问题，不能符合生产中 的要求，但我相信在不久的将来，在我的认真学习积累之下，一定能做出真正实用的 模具。致谢在这次课程设计的尾声，我想衷心感谢一下各位给我悉心指导的老师和同学。在课程设计的过程中，遇到了很多突如其来的问题，而书本并不总能给我最有效 的解决方案，这时周围的同学们总能热情地加入到问题的讨论中，大家一起想办法， 出主意，解决问题。通过这个过程，不仅使问题得到了解决，还让我有机会掌握到许 多平时被忽视的知识点，对书本的掌握又更近了一步。然而当遇到同学们也无法解决的问题时，老师们总能悉心给我指导。在老师的指 导中，我真正跳出了书本，了解到更多生产实际中的问题。例如陈怀民老师向我们介 绍的弹性推件与打杆共同使用的倒装复合模在实际生产中的优势、打杆常用的安装方 法、避让孔的加工方式，李波老师介绍的生产中倒装复合模导料、定位的一般方式、 关键零部件的配合要求，以及胡志超老师指导了我们装配图的简洁表达方式和张燕红 老师传授的AutoCAD绘图技巧。在各位老师的指导下，我才能圆满地完成这次课程设 计，并且让我学到了许多在课堂上难以涉及的知识。最后，再次向陈怀民老师、李波老师、胡志超老师以及张燕红老师致以诚挚的谢参考文献1翁其金.冲压工艺及冲模设计M.北京：机械工业出版社， 2012.12魏峥.solidwords 2004 冷冲模设计实训教程M.北京：电子工业出版社，2005.13李奇.模具材料及热处理M.北京：北京理工大学出版社，2012.84俞汉清.金属塑性成型原理M.北京：机械工业出版社，20025胡世光.板料冷压成形原理M.北京：国防工业出版社，19976肖景容.冲压工艺学M.北京：机械工业出版社，20007 丁松聚.冷充模设计M.北京：机械工业出版社，20028刘心治.冷冲压工艺及模具设计M.重庆：重庆大学出版社，19989张毅.现代冲压技术M.北京：国防工业出版社，199410王芳.冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出版社，199811杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册M.北京：机械工业出版社，200412肖祥芷.中国模具设计大典：第三卷M.南昌：江西科学技术出版社，200313洪慎章.冲模设计速查手册M.北京：机械工业出版社， 201214王树勋.冷冲压模具结构图册大全M.广州：华南理工大学出版社，1994