单耳止动垫圈级进冲裁膜设计说明书（20）

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.冲压工艺方案的确定 33.排样方式及材料利用率 44.模具结构形式合理性分析 85.模具主要零件形式、材料的选择、公差配合、技术要求的说明 86.凸、凹模工作部分尺寸与公差 167.压力中心计算、弹性元件的选用及计算 198.冲裁力计算、设备类型及吨位的确定 219.小结2310.参考文献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 -0.39B=180 -0.27 L 1=220 -0.33L=360 -0.39d 1=21+0.33 0二、冲压工艺方案的确定该工件包括落料、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：. 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10；. 冲裁件面积 A=147.58 mm2；. 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；. 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 -=（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 L2*1.8+9*1.5+10*12.5142.1 mm. 一个步距的材料利用率：=A/BS=147.58/24.18*14=43.60%. 总的材料利用率：=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：. 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10；. 冲裁件面积 A=147.58 mm2. 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；. 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=0.4B 0 -=（12.5+2*1.8+0.05） 0 -0.05=16.15 0 -0.05mm. 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. 一个步距的材料利用率：=A/BS=（147.58/16.15*22）*100%=41.51%. 总的材料利用率：=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：. 设计假设每条条料冲10个冲件，n=10；. 冲裁件面积 A=147.58 mm2；. 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；. 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 mmB0 -=（21.95+2*1.5+0.08） 0 -0.08=25.030 -0.08. 条料长度： S为步距，S=28.07mm L=41.88*10+2*1.5=421.8mm. 一个步距的材料利用率：. 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700.5527.247.1554.62%54.27%横排700.5545.229.1053.26%53.05%斜排700.5528.0745.2855.12%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，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)dD(m6)D1hL基本尺寸极限偏差I型15.218+0.018+0.00722340(4). 凸模强度校核：(i) 压应力校核： =4*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239取c30mm，h22mm(3) 凹模刃口与边缘，刃口与刃口之间距离查【1】表241，且为保证足够强度，凹模刃口与边缘之间距离：a30mm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。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BLHminHmaxSS1S2S31008014016576405628零件规格数量垫板GB2858.3-81100*80*41固定板GB2858.2-81100*80*121凹模GB2858.1-81100*80*221卸料板GB2858.2-81100*80*101固定板GB2858.2-81100*80*141垫板GB2858.3-81100*80*41螺钉GB70-76M8*456圆柱销GB119-768*452卸料螺钉GB2867.5-818*384弹簧GB2089-807螺钉GB70-76M8*554圆柱销GB119-768*502圆柱销GB119-768*40冲模的高度而 -5mm=165-5=150mm， +10mm=140+10=150mm又- 5 +10mm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LBHmaxHminGB2855.1-81GB2855.1-81GB2855.1-81GB2861.6-8110080165140100*80*30100*80*4020*13020*70*351）上模座GB2855.1-81凹模周界HhL1B1L2B2SS1RL2D(H7)D1(H7)LBD0基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差100803011090145125356032+0.025035+0.02502）下模座GB2855.1-81凹模周界HhL1B1L2B2SS1RL2D(H7)D1(H7)LBD0基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差100808040259090150150125125356020-0.020-0.04122-0.020-0.0413）导柱GB2855.1-81dL基本尺寸极限偏差（h6）200-0.009120dL基本尺寸极限偏差（h6）220-0.0091304）导套GB2855.1-81dD(r6)Lhl油槽数ba基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差（H7）20+0.013032+0.050+0.03470281523122355）模柄选用C型30-0.065-0.1957564162115291596）卸料螺钉dlHTSrcbM68712.58457.55.70.40.54.510.327）顶板选用C型DdRrHb4020546107. 定位零件弹簧弹顶挡料销D(d9)Dd1lL基本尺寸极限偏差8-0.040-0.07610712248. 卸料装置a) 型式：采用弹压卸料上出料板 查【1】表2-54b) 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8-371。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、最大冲裁间隙：0.10mm，0.14mm, 0.040mm2、 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 -0.39B=180 -0.27 L 1=220 -0.33L=360 -0.39d 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2-32A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 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 -0.330.33,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 -0.390.39,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 0mm；=(31.7075-0.04)0 -0.0975=31.66750 -0.0975mmB类尺寸：(5). d 1=21+0.33 00.33,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 -0.2717.80+0.0675 017.760 -0.0675220 -0.3321.75+0.0825 021.710 -0.0825360 -0.39 35.71+0.0975 035.670 -0.0975320 -0.3931.71+0.0975 031.670 -0.097521+0.33 021.250 -0.082521.29+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mmX轴上的压力中所在位置1211.882.227.8118.6430.3516.647.812.2211.88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=16.213.6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b：查【1】表8-7, b=432461 MPa，取b =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=0.063n：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=112895.496N2、 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、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/KN160发生公称压力时滑块距下死点距离/mm5滑块行程/mm70行程次数/次min-1115最大封闭高度（固定台和可倾式）220封闭高度调节量/mm60滑块中心到床身距离/mm160工作台尺寸左右/mm450前后/mm300工作台孔尺寸左右/mm220前后/mm110直径/mm160立柱间距离/mm220活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm150模柄孔尺寸（直径深度）/mm工作台板厚度/mm60垫板厚度/mm40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 -