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1、课程设计说明书课程名称： 冲压工艺与模具设计 设计课题： 圆环垫片冲压模具 专 业： 材料成型及控制工程 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 2013年 12月 21 日课 程 设 计 任 务 书 机电工程系 系 材料成型及控制工程 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 冲压工艺与模具设计 设计题目： 圆形垫片冲压模具设计 课程设计内容与要求：（1）、设计模具零件图若干份（A3或A4图纸，建议A3） ；（2）、设计模具总装图一份（A2或A3图纸，建议A2） ；（3）、模具设计计算说明书一份（不少于10页A4纸）；（4）、设计必须仔细认真，允许讨论，不允许抄袭或复制。设计（论文）开始日期
2、 2013年12月16日 指导教师 设计（论文）完成日期 2013年12月22日 2013年12月21日 年 月 日 指导教师 课 程 设 计 评 语 机电工程系 系 材料成型及控制工程 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 冲压工艺与模具设计 设计题目： 圆形垫片冲压模具设计 课程设计篇幅：图 纸 3 张说明书 15 页指导教师评语：题 目： 垫圈的设计 内 容：（一）冲压件的工艺性分析 （二）确定工艺方案及模具机构形式（三）模具设计计算 （四）模具总体设计（五）模具主要零部件的结构设计（六）冲压设备的选择（七）绘制模具总装图（八）拆画零件图（九）设计总结（十）参考文献目 录（一）.冲压件
3、的工艺性分析6（二）.确定工艺方案模具机构形式6（三）.模具设计计算7 （1）排样方式的确定及其计算 ( 2) 计算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算 （4）冲压力的计算 （5）压力中心的计算（四）.模具总体设计10（五）.模具主要零部件的结构设计10 （1）落料凸、凹模的结构设计 （2）弹性元件的设计计算 （3）模架的设计（六）.冲压设备的选择14（七）.绘制模具总装图15（八）.拆画零件图15（九）.参考文献冲裁模具设计设计任务如下：(一)冲压件的工艺性分析该零件形状简单、对称，是由圆弧组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11IT14。凡产品图样上没有标注公差等
4、级或者公差的尺寸，其极限偏差数值通常按IT14级处理。将以上精度与零件的精度要求相比较，可以为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。经查公差表，各尺寸公差为： 18-00.62mm 8+00.52mm (二)确定工艺方案及模具结构形式该工件所需的冲压工序包括落料、冲孔两个基本工序，可以拟定出以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔,采用单工序模分两次加工。方案二：落料-冲孔复合冲压,采用复合模加工。方案三：落料-冲孔级进冲压,采用级进模加工。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满
5、足顾客的要求，而且工件的累积误差大，操作不方便。由于该工件大批量生产，所以方案二和方案三更具优越性。该零件8mm的孔与18mm的最小距离为10mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm），可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进模，复合模模具的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽生产率也高，但零件的冲裁精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案二的复合模为佳。(三)模具设计计算（1）排样方式的确定及其计算设计
6、复合模时，首先要设计条料的排样图，因该零件外形为圆形，可采用有废料排样的直排比较合适。参考冲压工艺与模具设计表2.8确定其排样方式为直排画出排样图排 样 图由于R=9mm查表2-12最小搭边值可知：工艺搭边值a(侧面)=2mm a1(工件间)=1.5mm 。计算条料的宽度： B=18+22=22mm步距：S=18+1.5=19.5mm材料利用率的计算：计算冲压件毛坯的面积：A=R2 =92 =254.34mm 2一个步距的材料利用率：=254.34/2219.5=59.3(2)计算凸、凹模刃口尺寸 查冲压工艺与模具设计书中表2-5得间隙值Zmin=0.132mm，Zmax=0.240mm。1）
7、冲孔8mm凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：查冲压工艺与模具设计书中表2-7得8mm凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.020mm校核： Zmax-Zmin =（0.240-0.132）=0.108mm 而凸+凹 =（0.020+0.020）=0.040mm满足 Zmax-Zmin凸+凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表2-6得：因为0.52mm0.20mm所以磨损系数X=0.5,按式（2-5） d凸=（8+0.50.52）-00.020=mm D凹=mm (3）外形落料凸、凹模刃口尺寸
8、的计算由于外形形状简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：查冲压工艺与模具设计书中表2-7得凸、凹模制作公差 凸=0.020mm 凹 =0.020mm校核：Zmax-Zmin =（0.240-0.132）=0.108mm而凸+凹 =0.040mm满足 Zmax-Zmin凸+凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表2-6得：IT14级时磨损系数X=0.5,按式（2.5） d凹=17.74-00.020mm d凹=17.872+00.030mm(4)冲压力的计算落料力 F落 = Ltb=（2R1.5450）N=38.151KN冲孔力 F冲 = Ltb
9、=（2r1.5450）N=16.956KN冲孔时的推件力 F推=n K推F孔由冲压工艺与模具设计书中表3-2得h=6mm 则n=h/t=6mm/2=3个查冲压工艺与模具设计书中表2-11得K推=0.055 F推=n K推F孔=30.05516.956=2.798KN落料时的卸料力 F卸=K卸F落查冲压工艺与模具设计书中表2-11取K卸=0.04故 F卸=K卸F落=0.0438.151=1.526KN总冲压力为：F总=F落+F孔+F推+F卸=（38.151+16.956+2.798+1.526）KN=59.572KN为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲F总=1.3F总=1.359
10、.572=77.445KN(5)压力中心的计算 零件为规则的圆形垫片，所以压力中心为其几何中心。（四）.模具的总体设计根据上述分析，本零件的冲压包括冲压和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模，可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模空洞中，应在凹模孔设置推件块，卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应有压料的作用，应选用弹性卸料板卸下条料。因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。因该零件采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销和
11、导料销即可。为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。（五）.模具主要零部件的结构设计 （1）凸模、凹模、凸凹模的结构设计，包括一下几个方面：落料凸、凹模的结构设计在落料凹模内部，由于要放置推件块，所以凹模刃口应采用直筒形刃口，并查冲压工艺与模具设计书中表3-2，取得刃口高度h=6mm,该凹模的结构简单，宜采用整体式。查冲压工艺与模具设计书中表3-3，得k=0.40即 凹模高度H=kb=0.4018mm=7.2mm765N虽弹簧的最大工作负荷符合要求，但其弹簧太长，会使模具的高度增加，所以选用最大工作负荷为1550N范围内
12、的弹簧。试选6872号中69号弹簧，校验弹簧最大许可压缩量Lmax大于弹簧实际总压缩量L总。69号弹簧的具体参数是：弹簧外径D=45mm，材料直径d=9mm，自由高度H0=80mm,节距t=11.5mm，F1=1550N,极限载荷时弹簧高度H1=58.2mm。弹簧的最大的最大许可压缩量Lmax=（80-58.2）mm=21.8mm弹簧预压缩量L/=LmaxF0/F1=76521.8/1550=10.76mm校核：卸料板工作行程t+h1+h2=1.5+1+1=3.5mm 凸模刃磨量和调节量 h3=6mm 弹簧实际总压缩量 L总=L/+t+h1+h2+h3=（11.13+3.5+6）mm =20.
13、63mm由于21.820.63，即LmaxL总,所以所选弹簧是合适的。69号弹簧规格为：外 径: D=45mm钢丝直径： d=9mm自由高度： H0=80mm 装配高度： H2= H0- L/=(80-10.76)=69.24mm弹簧的窝座深度：h= H0-Lmax+ h卸料板+ t +1- h凸凹模- h修模=（80-21.8+14+1.5+1-58-6）mm=10.7mm弹簧外露高度：H3= H2-h- h卸料板窝深=（69.24-10.7-7）mm=51.54mm.(3)模架的设计 模架各零件标记如下： 上模座：100mm100mm20mm 下模座：100mm100mm25mm 导 柱：
14、B32h5120mm35mm 导 套：B32H665mm23mm模 柄：38mm60mm垫板厚度：100mm100mm24mm卸料板厚度：100mm100mm14mm凸模固定板厚度：100mm100mm24mm模具的闭合高度：H闭= h上模座+h垫板+h凸模固定板+h落料凹模+t+ h凸凹模+h下模座 =（20+24+24+16+1.5+48+25）（mm） =158.5mm（六）.冲压设备的选择通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下表。公称压力/KN 250滑块行程/mm 60行程次数(不小于)(次/min) 100封闭高度/mm 300最大封闭高度调
15、节量/mm 70滑块中心至机身距离/mm 180(标准型)工作台尺寸(左右前后)/mm 500350(标准型)工作台孔尺寸(直径)/mm 150(标准型)立柱间距离(不小于)/mm 240模柄孔尺寸(直径深度)/mm 3860工作台板厚度/mm 55倾斜角(不小于)() 20电动机/kw 2.2外形尺寸（前后左右高）/mm 11008002000总重量/公斤 1300（七）.绘制模具总装图工作原理：条料送进时采用固定挡料销进行定位，而有导料销保证送料沿正确的方向送进。当条料送到指定位置时，上模在压力机的作用下下行，卸料板首先接触条料。上模部分继续下行，即可完成冲孔落料复合工序。当冲压完成时，在
16、压力机的作用下上模上行回程，卡在凸凹模上的条料由弹性卸料板卸下，当模具上的打料杆碰到压力机上的打料横梁时，打料横梁给模具打料杆一个作用力，在此作用力的作用下，将冲孔废料推出来。而制件则有下模座的推件装置推出，此时即完成一次冲裁。然后，把条料抬起，越过挡料销，在送进一个步距的距离，即可进行下一次冲裁。（八） 拆画零件图（九）参考文献：【1】原红玲.冲压工艺与模具设计.机械工艺出版社，2008.8【2】李学锋.模具设计与制造实训教程.化学工业出版社，2004.【3】欧阳波仪.现代冷冲模技术.化学工业出版社，2006.【4】杨占尧.冲压模具图册.高度教育出版社，2008.【6】王小彬. 冲压工艺与模具设计.电子工业出版社，2006.【7】陈于萍.高晓康.互换性与测量技术. 高度教育出版社，2005.
