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1、(一)设计任务:工件为垫圈,材料为Q235钢,精度要求为IT11IT12,尺寸如下图所示,设计一套冲压模具,大批量生产。(二) 零件工艺性分析:1 结构与尺寸分析:零件结构简单,形状对称,零件中部圆孔直径为22mm,满足冲裁最小孔径的要求;孔与零件边缘间的最小孔边距为21mm,满足冲裁件最小孔边距的要求,因此,零件的结构满足冲裁的要求。2 材料分析: Q235为普通碳素结构钢,具有较好的冲裁成形性能。3 精度分析:零件的精度要求为IT11IT12,取精度为IT11,模具按精度IT7IT8计算,普通冲裁即可满足图样要求。 由以上分析可知,该零件工艺性较好,可以进行冲裁加工。(三)冲裁工艺方案的确
2、定零件为落料冲孔件, 可采用落料冲孔复合冲压,采用复合模生产。该方案只需要一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易保证,且生产效率高。(四)确定模具总体结构方案1模具类型根据之前确定的零件冲裁工艺方案,采用倒装式复合冲裁模。2操作与定位方式为降低成本,可采用手工送料方式。板料定位靠导料销和橡皮顶的活动挡料销完成,因为该模具采用的是条料,采用导料板控制材料的送进方向。3 卸料与出件方式冲压完毕后,打杆推动推板,推杆和推件块将零件从凹模中推出。冲孔废料则从凸凹模孔通过工作台孔落下。4 导向方式根据零件尺寸大小,该模具为中小型模,采用滑动导柱导套导向。 5. 模架类型及精度考虑到零件的结构特点,采用后
3、侧导柱模架。(五)零件工艺计算1、排样设计与计算(1)、分析零件形状,并考虑到定位方便,采用单行直排;(2)、.搭边值确定:查表2-9得,a=3mm b=2.5(3)、条料宽度和导板间距的计算:定位采用挡料销定位,无侧压装置,板料采用斜刃剪床裁剪。条料宽度 其中 ,a=3mm,查表2-13得,导料版与条料间的最小间隙,查表2-12可得,条料宽度偏差 ,根据实际情况取料宽为70mm.2、模具刃口尺寸计算由于零件为形状简单的圆形工件,采用凸、凹模分开加工。由于零件对断面质量、尺寸精度要求一般(IT11IT12),且为大批量生产,对模具寿命要求较高,宜采用中等间隙(类)查表2-3(金属材料冲裁间隙比
4、值)得:故取(1)落料件尺寸的基本计算公式为:查表2-5得:系数x=0.75,=0.19故(2)冲孔件尺寸的基本计算公式为:查表2-5得:系数x=0.75,=0.13故3、设计冲压力和压力中心,初选压力机零件周长:材料厚度:查表2-3,取条料抗剪强度:则有: 由于采用弹性卸料装置和下出料方式,查表2-6有:=0.035,=0.045, =0.05. 故:查表2-40,根据材料厚度取凹模入口直壁h=12mm,从而总的冲压力:根据总的冲压力,选择压力机型号为J23-40(开式双柱可倾式压力机),主要技术参数如下:标称压力 400KN滑块行程 100mm行程次数 80次/min最大闭合高度 300m
5、m闭合高度调节量 80mm滑块中心到机身距离 300mm工作台尺寸 前后520mm 左右 870mm 工作台孔尺寸 150mm模柄孔尺寸 直径50mm 深度70mm电动机功率 4KW压力中心计算由于零件为简单对称件,所以零件的压力中心就是零件的几何中心。(六)模具零部件结构的确定1.凹模设计查简明冲压设计手册式2.16和2.17可得:凹模高度 凹模壁厚其中凹模刃口最大宽度h=64mm,由表2.41查得 K=0.35 所以: C=(1.52)H=33.644.8,取C=40mm由于工件形状为圆形,故选用圆凹模凹模直径 凹模直壁高度 由以上算的凹模轮廓尺寸,查有关国家标准JB/T7643.4-94
6、,取标准尺寸 ,凹模材料选用Cr12MoV,热处理淬硬(58-62)HRC。凹模尺寸见下图2.固定板(1) 凸模固定板:凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致,厚度根据标准件要求,选择20mm,选取板的规格为 (2) 凸凹模固定板:凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致,厚度根据标准件要求,选择25mm, 选取板的规格为3.垫板的设计垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块翠英磨平的垫板。凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度取8mm,选取规格凸凹模垫板的外形尺寸与凸凹模固定板相同,厚度取10mm,选取规格4.卸料板的设计用卸料板卸料,
7、卸料板的平面外形与凸凹模板相同,取其厚度为18mm,即, 卸料板材料为45号钢。5.凸模设计(1)冲孔凸模采用B型圆凸模,凸模长度 冲模材料选用普通碳素工具钢,热处理淬硬(58-62)HRC,t=1000-1600MP。凸模刃口基本尺寸见下图。(2)凸模强度校核: a承压应力校验冲裁时凸模承受的压应力不超过t凸模材料强度允许的压应力t,对于圆形凸模 则 故d = 22.098mm满足要求b.弯曲应力校核:凸模不发生失稳弯曲的最大长度为,对于圆形凸模故L=48mm满足要求6.卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置,弹性元件选用橡胶,其尺寸计算如下:(1)确定橡胶的横截面积A 查得矩形橡胶在
8、预压缩量为10%-15%时的单位压力是0.5Mp, 所以 由于能够加橡胶的极限面积为(802-322)=16880.64mm222120 mm2,所以要加两层橡胶(2)确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点,选择圆形橡胶。由于要布置固定螺钉和销钉,所以采用6块圆形橡胶分别安装在螺钉与销钉中间则:设橡胶直径为D: 计算得,D=34.26mm,取D=40mm(3)确定橡胶的自由高度 L是考虑修模最后的卸料或压边的工作行程L=t+1+2=6mm故24mm 又,H=2060mm,取H=25mm(4)计算橡胶装模高度橡胶垫的预压缩量为15%,则橡胶的装模高度约,所以选用的橡胶规格合理, 装模高度取43mm
9、,工作高度H=43-t-1=39mm.7.凸凹模设计凸凹模的壁厚18mm,查表2-51最小壁厚=(2.02.5)t = 67.5,所以满足最小壁厚要求。凸凹模高度H= , 具体各部分尺寸见下图。8.选择紧固件和定位零件螺钉规格的选用:根据标准GB699选取材料为45号钢,热处理硬度值为HRC35-40,卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉,卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。活动挡料销:在卸料板上固定了2个导料销,用于条料送进的定位。9选择模架及其它安装零件根据GB/T 2861.5-90, 由凹模周界及安装要求,选取凹模周界: 上模座: 下模座导柱 导套 。10.模柄的设计:由压力机型号 JG23-40,可查的模柄孔的直径为50mm,深度为70mm。即选模柄B50105JB/T7646.1。参考文献1、郝滨海主编 模具设计及CAD 化学工业出版社2、郝滨海编著 冲压模具简明设计手册 化学工业出版社3、付宏生主编 模具识图与制图 化学工业出版社4、廖希亮 邵淑玲主编 机械制图 山东科学技术出版社5、李奇涵主编 冲压成型工艺与模具设计 科学出版社6、山东大学机械学院编著 机械设计常用标准7、丁松聚主编 冷冲模设计 机械工业出版社