压圈零件的冲压工艺分析与模具设计说明书(打印.莫星星)资料.pdf

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1、成型成型 11221122课程设计课程设计第第 1 1 章冲压零件的工艺性分析章冲压零件的工艺性分析该零件形状简单、对称,是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为 IT13IT14。凡产品图样上没有标注公差等级或者公差的尺寸,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：6000.62mm32+00。52mm 35+00。52mm 6+00。3mm第第 2 2 章章.确定工艺方案及模具结构形式确定工

2、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32mm35mm 的孔与60mm 的最小距离为 25mm，大于此零件要求的最小壁厚(1。2mm），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

3、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。第第 3 3 章模具设计计算章模具设计计算3 3。1 1 排样方式的确定及其计算排样方式的确定及其计算设计复合模时，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 2.8-1-成型成型 11221122课程设计课程设计确定其排样方式为直排画出排样图排样图由于 R=3022 查表

4、2.9 最小搭边值可知:最小工艺搭边值 a（侧面)=1.5mma1（工件间)=1.2mm 分别取 a=2 a1=2 计算条料的宽度：B=60+22=64mm步距:S=60+2=62mm材料利用率的计算:计算冲压件毛坯的面积：A=R2=302=2826mm 2一个步距的材料利用率：=2826/(6462）=61.213.23.2 计算凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸查 冲 压 工 艺 与 模 具 设 计 书 中 表2.4得 间 隙 值Zmin=0.246mm,Zmax=0。360mm。1)冲孔32mm35mm 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

5、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 2.5 得32mm 凸、凹模制造公差：凸=0。020mm凹=0。025mm校核：ZmaxZmin=（0.3600。246)=0。114mm而凸+凹=（0。020+0.025)=0.045mm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 级时标准公差=0。52,因为 0。520.20 所以磨损系数 X=0.5，按式（2。5）d 凸=（32+0。50.52）00.020=mm D 凹=mm查冲压工艺与模具设计书中表 2。5 得 2.2mm4mm 的矩形凸、凹模制造公差：凸=0。020m

6、m凹=0.020mm凸+凹=0.020+0。020=0。040mm-2-成型成型 11221122课程设计课程设计满足 ZmaxZmin凸+凹的条件3 3。3 3 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算外形落料凸、凹模刃口尺寸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 2.5 得凸、凹模制作公差凸=0.020mm凹=0.030mm校核：Zmax-Zmin=0.360-0.246=0。114mm而T+A=0。050mm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

7、损系数 X=0。5,按式（2.5）d凸=64。2600.020mm d凹=64。506+00.030mm3.43.4 冲压力的计算冲压力的计算落料力 F落=Ltb=（2R2450）N=169.56KN冲孔力 F冲=Ltb=（336.910/180+4+22。2)2 450=60。453KN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 2.21 得 h=6mm则 n=h/t=6mm/2=3个查冲压工艺与模具设计书中表 2.7 得 K推=0。05 F推=n K推F孔=30。0560。453=9.068KN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 2.7 取 K卸=0

8、。04故 F卸=K卸F落=0。04169。56=6.7824KN总冲压力为：F总=F落+F孔+F推+F卸=（169。56+60。453+9。068+4.748）KN=243.829KN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=1.3243。829=316。9777KN3.53.5 压力中心的计算压力中心的计算-3-成型成型 11221122课程设计课程设计用解析法求模具的压力中心的坐标，建立如下图所示的坐标系 XOY.由图可知工件上下对称，将工件冲裁周边分成 L1、L2、L3、L4、L5基本线段，求出各段长度的重心位置：因工件相对 x 轴对称，所以 Yc=0，只需计

9、算 XCL1=2R=188。4 X1=0L2=58。77mm X2=0。68L3=L5=2.2mm X3=X5=10.9 L4=4mm X4=12 将以上数据代入压力中心坐标公式 X=（L1 X1+L2 X2+L5 X5)/L1+L2+L5 X=188。40+58。77（0.68)+2.210.9+412+2。210。9/(188。4+58。77+2。2+4+22.2)=0。28mm第第 4 4 章章.模具的总体设计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

10、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。-4-成型成型 11221122课程设计课程设计第第 5 5 章章.模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计5.15.1 凸模、凹模、凸凹模的结构设计

11、凸模、凹模、凸凹模的结构设计落料凸、凹模的结构设计落料凸、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 2.21，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 2。22,得 k=0.40即凹模高度 H=ks=0。4060mm=24mm凹模壁厚 C=1。5H=1.5=36mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度：L=(30+162)=62 凹模外形宽度：B=(30+162）=62 凹模整体尺寸标准化，取为 80mm80mm40mm工序工序名称号1下料2热处理3铣平面4磨平面567891011凹模的工

12、艺路线凹模的工艺路线工序内容将毛坯锻成平行六面体。尺寸为：160mm160mm30mm退火铣各平面,厚度留磨削余量 0。8mm，侧面留磨削余量0.5mm磨上下平面,留磨削余量 0.30。4mm 磨相邻两侧面，保证垂直钳工划线划出对称中心线,固定孔及销孔线型 空 粗 加在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量 0。15mm工加工余孔加工固定孔及小孔热处理淬火回火，保证 5862HRC磨平面磨上下面及基准面达要求型 孔 精 加在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量 0。01mm工研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求冲孔凸模的设计冲孔凸模的设计为了增加凸模的强度与刚度，凸模固定板厚度取 25mm，因凸模比较长，所以

13、选用带肩的台阶式凸模，凸模长度根据结构上需要来确定。-5-成型成型 11221122课程设计课程设计L=h凸模固定板+h落料凹模=(25+24）mm=49mm (取 50mm）凸凹模的结构设计凸凹模的结构设计本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外还有一个凸凹模。根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如下图所示：确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。校核凸凹模的强度：查冲压工艺与模具设计书中表 2。23 得凸凹模的最小壁厚为 4.9mm，而实际最小壁厚为 9mm。故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双间隙为 0.2

14、46mm0.360mm。5。2 卸料弹簧的设计根据模具的结构初选 6 根弹簧,每根弹簧的预压力F卸/n=(4.75103/6）N=791。7N根据预压力和模具结构尺寸，初选序号 6267 的弹簧，其最大工作负荷 F1=1120N 791。7N 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

15、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=791。721.8/1550=11。13mm校核：卸料板工作行程 t+h1+h2=2+1+0.5=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=24。23mm由于 25。6524。23，即 LmaxL总,所以所选弹簧是合适的。69 号弹簧规格为：外径:D=50mm钢丝直径:d=9mm-6-成型成型 11221122课程设计课程设计自由高度：H0=80mm装配高度：H2=H

16、0-L/=(9011。13)=78.87mm弹簧的窝座深度：h=H0-Lmax+h卸料板+t+1 h凸凹模-h修模=（90-24.23+14+2+158-6)mm=18.77mm弹簧外露高度：H3=H2-h-h卸料板窝深=(78。87-18.77。-10)mm=50。1mm5 5。3 3 模具主要零件尺寸模具主要零件尺寸 1.1.模柄模柄 2 2。上模座。上模座3.3.垫板垫板4 4。凹模。凹模5.5.凸模凸模6 6。凹模卸料板。凹模卸料板7.7.垫板垫板8.8.下模板下模板9 9。凸凹模凸凹模 10.10.凸模固定板凸模固定板5 5。4 4 模架的设计模架的设计模架各零件标记如下：上模座:1

17、40mm140mm35mm下模座：140mm140mm35mm导柱:116mm22mm导套：22mm65mm33mm模柄：42mm52mm垫板厚度：140mm140mm16mm卸料板厚度:140mm140mm24mm凸模固定板厚度:140mm140mm20mm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卸料板+h橡胶垫-7-成型成型 11221122课程设计课程设计+h下模座 =（25+10+28+24+2+14+50+30）（mm)=183mm第第 6 6 章章.冲压设备的选择冲压设备的选择6 6。1 1 压力机类型的选择压力机类型的选择（1)中、小型冲压件选用开

18、式机械压力机.(2）大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机。（3）导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机。(4)大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机。(5)校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机。(6)薄板冲裁、精度冲裁选用刚度高的精密压力机。（7)大型、形状复杂的拉伸件选用双动或三动压力机。(8)小批量生产中大型厚板件的成形工序多采用液压压力机.6 6。2 2 压力机规格的选择压力机规格的选择（1）工称压力拉深时压力机吨位比计算出的拉伸力大 60%100%。(2)滑块行程长度成形拉伸件和弯曲件应使滑行块长度大于制件高度的 2.53.0 倍.（3）行程次数应根据材料的变形要

19、求和生产率来考虑。(4)工作台面尺寸当制件或废料需下落时，工作台面尺寸必须大于下落件的尺寸。对有弹定装置的模具，工作台面孔尺寸还应大于弹顶装置的外形尺寸。(5)滑块模柄尺寸模柄孔直径要与模柄直径相符合，模柄孔的深度应大于模柄的长度。(6）闭合高度.（7)电动机功率的选择必须保证压力机的电机功率大于冲压时所需要的功率。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。-8-成型成型 11221122课程设计课程设计公称压力/KN滑块行程/mm行程次数（不小于）（次/min）封闭高度/mm最大封闭高度调节量/mm滑块中心至机身距离/mm（标准型)工作台尺寸(左右

20、前后)/mm(标准型）工作台孔尺寸（直径）/mm（标准型）立柱间距离(不小于）/mm模柄孔尺寸（直径深度)/mm工作台板厚度/mm倾斜角（不小于）（)电动机/kw2506010030070180500350150240426055202。2外形尺寸（前后左右高）/mm11008002000总重量/公斤1300第第7 7章章.绘制模具总装图绘制模具总装图工作原理：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，在压力机的作用下上模上行回程，

21、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-9-成型成型 11221122课程设计课程设计的推件装置推出，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.（另附页）第第 8 8 章。章。拆画零件图拆画零件图另附页第第 9 9 章。设计小结章。设计小结以下是我通过本次的课程设计的一些体会和心得：（1）在今次的设计过程中,有很多的问题需要独立思考，在用常规的方法解决不了问题时，还要从反向去思考。从而使我的思维能力得到了很大的提高。设计

22、中所涉及到一定的创新设计，给我提供了一个很好的提高应变能力的训练机会。（2）设计时,经过不断的到校图书馆认真地查找和借阅相关的参考资料，不但提高了个人查阅资料的能力，还扩阔了我的知识视野。（3）本次模具设计采用了 autoCAD、UG 设计，在设计其间对软件的理解与熟练程度得到了很好的提升.（4）通过这次课程设计,它让我知道了一种做事的章程，知道了一项计划实现的规划与过程。更重要的与是它让我学会了如何查阅资料，如何将理论实际相结合.在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题,没有实践条件,不能根据实际的情况来作合适、客观地修改，加上我自己的实践经验又不多，这样做出来的设计，难免有不足之处,希望老师能够体谅【参考文献参考文献】：【1】林承全。冲压模具课程设计。北京：化学工业出版社，2008【2】周本凯。冲压模具设计实践100 例J。北京：化学工业-10-成型成型 11221122课程设计课程设计出版社,2008【3】王孝培。实用冲压技术手册。北京：机械工业出版社，2001【4】张黎骅，郑严。新编机械设计手册。北京：人民邮电出版社，2008【5】模具工程大典（2、4 卷）。北京：机械工业出版社,2007【6】钟翔山.冲压模具精选 88 例设计分析。北京:化学工业出版社，2010-11-