三圆孔圆形垫片冲压具设计要点.pdf

中北大学模具冲压课程设计 1 目录 目录. 1 1. 工件的冲压工艺设计 . 3 1.1 工艺分析 3 1.2 确定工艺方案 3 1.3 工艺计算 5 1.3.1排样及确定条料尺寸 . 5 1.3.2冲压力计算及设备选择 . 6 1.4 凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算 9 1.4.1凸模、凹模及凸凹模刃口尺寸 . 9 1.4.2 落料凹模结构尺寸 11 1.4.3冲孔凸模结构尺寸 . 11 1.4.4凸凹模结构尺寸 . 12 1.5 其他模具零部件的选择 13 1.5.1模架 . 13 1.5.2凸模固定板 . 13 1.5.3模座 . 13 1.5.4凸凹模固定板 . 14 1.5.5卸料板 . 14 1.5.6压力机的确定 . 14 2. 结构总图 . 15 中北大学模具冲压课程设计 2 3 参考文献 16 4.设计小结 16 中北大学模具冲压课程设计 3 1. 工件的冲压工艺设计 1.1 工艺分析 冲压件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量零件设计是否合理。 一般来讲，满足使用要求的条件下，能以最简单、最经济的方法将工 件加工出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的冲压工艺性 就差。工艺性的好坏是相对的， 他直接受到工厂的冲压技术水平和设 备条件的影响。 该零件尺寸中，未注公差按照IT13 确定工件尺寸的公差。查公 差表，各尺寸公差为 0.22 0 8mm 、 0.135 0.135 14mm、 0.165 0.165 20mm 、 0 0.39 40mm 。 零件简图：如图所示 零件名称 : 典型圆垫片 上产批量 : 大量生产（30 万件） 材料：45 钢 厚度：2mm 1.2 确定工艺方案 确定工艺方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序 中北大学模具冲压课程设计 4 数、工序的组合和顺序等。 确定合理的冲裁工艺方案应对不同的工艺 方案进行全面的分析与研究。 在选择工艺时， 一般要考虑模具的结构 形式，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。 在确定冲压件的工艺路线时，应主要考虑以下几个方面： 冲压零 件的几何形状、尺寸大小、精度等级、生产批量、加工零件时操作的 难易程度、模具的加工成本及时间等。 经分析该零件属于大批量生产，形状简单，工艺性较好、冲压件 尺寸精度较高。冲压该零件需要的基本工序有落料和冲孔。 方案一：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 方案二：落料和冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模（连续模）生产。 方案一单工序模具结构简单，但需要两道工序、 两套模具才能完 成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由 于零件结构简单， 为提高生产效率， 主要应采用复合冲裁或级进冲裁 方式。 方案二复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔等多道工 序，所冲压的工件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置重 复性好，由于压料冲裁的同时得到了校平，冲件平直且有较好的剪切 断面。 方案三级进模可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件， 且可 冲裁比较厚的零件， 但级进模冲裁受压力机工作台面尺寸与工序数的 限制，冲裁件尺寸不宜太大。另外级进模冲裁中、小型零件时零件平 中北大学模具冲压课程设计 5 面度不高，高质量工件需校平。 根据冲压模工艺原理， 结合该零件结构的特点， 通过对比以上三 种方案，采用复合模结构简单实用，冲压工艺过程稳定可靠，比较适 合该零件了生产制造。 1.3 工艺计算 1.3.1 排样及确定条料尺寸 (1) 调料宽度 条料宽度 B 用式（ 1-1）进行计算 B=（D+2 1 a+C）（1-1） 式中， D 是制件直径（ mm） ； 1 a是是工件与边缘的搭边值 （mm） ；C 是条料与导料板之间的间隙（mm） 。 查表得，材料厚度t=2mm 自动送料时，工件与工件之间的搭边 值a=3mm，工件与边缘之间的搭边值 1 a=2mm。查表得条料宽度 B100mm 时，送料间隙取C=0.5mm。 零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零 件为中等批量生产， 如果采用交叉双排或多排， 则模具尺寸和结构就 会相应增大，从而增加模 具生产成本，所以本设计 决定采用单排结构即直 排（如图所示）。 由 于 每 张钢 板 的尺 中北大学模具冲压课程设计 6 寸都是长度为 2000mm，宽度为 1000mm。每张钢板剪裁 1000/44 22 条;每条能冲裁 （2000-2 2）/43 46.所以每张钢板能生产 22 46=1012 个零件。 考虑定位公差及裁剪公差后，条料宽度按式（1-2）计算 1 (2)BDaC （1-2） 式中，是条料宽度偏差（ mm） ，查表得=0.5 故得 0 0 . 5 ( 4 0220. 5 )Bm m 即 0 0 . 5 4 4 . 5Bm m （2）步距 40343SDamm （3）材料利用率 100% nA SB 式中， n 是一个步距内冲裁件数目 A 是冲裁面积（包括馁形结构废料） S 是步距长度（ mm） B 是调料宽度（ mm） 取 n=1， 22 201256.64Amm S=43mm，B=44.5mm 1 1256.64 100%65.67% 4344.5 1.3.2 冲压力计算及设备选择 （1）冲裁力的计算 中北大学模具冲压课程设计 7 落料及冲孔时的冲裁力按式（1-3）计算 b PKLt （1-3） 式中， P是冲裁力（N） ； L 是冲裁周边长度（mm） ； t 是材料厚度（mm） ； b 是材料的抗剪强度（ MPa） ；K 是修正系数，一般取K=1.3。由于 1.3 b，所以式 （1-3）也常常表达为 FLt （1-4） 其中，是冲压材料的抗拉强度（MPa） ； 查表得， 45 钢的抗拉强度=600MPa 落料所需冲裁力 40125.66Lmmmm 1 125.662600150792PLtmmmmMPaN 冲孔所需冲裁力 3875.40Lmmmm 2 75.40260090480PLtmmmmMPaN （2）卸料力、顶件力、推料力的计算 从凸模上卸下箍着的材料所需的力称为卸料力；逆冲裁方向将 板料从凹模内顶出所需的力称为顶件力；从凹模内向下推出制件或废 料所需的力，称为推料力。一般按以下公式计算 XX DD TT FK F FK F FK nF 式中，F 是冲裁力（ N）, X K 是卸料力系数，查表取 X K =0.04； D K 是顶 件力系数，查表取 D K =0.06， n 是塞在凹模内的制件或废料数量， n=h/t. 中北大学模具冲压课程设计 8 h 为凹模直刃高度，取h=8，t 为板厚， t=2，则 n=8/2=4， T K 为推料 力系数，查表取 T K =0.055。 经计算得 12 0.04 ()0.04 (150792 90480)9650.9 X FPPN 12 0.06 ()0.06 (150792 90480)14476.32 D FPPN 12 0.055 4 ()0.055 4 (150792 90480)53079.8 T FPPN （3）总冲压力的计算 12 150792904809650.914476.3253079.8318479 zXDT FPPFFFN （4）压力中心的确定 0 ()/ iii XX LL 0 () / iii YYLL 式中， 0 X 、 0 Y 是压力中心在 X、Y 轴上的坐标， () ii X L 、 () ii YL 是各简单图形的压力中心在X 轴、Y 轴上的坐标与其冲裁周边长度 乘积之和（ 2 mm ） ， i L 是各简单图形的冲裁周边长度之和（mm） 。 可以看出零件在X 轴方向上是 对称的，因此压力中心必在零件的中 心线上。所以 0 0X 经计算 0 0.93Y . 即压力中心的位置（ 0，-0.93） （5）设备选择 经计算，总冲压力为318KN，取安全系数 S=1.2 中北大学模具冲压课程设计 9 则计算总分冲压力1.2 318381.6 Z FSFKN 则选取 J23-40型开式可倾压力机 公称压力（ KN） ：400 最大闭合高度（ mm） ：330 立柱距离（ mm） ：340 工作台尺寸（ mm）: 460× 700 1.4 凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算 1.4.1 凸模、凹模及凸凹模刃口尺寸 模具采用复合模结构，计算刃口尺寸时宜采用尺寸转换法计算。 零件上包含三类尺寸： 落料尺寸 0 0 . 3 9 40Amm 冲孔尺寸 0 . 2 2 0 8Bm m 位置尺寸 1 1 40 . 1 3 5Hm m 2 200.165Hmm 查得冲裁模刃口双间隙 24.0 min Z mm， 36.0 max Z mm。 （1）落料刃口尺寸计算 0 0.39 40Amm 0.39 0.0975 44 dp mm 0.0975 0.09750.195 dp mm maxmin 0.200.160.04ZZmm 中北大学模具冲压课程设计 10 maxmindp ZZ 则取 m a xm i n m a xm i n 0 . 60 . 60 . 0 40 . 0 2 4 0 . 40 . 40 . 0 40 . 0 1 6 d p ZZm m ZZm m m a x0 0 m a xm i n ( () d p d p DDx DDx 其中 x 是为与冲裁件精度有关的系数，查表，取x=0.5 0.0240.024 00 00 0.0160.016 (400.50.3939.805 (400.50.390.16)39.645 d p Dmm Dmm （2）冲孔刃口尺寸计算 0.22 0 8Bmm 0.39 0.0975 44 dp mm 0.0975 0.09750.195 dp mm maxmin 0.200.160.04ZZmm maxmindp ZZ 则取 maxmin maxmin 0.60.60.040.024 0.40.40.040.016 d p ZZmm ZZmm 0 min minmin0 () () p d p d ddx ddxZ 00 0.0160.016 0.0240.024 00 (80.50.22)8.11 (80.50.220.16)8.27 p d dmm dmm （3）位置尺寸 1 2 140.135 200.165 Hmm Hmm 中北大学模具冲压课程设计 11 1 2 ' 1 ' 2 0.25 0.25 d d lH lH 1 2 140.250.135140.034 200.250.165200.041 d d lmm lmm 1.4.2 落料凹模结构尺寸 （1）凹模壁厚 C 凹模厚度 H=Kb15mm 凹 模 壁 厚C=(1.52)H 3040mm 式中，b 是冲裁件的最大外形 尺寸（mm） ，K 是凹模厚度系数。 查表得 K=0.50 则 H=Kb=0.5×40=20mm， 取 H=30mm； C=(1.52)H=(1.52)×20=2432mm，取 C=30mm （2）凹模板直径 O D 4 023 01 0 02 O mDDCm 1.4.3 冲孔凸模结构尺寸 冲孔凸模长度为 112 Lhh 中北大学模具冲压课程设计 12 式中， 1 h 是落料凹模厚， 为 30mm； 2 h 是凸模固定板厚卸料板厚， 取 2 h 为 25mm。 112 302555Lhhmm 1.4.4 凸凹模结构尺寸 落料凸模 0 0.39 40Amm和孔 0.22 0 8Bmm的凹模考虑到该副模具 的结构和精度 ,及加工、装配方面等因素,可选用整体式凸凹模。 凸凹模长度 pd H确定 442111214 1 HHhhH pd卸预自由 mm 式中 卸 H卸料板厚度，取mm11 卸 H； 1 H凸凹模固定板厚度， 1 H（0.60.8）hH凹= （0.6 0.8）301824mm，取21 1 Hmm 中北大学模具冲压课程设计 13 1.5 其他模具零部件的选择 1.5.1 模架 本例中采用滑动导向中间导柱圆形模架。 因为该制件压力中心在对称线上，其无偏心载荷， 之间精度要求 也不是很高且制件较小， 所以由模具成本等因素考虑该副模具模架选 用滑动导向中间导柱圆形模架。 1.5.2 凸模固定板 凸模固定板将凸模固定在模座上， 其平面轮廓尺寸与凹模板外形 尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔 与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一 起磨平。凸模固定板为圆形，厚度一般取凹模厚度的0.60.8 倍，材 料为 Q235 凸固定 H14mm 1.5.3 模座 根据凹模板的尺寸， 模座采用标准的中间导柱圆形模座，材料采 用 HT200。 标记为： 上模座40160GB2855.1181； 下模座45160GB2855.1281。 中北大学模具冲压课程设计 14 1.5.4 凸凹模固定板 凸凹模固定板形状与凹模板一致，厚度为24mm。 1.5.5 卸料板 卸料板同样为圆形板，直径和凹模板一致，厚度为11mm。卸料 板材料选 A3 或（45）钢，不用热处理淬硬。 卸料板上设置4 个卸料螺钉，公称直径为10mm，螺纹部分为 M10×10mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后， 应使卸料板超出凸模端面lmm， 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安 装垫片来调整。 1.5.6 压力机的确定 模具的闭合高度为： H 闭=H 上模 H 垫LH +H 下模 h2 =（40+8+14+20+45+45-2） mm=190mm 式中 L凸模长度， L=55mm； H凹模厚度， H=30mm； J h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。 选取 23-40 型开式可倾压力机 公称压力（ KN） ：400 最大闭合高度（ mm） ：330 立柱距离（ mm） ：340 中北大学模具冲压课程设计 15 工作台尺寸（ mm）: 460× 700 压力机工作台尺寸460×700，一般工作台面尺寸每边应大于模 具下模座尺寸 5070mm， 所以压力机合格，可用。 2.结构总图 总的高度 H=180mm 长度L=205mm 宽度S=110mm 中北大学模具冲压课程设计 16 3 参考文献 （1）.王孝培 .冲压手册 .北京：机械工业出版社，2000 （2）.史铁梁 .模具设计与指导 .北京：机械工业出版社， 2006 （3）.姜奎华 .冲压工艺与模具设计 .北京：机械工业出版社， 200 （4）.丁松聚 .冷冲模设计 .北京：机械工业出版社， 2000 （5）.瞿平.飞机钣金成形原理与工艺.西安：西北工业大学出版社。 4.设计小结 这次的设计也让我巩固了软件知识， 制图知识，收获颇丰！ ！这 次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验， 一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和 同学们的热情帮助下， 使我找到了信心。 抱着这个心理我一步步走了 过来，最终完成了我的任务。 一个星期的模具设计课程设计结束了，在这次实践的过程中学到 了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时 显示出的优秀品质 ,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作 的机制 ,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.通过 本次冲压模具的设计， 让我又对这门课程有了重新的了解。让我学到 了不同与课堂的新东西， 增加了自己的动手能力。 虽然我设计的模具 不一定好，但是， 我觉得通过不断努力，我可以设计一套实用的好模 中北大学模具冲压课程设计 17 具！ ！ ！