圆垫圈冲裁模具设计.docx
《圆垫圈冲裁模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《圆垫圈冲裁模具设计.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
圆垫圈冲裁模具设计
摘要
本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。
冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。
文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明，另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型，以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。
【关键词】工艺；工艺性；冲压工序；冲压模具；尺寸
Abstract
Thisprojectisapressdiedesignationbasedontheoriginalproduct.Theelectionofpressprocessisbasedonconsultingcorrelationdatumandanalyzingtheformofmanufacturedproductmeticulous;Theelectionofpressdieisbasedonsynthesisconsiderationsoneconomicalefficiency、theprocessingpropertyofpartandcomplexdegreeisomanyfactors;Calculatingtheworkblankofmanufacturedproductunfolddimensionislinedfeedonthepremiseofcalculationconveniencebutwithoutcontributiondieconfectioningsimplifiedfrequentapplicationcast.Inthetest,tointroducetheelectionprincipleandmeansofpressconfectioningartandmiscellaneousrapportpart,otherwisealsointroducingcalculationmeansontheworkblankfromofmanykindsofproductunfolddimensionandsimplifiedcast,andthemeansoflookinguponthereferencebooksofdesigningpressdie.
【keywords】Thecraft；thetechnologycapability；pressprocess；punchdie；thesize.
前言
随着经济的发展，冲压技术应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。
冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。
高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。
新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。
随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。
可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。
目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。
我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。
毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。
希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。
第1章零件图及工艺方案的拟订
1.1零件图及零件工艺性分析
一、零件图
（图1—1）
工件图：
如图1—1所示
名称：
圆垫圈
材料：
10
板厚：
1.5mm
工件精度：
IT14
二、零件的工艺性分析
垫圈所用的材料为优质碳素工具钢10,其力学性能如下：
τ=255～353Mpa,σb=295～430Mpa,σs=206Mpa。
（《冷冲压工艺与模具设计》P322）
工件精度为IT14级，该制件形状简单，尺寸较小，厚度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：
①该冲裁件的材料为优质碳素工具钢10，具有较好的可冲压性能。
②由于板料厚度一般，垫圈的边缘为6mm，冲裁是应选择适当的工序方案，保证孔的精确度和制件不变形。
③有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。
④制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。
1.2工艺方案的确定
对工序的安排，拟有以下几种方案：
①落料—冲孔，单工序模生产。
②落料—冲孔复合冲压，复合模生产。
③冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。
方案①模具结构简单，容易制造。
但成形制件需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬运半成品要浪费大量时间。
生产效率较低；工件的精度也难以保证。
方案②复合模结构一般，比较容易制造。
成形制件只需一道工序；节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易于保证孔的质量和制件精度。
方案③级进模结构复杂；难以制造。
有较高的生产效率且能保证制件的精度。
综上所述，根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案②
第2章工艺设计
2.1计算毛坯尺寸
由《互换性与技术测量》P33表2—1
IT14=0.52（18～30）、0.36（6～10）。
按对称偏差:
直径方向上最大尺寸为Dmax=22+0.52=22.52
由《冲压工艺与模具设计》P45表2.5.2确定搭边值：
工件间：
a1=1.2；沿边：
a=1.5
由《冲压工艺与模具设计》P46表2.5.3
条料下料剪切公差：
δ=0.5；
条料与导料板之间的间隙：
c=0.2
2.2确定排样方案
一．计算工件实际面积
（图2—1）
工件如图2—1所示
直径为22的圆的面积Sa=π×112=379.94
直径为10的圆的面积Sb=π×52=78.5
∴工件的总面积
F=Sa-Sb=379.94-78.5=301.44
二．排样方案
由工件图知，制件的外型形状为圆形，则进距
A=d0+a1=22+1.2=23.2
条料宽度
B=d0+2a=22+2×1.5=25
2.3确定裁板方案
查《冷冲压工艺与模具设计》P323附表3选用600×1200×1.6标准轧制铜板。
裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。
纵裁时：
每张板料裁成条料数：
n1=600/25=24余0mm
每块条料冲制的制件数：
n2=（1200-1.5）/23.2=51余15.3mm
∴每张板料冲制的制件数n=n1×n2=24×51=1224个
材料利用率η=nF/F。
×100%=1224×301.44/600×1200×100%=51.3%
横裁时：
每张板料裁成的条料数n1=1200/25=48余0mm
每块条料冲制的制件数n2=（600-1.5）/23.2=25余18.5mm
∴每张板料冲制的制件数n=n1×n2=25×48=1200个
材料利用率η=nF/F。
×100%=1200×301.44/600×1200×100%=50.24%
由上述计算结果可知，纵裁时材料的利用率教好，经济效率较高。
考虑到本次设计的模具，采用纵裁。
综上所述，排样图如下图所示
排样图
2.4工序的合并与工序顺序
根据上面的分析与计算，此件的全部基本工序只有落料、冲孔
根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：
方案⑴：
落料与冲孔，各为基本工序。
方案⑵：
模具复合程度较高，所需的模具较少，且模具设计容易，其制造费用也较低，其基本工序合并生产率高，也易于保证工件精度。
因此选定这一方案。
所以，本次需设计的模具为：
落料、冲孔复合模；
2.5计算各工序的压力
垫圈所用的材料为优质碳素工具钢10,厚度为1.6mm,其力学性能如下：
τ=255～353Mpa,σb=295～430Mpa,σs=206Mpa。
一、落料工序的计算
落料力:
P1=1.3лdtτ（d=22mm,t=1.6mm）
=1.3π×22×1.6×353
=50721.2992（N）
落料的卸料力：
P2=k卸P1（查《冷冲压工艺与模具设计》得：
k卸=0.025～0.08）
=50721.2992×0.05
=2536.06496（N）
二、冲孔工序的计算
冲孔力：
P3=1.3πd孔tτ
=1.3π×10×1.6×353
=23055.136（N）
冲孔的推件力：
P4=n﹒k2﹒p3（查表2-37凹模型口直壁的高度=9,n=h/t=5,k2=0.055）
∴P4=5×0.055×23055.136
=6340.1624（N）
落料、冲孔工序的最大总压力为：
P=p1+p2+p3+p4=50721.2992+2536.06496+23055.136+6340.1624=82652.66256（N）
2.6压力机的选择
根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，初选用公称压力为160KN的开式双柱可倾压力机（型号为J23—16）
压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
由于该制件的毛坯及各工序均为轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力机的中心必定与制件的几何中心重合。
第3章模具类型及结构形式的选择
根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。
3.1落料、冲孔复合模的设计
因为本次模具设计结构简单工艺要求不高，所以采用落料、冲孔复合模，本设计没有拉深、翻边等，凸模能够保证强度，故采用复合模的结构是合理的。
落料、冲孔复合模常采用典型结构，即落料采用正装式。
工件厚度一般（t=1.6mm）,故采用弹性卸料装置，弹性卸料装置除了卸料的作用外，在冲孔时还起到压紧工件的作用。
顶件时采用弹性顶件装置,弹性力由橡皮产生,由托杆将力传到工件上,将工件顶出;推件是采用刚性推件装置,将工件从凸凹模中推出。
落料、冲孔复合模的结构形式如图3—1所示。
（图3—1）
第4章模具工作零件刃口尺寸及公差的计算
4.1落料模刃口尺寸的计算
该冲裁件外形尺寸为落料件，落料凹模采用整体结构，直刃口形式。
这种刃口强度较好，孔口尺寸不随刃口的刃磨而增大，适用于形状复杂、精度要求高的工件向上顶出的要求。
落料的基本尺寸为22mm。
工件精度要求为IT14级查《冲压工艺与模具设计》P31附表2.2.1：
冲模制造精度为IT9级。
查《冲压手册》表2—28，可得凸、凹模刃口的极限偏差：
δ凸=0.013mm
δ凹=0.021mm。
=0.013+0.021=0.039
查《冲压手册》表2—23，可知凸、凹模初始双面间隙Z为：
Zmin=0.23；
Zmax=0.27
Zmax-Zmin=0.27–0.23=0.04
又工件的尺寸D-△=22-0.52mm，
又查《冲压手册》表2—30得磨损系数X=1。
落料尺寸由凹模刃口决定，计算以凹模为基准：
D凹=（D-X△）+δ凹
=21.48+0。
021
D凸=（D-X△-Zmin）-δ凸
=21.25-0.013
4.2冲孔模刃口尺寸的计算
查《冲压手册》表2—28，可得凸、凹模刃口的极限偏差：
δ凸=+0.009mm
δ凹=+0.015mm。
=0.009+0.015=0.024
查《冲压手册》表2—23，可知凸、凹模初始双面间隙Z为：
Zmin=0.15；
Zmax=0.19
Zmax-Zmin=0.19–0.15=0.04
又工件的尺寸D-△=10-0.36mm
又查《冲压手册》表2—30得磨损系数x=1。
冲孔尺寸由凸模刃口决定，计算以凸模为基准：
d凸=（d+x△-Zmin）-δ凸
=9.908-0.009mm
d凹=（d凸+Zmin）+δ凹
=10.058+0.015mm
第5章模具零件的选用，设计及必要的计算
5.1成形零件
一、凸模
凸模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。
冲孔凸模采用GB/T8057—1995中的B型圆凸模如图5-1所示，图5—2所示为落料凸模、图5—3为凸凹模）
图5-1）
（图5-2）
（图5-3）
二、凹模
落料凹模实际最大外形尺寸d=22mm
查《冲压工艺及模具设计》P68得K=0.39
凹模厚度：
H=kb=0.39×22=8.58mm（≥15mm，取15mm）
凹模壁厚：
C=（1.5～2）×H=1.5×15=22.5mm
所以,凹模最大外形尺寸为：
D=d+2C
=22+2×22.5
=67mm
凹模材料选用T10A，淬火硬度达到62HRC。
凸凹模采用台阶式结构，采用固定板固定，这样简化了模具的结构，节省了材料的成本。
外形尺寸如图5-4所示
（图5-4）
5.2模架的选用
上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。
通常都是根据凹模最大外形尺寸D。
选用标准模架。
凹模最大外形尺寸为67mm×67mm，选用GB2851.3—81中的后侧导柱模架。
模具的闭合高度h=140～165mm，
上模座为100×100×30，下模座为100×100×40，导柱的基本尺寸为ø20mm。
上模座选用GB2855.5—81中的后侧导柱上模座，材料为HT200、Ⅱ型。
其主要参数：
L=100mmB=100mm、t=30mm
=110mmS=116mm
=75mm
=130mmR=32mm
=60mm
D=32+0.025mm
（上模座）
下模座选用GB2855.6—81中的后侧导柱下模座，材料为HT200。
其主要参数：
L=100mmB=100mmt=40mm
=110mmS=116mm
=75mm
=130mmR=32mm
=60mm
D=20
mm
（下模座）
模柄选用压入式模柄，参见GB2862.1—81。
材料为Q235的Ⅱ型凸缘式模柄。
模柄中打杆孔的直径为ø13mm其具体参数为：
d=40mmD=42mmD1=50mm
H=90mmh=30mmh1=6mm
b=3mma=1mmd1=6mm
（模柄）
5.3其他标准零件的选用
①卸料零件
由于工件厚度为1.6mm，为保证冲裁件表面的平整采用弹压卸料板卸料。
根据卸料力的大小取卸料板厚度为6mm，根据模座周界大小取卸料橡胶尺寸为100×100×20橡胶的可压缩量为h=H×0.3=20×0.3=6mm凹模深度为5mm，所选橡胶满足使用要求。
②定位零件
采用两颗导料销和一个固定挡料销定位。
固定挡料销在GB2866.11—81中选取直径D=8mm、d=4mm、高度h=3mm的Ⅰ型固定挡料销。
这种零件结构简单，制造、使用方便，直接装在凹模上即可
（挡料销）
（导料销）
凹模上固定挡料销孔与刃口之间的壁厚为3mm，大于允许的最小壁厚2mm，满足强度要求。
故所选的挡料销合适。
上、下模座螺钉选取
由凹模周界100×100选用M8的内六角圆柱头螺钉
参照模具各零件的具体情况，
上模座选用四颗M8×45的内六角圆柱头螺钉固定。
下模座选用四颗M8×55的内六角圆柱头螺钉固定。
（螺钉）
卸料螺钉
查《冲压模具简明设计手册》表15-34选取卸料螺钉
选用M8×55的圆柱头内六角卸料螺钉
（卸料螺钉）
其主要参数：
dd1=10l=8d2=15H=10
t=5s=6d3=9.8d4=6.9
d5=6.2L=55
上、下模座销钉的选取
由凹模周界100×100选用Φ8的圆柱销钉
根据模具的实际情况
上模座选用两颗Φ8×60的圆柱销钉定位
下模座选用两颗Φ8×60的圆柱销钉定位
（圆柱销钉）
参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置，从GB70—76和GB119—76中选适当的规格与尺寸。
⑤导向装置
本模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。
导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为r6/r6。
导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。
所以材料选用20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为58～62HRC。
导柱选用GB2861.2—81中的B型导柱，直径d=20mm、极限偏差为r6、长度L=130mml=40mm。
导套选用GB2861.6—81中的A型导套，直径d=20mm、D=32、极限偏差为r7、长度L=70mm、H=28mm、l=15mm。
⑤推杆的选取
查《冲压模具简明设计手册》表15.42选用A型带肩推杆。
（A型带肩推杆）
其基本参数：
D=15mmL=110mmd1=12mm
第6章压力机的校核
6.1落料-冲孔模压力机的校核
1、闭合高度的校核压力机的具体参数如下
所选压力机的最大封闭高度为220mm，闭合高度的调节量为55mm
Hmin=220-55=165mm
本次设计模具的的闭合高度为:
H=155+40（垫板厚度为50mm）=195
Hmax-5=215Hmin+10=175
∴满足Hmax-5≥H≥Hmin+10
2、工作台面尺寸的校核
所选压力机的工作台尺寸为：
左右：
300前后：
450
而模具的外形尺寸为：
100×100
根据工作台面尺寸一般应大于模具底座50～70mm，∴工作台面尺寸满足
其工作台孔尺寸为200×290直径260，大于废料尺寸，可以漏料.
3、滑块行程的校核
滑块行程应保证方便地放入毛坯和取出零件，所选压力机滑块行程为55mm,满足综上，所选压力机J23-16满足需要。
其具体参数如下：
滑块行程：
55mm
滑块行程次数：
120次/min
最大封闭高度：
220mm
封闭高度调节量：
45mm
模柄孔尺寸：
直径40mm，深度60mm
工作台面尺寸：
300mm（前后）×450mm（左右）
垫板厚度：
40mm
第7章模具的动作原理及综合分析
7.1落料、冲孔模的动作原理
本模具（装配图如图7-1所示）在一次行程过程中完成制件的落料、冲孔全部工作：
当压力滑块下行时，首先在凸模23和凹模24的作用下，从条料上落下毛坯料，毛坯料被压在凸凹模25与落料凸模23之间，当压力机滑块接近下止点时，由推杆16推动冲孔凸模22在条料上冲孔。
当压力机滑块下降到下止点，冲模处于镦死状态，工件与模具刚性接触，当压力机滑块上行时，在托杆29的作用下将制件从凹模24上顶出，最后在卸料板6的作用下将制件推出。
本次设计的复合模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成几道工序,其冲裁件的相互位置精度高,对条料的定位精度较低。
冲压件精度高,可以很好的保证工件的形状和尺寸精度,模具结构较一般,制造精度要求较低,制造周期短,价格相对较低，节约了成本。
工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。
这种模具适用于生产批量大,精度要求高,内外形尺寸差较大的冲裁件。
冲孔废料由凸凹模孔向下排除使操作方便。
本次设计的模具采用手工送料和取件,这主要是考虑到我国的人力资源丰富,且手工送料和取件可以使模具的结构简单化。
所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取,这样可有效的降低成本。
从安全的角度考虑,模具结构还有
（图7-1）
第8章凸凹模加工工艺方案
8.1凸模,凹模加工工艺路线
凹模加工工艺卡
南南充职业技术学院
加工
工艺
过程
综合
卡片
产品名称
垫圈
零件名称
凹模
零件图号
第第4页
材
料
牌
性能
12MoV
T10A
毛坯
种类
铸件
零件重量kg
毛重
尺寸
102×102
净重
每台
件数
每件批数
工序号
工序内容
加工车间
设备名称
及编号
工艺装备名称及编号
技术
等级
工时定额
夹具
刀具
量具
单件
1
粗铣
机加工车间
虎钳
端面铣刀
游标卡尺
2
磨床
机加工车间
顶尖
砂轮
游标卡尺
3
划线
机加工车间
划线平台
划针
4
钻孔
机加工车间
虎钳
麻花钻
游标卡尺
5
铣孔
机加工车间
虎钳
立铣刀
游标卡尺
6
钻孔
机加工车间
虎钳
钻头
游标卡尺
7
攻螺纹
钳工车间
虎钳
丝锥
螺纹规
冲孔凸模加工工艺卡
南南充职业技术学院
加工
工艺
过程
综合
卡片
产品名称
垫圈
零件名称
凸模
零件图号
第2页
材
料
牌号
12MoV
T10A
毛坯
种类
铸件
零件重量kg
毛重
尺寸
60×20
净重
性能
每台
件数
每件批数
工序号
工序内容
加工车间
设备名称
及编号
工艺装备名称及编号
技术
等级
工时定额
夹具
刀具
量具
单件
1
粗车外圆
机加工车间
三爪卡盘
外圆粗车刀
游标卡尺
2
精车外圆
机加工车间
三爪卡盘
外圆精车刀
游标卡尺
3
升级会员 