压圈冲压课程设计说明书Word文件下载.docx
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压圈
生产批量：
大批量
材料：
Q235
厚度：
2mm
工件简图：
如右图所示
（一）．冲压件的工艺性分析
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IT11～IT14。
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：
φ42-00.62mmφ20+00.52mm22+00.52mm4+00.3mm
（二）．确定工艺方案和模具结构形式
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φ20mm×
22mm的孔与φ42mm的最小距离为9mm，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）排样方式的确定和其计算
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确定其排样方式为直排画出排样图
排样图
由于R=21﹥2×
2查表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=42+2×
2=46mm
步距：
S=42+2=44mm
材料利用率的计算：
计算冲压件毛坯的面积：
A=π×
R2=π×
212=1384.74mm2
一个步距的材料利用率：
η=
=1384.74/46×
44=68.4﹪
（2）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φ20mm×
22mm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2.5得φ20mm凸、凹模制造公差：
δ凸=0.020mmδ凹=0.025mm
校核：
Zmax-Zmin=（0.360-0.246）㎜=0.114mm
而δ凸+δ凹=（0.020+0.025）㎜=0.045mm
满足Zmax-Zmin≥δ凸+δ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0.52＞0.20所以磨损系数X=0.5,
按式（2.5）d凸=
=（20+0.5×
0.52）-00.020=
mm
D凹=
=
查《冲压工艺与模具设计》书中表2.5得2.2mm×
4mm的矩形凸、凹模制造公差：
δ凸=0.020mmδ凹=0.020mm
δ凸+δ凹=0.020+0.020=0.040mm
（3）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。
查《冲压工艺与模具设计》书中表2.5得凸、凹模制作公差
δ凸=0.020mmδ凹=0.030mm
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm
而δT+δA=0.050mm
IT14级时磨损系数X=0.5,
=42.26-00.020mm
d凹=
=42.506+00.030mm
（4）冲压力的计算
落料力F落=Ltτb=（2πR×
2×
450）N=118.692KN
冲孔力F冲=Ltτb=（336.9×
10π/180+4+2×
2.2）×
2×
450=60.453KN
冲孔时的推件力F推=nK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=nK推F孔=3×
0.05×
60.453=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=0.04
故F卸=K卸F落=0.04×
118.692=4.748KN
总冲压力为：
F总=F落+F孔+F推+F卸=（118.692+60.453+9.068+4.748）KN=192.961KN
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′=1.3×
F总=1.3×
192.961=250.8KN
（5）压力中心的计算
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,
只需计算XC
L1=2πr=131.88㎜X1=0
L2=58.77mmX2=-0.68
L3=L5=2.2mmX3=X5=10.9㎜
L4=4mmX4=12㎜
将以上数据代入压力中心坐标公式
X=（L1X1+L2X2+…+L5X5）/L1+L2+…+L5
X=[131.88×
0+58.77×
（-0.68）+2.2×
10.9+4×
12+2.2×
10.9]/（131.88+58.77+2.2+4+22.2）
=0.28mm
（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导料销
即可。
为确保零件的质量和稳定性，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：
①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=0.40×
42mm=16.8mm
凹模壁厚C=1.5H=1.5×
16.8mm=25.2mm
凹模外形尺寸的确定：
凹模外形长度：
L=（42+25.2×
2）㎜=92.4㎜
凹模外形宽度：
B=（42+25.2×
凹模整体尺寸标准化，取为100mm×
100mm×
16mm
凹模的工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
1
下料
将毛坯锻成平行六面体。
尺寸为：
155mm×
35mm
2
热处理
退火
3
铣平面
铣各平面，厚度留磨削余量0.8mm，侧面留磨削余量0.5mm
4
磨平面
磨上下平面，留磨削余量0.3～0.4mm磨相邻两侧面，保证垂直
5
钳工划线
划出对称中心线，固定孔和销孔线
6
型空粗加工
在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm
7
加工余孔
加工固定孔和小孔
8
淬火回火，保证58～62HRC
9
磨上下面和基准面达要求
10
型孔精加工
在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm
11
研磨型孔
钳工研磨型孔达规定技术要求
②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24mm,因凸模比较长，所以选用带肩的台阶式凸模，凸模长度根据结构上需要来确定。
L=h凸模固定板+h落料凹模=（24+16.8）mm=40.8mm（取40mm）
③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0.246mm～0.360mm.
（2）卸料弹簧的设计根据模具的结构初选6根弹簧，每根弹簧的预压力为F0≥F卸/n=（4.75×
103/6）N=791.7N
根据预压力和模具结构尺寸，初选序号62～67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68～72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=791.7×
21.8/1550=11.13mm
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=20.63mm
由于21.8>
20.63，即Lmax>
L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/=（80-11.13）=68.87mm
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+2+1-58-6）mm=11.2mm
弹簧外露高度：
H3=H2-h-h卸料板窝深=（68.87-11.2-7）mm=50.67mm
.（3）模架的设计模架各零件标记如下：
上模座：
20mm
下模座：
25mm
导柱：
B32h5×
120mm×
导套：
B32H6×
65mm×
23mm
模柄：
φ38mm×
60mm
垫板厚度：
24mm
卸料板厚度：
14mm
凸模固定板厚度：
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+h下模座
=（20+6+24+16+2+14+50+25）（mm）
=157mm
（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
500×
350
（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
Ф38×
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
1100×
800×
2000
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.
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