垫圈冲孔落料模具设计.docx
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垫圈冲孔落料模具设计
目录
摘要1
一、设计任务2
二、冲压件工艺分析3
三、冲压件的工艺方案确定4
四、确定模具总体结构4
五、工艺尺寸计算5
⑴排样设计5
⑵冲压力与压力中心的计算6
（3）凸凹模刃口尺寸计算8
（4）弹性元件计算9
六、编写工艺文件10
七、模具主要零件设计11
（1）凹模11
（2）凸模11
（3）模架12
（4）卸料板的设计12
（5）上、下垫板的设计12
（6）导向销13
（7）挡料销13
（8）防转销13
（9）模柄的选择13
（10）螺栓、销钉的选择13
八、模具工程图14
参考文献16
摘要
冲压模具课程设计以老师命题为主，为期两周，内容包括数据计算，课程设计说明书制作，图纸绘制以及课程设计小结，此次模具设计结合零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量。
该零件采用落料单工序就可完成冲压加工。
关键词：
落料模具
一、设计任务
二、冲压件工艺分析
①材料：
该冲裁件的材料30钢板，板厚0.3mm，具有较好的可冲压性能。
②零件结构：
该冲裁件结构简单，形状对称，比较适合冲裁。
③尺寸精度：
零件图上除82±0.2之外，其余没标尺寸的可按IT14级确定工件尺寸的公差。
按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。
查公差表可得各尺寸公差为：
零件外形：
mm
mm
mm116
mm
补标公差后零件尺寸如右图
三、冲压件的工艺方案确定
通过以上对该零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量。
该零件采用落料单工序就可完成冲压加工。
四、确定模具总体结构
1、模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用单工序模冲压，所以本套模具类型为单工序落料模。
2、定位方式的选择
因为该模具采用得条料，控制条料得送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用挡料销。
3、导柱、导套位置的选择
由于落料件的结构简单，大批量生产都使用导向装置。
导向方式主要有滑动式和滚动式导柱导套结构。
该零件承受侧压力不大，为了加工装配方便，易于标准化，决定使用滑动式导柱导套结构。
4、滑动式模架选择
由于受力不大，精度要求也不高，同时为了节约生产成本，简化模具结构，降低模具制造难度，方便安装调整，故采用后侧导柱导套式模架。
该模架可以三方面送料，操作特别方便。
5、卸料、出件方式的选择
在选用卸料装置的形式时，需考虑出料方式是上出料，还是下出料。
卸料装置根据冲件平整度要求或料的厚薄来确定，对于冲件平整度要求高，且料薄的宜用弹压卸料板。
这样既可压料又可卸料，且卸料板随上模上下运动，直观性强，操作方便，是生产中常用的一种卸料方式。
当板料较厚时，用弹压卸料板难以卸料时，选用固定卸料装置卸料，一般在零件形状简单、要求不高时，采用固定卸料方式，它可简化模具结构，但是因为工作部位封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。
由于零件厚度只有1mm，属于薄料，一般采用弹性卸料方式顺便压料，以简化模具结构，降低成本。
五、工艺尺寸计算
⑴排样设计
为保证冲裁件的质量，模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，如下图所示，由课本P43表2.8得，冲裁件之间的搭边值a1=1.5mm,冲裁件与条料件侧边之间的搭边值a=2mm。
计算条料的宽度：
b=116+2×2=120（mm）
计算条料的步距：
A=35+1.5=35.5（mm）
一个步距内材料的材料利用率：
η＝nF/bA×100％=1x3190÷（120×35.5）×100％=75％
其中一个进距内的冲压数目n=1；
因选用了1000mm×2000mm的板料，可将板料剪裁为16张条料（120mm×1000mm），每张条料可冲28个工件，则η总为：
η总＝nF1/LB×100％=448×3190÷（1000×2000）×100％=71％
冲压件面积有Caxa软件计算得如图
排样图
⑵冲压力与压力中心的计算
①冲压力的计算
落料力为：
F落＝Ltσb课本公式2.18
其中：
L=82+68+10×2+17×6+3.14×（17+14）=369.4（mm）
材料厚度t=0.3mm;
材料:
30钢，查资料，σb=490Mpa,则：
F＝369×0.3×490＝54.2（kN）
根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，卸料力Fx＝KxF,查课本P46表2.6取Kx＝0.05,则：
Fx＝0.05×54.2＝2.71（kN）
推件力FT＝nKTF,去凹模刃壁垂直部分高度h＝6mm,t＝0.3mm,n＝4/0.3=13;查课本P46表2.6取KT＝0.065，则：
FT＝13×0.065×54.2＝45.8（kN）
总冲压力F总＝F+Fx+FT＝54.2+2.71+45.8＝102（kN）
选用的压力机公称压力P≥（1.1~1.3）F总
取系数为1.3，则P≥1.3F总＝1.3×102＝133（kN）
初选压力机公称吨位为160kN,型号为J23-16，其主要工艺参数如下：
公称压力：
160KN;
滑块行程：
70mm;
行程次数：
115次∕分;
最大闭合高度：
220mm;
闭合高度调节量：
60mm，（最小闭合高度：
160mm）;
工作台尺寸（前后×左右）：
300mm×450mm;
模柄孔尺寸：
直径30mm,深度50mm;
工作垫板：
厚度60mm,直径160mm。
（2）压力中心的计算
用CAXA画出工件图，选定坐标系XY，如右图所示。
计算压力中心如图
压力中心：
X=0.00Y=17.61
（3）凸凹模刃口尺寸计算
凹模磨损后尺寸
零件尺寸及公差
刃口尺寸计算公式
磨损系数值x
刃口尺寸及公差
增大
R17
课本P34页
制件精度为：
IT14级，取x=0.5
16.785
34
33.69
116
116
14.565
减少
14
14.215
凸凹模刃口尺寸计算表
注：
不变尺寸为82±0.2
（4）弹性元件计算
选用聚氨酯橡胶作为弹性元件，已知Fx＝2.71kN，根据模具安装空间，取圆筒聚氨酯橡胶6个，每个橡胶承受的预压力为：
Fy＝Fx/n＝2710/6＝451N
取hy＝10%h,课本P89查表得p＝1.1MPa,则橡胶的横截面积为：
A＝Fy/p＝233/1.1＝212
设卸料螺钉直径为8mm，橡胶上螺钉孔直径为10mm，则有：
A＝π/4（D2-d2）
求得橡胶外径：
经计算得和保证足够的卸料力，取D＝25mm。
橡胶的自由高度：
h0＝hx+hm/0.25＝（1.5+6）/0.25＝30mm
因为0.5＜h0/D＝30/25=1.2＜1.5，所选橡胶符合要求。
橡胶的安装高度：
ha＝h0－hy＝30－0.1×30＝27
XXXXX厂
冷冲压工序卡片
产品型号
11111
零（部）件图号
01
产品名称
未知
零（部）件名称
零件
共1张
第1张
材料牌号及规格
材料技术要求
毛坯尺寸
每毛坯可制件数
毛坯重量
辅助材料
30
1000*2000
448
20
没
工序号
工序名称
工序内容
工序简图
设备
工艺装备
工时
1
剪
剪条料
板厚0.3mm
剪板机
直尺0-200
1000x54
2
检
检验
Q11-2x1600
3
冲
落料
冲床J23-16
落料模
描图
描校
底图号
装订号
设计（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
批准（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
六、编写工艺文件
七、模具主要零件设计
（1）凹模
根据零件的形状，凹模采用近似矩形。
凹模厚度由课本公式（3.11）:
H凹:
H凹＝Kb,且H凹大于15mm。
查课本P76表3.3取K＝0.15，则：
H凹＝0.15×116＝17.40mm,取H凹为18mm
凹模壁厚由课本公式（3.12）:
C＝（1.5~2）×18＝27~36，取C为30mm
凹模长L：
L＝b＋2c＝116＋2×30＝176mm
凹模宽B：
B＝34＋2×30＝94mm
所以凹模的外形尺寸为176×94。
故取凹模外形尺寸为176×94×18
（2）凸模
因为零件为异形，采用线切割加工，采用整体直通式凸模。
凸模长度计算：
L＝h1＋h2＋t＋h，取凸模固定板的厚度为18mm，卸料板的厚度为10mm，附加长度为h＝hm＋1＋（27－1－1）＝5.7＋1＋25＝31.7橡胶安全高度27mm）,t＝0.3mm,
则：
L＝18＋10＋0.3＋31.7＝60mm
（3）模架
根据凹模外形尺寸176×94×18，选凹模材料为HT200钢上模座选GB/T2855.5-90外形尺寸为200×100×35，下模座选GB/T2855.6-90外形尺寸为200×100×40。
模具的闭合高度与压力机的装模高度关系：
Hmax－H1－5≥H模≥Hmin－H1＋10
已知：
Hmax＝220mm,Hmin＝160mm,H＝60mm
模具闭合高度应为：
155≥H模≥110
实际模具闭合高度：
H模＝H上＋H下＋H垫＋H凹＋H凸－1＝35+40+10+18+60－1＝162
（4）卸料板的设计
材料选用Q235A钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度为8mm~12mm,取10mm
（5）上、下垫板的设计
材料选用T10A钢，长和宽的尺寸和凹模尺寸相同。
垫板的厚度一般为3mm~10mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：
200×100×40
（6）导向销
导向销直径为Φ8、长度为6mm,位于条料的左侧，材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40~45HRC，与凹模的配合为H7/m6。
（7）挡料销
挡料销是用来控制送料步距的。
选用圆柱销，直径为Φ8、长度为3mm,材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40~45HRC，与凹模的配合为H7/m6。
（8）防转销
为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：
d=6mm,L=5mm。
（9）模柄的选择
选用旋入式模柄，材料Q235，并加防转销，根据压力机J23-6.3的相关参数可知，模柄的外形安装尺寸为：
Φ30×50。
（10）螺栓、销钉的选择
上模座连接螺栓选用4-M10*40，下模座固定螺钉选用4-M10*50；上模座连接销钉选用Φ6×40;下模座连接销钉选用Φ6×50。
八、模具工程图
参考文献
1、《冲压工艺与冲模设计》，翁其主编，机械工业出版社
2、《冲压与成型设备》，孙凤勤主编，高等教育出版社
3、《冲模设计手册》，《冲模设计手册》编写组，机械工业出版社
4、《冲压模具简明设计手册》，郝滨海编著，化学工业出版社
6、《冲压模具设计结构图册》，薛啟翔编，化学工业出版社
5、《机械制造基础》，胡大超，高等教育出版社
7、《机械制图》,刘少年主编，机械工业出版社
8、《冲压工艺与模具设计使用技术》，郑家贤编著，机械工业出版社
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