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1、上海工程技術大學課程設計說明書 雙耳止動墊圈級進模設計上海工程技術大學沖壓模具課程設計說明書題目名稱 雙耳止動墊圈模具設計說明書 學院 材料工程學院 專業(yè)名稱 材料成型及控制工程（CAD/CAM） 班級 0531111 學號 053111131 姓名 指導教師 曹陽根、鄧沛然 完成日期 2014.12.18 目 錄1.沖壓零件工藝性分析 12.沖壓工藝方案的確定 22.1沖壓方案設定. 22.2沖壓方案優(yōu)缺點分析22.3 排樣方式及材料利用率23. 模具總體設計.63.1 模具結構形式合理性分析.63.2 模具主要零件設計.63.2.1 落料凹模的設計63.2.2 沖孔凸模的設計.83.2.3

2、 凹模的設計93.2.4 卸料部件的設計.93.2.5模架及其它零部件設計93.3模具總裝圖134.凸凹模尺寸及壓力中心的計算.144.1 凸、凹模工作部分尺寸與公差144.1.1 凸凹模間隙.144.1.2 凹凸模尺寸計算. 144.2 壓力中心計算、彈性元件的選用及計算. 165.沖裁力計算、設備類型及噸位的確定.175.1 沖裁力計算.175.2壓力機的選定186.其它說明.187.小結.208.參考文獻.201、沖壓零件工藝分析此次沖壓件為雙耳止動墊圈（GB855-88），規(guī)格為10mm，材料為Q235-A，經(jīng)退火、不經(jīng)表面處理。工件精度為IT13。具體尺寸如下圖： 零件圖零件工藝性分

3、析：此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為Q235-A鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構相對簡單，工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT13級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。根據(jù)沖裁件的基本尺寸，查沖壓手冊（第二版）表2-10，按IT13級精度，查得各個尺寸的公差，得到各尺寸下圖所示：d=11 0 -0.27B=7 0 -0.22 L1=9 0 -0.22L=18 0 -0.27d1=6.4 +0.22 02、沖壓工藝方案的確定2.1 沖壓方案設定該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模

4、生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。2.2 沖壓方案優(yōu)缺點分析方案一中模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二和方案三只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，模具強度較高，操作方便。通過對上述三種方案的分析比較，可在方案二與方案中作出選擇，由于此制件所有尺寸都屬于自由公差，尺寸精度要求并不高，只要在模具上設置導正銷導正足夠可以保證沖壓件的形狀精度，又考慮到如果設計成復合模，模具制造難度較大，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度。因此選用級進模更為合理。2.3 排樣方式及材料利用率查沖壓手冊（第二版）表2-17

5、與表2-18知：排樣1、2、 搭邊值：a=1.8 a1=1.5 排樣圖：單個沖壓件面積：A= 180.510116766, （1）直排（橫排）送料步距：S=25mm,條料寬度：通過計算，暫取B=18.1查模具設計與制造簡明手冊 表1-37，取板寬為19mm材料利用率：=A/BS*100%=39.9% 2）直排(豎排) 送料步距：S=16mm,條料寬度：通過計算，暫取B=27.1查模具設計與制造簡明手冊 表1-37，取板寬為28mm材料利用率：=A/BS*100%=41.63% 通過對2種排樣方案的列表比較：排樣方式?jīng)_裁件面積A（mm2）步 距S(mm)條料寬度B(mm)一個步距的材料利用率 (

6、%)橫排180.51251939.9%豎排180.51162841.63%零件排樣設計分析：由于所設計零件雙耳止動墊圈的形狀特點，通過上表數(shù)據(jù)分析，按第2種排樣方式可顯著減少廢料，但凸模、凹模都要制成兩套，從而增加的模具結構的復雜程度，進而增加了模具成本，所以設計成2工位級進模，第一工位沖孔6.4，第二工位落料。經(jīng)分析，確定排樣方式為方式2 .3、模具總體設計3.1模具結構形式合理性分析 （1）模具類型的選擇：由沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓，模具類型選為彈性卸料橫向送料級進模（2）定位方式的選擇：因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板以及承料板，無側壓裝置，初始時，采用單側刃

7、定位。控制條料的送進步距采用單側刃。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。（3）卸料、出件方式的選擇：因為工件料厚為0.5mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用固定卸料，采用下出料。 （4）導向方式的選擇：為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該級進模采用后側導柱的導向方式3.2 模具主要零件設計3.2.1 落料凹模的設計凹模采用整體式結構，各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸計算如下：1）凹模厚度：H=20(查沖壓手冊p66 表2-39)2）凹模壁厚： C=26mm 凹模外

8、形尺寸的計算：凹模長度：L= 33.5+2*26=85.5凹模寬度：B=28+2*26=80查模具設計與制造簡明手冊 P63 取凹模周界L=100 B=80根據(jù)模具設計與制造簡明手冊 P164 表1-165 續(xù)表查得，取凹模周界LB=10080 配用模架閉合高度Hmin=110mm Hmax=130mm孔距s=76mm,s1=40mm,s2=56mm，s3=28與該模架相配合各零件尺寸如下圖所示：名稱尺寸數(shù)量凸模長度42墊板厚度41固定板厚度141卸料板厚度121導料板長度1202凹模厚度141承料板80*20*21螺釘M5*82螺釘M8*356圓柱銷8*352圓柱銷6*164螺釘M8*166

9、圓柱銷8*352螺釘M83563.2 .2 沖孔凸模的設計 因為所沖的孔均為圓形，沖孔凸模采用標準件，為A型圓凸模。將凸模固定在凸模固定板上。由于沖孔凸模采用標準件，故采用凸模與固定板H7/m6配合，上面留有臺階。1）查沖壓手冊P631【1】表10-52選取圓凸模 B II.(GB2863.1-81)dD(m6)D1hL基本尺寸極限偏差型6.410+0.015+0.006135422）凸模強度校核：(i) 壓應力校核： ：許用應力，查沖壓手冊（第二版）表8-50得=118-157Mpa。：切應力，查沖壓手冊（第二版）表8-7得=304-373Mpa。而d=6.4mm， 因為 d， 故設計合理。

10、(ii) 彎曲應力校核：(iii) 縱向彎曲應力校核由于該凸模結構有導向機構且為圓形凸模，故采用的校核公式為：；d=6.4mm；p=3416.32N；則Lmax63.7mm；故滿足縱向彎曲應力要求。所以長度足夠合理。3）凸模剛度細長桿失穩(wěn)校核：校核公式：lmax220d2/lmax=42mm220*6.42*88.17mm因此凸模剛度符合要求。3.2.3 凹模的設計由于落料凸模為線切割出來的較復雜件，故采用與固定板的臺階固定，以減少加工時的難度。凹模采用配作法，與凸模配作，便于安裝。3.2.4 卸料部件的設計選擇剛性卸料裝置。3.2.5模架及其它零部件設計1. 標準模架的選用 由于后側導柱模架

11、，適用于單工序模和工位少的級進模，考慮到所設計模具為2工位級進模，所以選擇此種模架為最佳，經(jīng)模架確定凹模的尺寸為A=100 B=80 H=14，設計采用后側導柱模架1）查國標GB2853.2-81 冷沖?；瑒訉蚰＜?后側導柱彈壓模架具體規(guī)格見下表：單位：mm凹模周界閉合高度上模板下模座導柱*2導套*2LBHmaxHminGB/T 2855.5GB/T 2855.6GB/T 2861.1GB/T 2861.610080130110100*80*25100*80*3020*10020*65*232）根據(jù)國標，取后側導柱上模座（GB/T 2855.5）。凹模周界HL1SA1A2Rl2D(H7)LB

12、基本尺寸極限偏差100802511011665110326032+0.02503）下模座 查國標：GB/T 2855.6凹模周界HhL1SA1A2Rl2d(R7)LB基本尺寸極限偏差10080302511011665110326020-0.020-0.0414）導柱 查國標：GB/T 2861.1dL基本尺寸極限偏差（h5）（h6）200-0.0090-0.0131105）導套 查國標GB/T 2861.6dD(r6)Lhl油嘈數(shù)ba基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差（H6）(H7)20+0.0130+0.02132+0.050+0.0346523162316）沖模閉合高度的確定：上模座厚度H1

13、=25mm，凸模長度H2=42mm，凹模厚度H3=14mm下模座厚度H4=30mm 墊板厚度H5=4mm，那么，該模具的閉合高度：H閉= H1H2H3H4H5h1=（25421430+41）mm=124mm式中：h1凸模沖裁后進入凹模的深度，h1=1.5mm。校核公式：Hmax-5mm=125H模Hmin+10mm=120H閉包含在H模中，所以符合。7）P620查【1】表10-47，選取壓入式模柄型（GB2862.1-81）。如圖13。30-0.065-0.195756416211529159 3.3模具總裝圖通過以上設計，模具上模部分主要由上模板、凸模墊板、凸模固定板、沖孔凸模、凹模、以及模

14、柄等組成。卸料方式采用彈性卸料板。下模部分由下模座、凹模、導料板、承料板等組成。沖孔凸模將廢料推進凹模下方排出。成品件由由落料凹模排出。條料送進時采用臨時擋料銷作為擋料裝置，初始時，采用側刃定距。4、 凸凹模尺寸及壓力中心的計算4.1 凸、凹模工作部分尺寸與公差在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具的裝配方法。經(jīng)分析，確定所設計模具采用配制加工法。4.1.1 凸凹模間隙沖裁件材料為Q235，料厚t=0.5，查沖壓手冊（第二版）表2-25得，Zmin=0.08mm Zmax=0.10mm 則Zmax-Zmin=(0.10-0.08)=0.02m根據(jù)沖壓手冊P57

15、表2-28查得，p=0.004, d=0.006 p+d=0.01mmZmax- Zmin=0.02mm說明所需凸、凹模滿足要求。4.1.2 凹凸模尺寸計算落料 A類尺寸（隨著凹模磨損，尺寸會變大）：A類：（隨著凹模磨損，尺寸會變大)B類：(隨著凸模磨損，尺寸會變小)4.2 壓力中心計算1）建立壓力中心坐標圖如下圖 沖裁輪廓周長及壓力中心坐標沖裁輪廓周長L/mm 各凸模壓力中心坐標 x yL=70.4 -4.9 -0.920.1 016合計：90.5 2）經(jīng)計算L周長=70.4 小圓的周長20.1 5、沖裁力計算、設備類型及噸位的確定：5.1 沖裁力計算該模具采用級進模，選擇彈性卸料、下出件。

16、1）沖孔力 查沖壓手冊（第二版）表7-13：由表查出 =304373MPa，取=340MPa；料厚t=0.5mm；周長L=20.1；K值取1.32）落料力 查沖壓手冊（第二版）表7-13：由表查出 =304373MPa，取=340MPa；料厚t=0.5mm；周長L=70.4；K值取1.33）沖裁力 F=F沖+F落=+=20000.5N4）卸料力 查沖壓手冊表2-37 =0.0455）推件力 查沖壓手冊表2-37 =0.063，則總的沖壓力 =F + + =27200.66N5.2壓力機的選定根據(jù)根據(jù)沖壓力計算結果F總=27200.66N壓力機公稱壓力綜合考慮閉合高度、設備折舊等因素選用，查【沖

17、壓手冊】表9-3，選用公稱壓力為160KN的開始壓力機。具體規(guī)格如下表所示：公稱壓力/KN40發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm3滑塊行程/mm40行程次數(shù)/次min-1200最大封閉高度固定臺和可傾式/mm160活動臺位置最低/mm300最高/mm160封閉高度調節(jié)量/mm35滑塊中心到床身距離/mm100工作臺尺寸左右/mm230前后/mm180工作臺孔尺寸左右/mm130前后/mm60直徑/mm100立柱間距離/mm130活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離/mm模柄孔尺寸（直徑深度）/mm工作臺板厚度/mm35墊板厚度/mm30傾斜角（可傾式工作臺壓力機）6. 其它說明1.材

18、料的選擇：因為沖孔凸模、落料凸模、落料凹模在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的，并伴有溫度的升高，因此選用T10A。其余材料的選用根據(jù)沖壓手冊 P521 表8-37,具體選擇可見裝配圖明細表。2.公差與配合：所有的銷孔均采用H7/r6 (過盈配合)有間隙的配合采用H7/h6(間隙配合)3.墊板的設計沖孔凸模與上模座之間： 上墊板采用45鋼4.凸模與凹模的固定(1). 凸模：由于沖孔凸模采用標準件，故采用凸模與固定板H7/m6配合，上面留有臺階。(2). 凹模：為簡化結構，沖孔落料凹模并成一塊凹模板。5.卸料螺釘6. 側刃外形及相關尺寸如下圖：其中：s=mm；B=8mm；a=2.5mm；L

19、=42mm。 7.卸料裝置采用彈性卸料裝置材料的選擇 因為凸凹模在強壓，連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的，并伴有溫度的升高，因此選用T10A。其余材料的選用根據(jù)表8-371。具體見裝配圖明細表。8.公差與配合所有的銷孔均采用H7/r6 (過盈配合)有間隙的配合采用H7/h6(間隙配合)7.小結沖壓模具設計課程設計是設計課程中一個重要的環(huán)節(jié)，通過這三周的課程設計讓我在各方面都受到了模具設計的訓練，對模具的有關各個零件有機的結合有了深刻的認識。由于我們在設計方面沒有經(jīng)驗，理論知識也不是特別扎實，難免在設計中出現(xiàn)這樣那樣的問題，從最先的選取方案，查表的不精確，到之后的對實際零件的不了解，印象不深刻

20、，導致選取零件的困難，繪制過程中的尺寸繪制不精確，長度測量的誤差，等等。通過計算大批量的數(shù)據(jù)，才能得到之后的設計數(shù)據(jù)，所以在繪制中有些不合理的，需要反復修改，不斷請教老師、同學，及時改正錯、不足，力求精益求精。通過設計，可以對我們的查閱資料的能力有了很大鍛煉。對數(shù)據(jù)的采集、匯總，需要數(shù)的查取，第一次這樣大批量接觸，過程中的確會有較多的誤差，在計算數(shù)據(jù)時，除了做到盡量計算精準外，還運用到了多方面的知識，比如我們之前學的高數(shù)，工程力學，機械原理等相關知識，有了這樣的過程，了解到之前學習的不足，有些數(shù)據(jù)的計算方法不了解，造成了困難，必須翻出之前的教科書，找尋方法，也給自己在學習方法上敲響了警鐘。計算

21、和繪制圖形同樣要求我們足夠細致，思路清晰，在設計過程中多少都有些誤差與結構錯誤，主要由于理論知識的不扎實，實踐經(jīng)驗的缺乏，對零件沒有認知，對細節(jié)沒有把握，但通過課程設計，收獲頗多，一方面進一步鞏固了多門學科的理論知識，初步用于了實踐，另一方面，培養(yǎng)了自己解決問題的能力，對數(shù)據(jù)處理的能力，以及發(fā)揚團隊合作精神，大家共同解困難能力，相信經(jīng)過這樣的過程，通過自己的努力，可以面對更多的問題和困難，可以做得更好。8.參考文獻【1】 王孝培主編. 沖壓手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社, 1990【2】馮炳堯主編. 模具設計與制造簡明手冊（第三版）M. 上海科學技術出版社, 2008.6【3】 中華人民共和國國家標準- 20 -