異型墊片沖壓設計說明書

1、沖壓模綜合實訓說明書課題名稱 沖壓模具課程設計 系 別 機械工程分院 專 業(yè) 模具設計與制造 指導教師劉彥國 呂永鋒起訖時間： 2010 年 12 月 6 日 2010 年 12 月 24 日（共3周）引言隨著科學技術的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，模具設計是機械專業(yè)一個最重要的教學環(huán)節(jié),是一門實踐性很強的學科，是我們對所學知識的綜合運用，通過對專業(yè)知識的綜合運用，使學生對模具從設計到制造的過程有個基本上的了解，為以后的工作及進一步學習深造打下了堅實的基礎。課程設計的主要目的有兩個：一是讓學生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用CAD進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟

2、,了解模具的加工工藝過程。 本書是落料拉深模設計說明書，結合模具的設計和制作，廣泛聽取各位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗證編制而成。為了達到設計的規(guī)范化,標準化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內容簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。其中附有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明。 本書在編寫過程中得到了老師的精心指導和同學們的大力幫助,在此表示衷心的感謝。由于本人是應屆畢業(yè)生,理論水平有限，實踐經(jīng)驗不足，書中難免有不當和錯誤的地方，敬請各位老師批評指正。宋體，小四號，行距1.25，修改后，目錄內容自動生成，再按規(guī)定格式調整目 錄1.搜集原始資料，分析零件的沖壓工藝性51-1搜集原材料：51-2材料

3、分析：51-3結構和尺寸分析：51-4精度分析：62、分析比較和確定沖裁工藝方案63.模具結構形式的選擇73-1 模具類型73-2 操作與定位方式73-3 卸料與出件方式83-4 模架類型及精度84工藝與設計計算84-1排樣設計與計算84-2沖壓力和壓力中心計算：124-3計算凸凹模刃口174-4凹模設計204-5凸模設計：215設計選用零部件：225-1彈性裝置的選擇與計算：225-2要模具零部件的選擇226模具總體設計：267選定沖壓設備278參考文獻：29搜集原始資料，分析零件的沖壓工藝性1-1搜集原材料：1-2材料分析：所用材料為10號鋼，查課本（表2-3），十號鋼的抗剪強度為2553

4、33Mpa，抗拉強度為333471Mpa，屈服強度為225Mpa，彈性模量為180*103Mpa，具有良好的成形性能，適合沖壓成形。1-3結構和尺寸分析：該零件的結構較為簡單，形狀非對稱，除了左邊的尖角需要特殊處理外，其余不必特殊處理。沖件的內形外形的拐角（查沖壓模具設計與制造表2-1），沖件的外形的轉角處應盡量避免尖角，應以圓弧過度，以便于加工時減少由于熱處理引起的開裂，減少尖角處的崩刃和過快磨損;取工件的四角（t為料厚）。 沖裁件的凹槽要避免過長，最小寬度，材料的凹槽寬度,所以材料的凹槽寬度符合沖裁條件。最長。工件凹槽深度，所以符合沖裁條件。（見沖壓模具設計與制造） 沖裁件的孔邊距與孔間距

5、的距離都不能太小，一般，并不小于?？椎竭吘壍淖钚【嚯x為（見沖壓模具設計與制造圖2-3）。零件孔的結構全部復合要求，所以適合沖裁加工。1-4精度分析： 零件的尺寸均是沒標公差，所以IT13級，無其他特殊要求，從課本（表4-5）可知，利用普通沖裁方式可以達到零件的圖樣要求。 根據(jù)以上對該零件的工藝性分析，該零件的材料，尺寸，精度都滿足要求，適于沖裁加工。2、分析比較和確定沖裁工藝方案該零件包括落料和沖孔兩個基本工序，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔，采用兩套單工序模沖裁。 方案二：落料-沖孔復合沖壓，采用復合模沖裁。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模沖裁。 方案一的模具結構雖然簡單，

6、易于制造，但是需要多次工序，模具拆裝，操作繁瑣，精度也較低。 方案二只需一副模具，沖壓件的形狀位置精度和尺寸精度易于保證，且生產效率高，但是由于該零件外形有多處尖角對模具的壽命和制造不利，推薦在不影響使用的前提下改為圓弧過渡，以便于模具加工，減少沖裁時尖角處的崩刀和過快磨損，但是根據(jù)圖樣要求，講尖角改為圓角會影響實用性能。 方案三也只需一副模具，生產效率也很高，但與方案二相比，生產的零件精度稍差，欲保證沖壓件的形狀位置精度，需在模具上設置導正銷導正。雖然模具制造、裝配較復合模略復雜，但是它能滿足廠方堅持的以零件的外形和結構尺寸為主、不能采用圓弧過渡的要求，且滿足尺寸公差按IT13的要求。所以比

7、較三個方案，采用方案三生產更為合理。3.模具結構形式的選擇3-1 模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。3-2 操作與定位方式由于是大批量生產，所以可以采取手工送料的方式，既保證了加工批量的要求，也保證了沖裁的低成本，考慮到?jīng)_件的尺寸較小，材料厚度教薄，為了便于操作和保證零件精度，適宜采用導料板導向。側刃定距的定位方式。為減小料頭和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，采用雙側刃前后對角布置。用側刃代替擋料銷來控制條料送進的步距。側刃斷面的長度等于一個步距S，它具有定位準確，生產效率高，操作方便的優(yōu)點。3-3 卸料與出件方式考慮零件厚度較薄，為了保證制件的平整性，可以采用彈性卸料方式。為

8、了便于操作、提高生產率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。3-4 模架類型及精度由于零件厚度薄，沖裁間隙很小，又是級進模，因此采用導向平穩(wěn)的對角導柱模架?？紤]零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。4工藝與設計計算4-1排樣設計與計算方案一：采用橫向送料，如圖所示：由于左邊的圓與不規(guī)則圖形的間距過小，所以將左邊的小圓至于前一工步，在沖側刃的同時沖下。4-1-11排樣計算用側刃定距時，條料是在側壓裝置作用下緊靠導料板的一側送進的故按照一下公式計算： 條料寬度 0-=(Dmax+2a+nb1)-0 導料板之間的距離 查書沖壓模具及設備表4-18 可得側邊1=1

9、.2mm但是由于 太小而不能保證凹模強度，經(jīng)查沖壓模具及設備表 4-31得模具的最小壁厚應取3.2 查書沖壓模具及設備表4-19 可得條料寬度偏差查書沖壓模具及設備表4-20 可得導料板與條料之間的最小間隙查書沖壓模具及設備表4-21 可得側刃料邊寬度 ，沖切后條料與導料板之間的間隙數(shù)據(jù)帶入得mmMm側刃計算（沖壓模具及設備式4-41）：為側刃寬度制造公差，可取h6s為送料進距=mmb為側刃寬度 將數(shù)據(jù)帶入4-1.1.2 材料利用率由排樣圖可知，一個進距的大小為30.2，一個進距內排料的面積由CAD零件圖得出零件圖的面積為 材料利用率 = 取條料長度L=1500mm; 矩形件邊長l= =mm可

10、沖切材料數(shù)因此，用橫排的沖切時，材料的利用率方案二：采用豎排送料，排樣圖如圖所示：用側刃定距時 當條料用側刃定距時條料寬度必須增加側刃切去的部分，采用雙側刃定距 排樣計算條料寬度 0-=(Dmax+2a+nb1)-0查課本沖壓模具及設備中的表4-18，可知a=1.5,a1=1.2，由于a1太小可能導致模具強度不夠，所以查書沖壓模具及設備表 4-31得模具的最小壁厚應取3.2 查課本沖壓模具及設備中的表4-19，可知條料寬度偏差=0.20查課本沖壓模具及設備中的表4-21，可知側刃沖切料邊寬度b1=1.3,沖切后條料與導料板的間距y=0.1因采用雙側刃定距，所以n=2將數(shù)據(jù)代入上式中，得-00.

11、20=（25+2+21.5+21.3）-00.20=32.6-00.20mm導料板間距離B=B+Z=Dmax+2a+ nb1 +ZB1= Dmax+2a+y查課本沖壓模具及設備中的表4-20，可知導料板與條料之間的最小間隙Z=5將數(shù)據(jù)代入上式中，得B=25+2+21.5+21.3+0.5=33.1 mmB1=25+2+21.5+0.1=30.1 mm側刃寬度查沖壓模具設計手冊中的表1-60，得=0.01b=s+(0.050.1)0-取0.06 =27.2+(0.050.1) 0-0.01=27.26 0-0.01計算材料利用率： 由排樣圖可知，進距s=24+a1=24+3.2=27.2由零件圖

12、近似算得一個零件的面積為542.75mm2一個進距內的排料面積Bs=32.627.2=886.72因此，一個進距里面的材料利用率為=542.75/886.72100%=61.2%L=1500mml=s/(2+3.2)=27.2/(2+3.2)=5.23n=(L-l)/s=因此，一張板料上總的材料利用率0=nA1/BL100%選擇排樣方案：根據(jù)計算，方案一的材料利用率為60.01%。方案二的材料利用率為61.2%兩個方案模具制作難度相同，由于方案二的材料利用率較大，所以選擇方案二采用豎排沖裁。4-2沖壓力和壓力中心計算：4-2.1沖壓力計算沖裁力的計算： 因為是平刃口的模具，所以沖財力可以按下式

13、計算： 考慮模具結構不均勻，刃口磨損，材料力學性能與厚度的波動等因素引入的修正系數(shù)，一半取K=1.3根據(jù)零件圖可得工件內外沖切長度為：側刃沖切長度mm。根據(jù)排樣圖一模沖一件和雙側刃布置，故總沖裁長度L為 因為該材料的抗剪強度為b=264MPa 因為同一種材料，其抗剪強度與抗拉強度的關系為故沖裁力可以按照下式： = =82532.736N卸料力：FX=KXF卸料力系數(shù) F 沖裁力（N）查沖壓模具及設備中的表4-22，取KX=0.048，則FX=KXF=0.04882532.736N=3961.57N推件力：FT=nKTF式中 為推件力系數(shù) F 沖裁力（N）n同時卡在凹?？變鹊臎_件（或廢料）數(shù)，（

14、h為凹?？卓诘闹比斜诟叨?，t為材料厚度）查書沖壓模具及設備中的表4-22，取KT=0.055。h=6，故n=h/t=6/1.2=5FT=nKTF=N=22696N沖裁時，總壓力為沖裁力與沖裁力同時發(fā)生的卸料力、推件力或頂件力之和。該零件采用的是彈性卸料裝置和下出料方式的沖模，所以總沖壓力：F=F+ Fx + FT=N=109191N109kN應選取的壓力機標稱壓力：p0（1.11.3）F=（1.11.3）×109kN =119.9141.7.kN，因此可選壓力機型號為J23-16。4-2.2壓力中心：根據(jù)排樣圖二畫出沖裁輪廓圖，并建立坐標系，標出各沖裁圖形壓力中心對坐標軸XY的坐標，

15、如圖所示壓力中心的計算 計算各圖形的沖裁長度及壓力中心坐標。由于落料與沖孔的圖形輪廓雖然被分割開，但其整體仍是對稱圖形，故可分別合并成“單凸?！边M行計算。計算結果列于下表序號Lix iy i18.044.022213.116.63037.8510.534.548.114.643.0951.513.47.665.514.848.43計算沖模壓力中心。將表中的數(shù)據(jù)帶入公式得 根據(jù)排樣圖畫出全部沖裁輪廓圖，并建立坐標系，標出各沖裁圖形壓力中心對坐標軸XY的坐標，如圖4-4所示圖4-4 壓力中心的計算計算各圖形的沖裁長度及壓力中心坐標。由于落料與沖孔的圖形輪廓雖然被分割開，但其整體仍是對稱圖形，故可分

16、別合并成“單凸模”進行計算。計算結果列于下表由于坐標系的改變，使得x6=(9.57+27.9) mm =37.47 mm ,y6=3.04 mm序號Lix iy i124122728.8219.593.13252414.5412.5735.920.5512.5761.457644.7137.473.04727.2761.4928.585.175.1231.05927.27-16.84-6.61012.8-30.47-9.15計算沖模壓力中心。將表中的數(shù)據(jù)帶入公式得=得所以，該沖裁件的壓力中心坐標為（）。4-3計算凸凹模刃口4-31計算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料薄，模具間隙小，故凸凹模采用配做

17、加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模的加工較凸模的困難，且級進模所有凹模形孔均在同一凹模板上，因此，選用凹模為制造基準件。故無論沖孔、落料，只計算凹模刃口尺寸及公差，并將計算值標注在凹模圖樣上（如圖所示）.各凸模僅按凹模各對應尺寸標注其基本尺寸。落料凹模刃口尺寸的計算：按磨損情況分類計算，凹模磨損后其尺寸變化有變小、變大、不變三種情況1）凹模磨損后變小的尺寸：A1（-+00.18）、 A 2（R1.75+00.14）刃口尺寸計算公式為Ad=(Amin+x)-0/4查書沖壓模具及設備中的表4-14,得x1x2，所以 -0/4=（4+0.750.18）-00.18/4 mm=4.14-00.05 mm

18、Ad2=（Amin+x）-0/4=（1.75+0.750.14）-00.14/4 mm=1.86-00.04 mm2）凹模磨損后變大的尺寸：B1（50-0.18）、B2（80-0.22）、B3（6.50-0.22）、B4（250-0.33）、B5（240-0.33）刃口尺寸計算公式為Bd=（Bmax-x）+0/4查書沖壓模具及設備中的表4-14,得x1，x2x3x4x5x6，所以Bd1=（Bmax-x）+0/4=（5-10.18）+00.18/4=4.82+00.05Bd2=（Bmax-x）+0/4=（8-0.750.22）+00.22/4=7.84+00.06Bd3=（Bmax-x）+0/4

19、=（6.5-0.750.22）+00.22/4=6.34+00.06Bd4=（Bmax-x）+0/4=（25-0.750.33）+00.33/4=24.75+00.08Bd5=（Bmax-x）+0/4=（24-0.750.33）+00.33/4=23.75+00.083）凹模磨損后不變的尺寸如下：C1（1.5）、C2（R7）刃口尺寸計算公式為Cd=（Cmin+0.5）±/8 將數(shù)據(jù)帶入：Cd1=（Cmin+0.5）±/8 =（1.43+0.50.14）mm±0.14/8mm=1.5 mm±0.02mmCd2=（Cmin+0.5）±/8 =（6.

20、89+0.50.22）mm±0.22/8mm=7 mm±0.03mm查課本沖壓模具及設備中的表4-10，得Zmin=0.126 mm，=0.180 mm，故落料凸模刃口尺寸按凹模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.1260.180 mm。4-4凹模設計 4-4.1確定凹?？讉缺谛螤睿簯]到凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用直刃壁結構，刃壁高度取6mm，漏料部分輪廓單邊擴大0.8mm。 4-4.2確定裝配結構： 凹模采用矩形板狀結構和直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。 4-4.3確定凹模周邊尺寸： a）計算沿送料方向的凹?？妆陂g最大距離： =106.24mm b)

21、計算送料方向的凹模的長度： 查沖壓模具及設備表4-20，取凹模厚度c=26mm 將數(shù)據(jù)代入： =158mmC）計算垂直于送料方向的凹模型孔壁間的最大距離：取側刃厚度為10mm =51mmd）計算垂直于送料方向的凹模寬度： =51+52 =103mm e）計算凹模厚度： H=K1K2 查書沖壓模具及設備表4-30，因為材料是碳素工具鋼，所以 將數(shù)據(jù)帶入公式得： H=1.3×1.37×36mm根據(jù)計算所得的凹模輪廓尺寸，可取凹模輪廓尺寸為 L×B×H=如圖：4-4.4確定凹模的材料： 參考書沖壓模具及設備表9-3取凹模材料為材料選用，工作部分熱處理淬硬HRC

22、。4-5凸模設計： 4-5.1凸模形狀及裝配結構設計：料凸模刃口部分為非圓形，為了便于凸模和固定板的加工，可設計成階梯形結構，并將其設計成易于加工的長圓形。通過臺肩式與凸模固定板固定。 沖孔凹模的設計與落料凸?；鞠嗤?，因刃口部分為圓形，其結構更加簡單?？紤]到?jīng)_孔凸模直徑較小，故需對最小凸模（）進行強度和剛度校核。a） 凸模最小直徑校核（強度）:因孔徑雖小，但遠大于材料厚度，估計凸模的強度和剛度是足夠的。查書本沖壓模具及設備表4-26，凸模最大自由長度應該滿足：L1d2/=×2/=×2/mmL1取6mmb） 凸模長度計算： 因為采用彈性卸料，所以凸模長度按下式計算 L=h1

23、+h2+haL 凸模長度；h1凸模固定板厚度；ha彈性原件的安裝高度，即卸料彈性原件被預壓后的高度（mm）；取h1=30，h2= H×（0.60.8）=36×（0.60.8）=22，ha=25mm。將數(shù)據(jù)帶入上式得L=30+22+25=77mm5設計選用零部件：5-1彈性裝置的選擇與計算：5-1.1卸料橡膠的選擇 考慮模具結構，選用4個圓筒形的聚氨酯橡膠，則每個橡膠所承受的預壓力為Fy=Fx/n=3961.736N/4990.25N Fy-橡膠的預壓力Fx/-卸料力5-1.2橡膠壓縮時產生的壓力： A-橡膠的橫截面積（和卸料板貼合的面積）P-橡膠的單位壓力a）確定橡膠的橫截

24、面積A：取hy=10%h0，查書沖壓模具及設備表4-35，得p=1.1MPa，則A=Fy/p=990.25N/1.1N/mm2900.22mm25-1.確定橡膠的截面尺寸，則橡膠外徑D根據(jù)D2/4=A求得D=mm33.8mm為了保證足夠卸料力，可取D=34mm5-1.4橡膠的自由高度h0：h0=(hx+hm)/(0.250.3)hx=t+1.2=2.2mm 取hm=5mm 代入上式h0=(2mm+5mm)/0.27=26mm 因為h0/D=28/34=0.7，故所選橡膠符合要求。橡膠的安裝高度ha=h0-hy=28mm-0.1×28mm=25.2mm，取ha=25mm5-2要模具零部

25、件的選擇5-2.1模架的選擇及選用： 由于工件的制造進精度不是很高，所以可以選用導柱.導套結構較為簡單的滑動導向的導柱模模架。由于模具是橫向送料的的級進模，所以可以選用對角導柱模架，因為這類模架導向零件都安裝在模具的對稱線上滑動平穩(wěn)。如圖所示為模架圖：根據(jù)凹模尺寸，查書實用模具設計簡明手冊表1-12取模架規(guī)格為： 上模座：L3×B3×H3=200mm×160mm×45mm查書實用模具設計簡明手冊表1-13得下模座的規(guī)格為：L3×B3×H 3=200mm×160mm×55mm查書實用模具設計簡明手冊表1-11得導柱的

26、規(guī)格為： 28 mm×215 mm5-2.2 緊固取與計算： 緊固件的設計： 一般的沖裁模都是采用螺釘緊固，銷釘定位的方式，所以這個模具也選取其方式：a）銷釘?shù)脑O計： 因為凹模板的厚度為36mm，下模座的厚度為50mm，所以取銷釘?shù)拈L度為60mm，查書模具技術實用手冊表3-36得出銷釘?shù)闹睆綖閐=6mm，C=1mm b)螺釘?shù)脑O計：螺釘?shù)囊?guī)格應該根據(jù)沖壓工藝力的大小，和凹模厚度等條件確定，螺釘?shù)男牒穸炔荒芴珳\，也不能太深，可取公稱直徑的1.52倍。查書沖壓模具及設備表4-36得螺釘?shù)囊?guī)格為 M10 M12 螺釘之間，螺釘與銷釘之間的距離，螺釘距凹模刃口及外邊緣的距離，均不應過小，以

27、防降低模板強度，其最小距離參考書沖壓模具及設備表4-27得 A = 16 mm B = 19 mm C = 3 mm D = 15 mm為了保證其位置精度，銷釘和銷釘孔應采用配合加工，應該采用H7/m6或 H7/n6配合。卸料螺釘?shù)囊?guī)格為:=10mm， 取螺釘?shù)男腴L度為20mm值得注意的是： 同一組合中，螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于3個，（被聯(lián)結件為圓形時用36個，為矩形時用48個）并盡量沿被聯(lián)接件的外緣均勻布置。銷釘?shù)臄?shù)量一般為2個并盡量錯開布置，保證位置可靠。5-2.3 定位件的設計： 導料板的作用與導料銷的作用相同，但采用導料板定位時操作更方便，故采用導料板定位方式?？紤]零件尺寸較小，零件厚度較薄，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板、側刃定距的定位方式。為減小料頭和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，采用雙側刃前后對角布置。查課本沖壓模具及設備中的表4-32，得導料板厚度H2=6 mm故導料板L2×B2×H2=160mm×100mm×6mm5-2.4模柄的設計與選用