上海工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計說明書 雙耳止動墊圈級進模設(shè)計 上海工程技術(shù)大學(xué) 沖壓模具課程設(shè)計說明書 題目名稱 雙耳止動墊圈模具設(shè)計說明書 學(xué)院 材料工程學(xué)院 專業(yè)名稱 材料成型及控制工程（CAD/CAM） 班級 0531111 學(xué)號 053111131 姓名 指導(dǎo)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……………………………………… ………………1 2.沖壓工藝方案的確定……………………………………… …………… …2 2.1沖壓方案設(shè)定………………………………………………………. 2 2.2沖壓方案優(yōu)缺點分析…………………………………………………2 2.3 排樣方式及材料利用率………………………………………………2 3. 模具總體設(shè)計…………………………………………………………….…6 3.1 模具結(jié)構(gòu)形式合理性分析………………………………………….….6 3.2 模具主要零件設(shè)計………………………………………………….…6 3.2.1 落料凹模的設(shè)計……………………………………………………6 3.2.2 沖孔凸模的設(shè)計………………………………………………….…8 3.2.3 凹模的設(shè)計…………………………………………………………9 3.2.4 卸料部件的設(shè)計……………………………………………………...9 3.2.5模架及其它零部件設(shè)計………………………………………………9 3.3模具總裝圖……………………………………………………………13 4.凸凹模尺寸及壓力中心的計算…………………………………………….…14 4.1 凸、凹模工作部分尺寸與公差…………………………………………14 4.1.1 凸凹模間隙……………………………………………………….…14 4.1.2 凹凸模尺寸計算……………………………………………………. 14 4.2 壓力中心計算、彈性元件的選用及計算…………………………….… 16 5.沖裁力計算、設(shè)備類型及噸位的確定……………………………………….17 5.1 沖裁力計算……………………………………………………….….17 5.2壓力機的選定……………………………………………………………18 6.其它說明…………………………………………………….………………18 7.小結(jié)…………………………………………………………..…………….20 8.參考文獻…………………………………………………….………………20 1、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(jié)構(gòu)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 -0.27㎜ B=7 0 -0.22 ㎜ L1=9 0 -0.22㎜ L=18 0 -0.27㎜ d1=6.4 +0.22 0㎜ 2、沖壓工藝方案的確定 2.1 沖壓方案設(shè)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(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(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(jié)構(gòu)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(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正足夠可以保證沖壓件的形狀精度，又考慮到如果設(shè)計成復(fù)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(shè)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(shè)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 沖裁件面積A（mm2） 步 距S(mm) 條料寬度B(mm) 一個步距的材料利用率 (%) ①橫排 180.51 25 19 39.9% ②豎排 180.51 16 28 41.63% 零件排樣設(shè)計分析：由于所設(shè)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(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，進而增加了模具成本，所以設(shè)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(shè)計 3.1模具結(jié)構(gòu)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(dǎo)料板以及承料板，無側(cè)壓裝置，初始時，采用單側(cè)刃定位。控制條料的送進步距采用單側(cè)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(dǎo)向方式的選擇：為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式 3.2 模具主要零件設(shè)計 3.2.1 落料凹模的設(shè)計 凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，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(shè)計與制造簡明手冊 P63 取凹模周界L=100 B=80 根據(jù)《模具設(shè)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 4 1 固定板厚度 14 1 卸料板厚度 12 1 導(dǎo)料板長度 120 2 凹模厚度 14 1 承料板 80*20*2 1 螺釘 M5*8 2 螺釘 M8*35 6 圓柱銷 8*35 2 圓柱銷 6*16 4 螺釘 M8*16 6 圓柱銷 8*35 2 螺釘 M835 6 3.2 .2 沖孔凸模的設(shè)計 因為所沖的孔均為圓形，沖孔凸模采用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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) d D(m6) D1 h L 基本尺寸 極限偏差 Ⅱ型 6.4 10 +0.015 +0.006 13 5 42 2）凸模強度校核： (i) 壓應(yīng)力校核： ：許用應(yīng)力，查沖壓手冊（第二版）表8-50得=118-157Mpa。 ：切應(yīng)力，查沖壓手冊（第二版）表8-7得=304-373Mpa。 而d=6.4mm， 因為 d>， 故設(shè)計合理。 (ii) 彎曲應(yīng)力校核： (iii) 縱向彎曲應(yīng)力校核 由于該凸模結(jié)構(gòu)有導(dǎo)向機構(gòu)且為圓形凸模，故采用的校核公式為： ； d=6.4mm； p=3416.32N；則 Lmax≤63.7mm；故滿足縱向彎曲應(yīng)力要求。 所以長度足夠合理。 3）凸模剛度——細(xì)長桿失穩(wěn)校核： 校核公式：lmax≤220d2/ lmax=42mm≤220*6.42*≈88.17mm 因此凸模剛度符合要求。 3.2.3 凹模的設(shè)計 由于落料凸模為線切割出來的較復(fù)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(shè)計 選擇剛性卸料裝置。 3.2.5模架及其它零部件設(shè)計 1. 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 由于后側(cè)導(dǎo)柱模架，適用于單工序模和工位少的級進模，考慮到所設(shè)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(shè)計采用后側(cè)導(dǎo)柱模架 1）查國標(biāo)GB2853.2-81 冷沖?；瑒訉?dǎo)向模架 后側(cè)導(dǎo)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(dǎo)柱*2 導(dǎo)套*2 L B Hmax Hmin GB/T 2855.5 GB/T 2855.6 GB/T 2861.1 GB/T 2861.6 100 80 130 110 100*80*25 100*80*30 20*100 20*65*23 2）根據(jù)國標(biāo)，取后側(cè)導(dǎo)柱上模座（GB/T 2855.5）。 凹模周界 H L1 S A1 A2 R l2 D(H7) L B 基本尺寸 極限 偏差 100 80 25 110 116 65 110 32 60 32 +0.025 0 3）下模座 查國標(biāo)：GB/T 2855.6 凹模周界 H h L1 S A1 A2 R l2 d(R7) L B 基本尺寸 極限 偏差 100 80 30 25 110 116 65 110 32 60 20 -0.020 -0.041 4）導(dǎo)柱 查國標(biāo)：GB/T 2861.1 d L 基本尺寸 極限偏差 （h5） （h6） 20 0 -0.009 0 -0.013 110 5）導(dǎo)套 查國標(biāo)GB/T 2861.6 d D(r6) L h l 油 嘈 數(shù) b a 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 （H6） (H7) 20 +0.013 0 +0.021 32 +0.050 +0.034 65 23 16 2 3 1 6）沖模閉合高度的確定：上模座厚度H1=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= H1＋H2＋H3＋H4＋H5－h(huán)1=（25＋42＋14＋30+4－1）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=125≥H?！軭min+10mm=120 H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Ⅰ型（GB2862.1-81）。如圖13。 30 -0.065 -0.195 75 64 16 2 11 52 9 15 9 3.3模具總裝圖 通過以上設(shè)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(dǎo)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(cè)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(shè)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 表2-28查得，δp=0.004, δd=0.006 ︱δp︱+︱δd︱=0.01mm≦Zmax- 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(biāo)圖如下圖 沖裁輪廓周長及壓力中心坐標(biāo) 沖裁輪廓周長L/mm 各凸模壓力中心坐標(biāo) x y L=70.4 -4.9 -0.9 20.1 0 16 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(shè)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。 1）沖孔力 查沖壓手冊（第二版）表7-13：由表查出 =304~373MPa，取=340MPa；料厚t=0.5mm； 周長L=20.1；K值取1.3 2）落料力 查沖壓手冊（第二版）表7-13：由表查出 =304~373MPa，取=340MPa；料厚t=0.5mm； 周長L=70.4；K值取1.3 3）沖裁力 F=F沖+F落=+=20000.5N 4）卸料力 查沖壓手冊表2-37 =0.045 5）推件力 查沖壓手冊表2-37 =0.063， 則總的沖壓力 =F + + =27200.66N 5.2壓力機的選定 根據(jù)根據(jù)沖壓力計算結(jié)果F總=27200.66N 壓力機公稱壓力 綜合考慮閉合高度、設(shè)備折舊等因素選用，查【沖壓手冊】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/KN 40 發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm 3 滑塊行程/mm 40 行程次數(shù)/次min-1 200 最大封閉高度 固定臺和可傾式/mm 160 活動臺位置 最低/mm 300 最高/mm 160 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 35 滑塊中心到床身距離/mm 100 工作臺尺寸 左右/mm 230 前后/mm 180 工作臺孔尺寸 左右/mm 130 前后/mm 60 直徑/mm 100 立柱間距離/mm 130 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/mm 35 墊板厚度/mm 30 傾斜角（可傾式工作臺壓力機） 6. 其它說明 1.材料的選擇：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(xì)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，沖孔落料凹模并成一塊凹模板。 5.卸料螺釘 6. 側(cè)刃 外形及相關(guān)尺寸如下圖： 其中： s=mm； B=8mm； a=2.5mm； L=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8-37[1]。具體見裝配圖明細(xì)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(jié) 沖壓模具設(shè)計課程設(shè)計是設(shè)計課程中一個重要的環(huán)節(jié)，通過這三周的課程設(shè)計讓我在各方面都受到了模具設(shè)計的訓(xùn)練，對模具的有關(guān)各個零件有機的結(jié)合有了深刻的認(rèn)識。 由于我們在設(shè)計方面沒有經(jīng)驗，理論知識也不是特別扎實，難免在設(shè)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，導(dǎo)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(shè)計數(shù)據(jù)，所以在繪制中有些不合理的，需要反復(fù)修改，不斷請教老師、同學(xué)，及時改正錯、不足，力求精益求精。 通過設(shè)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(zhǔn)外，還運用到了多方面的知識，比如我們之前學(xué)的高數(shù)，工程力學(xué)，機械原理等相關(guān)知識，有了這樣的過程，了解到之前學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)方法上敲響了警鐘。計算和繪制圖形同樣要求我們足夠細(xì)致，思路清晰，在設(shè)計過程中多少都有些誤差與結(jié)構(gòu)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(rèn)知，對細(xì)節(jié)沒有把握，但通過課程設(shè)計，收獲頗多，一方面進一步鞏固了多門學(xué)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(shè)計與制造簡明手冊（第三版）[M]. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2008.6 【3】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) - 20 -