單耳止動墊圈級進沖裁膜設計說明書（20）

上海工程技術大學課程設計說明書 單耳止動墊圈復合模設計上海工程技術大學冷沖模課程設計說明書題目名稱 雙耳止動墊圈級進模 學院 材料工程學院 專業(yè)名稱 材料成型與控制工程 班級 學號 姓名 指導教師 完成日期 目 錄1.零件工藝性分析 2 2.沖壓工藝方案的確定 33.排樣方式及材料利用率 44.模具結(jié)構(gòu)形式合理性分析 85.模具主要零件形式、材料的選擇、公差配合、技術要求的說明 86.凸、凹模工作部分尺寸與公差 167.壓力中心計算、彈性元件的選用及計算 198.沖裁力計算、設備類型及噸位的確定 219.小結(jié)2310.參考文獻24一、零件工藝性分析此次沖壓件為單耳止動墊圈（GB854-88），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： 根據(jù)沖裁件的基本尺寸，查【2】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=320 -0.39B=180 -0.27 L 1=220 -0.33L=360 -0.39d 1=21+0.33 0二、沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、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。采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 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，又本次設計所設涉及到的沖壓件外形簡單故在此選用落料-沖孔復合沖壓（倒裝復合模）。三、排樣方式及材料利用率1、排樣方式設計模具，首先要設計條料排樣圖。此次單耳止動墊圈復合模具設計的排樣方式初選直排（豎排、橫排）、斜排。2、材料利用率計算1) 直排（豎排）的材料利用率計算：排樣圖：. 設計假設每條條料沖10個沖件，n=10；. 沖裁件面積 A=147.58 mm2；. 搭邊值a：根據(jù)t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值； a=1.8，a1=1.5；. 條料寬度： 為了使條料始終緊靠同一側(cè)導料板送進，故采用有側(cè)壓裝置的模具，所以在條料與另一側(cè)導料板間須留有間隙，計算公式： ； ：條料寬度的負向偏差，查【1】表2-20，得=0.4；B 0 -=（16+4.5+2*1.8+0.08） 0 -0.08=24.18mm條料長度： S為步距，S=12.5+1.5=14mm L2*1.8+9*1.5+10*12.5142.1 mm. 一個步距的材料利用率：=A/BS=147.58/24.18*14=43.60%. 總的材料利用率：=nA/BL=10*147.58/24.18*142.1=42.95%2) 直排（橫排）的材料利用率計算：排樣圖：. 設計假設每條條料沖10個沖件，n=10；. 沖裁件面積 A=147.58 mm2. 搭邊值a：根據(jù)t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值； a=1.8，a1=1.5；. 條料寬度： 為了使條料始終緊靠同一側(cè)導料板送進，故采用有側(cè)壓裝置的模具，所以在條料與另一側(cè)導料板間須留有間隙，計算公式： ； ：條料寬度的負向偏差，查【1】表2-20，得=0.4B 0 -=（12.5+2*1.8+0.05） 0 -0.05=16.15 0 -0.05mm. 條料長度： S為步距，S=16+4.5+1.5=22mm L=2*1.8+9*1.5+10*20.5=222.1mm. 一個步距的材料利用率：=A/BS=（147.58/16.15*22）*100%=41.51%. 總的材料利用率：=nA/BL=(10*147.58/16.15*222.1)*100%=41.19%3) 斜排的材料利用率計算：排樣圖：. 設計假設每條條料沖10個沖件，n=10；. 沖裁件面積 A=147.58 mm2；. 搭邊值a：根據(jù)t=1mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值； a=1.8，a1=1.5；. 條料寬度： 為了使條料始終緊靠同一側(cè)導料板送進，故采用有側(cè)壓裝置的模具，所以在條料與另一側(cè)導料板間須留有間隙，計算公式： ； ：條料寬度的負向偏差，查【1】表2-20，得=0.4 mmB0 -=（21.95+2*1.5+0.08） 0 -0.08=25.030 -0.08. 條料長度： S為步距，S=28.07mm L=41.88*10+2*1.5=421.8mm. 一個步距的材料利用率：. 總的材料利用率： 同樣計算過程得到直排（橫排）、斜排的材料利用率，具體數(shù)值見下表。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(%)總材料利用率(%)豎排700.5527.247.1554.62%54.27%橫排700.5545.229.1053.26%53.05%斜排700.5528.0745.2855.12%36.68%三種排樣方式相比，綜合考慮到材料的利用率、模具的設計、加工工藝等因素，采用豎排排樣方式。四、模具結(jié)構(gòu)形式合理性分析在保證產(chǎn)品尺寸公差等級的前提下，應盡量簡化模具結(jié)構(gòu)復雜程度，降低模具制造費用，這是設計模具的守則。本次設計所選用的單耳止動墊圈沖壓件，外形比較簡單，又為確保一定的生產(chǎn)效率故，選用復合模結(jié)構(gòu)，而倒裝復合模的結(jié)構(gòu)比順裝復合模簡單，同時方便廢料的去除，故選用沖孔落料倒裝復合模。（如下圖）五、模具主要零件形式、材料的選擇、公差配合、技術要求的說明1. 凸模設計(1). 沖孔凸模采用標準件，為B型圓凸模。將凸模固定在凸模固定板上。(2). 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。(3). 查【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I型15.218+0.018+0.00722340(4). 凸模強度校核：(i) 壓應力校核： =4*1*350/120=11.67：許用應力，查【1】表8-50查得=120Mpa。：切應力，查【1】表8-7得=350Mpa。而d=15.2mm， 因為 d>， 故設計合理。(ii) 彎曲應力校核：因為是有導向裝置的凸模：=40 F：沖裁力 所以長度足夠合理。2. 凹模設計(1) 凹?？卓谛问郊爸饕獏?shù)因為工件形狀簡單，精度要求較低，沖件上出料，廢料向下落，凹模，此凹模的特點為不易積沖件或廢料，故孔口磨損積壓力較小，但刃邊強度較差，口口尺寸隨刃磨而增大。(2) 凹模外形尺查【1】表239取c30mm，h22mm(3) 凹模刃口與邊緣，刃口與刃口之間距離查【1】表241，且為保證足夠強度，凹模刃口與邊緣之間距離：a30mm沖孔和落料模具刃口與刃口之間距離大于5mm所以凹模設計可行為了使凹模結(jié)構(gòu)簡單，將落料沖孔的凹模做成同一塊凹模板，強度足夠。3. 凸凹模設計由于落料凸模為線切割出來的較復雜件，故采用與固定板的鉚接式固定，以減少加工時的難度。凸凹模因為形狀比較復雜，故采用線切割加工，所以為直通式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(jié)構(gòu)，沖孔落料凹模并成一塊凹模板。5. 模具典型組合選取因為為保證凹模有足夠強度，及壁厚足夠，所以選擇凹模周界為 L *B=100*80的模具。查【3】國標GB2851.1-81和GB2873.1-81選擇個參數(shù)的尺寸。具體見下表。凹模邊界配用模架配合高度孔距BLHminHmaxSS1S2S31008014016576405628零件規(guī)格數(shù)量墊板GB2858.3-81100*80*41固定板GB2858.2-81100*80*121凹模GB2858.1-81100*80*221卸料板GB2858.2-81100*80*101固定板GB2858.2-81100*80*141墊板GB2858.3-81100*80*41螺釘GB70-76M8*456圓柱銷GB119-768*452卸料螺釘GB2867.5-818*384彈簧GB2089-807螺釘GB70-76M8*554圓柱銷GB119-768*502圓柱銷GB119-768*40沖模的高度而 -5mm=165-5=150mm， +10mm=140+10=150mm又- 5 +10mm所以合模高度計算合理。6. 標準模架的選用設計采用后側(cè)導柱模架，具體規(guī)格見下表：單位：mm凹模周界閉合高度上模座下模座導柱導套LBHmaxHminGB2855.1-81GB2855.1-81GB2855.1-81GB2861.6-8110080165140100*80*30100*80*4020*13020*70*351）上模座GB2855.1-81凹模周界HhL1B1L2B2SS1RL2D(H7)D1(H7)LBD0基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差100803011090145125356032+0.025035+0.02502）下模座GB2855.1-81凹模周界HhL1B1L2B2SS1RL2D(H7)D1(H7)LBD0基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差100808040259090150150125125356020-0.020-0.04122-0.020-0.0413）導柱GB2855.1-81dL基本尺寸極限偏差（h6）200-0.009120dL基本尺寸極限偏差（h6）220-0.0091304）導套GB2855.1-81dD(r6)Lhl油槽數(shù)ba基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差（H7）20+0.013032+0.050+0.03470281523122355）模柄選用C型30-0.065-0.1957564162115291596）卸料螺釘dlHTSrcbM68712.58457.55.70.40.54.510.327）頂板選用C型DdRrHb4020546107. 定位零件彈簧彈頂擋料銷D(d9)Dd1lL基本尺寸極限偏差8-0.040-0.07610712248. 卸料裝置a) 型式：采用彈壓卸料上出料板 查【1】表2-54b) 卸料板與凸模之間的間隙因為是彈壓卸料板，所以凸凹模與卸料板孔配合按照H7/h6。9. 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。10. 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)六、凸、凹模工作部分尺寸與公差1、 凸凹模間隙沖裁件材料為Q235，料厚，查【2】表3-4，得到最小、最大沖裁間隙：0.10mm，0.14mm, 0.040mm2、 刃口尺寸計算：采用配置加工的方法計算，該單耳制動墊圈涉及如下尺寸：d=320 -0.39B=180 -0.27 L 1=220 -0.33L=360 -0.39d 1=21+0.33 0其中d為B類尺寸（隨著凹模磨損，尺寸會變?。┢溆酁锳類尺寸（隨著凹模磨損，尺寸會變大）。查閱【1】表2-28；【1】表2-30；【1】表2-32A類尺寸：(1). B=180 -0.27 0.27；x=0.75; -0.020, +0.020，校核 ，成立所取凸、凹模公差滿足條件 有【1】表2-32得=(18-0.75*0.27)+0.0675 0=17.7975+0.0675 0mm=(17.7975-0.04)0 -0.055=17.75750 -0.0675mm(2). L 1=220 -0.330.33,x=0.75, -0.020, +0.025，校核 ，成立所取凸、凹模公差滿足條件，有【1】表2-32得=(22-0.75*0.33)+0.0825 0=21.7525+0.0825 0mm=(21.7525-0.04)0 -0.0825=21.71250 -0.0825mm(3). L=360 -0.390.39,x=0.75，-0.020, +0.030校核 0.050 ，成立所取凸、凹模公差滿足條件，有【1】表2-32得=(36-0.75*0.39)+0.0975 0= 35.7075+0.0975 0mm =(35.7075-0.04)0 -0.0975=35.66750 -0.0975mm(4). d=320 -0.39 0.39,x=0.75, -0.020, +0.030校核 0.050 ，成立所取凸、凹模公差滿足條件，有【1】表2-32得 =(32-0.75*0.39)+0.0975 0= 31.7075+0.0975 0mm；=(31.7075-0.04)0 -0.0975=31.66750 -0.0975mmB類尺寸：(5). d 1=21+0.33 00.33,x=0.75, -0.020，+0.020校核 ，成立所取凸、凹模公差滿足條件，有【1】表2-32得(21+0.75*0.33)0 -0.0825=21.24750 -0.0825mm；(21.2475+0.04)+0.0825 0=21.2875+0.0825 0mm各個刃口計算結(jié)果統(tǒng)計如下：IT9凹凸 180 -0.2717.80+0.0675 017.760 -0.0675220 -0.3321.75+0.0825 021.710 -0.0825360 -0.39 35.71+0.0975 035.670 -0.0975320 -0.3931.71+0.0975 031.670 -0.097521+0.33 021.250 -0.082521.29+0.0825 0七、壓力中心計算、彈性元件的選用及計算1. 沖裁的壓力中心計算：建立坐標系、標注如圖示所示，分別計算各條線段的壓力中心。說明：該零件為軸對稱形狀，壓力中心在X軸上，只需計算X的坐標即可。又可借助AtuoCAD軟件，直接測量得到如下結(jié)果：1) ：由圖已知=12mm ，該線段的壓力中心即為它的幾何中心，該線段的壓力中心為；2) ： 線段的壓力中心即為它的幾何中心 ；3) ：，；4) ：，；5) ：，該線段的壓力中心即為它的幾何中心 ；6) ：，；7) ：根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同；8) ：根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同；9) ：根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同；10) ：根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同；11) 沖孔圓 ：該圓壓力中心即在它的幾何中心，其周長為47.12，其壓力中心在原點，即 ；匯總各個線段長度及其在X軸方向上的壓力中心位置：線 段長 度mmX軸上的壓力中所在位置1211.882.227.8118.6430.3516.647.812.2211.88沖孔圓47.12計算該零件的壓力中心：（借助AtuoCAD軟件測得沖壓件總長為123.463）2. 彈性元件彈簧的選用本復合們模裝置在圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘會用到彈簧。按照模具按照空間，擬選用4組彈簧：（1）圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘配合使用彈簧（i）查【1】表10-1得在最大許用變形量0.75h0時，F(xiàn)=2980N，符合。（ii）查【1】圖10-2得，（iii）檢查彈簧最大壓縮量hj=16.2>13.6故所選彈簧是合適的。八、沖裁力計算、設備類型及噸位的確定1、 沖裁力計算該模具采用復合模，擬選擇彈性卸料、上出料的沖裁模 。· 落料沖裁力：162.31*1*432=70117.92N其中：L：為沖裁件外形的周長b：查【1】表8-7, b=432461 MPa，取b =432MPa· 沖孔沖裁力65.97*1*432=28499.04N· 卸料力0.05*61884=3505.896N:查【2】表3-11，得到=0.05· 推件力:查【2】表3-11，得到=0.063n：根據(jù)，因為壁厚t=0.5，得到· 6*0.063*28499.04=10772.64N· 總沖裁力=70117.92+28499.04+3505.896+10772.64=112895.496N2、 壓力機選定根據(jù)112895.496N壓力機公稱壓力1.3=146.764KN綜合考慮閉合高度、設備折舊等因素選用，查【1】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/KN160發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm5滑塊行程/mm70行程次數(shù)/次·min-1115最大封閉高度（固定臺和可傾式）220封閉高度調(diào)節(jié)量/mm60滑塊中心到床身距離/mm160工作臺尺寸左右/mm450前后/mm300工作臺孔尺寸左右/mm220前后/mm110直徑/mm160立柱間距離/mm220活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離/mm150模柄孔尺寸（直徑深度）/mm工作臺板厚度/mm60墊板厚度/mm40傾斜角（可傾式工作臺壓力機）九、小結(jié)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(jié)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，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(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。十、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】 溫其金 徐新成主編. 沖壓工藝及沖模設計M. 北京：機械工業(yè)出版社, 2004【3】 中華人民共和國國家標準- 26 -