模具课程设计-双耳止动垫圈模设计资料

1、冲压模具课程设计 题 目：双耳止动垫圈模设计 专 业：机电工程学院 班 级：机电 141 姓 名： 学 号： 201410824124 指导教师： 提交日期： 2017 年 1 月 3 日 目录 前言 3 一、题目要求 3 二、制件的工艺分析 3 1、材料分析 3 2、结构分析 4 3、精度分析 4 三、工艺方案的确定 4 四、排样图的确定 6 1、材料利用率的计算及排样图的绘制 6 五、压力中心的计算 7 1、压力中心坐标计算公式： 7 2、各线段的重心坐标： 8 3、压力中心坐标为： 8 六、计算冲压初选压力机 8 七、模具刃口尺寸计算 9 1、落料件尺寸的计算 9 2、冲孔尺寸计算： 1

2、0 八、模具工作零件及其他零件设计与计算 11 1、凸、凹模结构设计 11 2、定位零件的确定 12 3、卸料装置的确定与计算 12 4、标准模架及连接固定件的设计 12 5、卸料橡胶的设计计算 13 九、装配图与零件图（见 CAD 图） 15 十、总结 15 前言 模具课程设计是 CAD/CAM专业教学计划安排的非常重要的教学 实践环节，也是毕业设计的首选内容。其目的在于巩固模具结构及 设计所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握正确的 设计方法，培养学生的实际工作能力。通过模具结构设计，学生在工 艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写说明 书和查阅参考文献等方面受

3、到一次综合的训练， 增强学生的动手能力 和创新设计能力 、题目要求 名称：双耳止动垫圈， 材料： 20 钢 生产批量：大批量 材料厚度： t1.5 mm 尺寸结构如右图 、制件的工艺分析 1、材料分析 20 钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。 2、结构分析 图1 双耳止动垫圈是一般的冲裁件，其特点是：零件结构简单，工件 尺寸小，尺寸精度低，材料强度不高，外形有圆弧连接过度，对冲裁 加工较为有利，零件上一个孔其中最小孔径为 10mm，大于冲裁最小 孔径 dmin t=1.5 的要求。另外，经计算直径为 10mm的孔距零件 外形之间的孔边距为 6mm，大于冲裁件最小孔边距 Lmin1.5

4、t=2.25mm 的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。 3、精度分析 零件上没有尺寸标注了公差要 求，则其公差要求都属于 IT14 。所以， 普通冲裁可以满足零件的精度要求。 三、工艺方案的确定 双耳止动垫圈一般有以下三种冲裁工艺方案 方案一：先落料，后冲孔，采用两套单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。 对三种方案进行分析如下： 1、方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，难以满足零件大批量生产的要求。 2、方案二只需一副模具，冲压件的形状位置精度和尺寸精度易于保 证，且生产效率高。尽管模具结

5、构较方案一复杂，但由于零件的几何 形状简单对称，模具制造并不困难。 3、方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二相比生产 的零件精度稍差。 需在模具上设置导正销导正， 保证冲压件的形状位 置精度。模具制造和装配较复合模略复杂， 冲孔落料复合模基本结构。 所以，比较三个方案，采用方案二生产更为合理。 现对复合模中凸凹模壁厚进行校核（结构见图 3）。查资料可知， 当材料厚度 t 为1.5mm时,凸凹模最小壁厚 为 4mm，而该零件上 10 的孔距零件外形之间的孔边距 6mm，能满足复合模凸凹模最小壁厚的 要求。因此，该零件可以采用复合模生产。 图3 四、排样图的确定 1、材料利用率的计算及

6、排样图的绘制 模具导料零件采用无侧压的导料板装置 材料宽度： B0 (D max 2a)0 导料板间距离： A B C Dmax 2a C 查模具设计与制造得：取 a1=2.2mm， a=2.5mm。 分析零件形状， 应采用单直排或着双直排的排样方式， 分析材料利用 现查资料，选用 900mm1800mm 的钢板，每张钢板可剪成 20 张（44 1759）。搭边取值 2.5mm 和 2.2mm，条料宽度为 44mm 步距为 47.4mm 条料宽度 B ：B=（Dmax+2a）_0=（39+22.5） _00.2=44_00.2mm 步距 S ： S=30+1.2=31.2mm 一个步距的材料利

7、用率 ：= nA 100%= 2 736 100%=70.6% BS 44 47.4 总利用率= nA 100%= 148 736 100%=67.2% BS 900 1800 其具体排样图如图 5 所示 五、压力中心的计算 零件是一个非对称的零件，所 以零件的压力中心如下计算（见图 6），则： 圆弧线段的中心压力： Rs b 1、压力中心坐标计算公式： L1x1 L2 x2Lnx x0 L1 L2Ln y0 L1y1 L2 y2Lnyn L1 L2Ln L1=19.7mm L2=16mm 1 L3=19.7mm L4= D mm L5=5.8mm 4 L6=12mm L7=6.8mm L8=

8、 D 31.4mm L9=D35.9mm L10= D 1.4mm 360 360 2、各线段的重心坐标： X1=-18.2 ，Y1=8 X2=-28 ，Y2=0 X3=-18.2 ，Y3=-8 X4=-8.9 ，Y4=-7.2 X5=-6 ，Y5=-13.1 X6=0， Y6=-16X7=6 ，Y7=-12.6 X8=0 ，Y8=0 X9=4.8，Y9=3.6 X10=-7.6 ，Y10=8.1 3、压力中心坐标为： 19.7 ( 18.2) 16 ( 28) 1.4 ( 7.6) x06.75 0 19.7 16 1.4 19.7 8 16 0 1.4 8.1 y01.52 0 19.7

9、16 1.4 六、计算冲压初选压力机 冲裁力基本计算公式为 F KLt b 此例中零件的周长为 152.2 mm(落料周长为 120.8mm，冲孔周长为 31.4mm)，材料厚度 1.5mm，20 钢的抗剪强度取 350MPa，则冲裁该零 件所需冲裁力为 F 落 1.3 120.8 1.5 350N 82466 N 82.5kN F 冲 1.3 31.4 1.5 350N 21430.5N 21kN F= F 落+ F 冲 104kN 根据资料，可求得： 卸料力为 Fx K xF 0.05 104KN 5.2KN 推件力为 FT nKT F 冲=6 0.055 104kN 34.32kN 零件

10、所需得公称压力为 F总 Z F FT (104 5.2 34.32)kN 143.52kN 一般冲裁时压力机的吨位应比计算的冲压力大 30% 所以，公称压力 F Z 151 1.3 196kN 根据附表 1，初选设备为开式压力机 JH23-25 七、模具刃口尺寸计算 1、落料件尺寸的计算 根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。 落料件尺寸的计算，落料基本计算公式为： DA (Dmax x)0 DT (DA Zmin ) T (Dmax x Zmin ) T 查公差配合表，落料件尺寸都为 IT14 ，所以 x=0.5. (1)、尺寸 2800.52mm，经查图 7 得该零件凸、凹模最小间

11、隙 Zmin=0.21mm， 最大间隙 Zmax=0.25mm；查资料可知凸模制造公差 T 0.020mm ，凹模 制造公差 A 0.025mm ，将以上各值代入 T A Zmax Zmin ，校验是 否成立，不成立，取 T =0.4* ( Zmax-Zmin) =0.016 A =0.6* ( Zmax-Zmin) =0.024 DA1 (28 0.5 0.52)00.024 mm 27.7400.024 mm DT1 ( 27.74 0.132)00.016mm 27.60800.016 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04校m

12、核m不等 式成立 ( 2)、尺寸 160 0.43 mm ，查得其 Zmin 、 Zmax 、 T 数值同上一尺寸， A =0.020mm T 0.020mm ，则 DA2 (16 0.5 0.43) 00.020mm 15.78500.020 mm DT2 (15.785 0.132)0 0.020mm 15.6530 0.020 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04校m核m不等 式成立。满足间隙公差条件 , 故： DA2 15.78500.020 ， DT2 15.69500.020 (3)、尺寸1200.43 mm ，查得其

13、Zmin、Zmax、 T、 A 数值同上一尺寸， DA3 (12 0.5 0.43) 00.020mm 11.78500.020 mm DT3 (11.785 0.132)00.02mm 11.65300.020 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04校m核m不等 式成立，满足间隙公差条件 , 故： DA3 11.78500.020 , DT3 11.69500.020 (4)、尺寸 2200.52 mm ，查得凸模制造公差 T 0.02mm ，凹模制造公 差 A 0.025mm ，校验是否成立，不成立，取T =0.4* ( Zmax

14、-Zmin)=0.016 A =0.6*(Zmax-Zmin)=0.024 该尺寸为双边磨损尺寸，所以计算时取双面间 DA4 ( 22 0.5 0.52)00.024mm 21.7400.024 mm DT4 (21.74 0.132)0 0.016 mm 21.60800.016 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04校m核m不等 式成立 (5)、尺寸 R200.25 mm ，查得凸模制造公差 T 0.02mm ，凹模制造公差 A 0.020mm 。且该尺寸为单边磨损尺寸，则计算时取单面间隙。 DA5 (2 0.5 0.25) 00

15、. 02 mm 1.87500.02mm DT5 (1.875 0.132)00.02mm 1.74300.02 mm 校核：校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04校mm 核不等式成立 2、冲孔尺寸计算： 冲孔基本公式为： dT (dmin X)0 T，dA (dmin X Zmin)0 A 尺寸 1000 .36 mm，查得凸模制造公差 T 0.02mm ，凹模制造公差 A 0.02mm。验证是否满足 T A Zmax Zmin ，所以 dT (10 0.5 0.36) 00.02 mm 10.1800.020 mm dA (10 0.5

16、 0.36 0.132) 00.02 mm 10.31200.02 mm 校核： T A Zmax Zmin 0.04 (满足间隙公差条件) 图7 八、模具工作零件及其他零件设计与计算 1、凸、凹模结构设计 采用复合模生产， 直接同时冲孔和落料， 采用常见非圆凸模的结构形 式，与凸模固定板采用过渡配合。凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模 孔均采用线切割机床加工， 安排凹模在模架上的位置时， 要依据计算 压力中心的数据，装压力中心与模柄中心线重合，其轮廓尺寸计算 凹模采用整体式，查资料可求得： 凹模高度： H kb 0.4 39mm 16mm 凹模壁厚： C (1.5 2)H 1.8 16mm 28

17、mm 其中，倒装复合模最小壁厚 4mm 所以，凹模的总长 L 39mm 2 28mm 95mm ， 凹模的宽度 B 27mm 2 28mm 83mm 。 则，初选凹模板规格为 100mm 100mm 19mm 2、定位零件的确定 由以上分析已知，由于零件的料厚为 1.5mm，所以可以采用弹性 卸料，模具的定位零件采用导料销与固定挡料销配合使用。 3、卸料装置的确定与计算 零件的材料厚度较厚，可以采用弹性卸料，并在卸料板上面开设与 零件形状一致的凸模避让孔。卸料板的外形尺寸与凹模周界相同(100mm 100m)m ，厚12mm。 4、标准模架及连接固定件的设计 由计算已知，该凹模的外形尺寸为10

18、0mm100m，m为了操作方便模 具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查设计手册中的滑动 导向后侧导柱模架，得 100mm 100m凹m模周界的闭合高度与初选压力 机的最大闭合高度不符合。所以，凹模板规格改为 200mm160mm 19mm 模架规格为： 上模座 200mm160mm 40mm； 下模座 200mm 160mm45mm； 导柱 28mm170mm； 导套 28mm100mm38mm。 该例中所需冲压力计算为 143.52KN，初选压力机为 J2325。 模具中模柄采用凸缘模柄，选用规格 50 70 的模柄。 模具中上模采用垫板以保护上模座，垫板的外形尺寸同凹模周界， 厚度取

19、10mm； 凸模的固定采用了凸模固定板，其外形尺寸也为凹模的周界尺寸， 厚度取16mm。 根据模具的尺寸，选用 M6螺钉和10的圆柱销。凸模采用非圆形直通式 凸模。 5、卸料橡胶的设计计算 5.1、为保证橡胶正常工作，所选橡胶应满足预压力要求： F0 Fx 式中: F0橡胶在预压缩状态下的压力， N； Fx 卸料力，N。 5.2 、为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不应超过其自由高度 的 45%，一般取 H2 (0.35 0.45) Ho 式中： H2 橡胶允许的总压缩量，mm； Ho 橡胶的自由高度，mm。 橡胶预压缩量一般取自由高度的 10%15。% 即 H0 (0.10 0.15)H

20、 0 式中 H0 为橡胶预压缩量( mm)。 故H1 H2 H0 (0.25 0.35) H 0 而H1 H H 式中： H 卸料板的工作行程， mm， H =t+1 ，t 为板料厚度； H 凸模刃口修磨量， mm。 H1 H H =1.5+1+5=7.5mm 橡胶的自由高度 H0 H21.5 30 mm 取 H 0 =25mm 0 (0.25 0.35) 橡胶预压缩量 H 0 2.5mm 允许最大压缩量 H 2 10mm 5.3 、根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能 ,性形状和数量 .冲裁卸 料用较硬橡胶 ; 拉伸压料用较软橡胶 . 5.4 、 根据卸料力求橡胶横截面尺寸。 橡胶产生的压力按

21、下式计算： FXY AP 所以，橡胶横截面积为 A FXY / P 式中：FXY橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力 Fx（即 Fo）： p橡胶所产生的单位面积压力，与压缩量有关，设计时取预压量下的 单位压力： A 橡胶横截面积。附表 1：橡胶压缩量和单位压力表 橡胶压缩量 （%） 单位压力 /Mpa 10 0.26 15 0.5 20 0.74 25 1.06 30 1.52 35 2.1 A FXY / P =20000（mm2 ） FXY =5200N P =0.26 Mpa 用矩形橡胶 200X160X25 用公式 b=FXY / aP校核； a=1600mm求的 b=125mm

22、小于 200mm所选橡胶 横截面积 S32000mm远大于模具安装中所需橡胶面积 A=20000m，m所以， 所选橡胶横截面积在扣除挖孔等工艺后仍远大于模具安装中所需橡 胶横截面积，故该橡胶长宽为 200100 的规格合理。 所以，选用橡胶规格为 200 16025mm。 5.5 、冲孔凸模的长度计算 L凸=h1+h2+h3=16+10+16=42m，m查表，选冲孔凸模长度为 45mm 式中：h1为凸模固定板厚度 h2为空心垫板厚度 h3为凹模板厚度 5.6 、凸凹模长度计算 L=h1+h2+h+t=16+10+1.5+20=47.5mm h1为凸凹模固定板厚度 h2 为空心垫板厚度 t 为材料厚度 h为增加高度，取h为20mm 由以上结果可初选模具零件如下： 下垫板 200 x160 x8 凸凹固定板 200 x160 x16 卸料板 200 x160 x10 上垫板 200 x160 x10 凸凹模固定板 200 x160 x16 空心垫板 200 x160 x10 凹模 200 x160 x19 凸模 10 x45