垫圈冲裁工艺设计

1、2008-8成都航空职业技术学院机械系 模具教研室 1 垫圈单工序冲裁模 成形工艺设计一 2 垫圈冲裁工艺设计 p工作任务：垫圈冲裁工艺设计 材料：08钢 料厚：t=10.15mm 批量生产 工作任务单 3 一、冲压工艺性分析一、冲压工艺性分析 p材料：08钢优质炭素结构钢（参见教材P27表1.3.6），硬度较低， 具有较好的塑性（伸长率=27%），具有良好的冲压成形性能。 p工件结构：该零件形状简单对称，无异型形状，尺寸中等，经查 （教材P75表2.7.2）（金属冷冲压件结构要素JB4378-87） 08钢采用无导 向凸模冲孔的最小尺寸为d1t，10远大于1mm，属于经济型冲孔范围。 孔边距

2、为5.5mm，远大于凸凹模允许的最小壁厚（教材P104表2.9.6）， 故可以考虑采用复合冲压工序。 p尺寸精度：零件图上的两个尺寸均为自由公差，一般按级确定工件 的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，各尺寸公差为： 21-0.52，10+0.36。 p生产纲领：大批量生产适合冲压加工。 p结论：可以冲裁。 4 二、冲压工艺方案的确定二、冲压工艺方案的确定 p 方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。 p 方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 p 方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。 n方案一模具结构简单，制造难度和成本都较低，不过 需要两幅模具，生产效率较低，

3、机床占用率高。 n方案二、三均只需要一副模具，生产效率和工件尺寸 精度均较高，但模具结构相对复杂，制造难度和成本 都较高。 n通过对上述三种方案的分析比较，该垫圈精度较低， 结合本情景的教学需要，比较适合采用结构简单、成 本低廉的方案一。 三种典型工序介绍三种典型工序介绍 5 三、相关工艺设计计算三、相关工艺设计计算 p1、冲裁间隙： n查表2.3.3(教材P56)（GB/T16743-1997），初始双面间隙 Zmin=0.1mm，Zmax=0.14mm 6 p2、冲裁排样设计： n垫圈落料的单排排样： nB料宽；待计算； nS步距：条料每次送进的距离。待计算； na,a1搭边：排样时冲裁件

4、之间及冲裁件与条料侧边之 间留下的工艺废料。查表（教材P65表2.5.2）得 a=1.0mm,a1=0.8mm 7 u模具采用无侧压装置的送料方式 uB-=（Dmax+2a+C）- u见表（教材P67表2.5.4）得0.1mm uC见表（教材P67表2.5.5）得0.5mm uB-=（Dmax+2a+C）-=（21+2+0.5）-0.1=23.5 -0.1 u步距S=21+0.8=21.8mm 计算料宽B ： 8 n计算一个步距的材料利用率： =（D2/4）/BS）100% =（212/4）/23.5 21.8）100% =68.7% 材料利用率 9 p2、冲裁排样设计： n画出落料排样图：

5、排样图 10 u查表GB/T708-1988，选用1000*1500的钢板 选板料规格 11 u将10001500的钢板按如图裁剪： u可以裁剪43张23.5mm1500mm的条料 u每张条料可以冲裁（1500/21.8=）68个垫圈毛坯 钢板的裁剪 12 p垫圈毛坯落料的冲裁力F： 3、冲压力的计算 p L=D=3.1421=65.94mm p t=1mm p b=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6） p F=1.365.941360=30859.92N 13 p垫圈冲孔的冲裁力F： 3、冲压力的计算 p L=D=3.1410=31.4mm p t=1mm p b=360MPa（

6、查材料性能手册，见前表1.3.6） p F=1.331.41360=14695.2N 14 KX、KT、 KD查表2.6.1，h查表2.9.4 n垫圈毛坯落料的卸料力：FX= KX F FX=0.0430859.92=1234.3968N n垫圈毛坯落料的推件力：FT= nKT F FT =60.5530859.92=101837.736N n（n=h/t=6/1=6） n垫圈毛坯落料的顶件力：FD= KD F FD=0.0630859.92=1851.5952N 3、冲压力的计算 p垫圈毛坯落料的其他冲压力： 15 KX、KT、 KD查表2.6.1，h查表2.9.4 n垫圈毛坯落料的卸料力：

7、FX= KX F FX=0.0414695.2=587.8N n垫圈毛坯落料的推件力：FT= nKT F FT =60.5514695.2=48494.16N n（n=h/t=6/1=6） n垫圈毛坯落料的顶件力：FD= KD F FD=0.0614695.2=881.7N 3、冲压力的计算 p垫圈冲孔的其他冲压力： 16 p垫圈毛坯落料模采用刚性卸料、下出件的结构： n冲压总力FZ=F+FT =30859.92+101837.736=132697.656N 133KN n因此，所选压力机的公称压力必须大于133KN，查表 GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开 式双柱可

8、倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结 合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63 （公称压力630KN）。 压力机公称压力的选择 17 p垫圈毛坯冲孔模采用弹性卸料、下出件的结构： n冲压总力FZ=F+FT+FX =14695.2+48494.16+587.8 =63777.16N64KN n因此，所选压力机的公称压力必须大于64KN，查表 GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开 式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结 合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63 （公称压力630KN）。 压力机公称压力的选择 18

9、 p垫圈落料模具压力中心的确定： n由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在 零件的对称中心，即零件圆心 。 模具压力中心的确定 19 p垫圈冲孔模具压力中心的确定： n由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在 零件的对称中心，即零件圆心 。 模具压力中心的确定 20 p垫圈冲压工艺卡片 冲压工艺卡片的填写 结 束 21 22 23 24 表表2.5.2 最小搭边值最小搭边值 材料厚度 t 圆形或圆角r2t的工 件 矩形件边长L 50mm 矩形件边长L50mm 或圆角r2t 工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a 0.25以下1.82.02.22.52.83.0 0.250.51.2

10、1.51.82.02.22.5 0.50.81.01.21.51.81.82.0 0.81.20.81.01.21.51.51.8 25 表表2.5.4 条料宽度偏差条料宽度偏差 条料宽度B 材料厚度t 0.50.5112 200.05 0.08 0.10 20300.08 0.10 0.15 30500.10 0.15 0.20 26 表表2.5.5 导料板与条料之间的最小间隙导料板与条料之间的最小间隙Cmin 材料厚度t无侧压装置有侧压装置 条料宽度B条料宽度B 100以下100200200300100以下100以上 0.50.50.5158 0.510.50.5158 120.51158

11、 230.51158 27 表表2.6.1 卸料力、推件力、顶件力系数卸料力、推件力、顶件力系数 材料厚度t（mm）KXKTKD 钢 0.10.0650.0750.10.14 0.10.50.0450.0550.630.08 0.52.50.040.050.550.06 注：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。 28 表表2.9.4 冲裁凹模刃口型式及主要参数冲裁凹模刃口型式及主要参数 刃口 型式 序号简图特点及适用范围 直 筒 形 刃 口 2刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变； 凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时 ，刃口直壁部分磨损较快； 用于冲裁形状复杂或精度要求

12、较高的零件； 3特点同序号2，且刃口直壁下面的扩大部分可 使凹模加工简单，但采用下漏料方式时刃口强度 不如序号2的刃口强度高。 用于冲裁形状复杂或精度要求较高的中小型件 ，也可用于装有顶件装置的模具。 主要参数材料厚度t(mm)()()刃口高度h(mm)备注 0.51524 0.515 12.56 29 附表附表1 开式压力机技术规格开式压力机技术规格 公称压力/kN4063100160 发生公称压力时滑块距下止点距离/mm33.545 滑块行程/mm40506070 行程次数/次min-1200160135115 最大封闭封闭高度/mm固定台和可倾式160170180220 活动台位 置最低300 最高160 公称压力/kN4063100160 闭合高度调节量/mm35405060 滑块中心到床身距离/mm100