压圈零件地冲压实用工艺分析报告与模具设计说明书

1、第 1 章冲压零件的工艺性分析该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。冲裁件外形所能达 到的经济精度为IT13IT14。凡产品图样上没有标注公差等级或者公差的 尺寸，其极限偏差数值通常按 IT14 级处理。将以上精度与零件的精度要求 相比较，可以为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸 标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式 进行加工。经查公差表，各尺寸公差为：0+ 0.52+ 0.52+ 0.3© 60-0.62 mm© 32 o mm 35 o mm 6 o mm第 2 章 . 确定工艺方案及模具结构形式 该工件所需的冲压工序包

2、括落料、 冲孔两个基本工序， 可以拟定出以下 三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔 , 采用单工序模分两次加工。 方案二：落料 -冲孔复合冲压 , 采用复合模加工。 方案三：落料 -冲孔级进冲压 , 采用级进模加工。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难 以满足顾客的要求，而且工件的累积误差大，操作不方便。由于该工件大 批量生产，所以方案二和方案三更具优越性。该零件© 32mm< 35mn的孔与© 60mni的最小距离为25mm大于此零件要 求的最小壁厚（1.2mm）,可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进 模，复合模模具的形位精度和尺

3、寸精度容易保证， 且生产率也高， 尽管 模具结构比较复杂， 但由于零件的几何形状简单对称， 模具制造并不困 难。级进模虽生产率也高， 但零件的冲裁精度稍差， 欲保证冲压件的形 位精度， 需要在模具上设置导正销导正， 故模具制造、 安装较复合模复 杂。通过对上述三种方案的分析比较， 该零件的冲压生产采用方案二的 复合模为佳。第3章.模具设计计算3.1排样方式的确定及其计算设计复合模时，首先要设计条料的排样图，因该零件外形为圆形，可采用有废料排样的直排比较合适。参考冲压工艺与模具设计表2.8确定其排样方式为直排画出排样图排样图由于R=30> 2X 2查表2.9最小搭边值可知：最小工艺搭边值a

4、（侧面）=1.5mmai（工件间）=1.2mm 分别取 a=2 mm a 1 =2 mm计算条料的宽度：B=60+2X 2=64mm步距：S=60+2=62mm材料利用率的计算：计算冲压件毛坯的面积：A=nX R2 = nX 302 =2826mninA一个步距的材料利用率：n =-nA 100%=2826/（64 X 62）=61.21 %BS3.2计算凸、凹模刃口尺寸查冲压工艺与模具设计书中表 2.4得间隙值Zmin=0.246mmZma=0.360mm1)冲孔© 32mrK 35mm凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单， 精度要求不高， 所以采用凹模和凸模分开加工的方法制作凸

5、、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：查冲压工艺与模具设计书中表 2.5得© 32mm凸、凹模制造公差：S 凸=0.020mmS 凹=0.025mm校核：Zmax"Zmin = (0.360-0.246=0.114mm而 S 凸+S 凹=(0.020+0.025=0.045mm满足 Z maZ min凸 + S 凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表 2.6得：IT14级时标准公差 =0.52伽，因为0.52 >0.20所以磨损系数X=0.5,按式(2.5 ) d 凸二 dmin= (32+0.5 X 0.52 ) -00.020= 32.260。.。20 mmD凹=宀凸

6、Zmin =(32.26 0. 246)00.025 =32. 50600.025mm查冲压工艺与模具设计书中表 2.5得2.2mmX 4mm的矩形凸、凹模 制造公差：S 凸=0.020mmS 凹=0.020mmS 凸+S 凹=0.020+0.020=0.040mm满足 Z maZminS凸+ S凹的条件3.3 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算由于外形形状简单， 精度要求不高， 所以采用凸模和凹模分开加工的方 法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下： 查冲压工艺与模具设计书中表 2.5 得凸、凹模制作公差S凸=0.020mmS凹=0.030mm校核： Zmax-Z min =0.360-0.

7、246=0.114mm而 S t+ S a =0.050mm满足 Z maZ minS 凸 + S 凹的条件查冲压工艺与模具设计书中表 2.6 得： IT14 级时磨损系数 X=0.5,按式（ 2.5 ） d 凸= dmin=64.26 - 00.020 mm+ 0.030d凹=d凸 Zmin =64.506 0 mm3.4 冲压力的计算落料力 f 落=Lt t b= (2n RX2X450) N=169.56KN冲孔力 F 冲=Lt t b=( 336.9 X 10 n /180+4+2 X 2.2 ) X 2 X 450=60.453KN 冲孔时的推件力F推=n K推F孔由冲压工艺与模具设

8、计书中表 2.21 得 h=6mm 则 n=h/t=6mm/2=3 个查冲压工艺与模具设计书中表 2.7得K推=0.05F推=门 K 推 F 孔=3X 0.05 X 60.453=9.068KN落料时的卸料力 F卸=K卸F落查冲压工艺与模具设计书中表 2.7取K卸=0.04故 F 卸=心 F 落=0.04 X 169.56=6.7824KN总冲压力为：F =F 落+F 孔+F推+F 卸=(169.56+60.453+9.068+4.748 ) KN=243.829KN 为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲F 总=1.3 X F 总=1.3 X 243.829=316.9777K

9、N3.5 压力中心的计算 用解析法求模具的压力中心的坐标，建立如下图所示的坐标 系 XOY.由图可知工件上下对称，将工件冲裁周边分成 Li、L2、L3、L4、L5基本线段，求出各段长度的重心位置：因工件相对x轴对称，所以Yc=O,只需计算XcLi=2 n R=188.4 mm X i=0L2=58.77mmX2=-0.68L3=L5=2.2mm X 3=%=10.9 mL4=4mmX4=12 m将以上数据代入压力中心坐标公式X=(L 1 Xi +L2 X2+ L5 X5 )/ L 1+ L2+ L5X=188.4 X 0+58.77 X (-0.68)+2.2 X 10.9+4 X 12+2.

10、210.9"(188.4+58.77+2.2+4+22.2)=0.28mm第 4 章 . 模具的总体设计根据上述分析， 本零件的冲压包括冲压和落料两个工序， 且孔边距较大， 可采用倒装复合模，可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便 于操作。工件留在落料凹模空洞中，应在凹模孔设置推件块，卡于凸凹模上 的废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从 空洞中落下。 由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实 现的，所以卸料板还应有压料的作用，应选用弹性卸料板卸下条料。因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。 因该零件采用的是倒装复合模，所以

11、直接用挡料销和导料销 即可。为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺 寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。第 5 章 . 模具主要零部件的结构设计5.1 凸模、凹模、凸凹模的结构设计 落料凸、凹模的结构设计在落料凹模部，由于要放置推件块， 所以凹模刃口应采用直筒形刃口， 并查冲压工艺与模具设计书中表 2.21，取得刃口高度h=6mm该 凹模的结构简单，宜采用整体式。查冲压工艺与模具设计书中表 2.22，得 k=0.40即凹模高度 H=ks=0.40X 60mm=24mm凹模壁厚 C=1.5H=1.5X =36mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度：L=(30

12、+16 X 2)伽=62 mm凹模外形宽度：B=(30+16X 2)伽=62 mm凹模整体尺寸标准化，取为 80mM 80mrK 40mm凹模的工艺路线工序号工序名称工序容1下料将毛坯锻成平仃六面体。尺寸为： 160mrK 160mrK 30mm2热处理退火3铣平面铣各平面，厚度留磨削余量0.8mm侧面留磨削余量0.5mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相邻两侧面，保证 垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型空粗加工在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0.15mm7加工余孔加工固定孔及小孔8热处理淬火回火，保证5862HRC9磨平面磨上下面及基准面达要求10型孔精加工在

13、坐标磨床上磨型孔，留研磨余量 0.01mm11研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求 冲孔凸模的设计为了增加凸模的强度与刚度，凸模固定板厚度取25mm因凸模比较长, 所以选用带肩的台阶式凸模，凸模长度根据结构上需要来确定。L= h凸模固定板+h落料凹模=(25+24)mm=49mm 取50mm) 凸凹模的结构设计本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外还有一个凸凹模根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如下图所示：确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。校核凸凹模的强度：查冲压工艺与模具设计书中表 2.23得凸凹 模的最小壁厚为4.9mm而实

14、际最小壁厚为 9mm故符合强度要求。 凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双间隙为0.246mm-0.360mm.5.2卸料弹簧的设计根据模具的结构初选6根弹簧，每根弹簧的预压力aF 卸/n=(4.75 X 103/6)N=791.7N根据预压力和模具结构尺寸，初选序号6267的弹簧，其最大工作负荷Fi=1120N>791.7N虽弹簧的最大工作负荷符合要求，但其弹簧太长，会使模具的高度增加，所以选用最大工作负荷为1550N围的弹簧。试选6872号中69号弹簧，校验弹簧最大许可压缩量 Lmax大于弹簧实 际总压缩量L总。69号弹簧的具体参数是：弹簧外径D=45mm材料直径d=9mm

15、自由高度H=80mm节距t=11.5mm, Fi=1550N极限载荷时弹簧高度 Hi=58.2mm弹簧的最大的最大许可压缩量 Lmax= (80-58.2 ) mm=21.8mm弹簧预压缩量 L/=LmaxFc/F 1=791.7 X 21.8/1550=11.13mm校核：卸料板工作行程 t+h1+b=2+1+0.5=3.5mm凸模刃磨量和调节量h 3=6mm弹簧实际总压缩量 L 总=L/+t+hi+h2+h3= ( 11.13+3.5+6 ) mm=24.23mm由于25.65>24.23，即LmaX>L总，所以所选弹簧是合适的。69号弹簧规格为：外 径：D=50mm钢丝直径：

16、d=9mm自由高度：Ho=8Omm装配高度：H2= Ho- L /=(90-11.13)=78.87mm弹簧的窝座深度：h= H0-Lma+ h 卸料板+ t +1- h 凸凹模-h 修模=(90-24.23+14+2+1-58-6)mm=18.77mm弹簧外露高度：Hb= H2-h- h 卸料板窝深= (78.87-18.77.-10) mm=50.1mm5.3模具主要零件尺寸1. 模柄2. 上模座3. 垫板tEC1 IO- *-*4. 凹模5. 凸模6.凹模卸料板7.垫板8.下模板9.凸凹模10.凸模固定板5.4模架的设计模架各零件标记如下：上模座：140mr 140mrK 35mm下模座

17、：140mrK 140mm< 35mm导 柱：116mmX 22mm导 套：22mrK 65mrK 33mm模柄：© 42mm<52mm垫板厚度：140mrK 140mrK 16mm卸料板厚度：140mm< 140mr 24mm凸模固定板厚度：140mr 140mrK 20mm卸料板 +h 橡胶垫模具的闭合高度：H 闭=h上模座 +h 垫板 +h 凸模固定板 +h 落料凹模 +t+ h+h下模座(25+10+28+24+2+14+50+30 (mr)i=183mm第 6 章 . 冲压设备的选择6.1 压力机类型的选择(1) 中、小型冲压件选用开式机械压力机。(2)

18、大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机。(3) 导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机。(4) 大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机。(5) 校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机。(6) 薄板冲裁、精度冲裁选用刚度高的精密压力机。(7) 大型、形状复杂的拉伸件选用双动或三动压力机。(8) 小批量生产型厚板件的成形工序多采用液压压力机。6.2 压力机规格的选择(1) 工称压力拉深时压力机吨位比计算出的拉伸力大 60%100%。(2) 滑块行程长度成形拉伸件和弯曲件应使滑行块长度大于制件高度 的 2.53.0 倍。(3) 行程次数应根据材料的变形要求和生产率来考虑。(4) 工

19、作台面尺寸当制件或废料需下落时，工作台面尺寸必须大于下 落件的尺寸。对有弹定装置的模具，工作台面孔尺寸还应大于弹顶装置的外 形尺寸。(5) 滑块模柄尺寸模柄孔直径要与模柄直径相符合，模柄孔的深度应 大于模柄的长度。(6) 闭合高度。(7) 电动机功率的选择必须保证压力机的电机功率大于冲压时所需要 的功率。通过校核，选择开式双柱可倾压力机 J23-25 能满足使用要求。其主 要技术参数如下表。公称压力/KN250滑块行程/mm60行程次数（不小于）（次/min）100封闭咼度/mm300最大圭寸闭咼度调节量/mm70滑块中心至机身距离/mm180（标准型）工作台尺寸（左右x前后）/mm500x3

20、50（标准型）工作台孔尺寸（直径）/mm150（标准型）立柱间距离（不小于）/mm240模柄孔尺寸（直径x深度）/mm 42 x 60工作台板厚度/mm55倾斜角（不小于）（° ）20电动机/kw2.2外形尺寸（前后x左右x咼）/mm1100x 800x 2000总重量/公斤1300第7章.绘制模具总装图工作原理：条料送进时采用固定挡料销进行定位， 而有导料销保证送料沿正确的 方向送进。当条料送到指定位置时，上模在压力机的作用下下行，卸料板首 先接触条料。上模部分继续下行，即可完成冲孔落料复合工序。当冲压完成 时，在压力机的作用下上模上行回程，卡在凸凹模上的条料由弹性卸料板卸 下，当模具上的打料杆碰到压力机上的打料横梁时，打料横梁给模具打料杆 一个作用力，在此作用力的作用下，将冲孔废料推出来。而制件则有下模座 的推件装置推出，此时即完成一次冲裁。然后，把条料抬起，越