垫圈冲压课程设计.docx
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垫圈冲压课程设计
课程设计
冲压工艺与模具设计
第一章制件工艺性分析及计算
1.1课程设计题目
垫圈冲压成型工艺及模具设计，零件图如图1：
零件名称：
垫圈
技术要求:
1材料：
08F
2厚度：
1mm
3生产批量：
大批
图1零件图
1.2冲压件工艺分析
①材料:
该冲裁件的材料08F是超低碳素钢，具有较好的可冲压性能。
②零件结构:
该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。
③尺寸精度:
零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差.查公差表可得各尺寸公差为:
零件外形:
10
mm43
mm
零件内形:
10
mm25
mm
孔中心距：
60
mm
结论:
适合冲裁
1.3方案及模具结构类型
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:
方案①先落料，再冲孔，采用单工序模生产。
方案②落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案③中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。
方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。
由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。
方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。
方案③也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。
欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该件冲压生产以采用方案②为佳。
1.4排样设计
查《冷冲压工艺与模具设计》【1】表2-10,确定搭边值
两工件间的搭边:
a=1.5mm
工件边缘搭边:
a1=1.8mm
步距为:
63m
条料宽度B=（L+2a）
=46.6
mm取48
mm
确定后排样图如图2所示：
图2排样图
一个步距内的材料利用率η为冲裁单件材料的利用率按式计算,即
=2600÷（63×46.6）×100%=88.56%
式中S—在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（mm）
B—条料宽度
A—一个进距之间的实用面积
1.5压力中心
模具压力中心是指冲压时各个冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心按下述原则确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。
如图3所示：
图3压力中心
因为制件上下关于x轴和左右关于y轴对称，所以它的压力中心就在坐标原点上。
1.6压力计算
冲裁力
F=KLt
=1.3×（4×27.56+2×10×3.14×135/360+2×43×3.14×45/360）×1×300=65.34（KN）
式中：
F—冲裁力（N）
L—冲裁件周边长度
K-系数，取k=1.3
t—材料厚度
—材料的搞剪强度（Mpa），查得
＝400Mpa
冲孔力F=1.3Lt
=1.3×（2×3.14×10+3.14×25）×1×300
=55.1（KN）
卸料力
F卸＝K卸F
式中：
K卸—卸料力因数，其值由《冲压工艺与模具设计》【2】中表2-15
查得K卸＝0.05。
F卸=0.05×65.34
=3.26（KN）
推件力
推件力计算按[2]式2-11：
F推=nK推F冲
式中：
K推—推件力因数，其值由《冲压工艺与模具设计》【2】中表2-15
查得Ｋ推＝0.05；
n—卡在凹内的工件数， n=6
推件力则为：
F推＝6×0.05×55.1
=16.53（KN）
模具总冲压力为：
F总＝F落＋F卸＋F压＋F推
＝65.34+55.1+3.26+16.53
＝140.23（KN）
1.7零件刃口计算
落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。
既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。
工件公差为IT14磨损系数X＝0.5刃口间隙Zmin=0.05Zmax=0.08
基本尺寸凸模制造公差
凹模制造公差
100.0200.020
250.0200.025
430.0200.030
（1）落料凹模刃口计算
①100-0.36mm
②430-0.62mm
③800-0.74mm
（2）落料凸模刃口计算
①
②
③
（3）冲孔凸模刃口计算
125
mm
210
mm
（4）冲孔凹模刃口计算
①
②
（5）孔距
两小孔中心距C=60
1.8主要零件尺寸设计
（1）落料凹模尺寸
凹模厚度:
H=Kb（≥15mm）
H=O.22×74=16.28mm
凹模边壁厚c≥（1.5-2）H
=（1.5-2）×16.28
=（24.42-32.56）mm实取c=30mm
凹模板边长:
L=b+2c
=74+2×30
=134mm
凹模板宽B=160mm
故确定凹模板外形为:
160×125×18（mm）
（2）凸凹模尺寸
凸凹模长度:
L=hl+h2+h3
=25+14+11
=50（mm）
其中:
h1：
凸凹模固定板厚度
h2:
弹性卸料板厚度
h3:
增加高度（包括凸模进入凹棋深度，弹性元件安装高度等）
（3）冲孔凸模尺寸
凸模长度:
L凸=h1+h2+h3
=40+18+6
=64mm
其中:
h:
凸模固定板厚
h2:
刚性卸料板厚
h3:
空心垫板厚
凸模强度校核:
该凸模不属于细长杆，强度足够。
1.9冲床的选择
冲压设备的选择依据：
1．所选压力机的公称压力必须大于总冲压力，即F压＞F总
2．压力机的行程大小应适当。
由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁，弯曲等模具，其行程不于过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。
对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成行零件的取出。
3．所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。
即满足：
冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。
4．压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。
但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受里条件也是不利的。
根据总冲压力F总=140.23KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,
用J23-16开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。
其主要工艺参数如下：
公称压力：
160KN
滑块行程：
55mm
行程次数：
120次∕分
封闭高度调节量：
45mm
最大闭合高度：
220mm
最大装模高度：
180mm
模柄尺寸：
直径40mm，深度60mm
工作台尺寸（前后×左右）：
300mm×450mm
1.10部分零件尺寸
根据所选压力机J23-16，模具闭合高度135-180mm
上模座GB2855.5-81LxBxt=160×125×40
下模座GB2855.6-81LxBxt=160×125×40
导柱GB2861.1-81dxL=25×150
导套GB2861.6-81dxLxD=25×85×33
垫板LxBxh=160x125x20
凸模固定板LxBxh=160x125x30
凹模LxBxh=160x125x35
卸料板LxBxh=160x125x18
第二章零部件设计图
2.1冲大孔凸模外形尺寸
2.2冲小孔凸模才行尺寸
2.3凸凹模结构尺寸
2.4凹模结构尺寸
2.5凸凹模固定板尺寸
2.6凸模固定板
第三章模具总体设计
设计小结
到今天为止,两个星期的冲压模具课程设计终于可以画上一个句号。
在自己努力和指导老师的细心地指导下，我比较顺利地完成了这次课程设计的任务，通过这次课程设计，我对机冲压模具的设计过程有了一定了解，学到了很多有用的知识，自己的能力得到了很大的提高。
主要收获和体会如下：
第一．提高了综合应用各门知识的能力。
以前课堂的学习知识面比较窄。
这次课程设计是通过自己独立的进行设计，自身综合的能力得到了发挥。
第二．巩固了计算机绘图能力。
以前用CAD绘图，仅仅是知道主要指令的操作，通过这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出完整正确的零件图样。
第三．提高了收集资料和查阅手册的能力。
收集资料是做课程设计的前期准备工作，资料是否全面、可靠，关系到整个课程设计的进程。
查阅手册是设计过程中随时要做的事情。
只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。
第四．明确了设计必须与生产实际相结合，产品才有生命力。
。
第五．培养了严谨的科学作风。
科学工作来不得半点虚假，在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，每一个错误都会造成经济损失，因此，在设计过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。
总之，对我来说，经历了这次课程设计，为今后从事相关工作奠定了坚实的基础。
参考文献
[1]陈剑鹤，于云程.冷冲压工艺及模具设计北京:
机械工业出版社,2011
[2]姜奎华冲压工艺与模具设计北京:
机械工艺出版社，2011
[3]王孝培冲压手册北京：
机械工艺出版社，2000
[4]何忠保典型零件模具设计北京：
机械工艺出版社2001
[5]李天佑冲模图册山西：
太原重型机械学院1988
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