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1、模具设计课程作业题目：压圈的设计学期：2019-2020学期机电工程学院目录(一)冲压件的工艺性分析3(二)确定工艺方案及模具结构形式3(三)模具设计计算4(1)排样方式的确定及其计算4(2)计算凸、凹模刃口尺寸4(3)外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算5(4)冲压力的计算6(5)压力中心的计算6(四)模具的总体设计7(五)模具主要零部件的结构设计8(1)落料凸、凹模的结构设计8(2)卸料弹簧的设计9(3)模架的设计10(六)冲压设备的选择11(七)绘制模具总装图11(八)拆画零件图12(九)参考文献：12设计任务：压圈(一) 冲压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。冲裁件内
2、外形所能达到的经济精度为ITIT14。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：42-0.620mm 200+0.52mm 220+0.52mm 40+0.3mm(二) 确定工艺方案及模具结构形式该工件所需的冲压工序包括落料、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
3、-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20m2am的孔与42m的最小距离为9mm，大于此零件要求的最小壁厚(4.9mm)，可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、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。
4、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(三) 模具设计计算(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=2122査表2.9最小搭边值可知：最小工艺搭边值a(侧面)=1.5mm a1(工件间)=1.2m分别取a=2mm a1=2mm计算条料的宽度：B=42+22=46mm步距:S=42+2=44mm材料利用率的计算计算冲压件毛坯的面积：A=R2=212=1384.74mm2一个步距的材料利用率： =nABS100%=13
5、84.744644=68.4%(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=0.246mm，Zmax=0.360mm1) 冲孔20m22m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、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：査冲压工艺与模具设计书中表2.5得20m凸、凹模制造公差凸=0.020mm 凹=0.025mm校核:Zmax-Zmin=0.360-0.246mm=0.114mm而凸+凹=0.020+0,025mm=0.045mm满足Zmax-Zmin凸+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
6、差=0.52mm，因为0.520.20所以磨损系数X=0.5，按式(2.5) d凸=dmin+X=(20+0.50.52)-0.0200=20.26-0.0200mm d凹=d凸+Zmin=(20.26+0.246)0+0.025=20.5060+0.025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：凸=0.020mm 凹=0.020mm凸+凹=0.020+0.020=0.040mm满足Zmax-Zmin凸+凹的条件(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、凹模刃口尺时计算如下：
7、查冲压工艺与模具设计书中表2.5得凸、凹模制作公差凸=0.020mm 凹=0.030mm校核: Zmax-Zmin=0.360-0.246mm=0.114mm而T+A=0.050mm满足Zmax-Zmin凸+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+X=42.26-0.0200mm d凹=d凸+Zmin=42.5060+0.030mm(4) 冲压力的计算落料力F落=Ltb=2R2450N=118.692KN冲孔力F冲=Ltb=(336.910180+4+22.2)2450)N=60.453KN冲孔时的推件力F推=nK推F孔由
8、冲压工艺与模具设计书中表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=nK推F孔=30.0560.453=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=K卸F落=0.04X 118.692=4.748KN总冲压力为：F总=F落+F孔+F推+F卸=118.692+60.453+0.068+4.748KN=192.961KN F总=1.3F总=1.3192.961=250.8KN(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由图可知工件上下对称，将工件
9、冲裁周边分成L1,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=0，只需计算XcL1=2r=131.88mm X1=0L2=58.77mm X2=-0.68L3=L5=2.2mm X3=X5=10.9mmL4=4mm X4=12mm将以上数据代入压力中心坐标公式X=(L1X1+L2X2+L5X5)/(L1+L2+L5)X=131.88X0+58.77X(-0.68)+2.2X10.9+4X12+2.2X10. 9/ (131. 88+58.77+2. 2+4+22.2)=0.28mm(四) 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，
10、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。(五) 模具主要零部件的结构设计凸模、凹模
11、、凸凹模的结构设计，包括一下几个方面：(1) 落料凸、凹模的结构设计在落料凹模内部，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 42mm= 16.8mm凹模壁厚C=1.5H=1.5X 16.8mm=25.2mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度： L=(42+25.2X2) mm=92.4 mm凹模外形宽度： B= (42+25.2X2) mm=92.4 m凹模整体尺寸标准化，取为100mmX 100mm X 16m
12、m凹模的工艺路线工序工序名称工序内容1下料将毛坯锻成平行六面体,尺寸为155mmX155mmX35mm2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 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24mm，因凸
13、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=24+16.8mm=40.8mm(取40mm) 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0.246mm0.360mm.(2) 卸料弹簧的设计根据模具的结构
14、初选6根弹簧，每根弹簧的预压力为F0F卸n=4.751036N=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F；=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 范围内的弹簧。试选6872号中69号弹簧，校验弹簀最大许可压缩量Lmax大于弹簀实际总压缩量L总。69号弹簧的具体参数是：弹簀外径D=45mm，材料直径d=9mm，自由高度H0=80mm，节距t=11.5mm，F1=1550N，极限载荷时弹簀高度H1=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=LmaxF0/F1=791.7X21.8/1550=11.13mm校核：卸料板工作行程t+h1+h2=2+1+0.5=3.5mm凸模刃磨量和调节量h3=6mm弹簀实际总压缩量L总=L+t+h1+h2+h3= ( 11.13+3.5+6 ) mm=20. 63mm
