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1、冲压工艺与模具设计课程设计任务书题 目： 压圈的设计 内 容：（一）冲压件的工艺性分析 （二）确定工艺方案及模具机构形式（三）模具设计计算 （四）模具总体设计（五）模具主要零部件的结构设计（六）冲压设备的选择（七）绘制模具总装图（八）拆画零件图（九）设计总结（十）参考文献目 录（一）.冲压件的工艺性分析4（二）.确定工艺方案模具机构形式4（三）.模具设计计算5 （1）排样方式的确定及其计算 ( 2) 计算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算 （4）冲压力的计算 （5）压力中心的计算（四）.模具总体设计8（五）.模具主要零部件的结构设计9 （1）落料凸、凹模的结构设计 （2）弹
2、性元件的设计计算 （3）模架的设计（六）.冲压设备的选择12（七）.绘制模具总装图13（八）.拆画零件图13（九）.参考文献14冲裁模具设计工件名称：压圈生产批量：大批量材 料：Q235 厚 度：2mm工件简图：如右图所示(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。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11IT14。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
3、寸公差为： 42-00.62mm 20+00.52mm 22+00.52mm 4+00.3mm(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-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20mm22mm的孔与42mm的最小距离为9mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm）
4、，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。(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查表2.9最小
5、搭边值可知：最小工艺搭边值a(侧面)=1.5mm a1(工件间)=1.2mm 分别取a=2 a1 =2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 =1384.74mm 2一个步距的材料利用率：=1384.74/4644=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=0.360mm。1）冲孔20mm22mm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：查冲压工艺与模
6、具设计书中表2.5得20mm凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.025mm校核： Zmax-Zmin =（）=0.114mm 而凸+凹 =（0.020+0.025）=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级时标准公差=0.52，因为0.520.20所以磨损系数X=0.5,按式（2.5） d凸=（20+0.50.52）-00.020=mm D凹=mm查冲压工艺与模具设计书中表2.5得2.2mm4mm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 Zm
7、ax-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 凸=0.020mm 凹 =0.030mm校核：Zmax-Zmin =0.360-0.246=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=42.26-00.020mm d凹=42.506+00.030mm(4)冲压力的计算落料力 F落 = Ltb=（2R245
8、0）N=118.692KN冲孔力 F冲 = Ltb=（336.910/180+4+22.2）2 450=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=0.05 F推=n K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=0.04118.692=4.748KN总冲压力为：F总=F落+F孔+F推+F卸=（118.692+60.453+9.068+4.748）KN=192.961KN为
9、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=1.3F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XOY. 由图可知工件上下对称，将工件 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=131.88 X1=0L2=58.77mm X2=-0.68L3=L5=2.2mm X3=X5=10.9L4=4mm X4=12将以上数据代入压力中心坐标公式 X=(L1 X1 +L2 X2+ L5 X5 )/ L1+ L2+ L5 X=13
10、1.880+58.77(-0.68)+2.210.9+412+2.210.9/(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，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。
11、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 （1）凸模、凹模、凸凹模的结构设计，包括一下几个方面：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=0.4042mm=16.8mm 凹模壁厚C=1.5H=1.516.8mm=25.2mm凹
12、模外形尺寸的确定：凹模外形长度：L=(42+25.22)=92.4凹模外形宽度：B=(42+25.22)=92.4凹模整体尺寸标准化，取为100mm100mm16mm凹模的工艺路线工序号工序名称工序内容1下料将毛坯锻成平行六面体。尺寸为：155mm155mm35mm2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
13、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24mm,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=（24+16.8）mm=40.8mm (取40mm)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
