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1、上海工程技術(shù)大學課程設(shè)計說明書 單耳止動墊圈復合模設(shè)計 上海工程技術(shù)大學 冷沖模課程設(shè)計說明書 題目名稱 雙耳止動墊圈級進模 學院 材料工程學院 專業(yè)名稱 材料成型與控制工程 班級 學號 姓名 指導教師 完成日期 目 錄 1.零件工藝性分析……………………

2、…………………………………… 2 2.沖壓工藝方案的確定………………………………………………… …3 3.排樣方式及材料利用率………………………………………… ………4 4.模具結(jié)構(gòu)形式合理性分析……………………… ………………………8 5.模具主要零件形式、材料的選擇、公差配合、技術(shù)要求的說明…… 8 6.凸、凹模工作部分尺寸與公差………………………………………… 16 7.壓力中心計算、彈性元件的選用及計算……………………………… 19 8.沖裁力計算、設(shè)備類型及噸位的確定………………………………… 21 9.小結(jié)………………………………………………………………………23

3、 10.參考文獻…………………………………………………………………24 一、零件工藝性分析 此次沖壓件為單耳止動墊圈（GB854-88），規(guī)格為10mm，材料為Q235-A，經(jīng)退火、不經(jīng)表面處理。工件精度為IT13。具體尺寸如下圖： 根據(jù)沖裁件的基本尺寸，查【2】表2-10，按IT13級精度，查得各個尺寸的公差△，得到各尺寸下圖所示： d=320 -0.39㎜ B=180 -0.27 ㎜ L 1=220 -0.33㎜ L=360 -0.39㎜ d 1=21+0.33 0㎜ 二、沖壓工藝方案的確定

4、該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一中模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二和方案三只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，模具強度較高，操作方便。 通過對上述三種方案的分析比較，又本次設(shè)計所設(shè)涉及到的沖壓件外形簡單——故在此選用落料-沖孔復合沖壓（倒裝復合模）。 三、排樣方式及材料利用率 1、排樣方式 設(shè)計模具，首

5、先要設(shè)計條料排樣圖。此次單耳止動墊圈復合模具設(shè)計的排樣方式初選直排（豎排、橫排）、斜排。 2、材料利用率計算 1) 直排（豎排）的材料利用率計算： 排樣圖： ①. 設(shè)計假設(shè)每條條料沖10個沖件，n=10； ②. 沖裁件面積 A=147.58 mm2； ③. 搭邊值a：根據(jù)t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值； a=1.8，a1=1.5； ④. 條料寬度： 為了使條料始終緊靠同一側(cè)導料板送進，故采用有側(cè)壓裝置的模具，所以在條料與另一側(cè)導料板間須留有間隙，計算公式： ； ：條料寬度的負向偏差，查【1】表2-

6、20，得=0.4； B 0 -△=（16+4.5+2*1.8+0.08） 0 -0.08=24.18mm 條料長度： S為步距，S=12.5+1.5=14mm L＝2*1.8+9*1.5+10*12.5＝142.1 mm ⑤. 一個步距的材料利用率：η=A/BS=147.58/24.18*14=43.60% ⑥. 總的材料利用率：η=nA/BL=10*147.58/24.18*142.1=42.95% 2) 直排（橫排）的材料利用率計算： 排樣圖： ①. 設(shè)計假設(shè)每條條料沖10個沖件，n=10； ②. 沖裁件面積 A=147.58 mm2 ③. 搭邊值a

7、：根據(jù)t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值； a=1.8，a1=1.5； ④. 條料寬度： 為了使條料始終緊靠同一側(cè)導料板送進，故采用有側(cè)壓裝置的模具，所以在條料與另一側(cè)導料板間須留有間隙，計算公式： ； ：條料寬度的負向偏差，查【1】表2-20，得=0.4 B 0 -△=（12.5+2*1.8+0.05） 0 -0.05=16.15 0 -0.05mm ⑤. 條料長度： S為步距，S=16+4.5+1.5=22mm L=2*1.8+9*1.5+10*20.5=222.1mm ⑥. 一個步

8、距的材料利用率：η=A/BS=（147.58/16.15*22）*100%=41.51% ⑦. 總的材料利用率：η=nA/BL=(10*147.58/16.15*222.1)*100%=41.19% 3) 斜排的材料利用率計算： 排樣圖： ①. 設(shè)計假設(shè)每條條料沖10個沖件，n=10； ②. 沖裁件面積 A=147.58 mm2； ③. 搭邊值a：根據(jù)t=1mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值； a=1.8，a1=1.5； ④. 條料寬度： 為了使條料始終緊靠同一側(cè)導料板送進，故采用有側(cè)壓裝置的模具，所以在條料與另一側(cè)導料

9、板間須留有間隙，計算公式： ； ：條料寬度的負向偏差，查【1】表2-20，得=0.4 mm B0 -△=（21.95+2*1.5+0.08） 0 -0.08=25.030 -0.08㎜ ⑤. 條料長度： S為步距，S=28.07mm L=41.88*10+2*1.5=421.8mm ⑥. 一個步距的材料利用率： ⑦. 總的材料利用率： 同樣計算過程得到直排（橫排）、斜排的材料利用率，具體數(shù)值見下表。 排樣 方式 沖裁件面積A（mm2） 步距S(mm) 條料寬度B(mm) 一個步距的材料利用率(%) 總材料利用率(%) 豎排 700.55 27

10、.2 47.15 54.62% 54.27% 橫排 700.55 45.2 29.10 53.26% 53.05% 斜排 700.55 28.07 45.28 55.12% 36.68% 三種排樣方式相比，綜合考慮到材料的利用率、模具的設(shè)計、加工工藝等因素，采用豎排排樣方式。 四、模具結(jié)構(gòu)形式合理性分析 在保證產(chǎn)品尺寸公差等級的前提下，應(yīng)盡量簡化模具結(jié)構(gòu)復雜程度，降低模具制造費用，這是設(shè)計模具的守則。本次設(shè)計所選用的單耳止動墊圈沖壓件，外形比較簡單，又為確保一定的生產(chǎn)效率故，選用復合模結(jié)構(gòu)，而倒裝復合模的結(jié)構(gòu)比順裝復合模簡單，同時方便廢料的去除，

11、故選用沖孔－落料倒裝復合模。（如下圖） 五、模具主要零件形式、材料的選擇、公差配合、技術(shù)要求的說明 1. 凸模設(shè)計 (1). 沖孔凸模采用標準件，為B型圓凸模。將凸模固定在凸模固定板上。 (2). 由于沖孔凸模采用標準件，故采用凸模與固定板H7/m6配合，上面留有 臺階。 (3). 查【1】表10-52選取圓凸模 B II.(GB2863.1-81) d D(m6) D1 h L 基本尺寸 極限偏差 I型 15.2 18 +0.018 +0.007 22 3 40 (4). 凸模強度校核： (i) 壓應(yīng)力校核： =4*

12、1*350/120=11.67 ：許用應(yīng)力，查【1】表8-50查得=120Mpa。 ：切應(yīng)力，查【1】表8-7得=350Mpa。 而d=15.2mm， 因為 d>， 故設(shè)計合理。 (ii) 彎曲應(yīng)力校核： 因為是有導向裝置的凸模： =40 ` F：沖裁力 所以長度足夠合理。 2. 凹模設(shè)計 (1) 凹?？卓谛问郊爸饕獏?shù) 因為工件形狀簡單，精度要求較低，沖件上出料，廢料向下落，凹模，此凹模的特點為不易積沖件或廢料，故孔口磨損積壓力較小，但刃邊強度較差，口口尺寸隨刃磨而增大。 (2) 凹模外形尺 查【1】表2－39取c＝30mm，h＝22mm (3) 凹模刃口與

13、邊緣，刃口與刃口之間距離 查【1】表2－41，且為保證足夠強度，凹模刃口與邊緣之間距離： a＝30mm 沖孔和落料模具刃口與刃口之間距離大于5mm 所以凹模設(shè)計可行 為了使凹模結(jié)構(gòu)簡單，將落料沖孔的凹模做成同一塊凹模板，強度足夠。 3. 凸凹模設(shè)計 由于落料凸模為線切割出來的較復雜件，故采用與固定板的鉚接式固定，以減少加工時的難度。凸凹模因為形狀比較復雜，故采用線切割加工，所以為直通式 4. 凸模與凹模的固定 (1). 凸模： 由于沖孔凸模采用標準件，故采用凸模與固定板H7/m6配合，上面留有臺階。 (2). 凹模： 為簡化結(jié)構(gòu)，沖孔落料凹模并成一塊凹模板。

14、 5. 模具典型組合選取 因為為保證凹模有足夠強度，及壁厚足夠，所以選擇凹模周界為 L *B=100*80的模具。查【3】國標GB2851.1-81 和GB2873.1-81選擇個參數(shù)的尺寸。具體見下表。 凹模邊界 配用模架配合高度 孔距 B L Hmin Hmax S S1 S2 S3 100 80 140 165 76 40 56 28 零件 規(guī)格 數(shù)量 墊板GB2858.3-81 100*80*4 1 固定板GB2858.2-81 100*80*12 1 凹模GB2858.1-81 100*80*22 1 卸料板

15、GB2858.2-81 100*80*10 1 固定板GB2858.2-81 100*80*14 1 墊板GB2858.3-81 100*80*4 1 螺釘GB70-76 M8*45 6 圓柱銷GB119-76 8*45 2 卸料螺釘GB2867.5-81 8*38 4 彈簧GB2089-80 － 7 螺釘GB70-76 M8*55 4 圓柱銷GB119-76 8*50 2 圓柱銷GB119-76 8*40 沖模的高度 而 -5mm=165-5=150mm， +10mm=140+10=150mm 又- 5 +10

16、mm 所以合模高度計算合理。 6. 標準模架的選用 設(shè)計采用后側(cè)導柱模架，具體規(guī)格見下表： 單位：mm 凹模周界 閉合高度 上模座 下模座 導柱 導套 L B Hmax Hmin GB2855.1-81 GB2855.1-81 GB2855.1-81 GB2861.6-81 100 80 165 140 100*80*30 100*80*40 20*130 20*70*35 1）上模座GB2855.1-81 凹模周界 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R L2 D(H7) D1(H7) L

17、 B D0 基本尺寸 極限 偏差 基本尺寸 極限 偏差 100 80 30 110 90 145 125 35 60 32 +0.025 0 35 +0.025 0 2）下模座GB2855.1-81 凹模周界 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R L2 D(H7) D1(H7) L B D0 基本尺寸 極限 偏差 基本尺寸 極限 偏差 100 80 80 40 25 90 90 150 150 125 125 35 60 20 -0.02

18、0 -0.041 22 -0.020 -0.041 3）導柱GB2855.1-81 d L 基本尺寸 極限偏差 （h6） 20 0 -0.009 120 d L 基本尺寸 極限偏差 （h6） 22 0 -0.009 130 4）導套GB2855.1-81 d D(r6) L h l 油槽數(shù) b a 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 （H7） 20 +0.013 0 32 +0.050 +0.034 70 28 15 2 3 1 22 35 5）模柄 選用C型

19、 30 -0.065 -0.195 75 64 16 2 11 52 9 15 9 6）卸料螺釘 d l H T S r≤ ≤ c b M6 8 7 12.5 8 4 5 7.5 5.7 0.4 0.5 4.5 1 0.3 2 7）頂板 選用C型 D d R r H b 40 20 5 4 6 10 7. 定位零件 彈簧彈頂擋料銷 D(d9) D d1 l L 基本尺寸 極限偏差 8 -0.040 -0.076 10 7

20、12 24 8. 卸料裝置 a) 型式： 采用彈壓卸料上出料板 查【1】表2-54 b) 卸料板與凸模之間的間隙 因為是彈壓卸料板，所以凸凹模與卸料板孔配合按照H7/h6。 9. 材料的選擇 因為凸凹模在強壓，連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的，并伴有溫度的升高，因此選用T10A。其余材料的選用根據(jù)表8-37[1]。具體見裝配圖明細表。 10. 公差與配合 所有的銷孔均采用H7/r6 (過盈配合) 有間隙的配合采用H7/h6(間隙配合) 六、凸、凹模工作部分尺寸與公差 1、 凸凹模間隙 沖裁件材料為Q235，料厚，查【2】表3-4，得到最小、最

21、大沖裁間隙：0.10mm，0.14mm, 0.040mm 2、 刃口尺寸計算：采用配置加工的方法計算，該單耳制動墊圈涉及如下尺寸： d=320 -0.39㎜ B=180 -0.27 ㎜ L 1=220 -0.33㎜ L=360 -0.39㎜ d 1=21+0.33 0㎜ 其中d為B類尺寸（隨著凹模磨損，尺寸會變小）其余為A類尺寸（隨著凹模磨損，尺寸會變大）。查閱【1】表2-28；【1】表2-30；【1】表2-32 A類尺寸： (1). B=180 -0.27 ㎜ 0.27；x=0.75; -0.020, +0.020， 校核 ，成立 所取凸、凹模公差滿足條件

22、 有【1】表2-32得 =(18-0.75*0.27)+0.0675 0=17.7975+0.0675 0mm =(17.7975-0.04)0 -0.055=17.75750 -0.0675mm (2). L 1=220 -0.33㎜ 0.33,x=0.75, -0.020, +0.025， 校核 ，成立 所取凸、凹模公差滿足條件， 有【1】表2-32得 =(22-0.75*0.33)+0.0825 0=21.7525+0.0825 0mm =(21.7525-0.04)0 -0.0825=21.71250 -0.0825mm (3). L=360 -0.39

23、㎜ 0.39,x=0.75，-0.020, +0.030 校核 0.050 ，成立 所取凸、凹模公差滿足條件， 有【1】表2-32得 =(36-0.75*0.39)+0.0975 0= 35.7075+0.0975 0mm =(35.7075-0.04)0 -0.0975=35.66750 -0.0975mm (4). d=320 -0.39 ㎜ 0.39,x=0.75, -0.020, +0.030 校核 0.050 ，成立 所取凸、凹模公差滿足條件， 有【1】表2-32得 =(32-0.75*0.39)+0.0975 0= 31.7075+0.0975

24、0mm； =(31.7075-0.04)0 -0.0975=31.66750 -0.0975mm B類尺寸： (5). d 1=21+0.33 0㎜ 0.33,x=0.75, -0.020，+0.020 校核 ，成立 所取凸、凹模公差滿足條件， 有【1】表2-32得 (21+0.75*0.33)0 -0.0825=21.24750 -0.0825mm； (21.2475+0.04)+0.0825 0=21.2875+0.0825 0mm 各個刃口計算結(jié)果統(tǒng)計如下： IT9 凹 凸 180 -0.27 17.80+0.0675 0

25、 17.760 -0.0675 220 -0.33 21.75+0.0825 0 21.710 -0.0825 360 -0.39 35.71+0.0975 0 35.670 -0.0975 320 -0.39 31.71+0.0975 0 31.670 -0.0975 21+0.33 0 21.250 -0.0825 21.29+0.0825 0 七、壓力中心計算、彈性元件的選用及計算 1. 沖裁的壓力中心計算： 建立坐標系、標注如圖示所示，分別計算各條

26、線段的壓力中心。 說明：該零件為軸對稱形狀，壓力中心在X軸上，只需計算X的坐標即可。 又可借助AtuoCAD軟件，直接測量得到如下結(jié)果： 1) ： 由圖已知=12mm ，該線段的壓力中心即為它的幾何中心，該線段的壓力中心為； 2) ： 線段的壓力中心即為它的幾何中心 ； 3) ： ，； 4) ： ，； 5) ： ，該線段的壓力中心即為它的幾何中心 ； 6) ： ，； 7) ： 根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同； 8) ： 根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同； 9) ： 根據(jù)軸對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同； 10) ： 根據(jù)軸

27、對稱， 與 的數(shù)據(jù)信息相同； 11) 沖孔圓 ： 該圓壓力中心即在它的幾何中心，其周長為47.12，其壓力中心在原點，即 ； 匯總各個線段長度及其在X軸方向上的壓力中心位置： 線 段 長 度mm X軸上的壓力中所在位置 12 11.88 2.22 7.81 18.64 30.35 16.64 7.81 2.22 11.88 沖孔圓 47.12 計算該零件的壓力中心：（借助AtuoCAD軟件測得沖壓件總長為123.463） ＝ 2. 彈性元件——彈簧的選用

28、 本復合們模裝置在圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘會用到彈簧。 按照模具按照空間，擬選用4組彈簧： （1）圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘配合使用彈簧 （i）查【1】表10-1得 在最大許用變形量0.75h0時，F(xiàn)=2980N，符合。 （ii）查【1】圖10-2得， （iii）檢查彈簧最大壓縮量 hj=16.2>13.6 故所選彈簧是合適的。 八、沖裁力計算、設(shè)備類型及噸位的確定 1、 沖裁力計算 該模具采用復合模，擬選擇彈性卸料、上出料的沖裁模 。 · 落料沖裁力： 162.31*1*432=70117.92N 其中：L：為沖裁件外形的周長 σb：查【1】表8-7,

29、 σb=432~461 MPa，取σb =432MPa · 沖孔沖裁力 65.97*1*432=28499.04N · 卸料力 0.05*61884=3505.896N :查【2】表3-11，得到=0.05 · 推件力 :查【2】表3-11，得到=0.063 n：根據(jù)，因為壁厚t=0.5，得到 · 6*0.063*28499.04=10772.64N · 總沖裁力 =70117.92+28499.04+3505.896+10772.64=112895.496N 2、 壓力機選定 根據(jù)112895.496N 壓力機公稱壓力1.3=146.764KN 綜合

30、考慮閉合高度、設(shè)備折舊等因素選用，查【1】表9-3，選用公稱壓力為160KN的開始壓力機。具體規(guī)格如下表所示： 公稱壓力/KN 160 發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm 5 滑塊行程/mm 70 行程次數(shù)/次·min-1 115 最大封閉高度（固定臺和可傾式） 220 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 60 滑塊中心到床身距離/mm 160 工作臺尺寸 左右/mm 450 前后/mm 300 工作臺孔尺寸 左右/mm 220 前后/mm 110 直徑/mm 160 立柱間距離/mm 220 活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平

31、面距離/mm 150 模柄孔尺寸（直徑深度）/mm 工作臺板厚度/mm 60 墊板厚度/mm 40 傾斜角（可傾式工作臺壓力機） 九、小結(jié) 沖壓模具設(shè)計課程設(shè)計是設(shè)計課程中一個重要的環(huán)節(jié)，通過這三周的課程設(shè)計讓我在各方面都受到了模具設(shè)計的訓練，對模具的有關(guān)各個零件有機的結(jié)合有了深刻的認識。 由于我們在設(shè)計方面沒有經(jīng)驗，理論知識也不是特別扎實，難免在設(shè)計中出現(xiàn)這樣那樣的問題，從最先的選取方案，查表的不精確，到之后的對實際零件的不了解，印象不深刻，導致選取零件的困難，繪制過程中的尺寸繪制不精確，長度測量的誤差，等等。通過計算大批量的數(shù)據(jù)，才能得到之后的設(shè)計數(shù)據(jù)，

32、所以在繪制中有些不合理的，需要反復修改，不斷請教老師、同學，及時改正錯、不足，力求精益求精。 通過設(shè)計，可以對我們的查閱資料的能力有了很大鍛煉。對數(shù)據(jù)的采集、匯總，需要數(shù)的查取，第一次這樣大批量接觸，過程中的確會有較多的誤差， 在計算數(shù)據(jù)時，除了做到盡量計算精準外，還運用到了多方面的知識，比如我們之前學的高數(shù)，工程力學，機械原理等相關(guān)知識，有了這樣的過程，了解到之前學習的不足，有些數(shù)據(jù)的計算方法不了解，造成了困難，必須翻出之前的教科書，找尋方法，也給自己在學習方法上敲響了警鐘。計算和繪制圖形同樣要求我們足夠細致，思路清晰，在設(shè)計過程中多少都有些誤差與結(jié)構(gòu)錯誤，主要由于理論知識的不扎實，實踐經(jīng)驗的缺乏，對零件沒有認知，對細節(jié)沒有把握，但通過課程設(shè)計，收獲頗多，一方面進一步鞏固了多門學科的理論知識，初步用于了實踐，另一方面，培養(yǎng)了自己解決問題的能力，對數(shù)據(jù)處理的能力，以及發(fā)揚團隊合作精神，大家共同解困難能力，相信經(jīng)過這樣的過程，通過自己的努力，可以面對更多的問題和困難，可以做得更好。 十、參考文獻 【1】 王孝培主編. 沖壓手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 1990 【2】 溫其金 徐新成主編. 沖壓工藝及沖模設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2004 【3】 中華人民共和國國家標準 - 26 -