墊圈沖壓模模具設計

模具設計與制造課程設計說明書設計題目： 墊 圈 院 （系）： 專 業(yè)： 班 級： 設 計 人： 指導老師： 完成日期： 2010 年 1 月 7 日 緒 言1、課程設計的目的課程設計是課程的最后一個教學環(huán)節(jié)，同時是第一次對學生進行全面的模具設計訓練。其基本目的是：1)綜合運用冷沖模課程和其它有關先修課程的理論及生產實踐的知識去分析和解決模具設計問題，并使所學專業(yè)知識得到進一步鞏固和深化。2)學習模具設計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和計算的能力。3)通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等，培養(yǎng)模具設計的基本技能。2、課程設計的內容1)模具整體方案設計，包括零件的工藝分析、模具類型的確定、壓力中心計算、刃口尺寸計算、壓力機選擇等；2)模具整裝配圖和模具重要零件設計；3)編寫設計計算說明書。要求每個學生完成：模具整體裝配圖1 張，凸模、凹模、凸凹模等零件圖35張，設計計算說明書1份，三維零件模型。3、設計步驟分析1）分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性根據(jù)生產批量及零件的質量要求，確定是否采用沖壓加工。2）分析制件的沖壓工藝性按產品的圖紙，分析零件的形狀、尺寸、精度、表面質量和材料等是否符合沖壓工藝的要求，并繪制沖壓制件圖。3.）確定沖壓工藝方案先擬定出各種不同的沖壓方案，然后加以分析比較，確定其中最佳的一種工藝方案，最后編寫沖壓工藝規(guī)程（即定出工序性質、工序數(shù)目、工序順序、工序定位方法以及其它輔助工序的安排）4）確定模具結構形式根據(jù)制件的生產批量、尺寸大小、精度要求、形狀復雜程度及實際生產條件選擇適當?shù)哪＞呓Y構形式（模具結構的合理性、經(jīng)濟性、操作方便、使用安全可靠等）。5）工藝設計計算沖裁模的工藝設計計算： 選擇排樣方案，搭邊值，條料寬度，送進步距，確定裁板法，計算材料利用率。 按比例畫出排拉圖，并標注尺寸。 計算沖裁力，初選壓力機。 確定凸、凹模間隙值。 確定凸、凹模刃口尺寸及公差。 模具壓力中心確定 繪制模具結構草圖及模具零件的初步選用，計算模具的閉合高度。 最后確定壓力機的規(guī)格。6）繪制模具總圖和模具零件圖模具總圖應符合沖模習慣畫法及機械制圖國家標準，總圖上應標注必要的尺寸，如模具閉合高度、壓力中心、模柄直徑、下模外形尺寸、主要零件配合尺寸、頂桿距離，并標注必要的技術條件。目 錄前 言2一課程設計任務書5二工藝設計部分2.1分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性62.2沖壓件工藝分析62.3沖壓工藝方案的確定72.4墊圈毛坯尺寸計算7三、排樣方式的確定及其計算3.1墊圈坯料排樣方法選擇83.2料邊與搭邊值93.3料寬的確定93.4步進距103.5計算材料的利用率10四、壓力中心及沖裁力的計算4.1壓力中心確定104.2沖裁力的計算104.3沖壓力計算104.4初選壓力機11五、凸、凹模間隙值，刃口尺寸及公差計算5.1沖裁模初始雙面間隙Z115.2凸、凹模刃口尺寸的確定12六、模具主要零部件的設計6.1確定沖裁模的結構126.2凹模的設計126.3凸模的設計146.4凸模固定板設計146.5墊板設計156.6導板設計166.7承料板166.7零件選型16七、模具裝配總圖7.1繪制模具裝配總圖167.2模具工作原理17八、總結 18九、參考文獻19一、課程設計任務書1、課題名稱： 墊 圈 2、課程設計內容：（1）模具整體方案設計，包括零件的工藝分析、模具類型的確定、壓力中心計算、刃口尺寸計算、壓力機選擇等；（2）模具整裝配圖和模具重要零件設計；（3）編寫設計計算說明書。3、設計要求：要求每個學生完成：模具整體裝配圖1 張，凸模、凹模、凸凹模等零件圖35張，設計計算說明書1份，三維零件模型。4、日程安排：內 容日 程備 注分配課題、交代任務、文具和資料準備等1天查資料、工藝性分析、排樣、方案確定、工作零件尺寸計算、強度校核、設備選用等計算內容2天畫模具裝配草圖1天畫模具裝配圖2天畫零件圖2天寫說明書1天機動+考核1天共 計10天二、工藝分析設計部分2.1分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性該制件為大批量生產，所得制件質量要求不太高，選擇沖壓加工比機械加工效率更高，也沒有特殊要求，所以采用沖壓加工的經(jīng)濟性更好。2.2沖壓件工藝分析此工件為一圓形的墊圈，外圓和內圓具有公差等級要求，采用沖裁模設計有落料、拉深、沖孔和切邊四個工序。該沖壓件厚度為1.5mm，材料為08鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構相對簡單，有一個直徑為10mm的孔，孔與邊緣之間的距離也滿足沖裁的要求。該零件為帯凸緣的圓筒形件，要求外形尺寸，材料為08鋼，料厚t=1.5mm，大批量生產，沒有厚度不變的要求；零件的形狀簡單、對稱，底部圓角半徑r=3mm>t，凸緣處的圓角半徑滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要求；圓筒拉深件尺寸為IT13級，高度偏差其余尺寸自由公差滿足拉深工藝對精度的要求；零件所用的材料為08鋼拉深性能較好，要求具有較好的塑形 =324441MPa =196 MPa 屈強=0.450.60 <0.66所以只需一次拉深 ，該拉深件具有較好的塑形 。易于拉深成形。2.3沖壓工藝方案的確定沖壓模具及設備表6-17沖壓模具及設備表6-16得m1=0.49該工件包括落料拉深沖孔和切邊三個個基本工序，可有以下三種方案：方案一：落料和沖孔拉深切邊。采用單工序模生產。方案二：落料拉深沖孔和切邊級進沖壓。采用級進模生產。方案三：落料拉深沖孔和切邊復合沖壓。采用復合模生產。方案一模具結構簡單，但需要多道工序多副模具，生產效率低，難以滿足該工件大批量生產的要求。方案二只需一副模具，生產效率較高，但模具稍顯復雜，工件最小壁厚1.5mm小于凸、凹模需用的最小壁厚3.2mm，模具強度較大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三只需一副模具，生產效率較高，操作方便，適于一次拉深就能滿足要求的工件，排除前兩種方案，方案三相對較合理。所以選擇方案三為最佳工藝方案。2.4 墊圈毛坯尺寸計算（1）計算坯料直徑D 材料厚度t=1.5mm，故按中線尺寸計算。 根據(jù)零件尺寸查表6-5得切邊余量R=3.0mm,故坯料凸緣直徑。由表6-6查得帶凸緣圓筒形件的坯料直徑計算公式為當R=r時：依表6-6零件形狀圖所示，, R=r=1.5mm, , h=3mm H=6mm，, 代入上式得 （2）判斷可否一次拉深成形 毛坯料相對厚度：凸緣的相對直徑： 計算拉深系數(shù)： 根據(jù)表6-16查得：極限拉深系數(shù)： , 極限相對高度： ,由于 剛好滿足要求， 所以能一次拉深成形（3）拉深次數(shù)與各次拉深工序件尺寸拉深次數(shù) n凸緣直徑 筒形尺寸內尺寸d高度 H 圓角半徑R（外形）r（內形） 161.50.75經(jīng)過上面的計算以及分析，最后編寫出：沖壓工藝規(guī)程表，見附表沖壓工藝規(guī)程卡。由于本次拉深過程由本小組其他同學完成，不作詳細說明。我主要負責落料模的設計，所以后面的設計主要為落料模的設計。三、排樣方式的確定及其計算3.1墊圈坯料排樣方法選擇如下圖2排樣方案圖所示，由于該落料件的尺寸比較大，所以選擇（a）排樣方法比較合理。此排樣為有廢料排樣。沖件尺寸完全由沖模保證，因此沖件質量好，模具壽命高，但材料利用率低。圖2.排樣方案圖3.2料邊與搭邊值由于材料厚度t=1.5mm，查表4-18得：a11.0mm， a1.2mm因此取工件間尺寸：a12.0mm，側邊尺寸：a2.0mm。其墊圈排樣圖如下圖3所示：圖3.料邊與搭邊值圖3.3料寬的確定選用有導料板導向且無側壓裝置條料寬度：=69.6 導板間距離：3.4步進距S=3.5計算材料的利用率一個進距內的材料利用率為：四、壓力中心及沖裁力的計算4.1壓力中心確定該沖裁件形狀簡單，結構對稱，所以其壓力中心為圓心。4.2沖裁力的計算考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料性能與厚度的波動，一般取K=1.3t=2取4.3沖壓力計算卸料力 表4-22取卸料力 推件力： 取凹模刃口直壁高度H=4.5所以： =所以卸料力 采用剛性裝置下出料方式的沖模時：總壓力：4.4初選壓力機查沖壓模具及設備表3-5 根據(jù)標稱壓力選型為： 開式雙柱可傾式壓力機 JG23-25其主要技術規(guī)格：標稱壓力250KN；滑塊行程65； 滑塊行程次數(shù)55次/min；最大閉合高度270；封閉高度調節(jié)量55；喉深200；立柱距離270；工作臺尺寸：前后370，左右560；工作臺孔尺寸：前后200，左右290，直徑260，墊板尺寸50；模柄孔尺寸：直徑40，深度60。所選取的壓力機標稱壓力：該壓力機能夠滿足本次沖壓制件的要求。五、凸、凹模間隙值，刃口尺寸及公差計算5.1沖裁模初始雙面間隙Z間隙對沖裁件質量、沖裁力和模具壽命都有很大影響，是沖裁工藝與沖裁模設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗法，間隙值可按要求分類查表確定。對于尺寸精度和斷面質量要求不高的沖裁件，在滿足沖裁件要求的前提下，應以提高模具壽命和降低沖裁力為主，選用較大雙面間隙值。查表可得到：5.2凸、凹模刃口尺寸的確定落料落料凹模，凸模刃口尺寸：校核間隙： 所取的凸、凹模公差滿足： 將已知和查表的數(shù)據(jù)帶入公式4-3，4-4得：凹模：凸模：六、模具主要零部件的設計6.1確定沖裁模的結構本工序主要是落料模的設計，落料為一圓形的制件，由于其形狀簡單，尺寸不大、料厚大于0.3mm，可以采用導板式落料模來進行加工落料。6.2凹模的設計該沖裁件為大批量生產，所以采用刃口強度較高則凹模的外形尺寸：凹模板厚度： 取 H=50凹模輪廓尺寸: 由于采用的是導板式落料模，則其長度應大于3L長度。因此查中國模具工程大典表5.2-15矩形凹模板：取凹模輪廓： 長寬高=40025036 mm凹模刃口采用直刃壁結構，刃壁高度取6，漏料部分錐度取95（為便于加工，落料凹模漏料孔可設計近似于刃口輪廓的簡化形狀）圖4.凹模6.3凸模的設計此凸模刃口為圓形，結構簡單，因為該凸模尺寸較大，所以不需要強度與剛度的校核。凹模長度計算：圖5. 凸模6.4凸模固定板設計 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H/m。材料采用Q235.導板高度H=30mm取 查中國模具工程大典表5.2-16矩形固定板標準件周界輪廓：長寬高=15010020 mm圖6. 凸模固定板6.5墊板設計材料采用Q235，查中國模具工程大典表5.2-17矩形墊板標準件厚度取H=8。墊板和凸模固定板長寬一樣。因此周邊輪廓為： 長寬高=1501005 mm圖7. 墊板6.6導板設計材料采用Q235，查中國模具工程大典表5.2-16矩形導板標準件。厚度取H=36 其導板輪廓： 長寬高= 40025028 mm圖8.導板6.7承料板材料采用Q235，查中國模具工程大典沖模標準件：表5.2-46承料板，其輪廓為：長寬高= 100402 mm6.8零件選型各零件的型號選取可以參考總裝配圖的標題欄，做了詳細的介紹。七、模具裝配總圖7.1繪制模具裝配總圖該制件為簡單的落料，所以模具結構簡單。采用正裝式單工序模。出件方式為下出料，定位方式采用導板和定位銷定位。卸料方式為剛性卸料。使結構簡單，模具造價降低。如下圖所示：圖9模具裝配總圖1.模柄 2.上模板 3.墊板 4.凸模固定板 5.凸模 6.活動擋料銷 7.導板 8.凹模 9.下模板 10.始用擋料銷 11.承料板 12.導料板7.2模具工作原理圖9所示為沖制圓形零件的導板式落料模，工作零件為凸模5和凹模8，定位零件是活動擋料銷6、始用擋料銷10、導料板12和承料板11，導板7即是導向零件又是卸料零件。工作時，條料沿承料板11、導料板12自右向左送進，首次送進時先用手將始用擋料銷10推進，使條料端部被始用擋料銷阻擋定位，凸模5下行與凹模8一起完成落料，沖件由凸模從凹?？字型葡?。凸?；爻虝r，在凸模上的條料被導板卸下。繼續(xù)送進條料時，先松手使始用擋料銷復位，將落料后的條料端部搭邊越過活動擋料銷6后再反向拉緊條料，活動擋料銷抵住搭邊定位，落料工作繼續(xù)進行。因活動擋料銷對首次落料起不到作用，故設置始用擋料銷釘?；Q性與技術測量p17 表1-8標準公差數(shù)值（GB/T1800.3-1998）沖壓模具及設備P28 表2-3沖壓常用金屬材料的力學性能 p244 表6-2圓筒形拉深件徑向尺寸的偏差值沖壓模具及設備P246 表6-5 帶凸緣筒形拉深件的切邊余量P247 表6-6 常見旋轉體拉深件坯料直徑的計算公式 毛坯 D=66.7沖壓模具及設備P271 表6-16帶凸圓筒形件首次拉深的極限拉深系數(shù)m1=0.42沖壓模具及設備P271 表6-17帶凸圓筒形件首次拉深的極限相對高度沖壓模具與設備P107 表4-18 最小搭邊值 沖壓模具及設備p106 公式4-13公式4-14沖壓模具及設備表4-18得a=1.2表4-19得=0.6表4-20得沖壓模具及設備P102公式4-9沖壓模具及設備P110 公式4-18P29 表2-3沖壓常用金屬材料的力學性能P110公式4-20公式4-21表4-22取沖壓模具及設備表3-5開式雙柱可傾聽式壓力機主要技術規(guī)格查P93表4-10沖裁模初始雙面間歇ZZmax=0.240、Zmin=0.132p96 查表4-13規(guī)則形狀件沖裁時凸凹模的制造公差，表4-14磨損系數(shù)得互換性與測量技術取自由公差IT14表3-2得=0.87沖壓模具及設備p96 公式4-3，公式4-4沖壓模具及設備公式4-37凹模壁厚查表4-29中國模具工程大典表5.2-15矩形凹模板沖壓模具簡明設計手冊 :P38 式2.24中國模具工程大典表5.2-16矩形固定板標準件中國模具工程大典表5.2-17矩形墊板標準件中國模具工程大典表5.2-16矩形導板標準件中國模具工程大典表5.2-16矩形承料板標準件沖壓模具及設備沖壓模具及設備P118冷沖壓模具圖集P48八、總結在本小組同學的協(xié)同作用和安老師的指導幫助下,我們共同完成了拉深?！皦|圈”的設計（本次設計我的主要任務是落料模具的設計）。通過這次兩個周的課程設計，我學會了如何設計一副完整的模具,明確了設計理念和設計思路。在設計過程中,我雖然遇到了很多困難,但同時也收獲了許多課堂中學不到的知識,比如在設計我與本小組其他同學相互探討，培養(yǎng)了我的溝通、交流能力，以及團隊合作能力。而在落料模的設計過程中，我大量翻閱課外資料，然后理清設計思路，培養(yǎng)了我獨立學習，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，在查表以及查公式的同時，對專業(yè)知識也進行了一次全面的鞏固，夯實了專業(yè)理論知識。在說明書的編寫中，我掌握了說明書的編寫格式，更加熟練的運用word；在模具零件圖和總裝圖的設計中，我采用了計算機輔助設計技術，對Auto CAD、UG三維模型的運用也更加的熟練。這些對我以后的學習、工作中有著極其重要的作用。但由于本人是第一次進行沖壓模具的設計，所以在設計中還有很多問題，在理清設計思路方面花了不少時間，在設計的過程中也走了許多的彎路，設計中也固然存在許多不完善的地方。但這次設計是我的開篇之作，必將為我以后的設計之路奠定良好而堅實的基礎。最后，我對本次課程設計的指導老師安老師以及本組同學表以真誠的感謝！ 2010-12-29九、參考文獻1. 模具設計與制造 人民郵電出版社 2008年11月 李奇 朱江峰 主編 謝暉 副主編 張歧生 主審2. 沖壓模具精選88例設計分析 化學工業(yè)出版社 2010年3月 鐘翔山 等編著3. 沖壓模具及設備 機械工業(yè)出版社 2006年1月 教育部機械職業(yè)教育教學指導委員會、中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編4. 中國模具工程大典 電子工業(yè)出版社 2007年3月 第四卷 沖壓模具設計6.沖壓模具簡明設計手冊 化學工業(yè)出版社 2005年1月 郝濱海 編著7.互換性與技術測量中國計量出版社 2009年6月 廖念釗 李碩根等編著 8.冷沖壓模具圖集 北京理工大學出版社 2007年2月 齊衛(wèi)東 主編20