1、本 科 课 程 设 计 （ 说 明 书 ）冲压模设计课程设计垫片落料冲孔复合模设计院 系： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 08 机自 A4 班 学 号： 084812746 姓 名： 陈 少 勇 指导老师： 田浩彬 完成日期： 2011.7.1 上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 1目录一、设计任务书 .2二、冲压零件的工艺分析 .21、零件材料分析 .22、冲压零件工艺 方案的确定 .33、凸、凹模刃口尺寸的计算 .34、排样 .65、冲裁力的计算与压 力机的初
2、选 .86、压力中心的确定 .10三、模具整体结构设计 .10四、模具关键零部件的设计 .111、冲孔凸模的结构尺寸设计与校核 .112、凸凹模的结构尺寸设计与校核 .143、聚氨酯橡胶凹模 设计 .164、容框的设计 .175、卸料橡皮的设计 .18五、挡料销的选择与排布 .201、挡料销的选择 .202、挡料销的排布 .20六、标准零件的选用 .211、模架的 选用与校核 .212、模柄的选用 .233、紧固零件的选用 .23七、压力机的校核与最终确定 .24八、模具装配图的绘制 .251、模具装配图 .252、工作原理 .26九、设 计小结 .26十、参考文献 .27上海第二工业大学 S
3、hanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 2垫片零件落料冲孔复合模设计说明书一、设计任务书图 1-1 零件图设计要求：零件名称：垫片零件所用材料：Q235材料厚度：1 mm生产批量：大批量二、冲压零件的工艺分析1、零件材料分析此零件名为垫圈，是典型的冲裁件，其特点为结构简单、对称，最大尺寸 66mm，厚度上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 31mm，且零件图中未标出公差精度求，因此属于一般冲裁精度。成型
4、零件的材料为 Q235，Q235 是一种普通材质的钢材。Q 代表的是这种材质的屈服，后面的 235，就是指这种材质的屈服值，在 235MP 左右，并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。Q235 的力学性能如表 1-1 所示：表 1-1 Q235 的力学性能屈服强度 / MP 抗拉强度 / MP 剪切强度/ MPQ235 235 375-460 3043702、冲压零件工艺方案的确定完成该零件垫圈的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有冲孔、落料两道工序。从工序可能的集中与分散以及工序间的组合可能性来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。方案一采用单工序模生产，先落料再冲孔。该方案模具结构简单
5、，从而使模具制造简便，但是这样需要两道工序两幅模具才可能完成零件的加工，生产效率低，操作也不方便。方案二冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。级进模生产适用于生产批量大、模具设计、制造与维修水平相对较高的外形较小零件的生产，也不太适合此零件的生产。方案三采用复合模生产，先落料再冲孔，将各工序复合在一起一次冲裁成型，能保证较高的生产率，且操作安全。再者，复合模生产时，零件精度主要取决于模具的制造精度。此外，由于复合模进行冲裁时，弹性卸料板先将毛坯压紧，再进行冲压，因此剪切端面质量较好，工件平整。综上所述，决定用复合模进行生产。上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic
6、 University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 43、凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸的计算有两种不同的方法，即凸、凹模分开加工和凸、凹模配合加工两种方法。凸、凹模分开加工要分别标注凸模和凹模的尺寸与制造公差，适用于圆形和形状简单的工件。凸、凹模配合加工的方法适用于形状复杂或料薄工件模具的制造，精度较高但模具制造不如凸、凹模分开加工简便。综上所述，结合此次加工零件外形由圆形和长方形组成，比较简单，因此凸、凹模刃口尺寸的计算选用凸、凹模分开加工的方法计算。因为已知零件图标注尺寸未给出公差要求，因此按自由公差处理，即未注公差尺寸的极限偏差按 GB/804-79 的
7、IT14 精度等级查取，查哈尔滨工业大学出版社出版的机械精度设计与检查基础第六版 P39 表 3-2 可得零件的自由极限偏差，并绘制零件图如图 1-2 所示：图 1-2 零件图零件如图 1-1 所示，名称为垫圈，材料：Q235、厚度为 1.0 mm 、公差等级：IT14 查冲压工艺学P14 表 2-3，可确定凸、凹模制造公差， Zmax=0.070 Zmin=0.050ZmaxZmin=0.070-0.050=0.020mm 上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 5冲孔冲直径 D=9 的
8、两个内孔，以凸模为基准计算，查冲压手册P57 表 2-28 和冲压手册P58 表 2-30 得凸、凹模制造偏差和系数 x 分别为：p=0.020mm d=0.020mm x=0.5用以下公式进行计算：d +p =0.040 ZmaxZmin=0.02不满足|p |+ |d | ZmaxZmin，因此取 d=0.6*（ZmaxZmin）=0.012 和 p=0.4*（ZmaxZmin）=0.008凸模： dp=(dmin + x)=(9+0.5 *0.36)=9.18即：d p=9.18凹模： d d=( dp+ Zmin)=(9.18+0.05)=9.23落料落料以凹模为基准进行计算，分别对半
9、圆弧 24，宽度为 18 的直边进行落料。同理查取系数 X=0.5 p=0.008mm d=0.012mm x=0.5凹模： D d=(Dmax - X)0-p0-0.0080-0.0080-0.008+d0+0.0120+0.0120+d0上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 6=(24 0.5 *0.52)=23.74宽度：B d=（18-0.5*0.6） =17.97mm凸模： D p=( Dd - Zmin)=(23.74 - 0.050) =23.69 宽度：B p =（17.
10、97-0.050）=17.92mm中心距尺寸计算零件上两个孔之间的中心距尺寸为 420.15mm，相应的凸模中心距尺寸为：L=（420.15/4）mm=42 0.04 mm4、排样 经讨论，此零件生产采用单行排列，有两种排样方式：第一种排样方式：排样如图 1-3 所示：+0.0120+0.01200-p0-0.0080-0.0080.0120+0.01200-0.0080-0.008上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 7图 1-3 第一种排样方式图两工件之间的搭边 a1=1.5mm,工
11、件的边缘搭边 a=2.0mm，步距为 25.5mm条料宽度为 70mm。材料的利用率：一个步距内材料的利用率：=一个工件面积/一个步距内材料面积 X 100%=1147 /26*70*100%=63.02%第二种排样方式：排样如图 1-4 所示：图 1-4 第二种排样方式图上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 8两工件之间的搭边 a1=2.0mm,工件的边缘搭边 a=1.0mm，步距为 68mm条料宽度为 26mm材料的利用率：一个步距内材料的利用率：=一个工件面积/一个步距内材料面积
12、X 100%= 1147 /68*28*100%=60.21%综上所述，第一种排样方式的材料利用率较第二种排样方式的材料利用率高，因此，选用第一种排样方式进行生产。5、冲裁力的计算与压力机的初选在此垫片零件的复合冲裁模设计中，落料部分采用了聚氨酯橡胶模的形式，冲孔部分为刚性冲裁模，因此，在计算冲裁力时要分别考虑、单独计算，然后再根据所需力的大小初步选定压力机型号。聚氨酯橡胶模落料力的计算聚氨酯橡胶冲裁时冲裁力为：F 落=K*p*A其中，F 落冲裁力，单位 N；K安全系数，取 1.21.4；P单位压力，单位 MP；A冲件面积，单位 mm2；又 P=1.4*t* /h其中，t材料厚度，单位 mm；
13、材料抗剪强度，单位 MP；上海第二工业大学 Shanghai Second Polytechnic University 冲压模设计课程设计 （08 机自 A4 陈少勇） 9h橡胶冲压深度已知材料厚度 t=1mm,橡胶冲压深度取 h=2mm, 材料抗剪强度 =310MP,冲件面积 A=1147 mm2，取 K=1.3，带入以上公式得冲裁力为：F 落=K*p*A=K*A*1.4*t* /h=1.3*1.4*1147*1*310/2=323.57 KN刚性刃口冲孔力的计算根据冲压手册公式，可知：F 冲=3.14*K*d*t* 式中K磨损系数，取 1.3；d冲孔直径，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，MP；已知冲压孔径 d=9mm,材料厚度 t=1mm, 抗剪强度 =310MP，带入公式计算得：F 冲=3.14*K*d*t* =3.14*1.3*9*1*310=11.39 KN弹性卸料力的计算由于模具设计中采用了弹性卸料方式，在此需计算卸料力的大小，以便计算总压力以及弹性卸料元件的设计。查冲压手册得卸料力计算公式为：F 卸=K1*F 落F 落=K*L*t*
