1、洛陽理工學院 課程設計說明專用紙課程設計說明書課程名稱： 沖壓工藝與模具設計 設計課題： 圓環墊片沖壓模具 專 業： 材料成型及控制工程 指導教師： 班 級： 姓 名： 學 號： 2013年 12月 21 日課 程 設 計 任 務 書 機電工程系 系 材料成型及控制工程 專業 學生姓名 班級 學號 課程名稱： 沖壓工藝與模具設計 設計題目： 圓形墊片沖壓模具設計 課程設計內容與要求：（1）、設計模具零件圖若干份（A3或A4圖紙，建議A3） ；（2）、設計模具總裝圖一份（A2或A3圖紙，建議A2） ；（3）、模具設計計算說明書一份（不少于10頁A4紙）；（4）、設計必須仔細認真，允許討論，不允許

2、抄襲或復制。設計（論文）開始日期 2013年12月16日 指導教師 設計（論文）完成日期 2013年12月22日 2013年12月21日 年 月 日 指導教師 課 程 設 計 評 語 機電工程系 系 材料成型及控制工程 專業 學生姓名 班級 學號 課程名稱： 沖壓工藝與模具設計 設計題目： 圓形墊片沖壓模具設計 課程設計篇幅：圖 紙 3 張說明書 15 頁指導教師評語：題 目： 墊圈的設計 內 容：（一）沖壓件的工藝性分析 （二）確定工藝方案及模具機構形式（三）模具設計計算 （四）模具總體設計（五）模具主要零部件的結構設計（六）沖壓設備的選擇（七）繪制模具總裝圖（八）拆畫零件圖（九）設計總結（

3、十）參考文獻目 錄（一）.沖壓件的工藝性分析6（二）.確定工藝方案模具機構形式6（三）.模具設計計算7 （1）排樣方式的確定及其計算 ( 2) 計算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算 （4）沖壓力的計算 （5）壓力中心的計算（四）.模具總體設計10（五）.模具主要零部件的結構設計10 （1）落料凸、凹模的結構設計 （2）彈性元件的設計計算 （3）模架的設計（六）.沖壓設備的選擇14（七）.繪制模具總裝圖15（八）.拆畫零件圖15（九）.參考文獻第- 16 -頁沖裁模具設計設計任務如下：(一)沖壓件的工藝性分析該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧組成的。沖裁件內外形所能達到的經濟精

4、度為IT11IT14。凡產品圖樣上沒有標注公差等級或者公差的尺寸，其極限偏差數值通常按IT14級處理。將以上精度與零件的精度要求相比較，可以為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。經查公差表，各尺寸公差為： 18-00.62mm 8+00.52mm (二)確定工藝方案及模具結構形式該工件所需的沖壓工序包括落料、沖孔兩個基本工序，可以擬定出以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔,采用單工序模分兩次加工。方案二：落料-沖孔復合沖壓,采用復合模加工。方案三：落料-沖孔級進沖壓,采用級進模加工。方案一模具結構簡單，

5、但需兩道工序兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足顧客的要求，而且工件的累積誤差大，操作不方便。由于該工件大批量生產，所以方案二和方案三更具優越性。·該零件8mm的孔與18mm的最小距離為10mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm），可以采用沖孔、落料復合模或沖孔、落料級進模，復合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產率也高，盡管模具結構比較復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。級進模雖生產率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產采用方案二的復

6、合模為佳。(三)模具設計計算（1）排樣方式的確定及其計算設計復合模時，首先要設計條料的排樣圖，因該零件外形為圓形，可采用有廢料排樣的直排比較合適。參考沖壓工藝與模具設計表2.8確定其排樣方式為直排畫出排樣圖排 樣 圖由于R=9mm查表2-12最小搭邊值可知：工藝搭邊值a(側面)=2mm a1(工件間)=1.5mm 。計算條料的寬度： B=18+2×2=22mm步距：S=18+1.5=19.5mm材料利用率的計算：計算沖壓件毛坯的面積：A=×R2 =×92 =254.34mm 2一個步距的材料利用率：=254.34/22×19.5=59.3(2)計算凸、凹

7、模刃口尺寸 查沖壓工藝與模具設計書中表2-5得間隙值Zmin=0.132mm，Zmax=0.240mm。1）沖孔8mm凸、凹模刃口尺寸的計算由于制件結構簡單，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：查沖壓工藝與模具設計書中表2-7得8mm凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.020mm校核： Zmax-Zmin =（0.240-0.132）=0.108mm 而凸+凹 =（0.020+0.020）=0.040mm滿足 Zmax-Zmin凸+凹的條件查沖壓工藝與模具設計書中表2-6得：因為0.52mm0.20mm所以磨損系數X=0.5,

8、按式（2-5） d凸=（8+0.5×0.52）-00.020=mm D凹=mm (3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算由于外形形狀簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：查沖壓工藝與模具設計書中表2-7得凸、凹模制作公差 凸=0.020mm 凹 =0.020mm校核：Zmax-Zmin =（0.240-0.132）=0.108mm而凸+凹 =0.040mm滿足 Zmax-Zmin凸+凹的條件查沖壓工藝與模具設計書中表2-6得：IT14級時磨損系數X=0.5,按式（2.5） d凹=17.74-00.020mm d凹=17.872+00

9、.030mm(4)沖壓力的計算落料力 F落 = Ltb=（2R×1.5×450）N=38.151KN沖孔力 F沖 = Ltb=（2r×1.5×450）N=16.956KN沖孔時的推件力 F推=n K推F孔由沖壓工藝與模具設計書中表3-2得h=6mm 則n=h/t=6mm/2=3個查沖壓工藝與模具設計書中表2-11得K推=0.055 F推=n K推F孔=3×0.055×16.956=2.798KN落料時的卸料力 F卸=K卸F落查沖壓工藝與模具設計書中表2-11取K卸=0.04故 F卸=K卸F落=0.04×38.151=1.52

10、6KN總沖壓力為：F總=F落+F孔+F推+F卸=（38.151+16.956+2.798+1.526）KN=59.572KN為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖F總=1.3×F總=1.3×59.572=77.445KN(5)壓力中心的計算 零件為規則的圓形墊片，所以壓力中心為其幾何中心。（四）.模具的總體設計根據上述分析，本零件的沖壓包括沖壓和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復合模，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模空洞中，應在凹模孔設置推件塊，卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開設通槽，

11、使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現的，所以卸料板還應有壓料的作用，應選用彈性卸料板卸下條料。因是大批量生產，采用手動送料方式，從前往后送料。因該零件采用的是倒裝復合模，所以直接用擋料銷和導料銷即可。為確保零件的質量及穩定性，選用導柱、導套導向。由于該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側導柱模架。（五）.模具主要零部件的結構設計 （1）凸模、凹模、凸凹模的結構設計，包括一下幾個方面：落料凸、凹模的結構設計在落料凹模內部，由于要放置推件塊，所以凹模刃口應采用直筒形刃口，并查沖壓工藝與模具設計書中表3-2，取得刃口高度h=6mm,該凹模的結構

12、簡單，宜采用整體式。查沖壓工藝與模具設計書中表3-3，得k=0.40即 凹模高度H=kb=0.40×18mm=7.2mm<15mm取16mm 凹模壁厚C=1.5H=1.5×15mm=22.5mm凹模外形尺寸的確定：凹模外形長度：L=(18+22.5×2)=63凹模外形寬度：B=(18+22.5×2)=63凹模整體尺寸標準化，取為100mm×100mm×16mm凹模的工藝路線工序號工序名稱工序內容1下料將毛坯鍛成平行六面體。尺寸為：125mm×125mm×35mm2熱處理退火3銑平面銑各平面，厚度留磨削余量0.

13、8mm，側面留磨削余量0.5mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相鄰兩側面，保證垂直5鉗工劃線劃出對稱中心線，固定孔及銷孔線6型空粗加工在仿銑床上加工型孔，留單邊加工余量0.15mm7加工余孔加工固定孔及小孔8熱處理淬火回火，保證5862HRC9磨平面磨上下面及基準面達要求10型孔精加工在坐標磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm11研磨型孔鉗工研磨型孔達規定技術要求沖孔凸模的設計沖孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面加推件塊，因此設計成直柱的形狀。為了增加凸模的強度與剛度，凸模固定板厚度取24mm,因凸模比較長，所以選用帶肩的臺階式凸模，凸模長度根據結構上需要來確定。L= h凸

14、模固定板+h落料凹模=（24+16）mm=40mm 凸凹模的結構設計本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個凸凹模。根據整體模具的結構設計需要，凸凹模的結構簡圖如下圖所示： 確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據計算的壓力中心的數據，使壓力中心與模柄中心重合。校核凸凹模的強度：查沖壓工藝與模具設計書中表3-4得凸凹模的最小壁厚為4.0mm，而實際最小壁厚為5mm。故符合強度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙間隙為0.132mm0.240mm.（2）卸料彈簧的設計 根據模具的結構初選2根彈簧，每根彈簧的預壓力為F0F卸/n=(1.53×103/2)N=765

15、N根據預壓力和模具結構尺寸，初選序號6267的彈簧，其最大工作負荷F1=1120N >765N雖彈簧的最大工作負荷符合要求，但其彈簧太長，會使模具的高度增加，所以選用最大工作負荷為1550N范圍內的彈簧。試選6872號中69號彈簧，校驗彈簧最大許可壓縮量Lmax大于彈簧實際總壓縮量L總。69號彈簧的具體參數是：彈簧外徑D=45mm，材料直徑d=9mm，自由高度H0=80mm,節距t=11.5mm，F1=1550N,極限載荷時彈簧高度H1=58.2mm。彈簧的最大的最大許可壓縮量Lmax=（80-58.2）mm=21.8mm彈簧預壓縮量L/=LmaxF0/F1=765×21.8/

16、1550=10.76mm校核：卸料板工作行程t+h1+h2=1.5+1+1=3.5mm 凸模刃磨量和調節量 h3=6mm 彈簧實際總壓縮量 L總=L/+t+h1+h2+h3=（11.13+3.5+6）mm =20.63mm由于21.8>20.63，即Lmax>L總,所以所選彈簧是合適的。69號彈簧規格為：外 徑: D=45mm鋼絲直徑： d=9mm自由高度： H0=80mm 裝配高度： H2= H0- L/=(80-10.76)=69.24mm彈簧的窩座深度：h= H0-Lmax+ h卸料板+ t +1- h凸凹模- h修模=（80-21.8+14+1.5+1-58-6）mm=10

17、.7mm彈簧外露高度：H3= H2-h- h卸料板窩深=（69.24-10.7-7）mm=51.54mm.(3)模架的設計 模架各零件標記如下： 上模座：100mm×100mm×20mm 下模座：100mm×100mm×25mm 導 柱：B32h5×120mm×35mm 導 套：B32H6×65mm×23mm模 柄：38mm×60mm墊板厚度：100mm×100mm×24mm卸料板厚度：100mm×100mm×14mm凸模固定板厚度：100mm×100mm

18、×24mm模具的閉合高度：H閉= h上模座+h墊板+h凸模固定板+h落料凹模+t+ h凸凹模+h下模座 =（20+24+24+16+1.5+48+25）（mm） =158.5mm（六）.沖壓設備的選擇通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25能滿足使用要求。其主要技術參數如下表。公稱壓力/KN 250滑塊行程/mm 60行程次數(不小于)(次/min) 100封閉高度/mm 300最大封閉高度調節量/mm 70滑塊中心至機身距離/mm 180(標準型)工作臺尺寸(左右×前后)/mm 500×350(標準型)工作臺孔尺寸(直徑)/mm 150(標準型)立柱間距離(不小于)/mm 2