压圈零件的冲压工艺分析与模具设计说明书(打印.莫星星)

成型1122课程设计-1-第1章．冲压零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IT13～IT14。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，各尺寸公差为：φ60-00.62mmφ32+00.52mm35+00.52mm6+00.3mm第2章.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φ32mm×35mm的孔与φ60mm的最小距离为25mm，大于此零件要求的最小壁厚（1.2mm），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。成型1122课程设计-2-第3章．模具设计计算3.1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=30﹥2×2查表2.9最小搭边值可知：最小工艺搭边值a(侧面)=1.5mma1(工件间)=1.2mm分别取a=2㎜a1=2㎜计算条料的宽度：B=60+2×2=64mm步距：S=60+2=62mm材料利用率的计算：计算冲压件毛坯的面积：A=π×R2=π×302=2826mm2一个步距的材料利用率：η=%100BSnA=2826/(64×62)=61.21﹪3.2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。成型1122课程设计-3-1）冲孔φ32mm×35mm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《冲压工艺与模具设计》书中表2.5得φ32mm凸、凹模制造公差：δ凸=0.020mmδ凹=0.025mm校核：Zmax-Zmin=（0.360-0.246）㎜=0.114mm而δ凸+δ凹=（0.020+0.025）㎜=0.045mm满足Zmax-Zmin≥δ凸+δ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0.52＞0.20所以磨损系数X=0.5,按式（2.5）d凸=mind=（32+0.5×0.52）-00.020=0020.026.32mmD凹=minZd凸=025.00）246.026.32（=025.00506.32mm查《冲压工艺与模具设计》书中表2.5得2.2mm×4mm的矩形凸、凹模制造公差：δ凸=0.020mmδ凹=0.020mmδ凸+δ凹=0.020+0.020=0.040mm满足Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的条件3.3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δ凸=0.020mmδ凹=0.030mm校核：Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm而δT+δA=0.050mm满足Zmax-Zmin≥δ凸+δ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,成型1122课程设计-4-按式（2.5）d凸=mind=64.26-00.020mmd凹=minZd凸=64.506+00.030mm3.4冲压力的计算落料力F落=Ltτb=（2πR×2×450）N=169.56KN冲孔力F冲=Ltτb=（336.9×10π/180+4+2×2.2）×2×450=60.453KN冲孔时的推件力F推=nK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=0.05F推=nK推F孔=3×0.05×60.453=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=0.04×169.56=6.7824KN总冲压力为：F总=F落+F孔+F推+F卸=（169.56+60.453+9.068+4.748）KN=243.829KN为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲F总′=1.3×F总=1.3×243.829=316.9777KN3.5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.成型1122课程设计-5-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=2πR=188.4㎜X1=0L2=58.77mmX2=-0.68L3=L5=2.2mmX3=X5=10.9㎜L4=4mmX4=12㎜将以上数据代入压力中心坐标公式X=(L1X1+L2X2+…+L5X5)/L1+L2+…+L5X=[188.4×0+58.77×(-0.68)+2.2×10.9+4×12+2.2×10.9]/(188.4+58.77+2.2+4+22.2)=0.28mm成型1122课程设计-6-第4章.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。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。第5章.模具主要零部件的结构设计5.1凸模、凹模、凸凹模的结构设计①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=0.40×60mm=24mm凹模壁厚C=1.5H=1.5×=36mm凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度：L=(30+16×2)㎜=62㎜成型1122课程设计-7-凹模外形宽度：B=(30+16×2)㎜=62㎜凹模整体尺寸标准化，取为80mm×80mm×40mm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：160mm×160mm×30mm2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0.3～0.4mm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58～62HRC9磨平面磨上下面及基准面达要求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②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25mm,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=（25+24）mm=49mm(取50mm)③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：成型1122课程设计-8-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得凸凹模的最小壁厚为4.9mm，而实际最小壁厚为9mm。故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双间隙为0.246mm～0.360mm.5.2卸料弹簧的设计根据模具的结构初选6根弹簧，每根弹簧的预压力≥F卸/n=(4.75×103/6)N=791.7N根据预压力和模具结构尺寸，初选序号62～67的弹簧，其最大工作负荷F1=1120N791.7N虽弹簧的最大工作负荷符合要求，但其弹簧太长，会使模具的高度增加，所以选用最大工作负荷为1550N范围内的弹簧。试选68～72号中69号弹簧，校验弹簧最大许可压缩量Lmax大于弹簧实际总压缩量L总。69号弹簧的具体参数是：弹簧外径D=45mm，材料直径d=9mm，自由高度H0=80mm,节距t=11.5mm，F1=1550N,极限载荷时弹簧高度H1=58.2mm。弹簧的最大的最大许可压缩量Lmax=（80-58.2）mm=21.8mm弹簧预压缩量L/=LmaxF0/F1=791.7×21.8/1550=11.13mm校核：卸料板工作行程t+h1+h2=2+1+0.5=3.5mm成型1122课程设计-9-凸模刃磨量和调节量h3=6mm弹簧实际总压缩量L总=L/+t+h1+h2+h3=（11.13+3.5+6）mm=24.23mm由于25.6524.23，即LmaxL总,所以所选弹簧是合适的。69号弹簧规格为：外径:D=50mm钢丝直径：d=9mm自由高度：H0=80mm装配高度：H2=H0-L/=(90-11.13)=78.87mm弹簧的窝座深度：h=H0-Lmax+h卸料板+t+1-h凸凹模-h修模=（90-24.23+14+2+1-58-6）mm=18.77mm弹簧外露高度：H3=H2-h-h卸料板窝深=（78.87-18.77.-10）mm=50.1mm5.3模具主要零件尺寸1.模柄成型1122课程设计-10-2.上模座3.垫板成型1122课程设计-11-4.凹模5.凸模成型1122课程设计-12-6.凹模卸料板7.垫板成型1122课程设计-13-8.下模板9.凸凹模成型1122课程设计-14-10.凸模固定板5.4模架的设计模架各零件标记如下：上模座：140mm×140mm×35mm下模座：140mm×140mm×35mm导柱:116mm×22mm导套：22mm×65mm×33mm模柄：φ42mm×52mm垫板厚度：140mm×140mm×16mm卸料板厚度：140mm×140mm×24mm凸模固定板厚度：140mm×140mm×20mm模具的闭合高度：H闭=h上模座+h垫板+h凸模固定板+h落料凹模+t+h卸料板+h橡胶垫+h下模座=（25+10+28+24+2+14+50+30）（mm）=183mm成型1122课程设计-15-第6章.冲压设备的选择6.1压力机类型的选择(1)中、小型冲压件选用开式机械压力机。(2)大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机。(3)导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机。(4)大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机。(5)校平、整形