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南昌航空大学航机学院飞行器制造工程专业专业课程设计题目：垫圈冲压工艺及倒装复合模设计专业飞行器制造工程班级070321学号07032105姓名陈晓龙起止日期2008.11.08至11.21指导教师（签名）目录1.绪论2.冲裁件工艺性分析1材料1.2工件结构形状1.3尺寸精度2.冲裁工艺方案的确定3.模具结构形式的确定4.模具总体设计4.1模具类型的选择4.2操作与定位方式4.2.1操作方式4.2.2定位方式4.3卸料、出件方式4.3.1卸料方式4.3.2出件方式4.4确定送料方式4.5确定导向方式5.模具设计计算5.1排样计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率5.1.1排样方式5.1.2计算条料宽度5.1.3确定步距5.2冲压力的计算5.2.1冲财力的计算5.2.2卸料力、顶尖力的计算5.3模具压力中心的确定5.4模具刃口尺寸的计算5.4.1冲裁间隙分析5.4.2冲模刃口尺寸及公差的计算5.5卸料橡胶的设计5.5.1卸料板工作行程5.5.2卸料橡胶工作行程5.5.3卸料橡胶自由高度5.5.4卸料橡胶的预压紧量5.5.5每个橡胶所承受的载荷5.5.6卸料橡胶的外径D5.5.7校核卸料橡胶自由高度5.5.8卸料橡胶安装高度6.主要部件零件设计6.1工作零件的结构设计6.1.1落料凹模6.1.2冲孔凸模6.2卸料部件的设计6.2.1卸料板的设计6.2.2卸料螺钉的选用6.3模架及其他零部件的选用7.校核模具闭合高度及压力机有关参数7.1校核模具闭合高度7.2冲压设备的选定8.设计并绘制模具总装图、选取标准件9.绘制非标准件零件图总结参考文献附录绪论模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其他加工工艺方法难以加工，形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量，生产率，使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工，易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。1冲材件工艺性分析题目：垫圈冲压工艺及倒装复合模设计图纸：设计资料（数据）及要求：1、图纸2、材料3、批量4、公差均见图示设计要求：1、绘制钣金零件图；2、编制钣金工艺规程；3、绘制模具总装图和非标准零件图；4、编写设计计算说明书。1.1材料由表1-1表1-2分析知：Q235为普通碳素结构钢，具有良好的塑性，焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。1.2工件结构形状工件结构形状相对简单，成对中心对称，只有一个直径为24的孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，可以冲裁。1.3尺寸精度零件图上未注公差为IT12级，尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。表1-1碳素结构钢的化学成分性能及用途牌号等级化学成分σs/Mpaδ5/%σb/Mpa用途举例钢材厚度和型材直径≤16mmWc/%不小于Q195—0.06-0.1219533315-390Q215A0.09-0.1521531335-410用来制造薄钢板钢丝管钢钢钉螺钉地脚螺栓等BQ235A0.14-0.2223526375-460用来制造拉钉螺栓螺母轴销子螺纹钢角钢槽钢钢板等B0.12-0.20C≦0.18D≤0.17Q255A0.18-0.2825524410-510用来制造各种型条钢和钢板B45-0.28-0.3827520490-610相当于35-40钢表1-2部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa）普通碳素钢Q195未退火260-320Q235310-380Q275400-5002冲裁工艺方案方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔-落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。级进模生产。表2-1各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模级进模复合模无导向有导向零件公差等级低一般可达IT13-IT10级可达IT10-IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.2-6mm可加工复杂零件，如宽度形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚极小的异形件度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低使用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生形状复杂，精度要求较高，产平直度要求高的中小型制件的大批量生产结合表2-1分析知：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。方案二也只需要一副模具，制造精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。3模具结构形式的确定倒装式复合模和正装式结构比较：正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。根据零件分析，制件的精度要求较低，孔边距较大，为提高经济效益和简化模具结构，适宜采用倒装复合模生产。根据以上分析确定该制件的生产采用倒装式复合模具生产。4模具总体设计4.1模具类型的选择经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集合的工艺方案，弹性卸料装置，自然漏料的倒装复合结构方式。4.2操作与定位方式4.2.1操作方式零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。4.2.2定位方式因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便，且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。4.3卸料、出件方式4.3.1卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2—0.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1—0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模。工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。4.3.2出件方式因采用倒装复合模生产，故采用下出件为佳。4.4确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机，采用纵向送料方式，即由前向后送料。4.5确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。单只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱的导向方式，即方案四最佳。5模具设计计算55.1排样计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率5.1.1排样方式的选择方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。5.1.2计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表4所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。根据零件形状，查表4工件之间搭边值a=2.0mm,工件与侧边之间搭边值a1=3mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值—△B=（Dmax＋2a）-0△（公式5-1）式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a—冲裁件之间的搭边值；△—板料剪裁下的偏差（其值查表5-2）；B=（64.67＋2×2.2）=69.07-0.50(mm)所以条料宽度在68.57～69.07mm表5-1搭边值和侧边值的数值材料厚度t圆件及r2t圆角矩形边长i≤50矩形边长i50或圆角r≤2工件间a1侧边a工件间a1侧边a工件间a1侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25-0.51.21.51.82.02.22.50.5-0.81.01.21.51.82.01.80.8-1.20.81.01.21.51.51.81.2-1.51.01.21.51.81.92.01.6-2.01.21.52.02.22.02.2表5-2剪裁下的下偏差Δ（mm）条料厚度（mm）条料宽度（mm）≤5050-100100-200200≤10.50.50.71.01-30.51.01.01.03-41.01.01.01.54-61.01.01.02.05.1.3确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。送料步距SS＝28.00mm＋28.00mm＋2mm＝58.00(mm)排样图如图5-2所示。5.1.4计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率η＝Ａ/BS×100%(公式5-2)式中A—一个步距内冲裁件的实际面积；B—条了宽度；S—步距；η=2489.88／69.07×58