(整理)垫圈冲压工艺及模具设计.

精品文档精品文档冲压工艺及模具设计工件名称：垫圈工件简图：如图一生产批量：中批量材料：08材料厚度：0.6mm图一1、冲压件工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为08低碳钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ40mm的孔；孔与边缘之间的距离也满足要求，壁厚为0.8mm。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。2、冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。精品文档精品文档方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。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，难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，且工件最小壁厚20mm远大于凸凹模许用最小壁厚1.8mm，模具强度较好，制造难度小，落料圆和冲孔圆同轴度满足要求。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，但工件同轴度不意满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。3、主要设计计算（1）排样方式的确定及其计算设计复合模，首先要设计条料排样图。垫圈的形状为圆，直排时材料利用率低，应采用多排，如图二垫圈排样图所示的排样方法，可显著地减少废料。搭边值查表可得1mm和1.2mm。冲裁件面积A=πr²=3.14×30²=2826mm²条料宽度B=60×2﹢1.2×2＋61×1.7／2=174.2mm由于冲压常用钢板规格宜选710mm×1420mm的钢板，取B=177.5mm步距S=60+1=61mm一个步距的材料利用率η=nA／BS×100％=3×2826／﹙177.5×61﹚×100％=78.3%精品文档精品文档故条料宽度为177.5mm，步距离为61mm，一个步距的材料利用率为78.3%。查板材标准，宜选710mm×1420mm的钢板，每张钢板可剪裁为4张条料（177.5mm×1420mm），每张条料可冲68个工件，故每张钢板的材料利用率为76.2%。图二排样方式图（2）冲压力的计算该模具采用复合模，考虑操作安全，采用典型的倒装结构。拟选择刚性推件装置推出垫圈。冲压力的相关计算如下。落料力的计算：F=KLtτ式中F——落料力（N）;K——系数，模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。L——落料周边长度（mm）；t——材料厚度（mm）；τ——材料抗剪强度(MPa)。L=πd=3.14×60=188.4mm精品文档精品文档查表可知τ为325MPa。F=KLtτ=1.3×188.4×0.6×325=47759.4N同理冲孔力F冲孔=1.3×3.14×40×0.6×325=31839.6N查表知：卸料力F₁=K₁×F=0.05×47759.4=2387.97N推件力F₂=nK推F冲孔=3×0.05×31839.6=4775.94NF₄=F＋F冲孔＋F₁＋F₂=86762.91N根据计算结果，冲压设备拟选100KN冲床。（3）压力中心的确定及相关计算该工件为规则外形形状，压力中心位于几何中心即圆心上故，不需计算。（4）工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算如下所示。所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按ITl4级确定工件尺寸的公差。零件外形尺寸为：60精品文档精品文档零件内形尺寸为：40查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：零件内形：以凹模为基准：零件内形：以冲孔凸模为基准计算4、模具总体设计（1）弹簧的选择选择依据:最大压缩量时不超过弹簧极限，而最大压缩量=预压量h1+卸料工作行程h2+修模量h3。考虑到卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h1时就应有的压力Fx。由卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初选弹簧的数量为二，则每个弹簧应有的预压力N4.6592/8.1318/Q11nFF。初选弹簧为工作极限负荷Fj=1390N659.4N，钢丝直径d=6mm，弹簧中径D=32mm，自由高度074.06067.0040074.060)4(0)(pxBBd474.00)74.05.060(dB185.0065.5967.00400)(pxAAp017.00467.034.40)67.05.040(精品文档精品文档L0=65mm，极限负荷下的变形量hj=19.3mm。当弹簧在预压量h1时，卸压力达659.4N，由压缩量和力的线形关系得：预压量15.93.1913904.65911jjhFFh又因卸料板的工作行程h2=0.6+1=1.6mm；修磨量h3=5mm；所以最大压缩量)3.19(65.155.615.9jhh总即能满足要求。弹簧装配高度h=L0-h1=65-9.15=55.85mm。（2）卸料板的选择：根据凸凹模及弹簧、卸料螺钉等的布置，取卸料板的平面尺寸为125mm×125mm，厚度为15mm。（3）选择上、下模座：采用GB2855.5、6—1990后侧带导柱形式模板。根据最大轮廓尺寸125mm×125mm选相近规格标准模座．L×B为125mm×125mm，上模座厚35mm，下模板座35mm。（4）导柱导套：按GB2861.1、6选d=38mm，模具闭合高度225.5mm，选导柱110mm,d=22mm。（5）模柄：查表知100kN压力机模柄孔尺寸为Φ30×50。所以选尺寸为Φ30×Φ70的带凸缘形式的模柄。（6）凹模：凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床精品文档精品文档加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。凹模厚度H=Kb=0.3×60mm=18mm（查表2.26得k=0.3）凹模壁厚C=（1.5～2）H=27～36mm取凹模厚度H=20mm，凹模壁厚C=35mm，凹模宽度B=b+2C=（60+2×30）mm=120mm凹模长度L取125mm（送料方向）凹模轮廓尺寸为125mm×125mm×30mm。（7）凸模：1）凸模固定板：厚度：DH)5.1~1(40)5.1~1(60~40所以取其厚度为40mm。直径为130mm。2）凸模全长：结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M10螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L=h₁＋h₂＋t＋h：式中L——凸模长度（mm）；h₁——凸模固定板厚度（mm）；h₂——卸料板厚度（mm）；t——材料厚度（mm）；h——增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5mm～1mm），凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取精品文档精品文档10mm～20mm。L=20+14+0.6+27.4=62mm（8）凸凹模：采用直接固定方法，取其高度为20mm，定凸缘高度为20mm．直径为76mm，为减小模具尺寸，在凸缘外铣去2个缺口以放置卸料弹簧。（9）垫板：考虑推件装置在上模内挖窝，采用垫板加固。取垫板厚度取l0mm，长宽为125×125mm（10）闭合高度：模具闭合高度为上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和。即H0=30+35+62+25+20+40-0.6=211.4mm其中减去的0.6为冲裁时上模进入下模的距离。因公称压力为100KN的压力机的最大闭合高度为170mm小于211.4mm。所以选择公称压力为250KN的压力机。即其Hmax=250mm，Hmin=(250-70)mm=180mm。满足mmHHmmH105min0max。此外模柄的尺寸也应该重选：查表1.7知250kN压力机模柄孔尺寸为Φ50×70。所以选尺寸为Φ50×100的带凸缘形式的模柄.（11）卸料螺钉：精品文档精品文档根据模具的结构选择，并且应满足螺钉窝深h＋螺钉杆长l＋卸料板厚＝０.6＋下模板厚＋凸凹模厚。按GB2867、6-81选d=10mm的带肩卸料螺钉，螺柱长l=60mm。螺钉头高度10mm.因螺钉窝深h+螺钉杆长+卸料板厚=0.5mm十凸凹模厚十下模板厚。即h+60+12=0.5+41+35得卸料螺钉窝深h=24.5mm。检验：卸料螺钉窝深h-螺钉头高度=24.5-10=14.5mm卸料板行程+修磨量+安全间隙=1.5+5+(2~6)=8.5~12.5mm。所以所选的螺钉长度满足要求,并且定卸料螺钉窝深h=24.5mm。（12）推杆的选择：按推件状态时推杆需高出滑块模柄孔一定距离c≈5~10，即推杆长度L≥安全距离c+模柄孔深＋模柄法兰厚＋修模量=c(5~10)+50+16+5=76~81。所以推杆可按GB28671-81选择，其尺寸为：d=12mm,L=100mm，c=7mm。3.4.冲压设备选择：选择公称压力为250KN的开式压力机，其具体数值如下：公称压力250KN，最大封闭高度250mm，封闭高度调节量70mm，工作台尺寸（左右×前后）560mm×360mm，模柄孔尺寸：φ50×70。垫圈冲压工艺卡片精品文档精品文档草图排样图工序工序说明加工草图设备0剪床下料公称压力为250KN的开式压力机1落料2冲孔精品文档精品文档3检验材料名称牌号08号钢每张条数4形状尺寸1420x750每条件数68