墊圈沖壓模模具設(shè)計

《模具設(shè)計與制造》課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：墊圈院（系）：專業(yè)：班級：設(shè)計人：指導(dǎo)老師：完成日期：2010年1月7日緒言1、課程設(shè)計的目的課程設(shè)計是課程的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，同時是第一次對學(xué)生進(jìn)行全面的模具設(shè)計訓(xùn)練。其基本目的是：1)綜合運用冷沖模課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實踐的知識去分析和解決模具設(shè)計問題，并使所學(xué)專業(yè)知識得到進(jìn)一步鞏固和深化。2)學(xué)習(xí)模具設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設(shè)計、零部件的設(shè)計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計和計算的能力。3)通過計算和繪圖，學(xué)會運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)模具設(shè)計的基本技能。2、課程設(shè)計的內(nèi)容1)模具整體方案設(shè)計，包括零件的工藝分析、模具類型的確定、壓力中心計算、刃口尺寸計算、壓力機選擇等；2)模具整裝配圖和模具重要零件設(shè)計；3)編寫設(shè)計計算說明書。要求每個學(xué)生完成：模具整體裝配圖1張，凸模、凹模、凸凹模等零件圖3－5張，設(shè)計計算說明書1份，三維零件模型。3、設(shè)計步驟分析1）分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性根據(jù)生產(chǎn)批量及零件的質(zhì)量要求，確定是否采用沖壓加工。2）分析制件的沖壓工藝性按產(chǎn)品的圖紙，分析零件的形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量和材料等是否符合沖壓工藝的要求，并繪制沖壓制件圖。3.）確定沖壓工藝方案先擬定出各種不同的沖壓方案，然后加以分析比較，確定其中最佳的一種工藝方案，最后編寫沖壓工藝規(guī)程（即定出工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序、工序定位方法以及其它輔助工序的安排）4）確定模具結(jié)構(gòu)形式根據(jù)制件的生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求、形狀復(fù)雜程度及實際生產(chǎn)條件選擇適當(dāng)?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)形式（模具結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟性、操作方便、使用安全可靠等）。5）工藝設(shè)計計算沖裁模的工藝設(shè)計計算：選擇排樣方案，搭邊值，條料寬度，送進(jìn)步距，確定裁板法，計算材料利用率。按比例畫出排拉圖，并標(biāo)注尺寸。計算沖裁力，初選壓力機。確定凸、凹模間隙值。確定凸、凹模刃口尺寸及公差。模具壓力中心確定繪制模具結(jié)構(gòu)草圖及模具零件的初步選用，計算模具的閉合高度。最后確定壓力機的規(guī)格。6）繪制模具總圖和模具零件圖模具總圖應(yīng)符合沖模習(xí)慣畫法及機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，總圖上應(yīng)標(biāo)注必要的尺寸，如模具閉合高度、壓力中心、模柄直徑、下模外形尺寸、主要零件配合尺寸、頂桿距離，并標(biāo)注必要的技術(shù)條件。目錄前言…………………………2一．課程設(shè)計任務(wù)書……………………5二．工藝設(shè)計部分2.1分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性…………6沖壓件工藝分析………………………6…………………7……………………7三、排樣方式的確定及其計算墊圈坯料排樣方法選擇………………8…………9……………9…………………10……………………10四、壓力中心及沖裁力的計算壓力中心確定…………10…………10……………10……………11五、凸、凹模間隙值，刃口尺寸及公差計算沖裁模初始雙面間隙Z………………11凸、凹模刃口尺寸的確定……………12六、模具主要零部件的設(shè)計……………………12……………12凸模的設(shè)計……………14凸模固定板設(shè)計………………………14………………15………………16…………………16零件選型………………16七、模具裝配總圖繪制模具裝配總圖……………………16工作原理…………17八、總結(jié)……………………18九、參考文獻(xiàn)………………19一、課程設(shè)計任務(wù)書1、課題名稱：墊圈2、課程設(shè)計內(nèi)容：（1）模具整體方案設(shè)計，包括零件的工藝分析、模具類型的確定、壓力中心計算、刃口尺寸計算、壓力機選擇等；（2）模具整裝配圖和模具重要零件設(shè)計；（3）編寫設(shè)計計算說明書。3、設(shè)計要求：要求每個學(xué)生完成：模具整體裝配圖1張，凸模、凹模、凸凹模等零件圖3－5張，設(shè)計計算說明書1份，三維零件模型。4、日程安排：內(nèi)容日程備注分配課題、交代任務(wù)、文具和資料準(zhǔn)備等1天查資料、工藝性分析、排樣、方案確定、工作零件尺寸計算、強度校核、設(shè)備選用等計算內(nèi)容2天畫模具裝配草圖1天畫模具裝配圖2天畫零件圖2天寫說明書1天機動+考核1天共計10天二、工藝分析設(shè)計部分分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性該制件為大批量生產(chǎn)，所得制件質(zhì)量要求不太高，選擇沖壓加工比機械加工效率更高，也沒有特殊要求，所以采用沖壓加工的經(jīng)濟性更好。沖壓件工藝分析此工件為一圓形的墊圈，外圓和內(nèi)圓具有公差等級要求，采用沖裁模設(shè)計有落料、拉深、沖孔和切邊四個工序。該沖壓件厚度為1.5mm，材料為08鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個直徑為10mm的孔，孔與邊緣之間的距離也滿足沖裁的要求。該零件為帯凸緣的圓筒形件，要求外形尺寸，材料為08鋼，料厚t=1.5mm，大批量生產(chǎn)，沒有厚度不變的要求；零件的形狀簡單、對稱，底部圓角半徑r=3mm>t，凸緣處的圓角半徑滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要求；圓筒拉深件尺寸為IT13級，高度偏差其余尺寸自由公差滿足拉深工藝對精度的要求；零件所用的材料為08鋼拉深性能較好，要求具有較好的塑形=324～441MPa=196MPa屈強～0.60<0.66所以只需一次拉深，該拉深件具有較好的塑形。易于拉深成形。沖壓工藝方案的確定《沖壓模具及設(shè)備》表6-17《沖壓模具及設(shè)備》該工件包括落料﹑拉深﹑沖孔和切邊三個個基本工序，可有以下三種方案：《沖壓模具及設(shè)備》表6-17《沖壓模具及設(shè)備》方案一：落料和沖孔﹑拉深﹑切邊。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料—拉深—沖孔和切邊級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：落料—拉深—沖孔和切邊復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要多道工序多副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，但模具稍顯復(fù)雜，工件最小壁厚1.5mm小于凸、凹模需用的最小壁厚3.2mm，模具強度較大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，操作方便，適于一次拉深就能滿足要求的工件，排除前兩種方案，方案三相對較合理。所以選擇方案三為最佳工藝方案。2.4墊圈毛坯尺寸計算（1）計算坯料直徑D材料厚度t=1.5mm，故按中線尺寸計算。根據(jù)零件尺寸查表6-5得切邊余量△R=3.0mm,故坯料凸緣直徑。由表6-6查得帶凸緣圓筒形件的坯料直徑計算公式為當(dāng)R=r時：依表6-6零件形狀圖所示，,R=r=1.5mm,,h=3mmH=6mm，,代入上式得（2）判斷可否一次拉深成形毛坯料相對厚度：凸緣的相對直徑：計算拉深系數(shù)：根據(jù)表6-16查得：極限拉深系數(shù)：,極限相對高度：,由于剛好滿足要求，所以能一次拉深成形（3）拉深次數(shù)與各次拉深工序件尺寸拉深次數(shù)n凸緣直徑筒形尺寸內(nèi)尺寸d高度H圓角半徑R（外形）r（內(nèi)形）16經(jīng)過上面的計算以及分析，最后編寫出：沖壓工藝規(guī)程表，見附表《沖壓工藝規(guī)程卡》。。由于本次拉深過程由本小組其他同學(xué)完成，不作詳細(xì)說明。我主要負(fù)責(zé)落料模的設(shè)計，所以后面的設(shè)計主要為落料模的設(shè)計。三、排樣方式的確定及其計算墊圈坯料排樣方法選擇如下圖2排樣方案圖所示，由于該落料件的尺寸比較大，所以選擇（a）排樣方法比較合理。此排樣為有廢料排樣。沖件尺寸完全由沖模保證，因此沖件質(zhì)量好，模具壽命高，但材料利用率低。料邊與搭邊值由于材料厚度t=mm，查表4-18得：a1mm，amm因此取工件間尺寸：a1mm，側(cè)邊尺寸：amm。其墊圈排樣圖如下圖3所示：料寬的確定選用有導(dǎo)料板導(dǎo)向且無側(cè)壓裝置條料寬度：===69.6㎜導(dǎo)板間距離：步進(jìn)距S=㎜計算材料的利用率一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為：四、壓力中心及沖裁力的計算壓力中心確定該沖裁件形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，所以其壓力中心為圓心。沖裁力的計算㎜考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料性能與厚度的波動，一般t=2㎜∴取沖壓力計算卸料力表4-22取卸料力推件力：取凹模刃口直壁高度㎜所以：=所以卸料力采用剛性裝置下出料方式的沖模時：總壓力：初選壓力機查《沖壓模具及設(shè)備》表3-5根據(jù)標(biāo)稱壓力選型為：開式雙柱可傾式壓力機JG23-25其主要技術(shù)規(guī)格：標(biāo)稱壓力250KN；滑塊行程65㎜；滑塊行程次數(shù)55次/min；最大閉合高度270㎜；封閉高度調(diào)節(jié)量55㎜；喉深200㎜；立柱距離270㎜；工作臺尺寸：前后370㎜，左右560㎜；工作臺孔尺寸：前后200㎜，左右290㎜，直徑260㎜，墊板尺寸50㎜；模柄孔尺寸：直徑40㎜，深度60㎜。所選取的壓力機標(biāo)稱壓力：該壓力機能夠滿足本次沖壓制件的要求。五、凸、凹模間隙值，刃口尺寸及公差計算沖裁模初始雙面間隙Z間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力和模具壽命都有很大影響，是沖裁工藝與沖裁模設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗法，間隙值可按要求分類查表確定。對于尺寸精度和斷面質(zhì)量要求不高的沖裁件，在滿足沖裁件要求的前提下，應(yīng)以提高模具壽命和降低沖裁力為主，選用較大雙面間隙值。查表可得到：㎜㎜凸、凹模刃口尺寸的確定落料落料凹模，凸模刃口尺寸：校核間隙：所取的凸、凹模公差滿足：將已知和查表的數(shù)據(jù)帶入公式4-3，4-4得：凹模：凸模：六、模具主要零部件的設(shè)計本工序主要是落料模的設(shè)計，落料為一圓形的制件，由于其形狀簡單，尺寸不大、料厚大于0.3mm，可以采用導(dǎo)板式落料模來進(jìn)行加工落料。凹模的設(shè)計該沖裁件為大批量生產(chǎn)，所以采用刃口強度較高則凹模的外形尺寸：凹模板厚度：取H=50㎜凹模輪廓尺寸:由于采用的是導(dǎo)板式落料模，則其長度應(yīng)大于3L長度。因此查：取凹模輪廓：長×寬×高=400×250×36mm凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取6㎜，漏料部分錐度取95°（為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計近似于刃口輪廓的簡化形狀）凸模的設(shè)計此凸模刃口為圓形，結(jié)構(gòu)簡單，因為該凸模尺寸較大，所以不需要強度與剛度的校核。凹模長度計算：圖5.凸模凸模固定板設(shè)計凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H/m。材料采用Q235.導(dǎo)板高度H=30mm取查標(biāo)準(zhǔn)件周界輪廓：長×寬×高=150×100×20mm圖6.凸模固定板板設(shè)計材料采用Q235，查標(biāo)準(zhǔn)件厚度取H=8㎜。墊板和凸模固定板長寬一樣。因此周邊輪廓為：長×寬×高=150×100×5mm圖7.墊板導(dǎo)板設(shè)計材料采用Q235，查標(biāo)準(zhǔn)件。厚度取H=36㎜其導(dǎo)板輪廓：長×寬×高=400×250×28mm材料采用Q235，查《中國模具工程大典》沖模標(biāo)準(zhǔn)件：，其輪廓為：長×寬×高=100×40×2mm各零件的型號選取可以參考總裝配圖的標(biāo)題欄，做了詳細(xì)的介紹。七、模具裝配總圖繪制模具裝配總圖該制件為簡單的落料，所以模具結(jié)構(gòu)簡單。采用正裝式單工序模。出件方式為下出料，定位方式采用導(dǎo)板和定位銷定位。卸料方式為剛性卸料。使結(jié)構(gòu)簡單，模具造價降低。如下圖所示：圖9模具裝配總圖工作原理圖9所示為沖制圓形零件的導(dǎo)板式落料模，工作零件為凸模5和凹模8，定位零件是活動擋料銷6、始用擋料銷10、導(dǎo)料板12和承料板11，導(dǎo)板7即是導(dǎo)向零件又是卸料零件。工作時，條料沿承料板11、導(dǎo)料板12自右向左送進(jìn)，首次送進(jìn)時先用手將始用擋料銷10推進(jìn)，使條料端部被始用擋料銷阻擋定位，凸模5下行與凹模8一起完成落料，沖件由凸模從凹模孔中推下。凸模回程時，在凸模上的條料被導(dǎo)板卸下。繼續(xù)送進(jìn)條料時，先松手使始用擋料銷復(fù)位，將落料后的條料端部搭邊越過活動擋料銷6后再反向拉緊條料，活動擋料銷抵住搭邊定位，落料工作繼續(xù)進(jìn)行。因活動擋料銷對首次落料起不到作用，故設(shè)置始用擋料銷釘。《互換性與技術(shù)測量》p17表1-8標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（GB/T1800.3-1998）《沖壓模具及設(shè)備》P28表2-3沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能p244表6-2圓筒形拉深件徑向尺寸的偏差值《沖壓模具及設(shè)備》P246表6-5帶凸緣筒形拉深件的切邊余量P247表6-6常見旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計算公式毛坯D=《沖壓模具及設(shè)備》P271表6-16帶凸圓筒形件首次拉深的極限拉深系數(shù)《沖壓模具及設(shè)備》P271表6-17帶凸圓筒形件首次拉深的極限相對高度《沖壓模具與設(shè)備》P107表4-18最小搭邊值《沖壓模具及設(shè)備》p106公式4-13公式4-14《沖壓模具及設(shè)備》表4-18得a=1.2㎜表4-19得=0.6㎜表4-20得《沖壓模具及設(shè)備》P102公式4-9《沖壓模具及設(shè)備》P110公式4-18P29表2-3沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能P110公式4-20公式4-21表4-22取《沖壓模具及設(shè)備》表3-5開式雙柱可傾聽式壓力機主要技術(shù)規(guī)格查P93表4-10沖裁模初始雙面間歇Zp96查表4-13規(guī)則形狀件沖裁時凸凹模的制造公差，表4-14磨損系數(shù)得《互換性與測量技術(shù)》取自由公差I(lǐng)T14表3-2得△=0.87㎜《沖壓模具及設(shè)備》p96公式4-3，公式4-4沖壓模具及設(shè)備》公式4-37凹模壁厚查表4-29《中國模具工程大典》《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》:P38《中國模具工程大典》標(biāo)準(zhǔn)件《中國模具工程大典》表矩形墊板標(biāo)準(zhǔn)件矩形導(dǎo)板標(biāo)準(zhǔn)件矩形承料板標(biāo)準(zhǔn)件《沖壓模具及設(shè)備》《沖壓模具及設(shè)備》P118《冷沖壓模具圖集》P48八、總結(jié)在本小組同學(xué)的協(xié)同作用和安老師的指導(dǎo)幫助下,我們共同完成了拉深?！皦|圈”的設(shè)計（本次設(shè)計我的主要任務(wù)是落料模具的設(shè)計）。通過這次兩個周的課程設(shè)計，我學(xué)會了如何設(shè)計一副完整的模具,明確了設(shè)計理念和設(shè)計思路。在設(shè)計過程中,我雖然遇到了很多困難,但同時也收獲了許多課堂中學(xué)不到的知識,比如在設(shè)計我與本小組其他同學(xué)相互探討，培養(yǎng)了我的溝通、交流能力，以及團(tuán)隊合作能力。而在落料