1、設計題目：圓墊圈沖壓模具設計學生姓名課程名稱沖壓工藝與模具設計專業班級地 點起止時間設計內容及要求材料：Q235 板厚t=1.51、設計計算說明書：1）制件工藝分析；2）沖壓方案的確定；3）模具工藝零件結構設計、工作部位尺寸計算；4）受力件強度、剛度校核，材料選擇等內容。2、完整的模具裝配圖1張和主要成型零件的零件圖24張，用計算機按機械制圖國家標準繪圖并打印。進度要求講授設計程序，布置設計任務0.5天思考設計方案，選擇成型設備1天確定工藝方案及模具結構1天繪制模具結構草圖3天進行模具設計和計算3天繪制模具裝配圖4天繪制模具非標準件圖（A3）4天參考資料沖壓工藝與模具設計、模具設計手冊其它說明

2、1本表應在每次實施前一周由負責教師填寫二份，教研室審批后交學院院備案，一份由負責教師留用。2若填寫內容較多可另紙附后。3一題多名學生共用的，在設計內容、參數、要求等方面應有所區別。教研室主任： 指導教師： 2012 年 6 月 6 日 附件3： 目 錄1.零件的工藝性分析 .1 1.1結構工藝性 .1 1.2精度 .1 1.3原材料 .12. 工藝方案確定.23. 模具總體設計.2 3.1模具類型的確定.2 3.2模具零件結構形式確定.2 送料及定位方式.2 卸料與出件方式.2 模架的選用.24. 工藝計算.2 4.1排樣設計 .2 4.2沖裁工藝力計算 .3 落料力、沖孔力及沖裁力的計算.3

3、 卸載力、推件力和頂件力的計算 .3 4.3壓力中心的計算.45.模具零件詳細設計.4 5.1工作零件設計.4 5.1.1模具間隙.4 5.1.2落料刃口尺寸及公差計算.4 5.1.3沖孔刃口尺寸及公差計算.4 5.1.4沖孔凸模的設計.5 5.1.5落料凹模的設計.6 5.1.6凸凹模的設計.6 5.2其他板類零件的設計.7 5.3導柱、導套的選用.8 5.4模柄的選用.8 5.5推件塊的設計.8 5.6螺釘、銷釘的選用.96.設備選擇及校核.9 6.1設備選擇.9 6.2設備驗收.97.總裝圖.10參考文獻.111.零件的工藝性分析1.1結構工藝性 圖1-1 工件簡圖 材料：Q235 板厚

4、t=1.5 由圖1-1可知，該零件結構簡單，形狀對稱，無懸臂，凹槽寬度、孔徑、孔邊距均大于1.5倍料厚，可以直接沖出，因此比較適合沖裁。1.2精度 該零件的所有尺寸都未標注公差，按ST5級確定零件的公差，一般的沖壓均能滿足零件的精度要求。由表3-11【1】可得沖裁件尺寸公差： 22 ，10 1.3原材料 Q235是常用沖壓材料，具有良好的塑形（=26%），屈服極限為235MPa，適合沖裁加工。 綜上所述，該零件具有良好的沖裁工藝性，適合沖裁加工。2.工藝方案確定 該零件需要落料和沖孔兩道工序完成，可采用的方案有三種： 方案一：單工序沖裁，先落料再沖孔。 方案二：復合沖裁，落料沖孔同時完成。 方

5、案三：級進沖裁，先沖孔再落料。 比較三種方案：方案一模具結構簡單，制造方便，但需要兩副模具，成本相對較高，生產效率低，且工件的精度較差。而方案二具有較高的生產效率，工件的精度也較高，只需一副模具，模具的加工成本較低，能保證外孔和內孔的同軸度要求。方案三只需一副模具，生產效率較高，操作方便安全，但模具制造復雜，成本較高。 綜上所述，本套模具采用方案二，即采用復合加工。3.模具總體設計3.1模具類型的確定 由表3-17【1】正、倒裝復合沖裁模的特點比較，考慮操作方便與安全性，選用倒裝復合模。3.2模具零件結構形式確定 送料及定位方式。 采用手工送料，因為該模具采用的是條料，在與送料方向垂直方向（即

6、左右方向）上定位，以保證條料沿正確的方向送進，常用導料銷；在送料前方定位，以控制條料的送進步距，常用擋料銷。 卸料與出件方式。 采用彈性卸料裝置卸料，剛性推件裝置推件。 模架的選用。 選用中間導柱導向的滑動導向模架。4.工藝計算4.1排樣設計 根據工件形狀，可以采用單排、交叉雙排或多排；如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結構就會相應增大，從而增加模具生產成本，所以本設計決定采用單排結構。查表3-3【1】得a1=1.5mm，側搭邊a=2mm，則條料寬度B=22mm+22mm=26mm，進距S=22mm+1.5mm=23.5mm。查表3-4【1】得裁板誤差=0.5mm，于是得到圖4-1所示的排樣

7、圖。 根據GB/T708-2006可知，這里選用的鋼板規格為1300mm1200mm，采用橫裁法，則可裁得寬度為26mm的條料50條，每條條料可沖出零件50個。由加工零件的尺寸可計算出該零件的面積為：A=379.94mm2，則材料利用率為： 式中：N為一張板料（或帶料、條料）上沖裁件的總數目，單位為個； A為一個沖裁件的實際面積，單位為mm2； L為板料的長度，單位為mm； B為板料的寬度，單位為mm。可計算出材料利用率=60.9%。 圖4-1 排樣圖4.2沖裁工藝力計算 落料力、沖孔力及沖裁力的計算 由于采用復合沖裁，則總的沖裁力F沖裁為落料力F落料和沖孔力F沖孔之和。其中：F=KLtb 式

8、中，L為剪切長度，單位為mm； t為板料厚度，單位為mm； b為板料的抗剪強度，單位為MPa。 考慮到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數K=1.3。 經計算，L落料=22×=69.08mm；b=450MPa；t=1.5mm； L沖孔=10×=31.4mm；b=450MPa；t=1.5mm； 可得 F落料=KL落料tb =1.3×L落料×t×b =1.3×69.08×1.5×450N =60.618kN F沖孔=KL沖孔tb =1.3×L沖孔×t&

9、#215;b =1.3×31.4×1.5×450N =27.554kN 則 F沖裁=F落料+F沖孔 =60.618kN+27.554kN =88.172kN 4.2.2卸載力、推件力和頂件力的計算 F卸=K卸F落料 F推=nK推 F沖孔 式中， F卸、F推分別為卸料力、推件力，單位為N； K卸、K推 分別為卸料力系數、推件力系數；由表3-8【1】查得 K卸=0.045，K推 =0.055。由表3-30【1】查得 凹模刃口直臂高度h=6mm，則n=h/t=4。可計算出 F卸=K卸F落料=0.045×60.618kN=2.7kN F推=nK推 F沖孔=4&#

10、215;0.055×27.554kN=6.1kN4.3壓力中心的計算 由于落料外形和所沖孔都以x軸和y軸對稱，因此其壓力中心在零件的幾何中心（即圓心）上。 5.模具零件詳細設計5.1工作零件設計 工作零件包括凸模、凹模、凸凹模。由于零件外形規則，其模具采用分別加工法制造。 模具間隙 查表3-19和表3-20【1】得C=(7%10%)t，即 Cmin=7%t=0.07×1.5mm=0.105mm Cmax=10%t=0.1×1.5mm=0.15mm 落料刃口尺寸及公差計算 落料，以凹模為基準，由于零件外形規則，采用分別加工法。查表3-25【1】得凸、凹模的制造偏差分

11、別為： p=0.010mm，d=0.015mm查表3-24【1】摩損系數為： x=0.5 由表3-23【1】所列公式計算得 Dd=（D-x）=（22-0.5×0.2）mm=21.9mm Dp=（Dd-2Cmin）=（21.9-2×0.105）mm=21.69mm 由于p+d=0.010+0.015mm=0.025mm 2（Cmax-Cmin）=2×（0.15-0.105）=0.09mm 即 p+d<2（Cmax-Ccmin） 故模具精度合適。 沖孔刃口尺寸及公差計算 沖孔，以凸模為基準，由于零件外形規則，采用分別加工法進行加工。查表3-25【1】得 p=0.

12、008mm，d=0.012mm 查表3-24【1】摩損系數為： =0.75 由表3-23所列公式計算得 dp=（d+x）=（10+0.75×0.14）mm=10.105mm dd=（dp+2Cmin）=（10.105+2×0.105）mm=10.315mm 由于p+d=0.012+0.008mm=0.02mm 2（Cmax-Cmin）=2×（0.15-0.105）=0.09mm 即p+d<2（Cmax-Cmin） 故模具精度合適。 沖孔凸模的設計沖孔凸模為圓形，參照JB/5826-2008進行設計圓柱頭縮桿圓凸模：D=16mm，d=10mm，L=56mm（見

13、圖5-1 沖孔凸模）。常見的模具鋼有Cr12MoV、Cr12、9SiCr、65Nb等，其中Cr12MoV和Cr12使用較為廣泛。Cr12MoV模具鋼的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、強度均比Cr12高。用于制造截面較大、形狀復雜、工作條件繁重下的各種冷沖模具和工具落料凹模,Cr12MoV模具鋼淬透性好，淬火回火后的強度、韌性比Cr12高，直徑為300400mm以下的工作可完全淬透，淬火變形小，所以材料選用 Cr12MnV，熱處理5862HRC。 圖5-1 沖孔凸模 落料凹模的設計 落料凹模采用整體式結構，外形為矩形，首先由經驗公式計算出凹模外形的參考尺寸，再查標準得到凹模外形的標準尺寸，見表5

14、-1。根據材料 表5-1 落料凹模外形設計 凹模外形尺寸符號 凹模簡圖凹模外形尺寸計算值凹模外形尺寸標準值（JB/T7643.1-2008）凹模厚度H圖5-2落料凹模H=Kb=0.25×22=5.5，H15 取H=15查表3-27得K=0.25L×B×H=100×100×31凹模壁厚C C=（1.52)H =（22.530）取C=30凹模長度LL=b+2C=22+2×30=82凹模寬度BB=b+2C=22+2×30=82 凸凹模的設計 由表3-32【1】查得最小壁厚a=3.8mm，設計凸凹模的最小壁厚為5mm，滿足凸凹模的強

15、度要求。凸凹模在豎直方向定位，可選用螺釘定位和肩帶定位，若選用螺釘定位，則最小壁厚要大于螺釘的直徑。該模具的最小壁厚a=5mm，要靠螺釘來定位會使最小壁厚低于規定的最小壁厚，有可能造成模具開裂，不滿足模具的強度要求，所以選擇肩帶定位，熱處理硬度5862HRC。凸凹模如圖5-3。 圖5-3 凸凹模5.2其他板類零件的設計 當落料凹模的外形尺寸確定后，即可根據凹模外形尺寸查閱有關標準或資料得到模座、固定板、墊板、卸料板的外形尺寸。 查GB/T2851-2008得：滑動導向模架中間導柱100×100×（140165）GB/T2851-2008。為了繪圖方便，還需查出上、下模座的尺

16、寸規格：由GB/T2855.2-2008查得： 滑動導向下模座 中間導柱100×100×40。由GB/T2855.1-2008查得： 滑動導向上模座 中間導柱100×100×30。查JB/T7643.2-2008得： 矩形固定板100×100×16 JB/T7643.2-2008。（凸凹模固定板）查JB/T7643.2-2008得： 矩形固定板100×100×25 JB/T7643.2-2008。（沖孔凸模固定板）查JB/T7643.3-2008得： 矩形墊板100×100×6 JB/T7643

17、.2-2008。（沖孔凸模墊板）查JB/T7643.3-2008得： 矩形墊板100×100×10 JB/T7643.2-2008。（空心墊板）查表3-39【1】得： 卸料板的厚度為12mm，則卸料板的尺寸為：100×100×12。5.3導柱、導套的選用 導柱和導套一般可選用材料有20Cr和GCr15。相對GCr15，20Cr有較高的強度和淬透性，20Cr的淬火、低溫回火后具有良好的綜合力學性能，低溫沖擊韌性良好，回火脆性不明顯。所以，導柱和導套選20Cr作為材料。 查GB/T2861.1-2008和GB/T2861.3-2008得： 滑動導向導柱 A

18、20×130 GB/T2861.1-2008。 滑動導向導柱 A 22×130 GB/T2861.1-2008。 滑動導向導套 A 20×70×28 GB/T2861.3-2008。 滑動導向導套 A 22×70×28 GB/T2861.3-2008。5.4模柄的選用 根據初選設備JB23-10模柄孔的尺寸，查JB/T7646.1-2008得， 壓入式模柄 B 32mm×85mm。5.5推件塊的設計 推件塊的外形與落料凹模孔單邊保持0.1mm的間隙，推件塊的內孔與沖孔凸模采用H8/f8的間隙配合，推件塊的臺階高度為5mm，總

19、高度為11.5mm（如圖5-4）。 圖5-4 推件塊5.6螺釘、銷釘的選用 查表3-44【1】，選M10內六角圓柱頭螺釘，直徑為10mm的圓柱形銷釘。5.7橡膠元件的選擇 橡膠是沖壓模中常用的彈性元件，其許用負載比彈簧大，安裝調整也很方便。卸料、頂件常選用硬橡膠。選用聚氨酯彈性體橡膠，查式8-5，橡膠壓力P=> 式中：P是橡膠壓力，單位為N； A是橡膠橫截面積，單位為； q是橡膠壓縮的單位壓力，單位為MP。 經計算，橡膠橫截面積為14461=2729.1N，帶入得橡膠單位壓縮力為0.1887，查表8-13得壓縮量為10%，單位壓縮力為0.26的橡膠。根據模具的設計，選擇橡膠的厚度為25mm。6.設備選擇及校核6.1設備選擇 由前述計算出的沖裁工藝力，確定模具結構形式后，可得到總的沖壓力F總為：F總=F沖裁+F卸+F推 =88.172+2.7+6.1