模具課程設(shè)計(jì)-雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì)

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2、 沖壓模具課程設(shè)計(jì) 題 目：雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì) 專 業(yè)：機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)：機(jī)電141 姓 名： 學(xué) 號(hào)：4124 指導(dǎo)教師： 提交日期：2017年1月3日 目錄

3、 前言 模具課程設(shè)計(jì)是CAD/CAM專業(yè)教學(xué)計(jì)劃安排的非常重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選內(nèi)容。其目的在于鞏固《模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)》所學(xué)知識(shí)，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握正確的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，學(xué)生在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫說明書和查閱參考文獻(xiàn)等方面受到一次綜合的訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力 一、題目要求 名稱：雙耳止動(dòng)墊圈， 材料：20鋼 生產(chǎn)批量：大批量 材料厚度：t＝ mm 尺寸結(jié)構(gòu)如右圖 二、制件的工藝分析 1、材料分析 2

4、0鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的沖裁成形性能。 2、結(jié)構(gòu)分析 雙耳止動(dòng)墊圈是一般的沖裁件，其特點(diǎn)是：零件結(jié)構(gòu)簡單，工件尺寸小，尺寸精度低，材料強(qiáng)度不高，外形有圓弧連接過度，對(duì)沖裁加工較為有利，零件上一個(gè)孔其中最小孔徑為10mm，大于沖裁最小孔徑 dmin≥ t=的要求。另外，經(jīng)計(jì)算直徑為φ10mm的孔距零件外形之間的孔邊距為6mm，大于沖裁件最小孔邊距 Lmin≥= 的要求。所以，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。 3、精度分析 零件上沒有尺寸標(biāo)注了公差要求，則其公差要求都屬于IT14。所以，普通沖裁可以滿足零件的精度要求。 圖 1 三、工藝方案的確定 雙耳止動(dòng)墊圈一般有以下三

5、種沖裁工藝方案 方案一：先落料，后沖孔，采用兩套單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 對(duì)三種方案進(jìn)行分析如下： 1、方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。 2、方案二只需一副模具，沖壓件的形狀位置精度和尺寸精度易于保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對(duì)稱，模具制造并不困難。 3、方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二相比生產(chǎn)的零件精度稍差。需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，保證沖壓件的形狀位置精度。模具制

6、造和裝配較復(fù)合模略復(fù)雜，沖孔落料復(fù)合?；窘Y(jié)構(gòu)。所以，比較三個(gè)方案，采用方案二生產(chǎn)更為合理。 現(xiàn)對(duì)復(fù)合模中凸凹模壁厚進(jìn)行校核（結(jié)構(gòu)見圖3）。查資料可知，當(dāng)材料厚度t為時(shí),凸凹模最小壁厚為4mm，而該零件上10的孔距零件外形之間的孔邊距6mm，能滿足復(fù)合模凸凹模最小壁厚的要求。因此，該零件可以采用復(fù)合模生產(chǎn)。 圖3 四、排樣圖的確定 1、材料利用率的計(jì)算及排樣圖的繪制 模具導(dǎo)料零件采用無側(cè)壓的導(dǎo)料板裝置 材料寬度： 導(dǎo)料板間距離： 查《模具設(shè)計(jì)與制造》得：取a1=，a=。 分析零件形狀，應(yīng)采用單直排或著雙直排的排樣方式，分析材料利用率，則確定零件的排樣方式有如圖4所示。

7、 圖4 現(xiàn)查資料，選用900mm×1800mm的鋼板，每張鋼板可剪成20張（44×1759）。搭邊取值和，條料寬度為44mm 步距為 條料寬度B ：B=（D+2a）=（39+2×）=44mm 步距S ：S=30+=31.2mm 一個(gè)步距的材料利用率η：η=×100%==×100%=% 總利用率η=×100%==×100%=% 其具體排樣圖如圖5所示。 圖5 五、壓力中心的計(jì)算 零件是一個(gè)非對(duì)稱的零件，所以零件的壓力中心如下計(jì)算（見圖6），則： 圓弧線段的中心壓力： 1、壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式：

8、 L1= L2=16mm L3= L4=mm L5= L6=12mm L7= L8=mm L9=mm L10=mm 2、各線段的重心坐標(biāo)： X1=，Y1=8 X2=-28，Y2=0 X3=，Y3=-8 X4=，Y4= X5=-6，Y5= X6=0，Y6=-16 X7=6，Y7= X8=0，Y8=0 X9=，Y9= X10=，Y10= 3、壓力中心坐標(biāo)為： 六、計(jì)算沖壓初選壓力機(jī) 沖裁力基本計(jì)算公式為

9、此例中零件的周長為 mm（落料周長為，沖孔周長為），材料厚度，20鋼的抗剪強(qiáng)度取350MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為 F落 F沖 F= F落+ F沖104kN 根據(jù)資料，可求得： 卸料力為 推件力為 F沖= 零件所需得公稱壓力為 一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30% 所以，公稱壓力 根據(jù)附表1，初選設(shè)備為開式壓力機(jī)JH23-25 七、模具刃口尺寸計(jì)算 1、落料件尺寸的計(jì)算 根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。 落料件尺寸的計(jì)算，落料基本計(jì)算公式為： 查公差配合表，落料件尺寸都為IT14，所以x=. （1）、尺寸，經(jīng)查圖7得該零件凸、

10、凹模最小間隙Zmin=，最大間隙Zmax=；查資料可知凸模制造公差，凹模制造公差，將以上各值代入≤，校驗(yàn)是否成立，不成立，取=*（Zmax-Zmin）= =*（Zmax-Zmin）= 校核：+==+=校核不等式成立 （2）、尺寸，查得其、、數(shù)值同上一尺寸，=，則 校核：+==+=校核不等式成立。滿足間隙公差條件, 故：， （3）、尺寸，查得其、、、數(shù)值同上一尺寸， 校核：+==+=校核不等式成立，滿足間隙公差條件, 故：, （4）、尺寸，查得凸模制造公差，凹模制造公差，校驗(yàn)是否成立，不成立，取=*（Zmax-Zmin）= =*（Zmax-Zmin）=該尺寸為雙邊

11、磨損尺寸，所以計(jì)算時(shí)取雙面間隙。 校核：+==+=校核不等式成立 （5）、尺寸，查得凸模制造公差，凹模制造公差。且該尺寸為單邊磨損尺寸，則計(jì)算時(shí)取單面間隙。 校核：校核：+==+=校核不等式成立 2、沖孔尺寸計(jì)算： 沖孔基本公式為：， 尺寸，查得凸模制造公差，凹模制造公差。驗(yàn)證是否滿足≤，所以 校核：（滿足間隙公差條件） 圖7 八、模具工作零件及其他零件設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用復(fù)合模生產(chǎn)，直接同時(shí)沖孔和落料，采用常見非圓凸模的結(jié)構(gòu)形式，與凸模固定板采用過渡配合。凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模

12、架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，裝壓力中心與模柄中心線重合，其輪廓尺寸計(jì)算 凹模采用整體式，查資料可求得： 凹模高度： 凹模壁厚： 其中，倒裝復(fù)合模最小壁厚 所以，凹模的總長， 凹模的寬度。 則，初選凹模板規(guī)格為 2、定位零件的確定 由以上分析已知，由于零件的料厚為，所以可以采用彈性卸料，模具的定位零件采用導(dǎo)料銷與固定擋料銷配合使用。 3、卸料裝置的確定與計(jì)算 零件的材料厚度較厚，可以采用彈性卸料，并在卸料板上面開設(shè)與零件形狀一致的凸模避讓孔。卸料板的外形尺寸與凹模周界相同（100mm×100mm），厚12mm。 4、標(biāo)準(zhǔn)模架及連接固定件的設(shè)計(jì) 由計(jì)算已知，該

13、凹模的外形尺寸為100mm×100mm，為了操作方便模具采用后置導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可查設(shè)計(jì)手冊(cè)中的滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架，得100mm×100mm凹模周界的閉合高度與初選壓力機(jī)的最大閉合高度不符合。所以，凹模板規(guī)格改為200mm×160mm×19mm 模架規(guī)格為： 上模座200mm×160mm×40mm； 下模座200mm×160mm×45mm； 導(dǎo)柱28mm×170mm； 導(dǎo)套28mm×100mm×38mm。 該例中所需沖壓力計(jì)算為，初選壓力機(jī)為J23—25。 模具中模柄采用凸緣模柄，選用規(guī)格的模柄。 模具中上模采用墊板以保護(hù)上模座，墊板的外形尺寸同凹模周界，厚度取1

14、0mm； 凸模的固定采用了凸模固定板，其外形尺寸也為凹模的周界尺寸，厚度取16mm。 根據(jù)模具的尺寸，選用M6螺釘和φ10的圓柱銷。凸模采用非圓形直通式凸模。 5、卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 、為保證橡膠正常工作，所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求： 式中: 橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力，N； 卸料力，N。 、為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的45%，一般取 式中：橡膠允許的總壓縮量，mm； 橡膠的自由高度，mm。 橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%~15%。 即 式中為橡膠預(yù)壓縮量（mm）。 故 而 式中：卸料板的工作行程，mm

15、，=t+1，t為板料厚度； 凸模刃口修磨量，mm。 =+1+5= 橡膠的自由高度mm 取=25mm 橡膠預(yù)壓縮量 允許最大壓縮量10mm 、根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能,性形狀和數(shù)量.沖裁卸料用較硬橡膠;拉伸壓料用較軟橡膠. 、 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸。 橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算： 所以，橡膠橫截面積為 式中：橡膠所產(chǎn)生的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力Fx（即Fo）：p橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮量有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位壓力：A橡膠橫截面積。附表1：橡膠壓縮量和單位壓力表 橡膠壓縮量(%) 單位壓力/Mpa 10 15 20

16、 25 30 35 =20000（mm）=5200N = Mpa 用矩形橡膠200X160X25 用公式b=校核；a=1600mm求的b=125mm小于200mm所選橡膠橫截面積S32000mm遠(yuǎn)大于模具安裝中所需橡膠面積A=20000mm，所以，所選橡膠橫截面積在扣除挖孔等工藝后仍遠(yuǎn)大于模具安裝中所需橡膠橫截面積，故該橡膠長×寬為200×100的規(guī)格合理。 所以，選用橡膠規(guī)格為200×160×25mm。 、沖孔凸模的長度計(jì)算 L凸=h1+h2+h3=16+10+16=42mm，查表，選沖孔凸模長度為45mm 式中：h1為凸模固定板厚度 h2為空心墊板厚度

17、 h3為凹模板厚度 、凸凹模長度計(jì)算 L=h1+h2+h+t=16+10++20= h1為凸凹模固定板厚度 h2 為空心墊板厚度 t為材料厚度 h為增加高度，取h為20mm 由以上結(jié)果可初選模具零件如下： 下墊板200x160x8 凸凹固定板200x160x16 卸料板200x160x10 上墊板200x160x10 凸凹模固定板200x160x16 空心墊板200x160x10 凹模200x160x19 凸模10x45 模柄B 50 JB/ 沖壓設(shè)備主要參數(shù)為：公稱壓力250KN，滑塊行程100次/秒，最大閉合高度250，閉合高度調(diào)節(jié)量70mm，工

18、作臺(tái)尺寸360×560 九、裝配圖與零件圖（見CAD圖） 十、總結(jié) 本次設(shè)計(jì)，是我的一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，通過這次訓(xùn)練，我對(duì)模具基礎(chǔ)知識(shí)及工程力學(xué)、互換性與測量技術(shù)、機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、機(jī)械工程材料專業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化。這次課程設(shè)計(jì)初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，鍛練了我綜合運(yùn)用模具設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的理論，結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過制訂設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料，以

19、及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握模具零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡單模具的設(shè)計(jì)過程和方法，對(duì)如計(jì)算、繪圖、熟練和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此通過設(shè)計(jì)的實(shí)踐，使我了解到模具設(shè)計(jì)的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序，掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面，培養(yǎng)了我們?cè)谀＞吖I(yè)方面的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)將來我在模具方面的發(fā)展起了一個(gè)重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我在機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。 專心---專注---專業(yè)