模具課程設計-雙耳止動墊圈模設計電子教案

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1、 模具課程設計- 雙耳止動墊圈模設計 精品資料 沖壓模具課程設計 題 目：雙耳止動墊圈模設計 專 業(yè)：機電工程學院 班 級：機電 141 姓 名： 學 號： 201410824124 指導教師： 提交日期： 2017

2、年 1 月 3 日 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 2 精品資料 目錄 前言 4 一、題目要求 4 二、制件的工藝分析 4 1、材料分析 4 2、結構分析 5 3、精度分析 5 三、工藝方案的確定 5 四、排樣圖的確定 7 1、材料利用率的計算及排樣圖的繪制 7 五、壓力中心的計算 8 1、壓力中心坐標計算公式： 8 2、各線段的重心坐標： 9 3、壓力中心坐標為： 9 六

3、、計算沖壓初選壓力機 9 七、模具刃口尺寸計算 10 1、落料件尺寸的計算 10 2、沖孔尺寸計算： 11 八、模具工作零件及其他零件設計與計算 12 1、凸、凹模結構設計 12 2、定位零件的確定 13 3、卸料裝置的確定與計算 13 4、標準模架及連接固定件的設計 13 5、卸料橡膠的設計計算 14 九、裝配圖與零件圖（見 CAD 圖） 16 十、總結 16

4、 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 3 精品資料 前言 模具課程設計是 CAD/CAM專業(yè)教學計劃安排的非常重要的教學 實踐環(huán)節(jié)，也是畢業(yè)設計的首選內容。其目的在于鞏固《模具結構 及設計》所學知識，熟悉有關資料，樹立正確的設計思想，掌握正 確的設計方法，培養(yǎng)學生的實際工作能力。通過模具結構設計，學 生在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計算、模具零件結構設計、 編寫說明書和查閱參考文獻等方面受到一次綜合的訓練，增強學生 的動手能力和創(chuàng)新設計能力

5、 一、題目要求 名稱：雙耳止動墊圈， 材料： 20 鋼 生產批量：大批量 材料厚度： t ＝ 1.5 mm 尺寸結構如右圖 二、制件的工藝分析 1、材料分析 20 鋼為普通碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性能。 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 4 精品資料 2、結構分析 雙耳止動墊圈是一般的沖裁件，其特點是：零件結構簡單，工 件尺寸小，尺寸精度低，材料強度不高，外形有圓弧

6、連接過度，對 沖裁加工較為有利，零件上一個孔其中最小孔徑為 10mm，大于沖裁 最小孔徑 dmin≥ t=1.5 的要求。另外，經計算直徑為φ 10mm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≥ 1.5t=2.25mm 的要求。所以，該零件的結構滿足沖裁的要求。 3、精度分析 零件上沒有尺寸標注了公差要 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

7、 雙耳止動墊圈一般有以下三種沖裁工藝方案 方案一：先落料，后沖孔，采用兩套單工序模生產。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產。 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。 對三種方案進行分析如下： 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 5 精品資料 1、方案一模具結構簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產效率低， 零件精度較差，難以滿足零件大批量生產的要求。 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，且生產效率高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零

8、件的幾 何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。 3、方案三也只需一副模具，生產效率也很高，但與方案二相比生產 的零件精度稍差。需在模具上設置導正銷導正，保證沖壓件的形狀 位置精度。模具制造和裝配較復合模略復雜，沖孔落料復合?；? 結構。所以，比較三個方案，采用方案二生產更為合理。 現(xiàn)對復合模中凸凹模壁厚進行校核（結構見圖 3）。查資料可 知，當材料厚度 t 為 1.5mm時, 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，能滿足復合模凸凹模最小壁厚的要求。因此，該零件可以采用復合模

9、生產。 圖 3 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 6 精品資料 四、排樣圖的確定 1、材料利用率的計算及排樣圖的繪制 模具導料零件采用無側壓的導料板裝置 材料寬度： B0 (D max 2a) 0 導料板間距離： A B C D max 2a C 查《模具設計與制造》得：取 a1 =2.2mm，a=2.5mm。

10、 分析零件形狀，應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。 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 2.5mm 和 2.2mm，條料寬度為 44mm 步距為 47.4mm 條料寬度 B ：B=（D max +2a） _ 0 =（39+2×2.5） _ 00.2 =44 _00.2 mm 步距 S ：S=30+1.2=31.2m

11、m 一個步距的材料利用率η：η = nA ×100%== 2 736 ×100%=70.6% BS 44 47.4 總利用率η = nA ×100%== 148 736 ×100%=67.2% BS 900 1800 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 7 精品資料 其具體排樣圖如圖 5 所示。 圖 5 五、壓力中心的計算

12、 零件是一個非對稱的零件，所 以零件的壓力中心如下計算（見圖 6），則： 圓弧線段的中心壓力： y  Rs b 1、壓力中心坐標計算公式： L1 x1 L2 x2 Ln xn L1 y1 L2 y2 Ln yn x0 L2 Ln y0 L2 Ln L1 L1 L1=19.7mm L2=16mm L3=19.7mm L4= 1 Dmm L5=5.8mm 4 L6=12mm L7=6.8mm L8= D 31.4mm

13、 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 8 精品資料 L9= D 35.9 mm L10= D1.4 mm 360 360 2、各線段的重心坐標： X1=-18.2 ，Y1=8 X2=-28 ，Y2=0 X3=-18.2 ，Y3=-8 X4=-8.9 ，Y4=-7.2 X5=-6 ，Y5=-13.1 X6=0，Y6=-16 X7=6 ，Y7=-12.6 X8=0 ，Y8=0 X9=4.8，Y9=3.6 X10=-7.6 ，Y10=8.1

14、 3、壓力中心坐標為： 19.7 ( 18.2) 16 ( 28) 1.4 ( 7.6) x0 19.7 16 6.75 1.4 19.7 8 16 0 1.4 8.1 y0 19.7 16 1.4 1.52 六、計算沖壓初選壓力機 沖裁力基本計算公式為 F KLt b 此例中零件的周長為 152.2 mm（落料周長為 120.8mm，沖孔周長為31.4mm），材料厚度 1.5mm，20 鋼的抗剪強度取 350MPa，則

15、沖裁該 零件所需沖裁力為 F 落 1.3 120.8 1.5 350N 82466N 82.5kN F 沖 1.3 31.4 1.5 350N 21430.5N 21kN F= F落 + F 沖 104kN 根據(jù)資料，可求得： 卸料力為 Fx K x F 0.05 104KN 5.2KN 推件力為 FT nK T F沖=6 0.055 104kN 34.32kN 零件所需得公稱壓力為 F總 Z F FT (104 5.2 34.32)kN 143.52kN 一般沖裁時壓力機的噸位應比計算的沖壓

16、力大 30% 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 9 精品資料 所以，公稱壓力 F Z 151 1.3 196kN 根據(jù)附表 1，初選設備為開式壓力機 JH23-25 七、模具刃口尺寸計算 1、落料件尺寸的計算 根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。 落料件尺寸的計算，落料基本計算公式為： D A( D max x )0 A DT (DA Z min )0 T(D max x Zmin ) 0 T 查公差配合表，落料件尺寸都為

17、 IT14 ，所以 x=0.5. （1）、尺寸 280 0.52 mm ，經查圖 7 得該零件凸、凹模最小間隙 Zmin=0.21mm，最大間隙 Zmax=0.25mm；查資料可知凸模制造公差 T 0.020mm ，凹模制造公差 A 0.025mm ，將以上各值代入 TA ≤ Zmax Z min ，校驗是否成立，不成立，取 T =0.4* （Z Z max- min）=0.016 A =0.6* （Zmax-Zmin）=0.024 D A1 （( 28 0.5 0.52)）0.024 mm 27.74 0.0

18、24 mm 0 0 D T1 （(27.74 0 016 mm 27.608 0 0.132)）0. 0.016 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立 （2）、尺寸 160 0.43 mm ，查得其 Z min 、 Zm ax 、 T 數(shù)值同上一尺寸， A =0.020mm T 0.020mm ，則 D A2 (16 0.5 0.43) 00 .020 mm 15.7850 0.020 mm 0 15.65

19、3 0 D T2 （(15.785 0.132)）0.020 mm 0.020 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等 式成立。滿足間隙公差條件 , 故： D A 2 15.7850 0.020 ， DT 2 15.695 0 0.020 （ 3）、尺寸 120 0.43 mm ，查得其 Z min 、 Zm ax 、 T 、 A 數(shù)值同上一尺寸， D A3 (12 0.5 0.43) 0 0.020 mm 11.7850 0.020 mm D T3 （(

20、11.785 0 11.653 0 0.132)）0.02 mm 0. 020 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等 式成立，滿足間隙公差條件 , 故： D A3 11.7850 0.020 , D T3 11.69500 .020 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 10 精品資料 （4）、尺寸 220 0 .52 mm ，查得凸模制造公差 T 0.02mm ，凹模制造 公差 A 0.025mm ，校驗

21、是否成立，不成立，取 T =0.4*（Zmax-Zmin） =0.016 max- min） =0.024 該尺寸為雙邊磨損尺寸，所以計算時 A =0.6*（ Z Z 取雙面間隙。 D A4 （(22 0.5 0.52)）00 .024 mm 21.74 00.024 mm D T4 0 21.608 0 （ (21.74 0.132)）0.016 mm 0.016 mm 校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04m

22、m校核不等式成立 （5）、尺寸 R20 0.25 mm ，查得凸模制造公差 T 0.02mm ，凹模制造公 差 A 0.020mm 。且該尺寸為單邊磨損尺寸，則計算時取單面間隙。 D A5 (2 0.5 0.25) 0 0.02mm 1.8750 0 .02 mm D T5 （(1.875 0 1.743 0 mm 0.132)）0.02 mm 0.02 校核：校核： 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立 2、沖孔尺寸計算： 沖孔基本公

23、式為： dT (dmin X ) 0 T ， d A (d min X Zmin )0 A 尺寸 100 0. 36 mm ，查得凸模制造公差 T 0.02mm ，凹模制造公差 A 0.02 mm 。驗證是否滿足 T A ≤ Z max Zmin ，所以 d T (10 0.5 0.36)0 0.02 mm 10.180 0. 020 mm d A (10 0.5 0.36 0.132) 0 0. 02 mm 10.3120 0. 02 mm 校核： T A

24、 Z max Z min 0.04 （滿足間隙公差條件） 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 11 精品資料 圖 7

25、 八、模具工作零件及其他零件設計與計算 1、凸、凹模結構設計 采用復合模生產，直接同時沖孔和落料，采用常見非圓凸模的結構形式，與凸模固定板采用過渡配合。凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，裝壓力中心與模柄中心線重合，其輪廓尺寸計算 凹模采用整體式，查資料可求得： 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 12 精品資料 凹模高度： H kb 0.4 39mm 16mm 凹模壁厚： C (1.5 ~ 2) H 1.8 1

26、6mm 28mm 其中，倒裝復合模最小壁厚 4mm 所以，凹模的總長 L 39mm 2 28mm 95mm ， 凹模的寬度 B 27mm 2 28mm 83mm 。 則，初選凹模板規(guī)格為 100mm 100mm 19mm 2、定位零件的確定 由以上分析已知，由于零件的料厚為 1.5mm，所以可以采用彈性卸料，模具的定位零件采用導料銷與固定擋料銷配合使用。 3、卸料裝置的確定與計算 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×1

27、00mm），厚 12mm。 4、標準模架及連接固定件的設計 由計算已知，該凹模的外形尺寸為 100mm×100mm，為了操作方便模具采用后置導柱模架，根據(jù)以上計算結果，可查設計手冊中的 滑動導向后側導柱模架，得 100mm×100mm凹模周界的閉合高度與初選壓力機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； 導柱 28mm×170mm； 導套 28mm×100mm×38mm。 該例中所需沖壓

28、力計算為 143.52KN，初選壓力機為 J23—25。 模具中模柄采用凸緣模柄，選用規(guī)格 50 70 的模柄。 模具中上模采用墊板以保護上模座，墊板的外形尺寸同凹模周界，厚度取 10mm； 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 13 精品資料 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φ 10 的圓柱銷。凸模采用非圓形直通式凸模。 5、卸料橡膠的設計計算 5.1、為保證橡膠正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求：

29、F0 Fx 式中: F0 橡膠在預壓縮狀態(tài)下的壓力， N； Fx 卸料力， N。 5.2、為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高 度的 45%，一般取 H 2 (0.35 ~ 0.45) H o 式中： H 2 橡膠允許的總壓縮量， mm； H o 橡膠的自由高度， mm。 橡膠預壓縮量一般取自由高度的 10%~15%。 即 H 0 (0.10 ~ 0.15)H 0 式中 H 0 為橡膠預壓縮量（ mm）。 故 而  H 1 H 2 H 0 (0.25

30、 ~ 0.35) H 0 H 1 H ' H " 式中： H ' 卸料板的工作行程， mm， H ' =t+1 ，t 為板料厚度； H " 凸模刃口修磨量， mm。 H1H' H " =1.5+1+5=7.5mm H 21.5 ~ 30 mm 取 H 0 =25mm 橡膠的自由高度 H 0 (0.25 ~ 0.35) 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 14 精品資料 橡膠預壓縮量 H 0 2.5mm 允許最大壓縮量 H 2

31、 10mm 5.3 、根據(jù)工藝性質和模具結構確定橡膠性能 , 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 . 5.4 、 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸。 橡膠產生的壓力按下式計算： FXY AP 所以，橡膠橫截面積為 A FXY/P 式中： FXY 橡膠所產生的壓力，設計時取大于或等于卸料力 Fx（即 Fo）： p 橡膠所產生的單位面積壓力，與壓縮量有關，設計時取預 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

32、 10 0.26 15 0.5 20 0.74 25 1.06 30 1.52 35 2.1 A F XY / P （ 2 ） FXY =5200N P =0.26 Mpa =20000 mm 用矩形橡膠 200X160X25 用公式 b=F XY / aP 校核； a=1600mm求的 b=125mm小于 200mm所選橡膠橫截面積 S32000mm遠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大于模具安裝中所 需橡

33、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。 5.5 、沖孔凸模的長度計算 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 h3為凹模板厚度 5.6 、凸凹模長度計算 L=h1+h2+h+t=16+10+1.5+20=47.5mm h1為凸凹模固定板厚度 h2 為空心墊板厚度 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 15 精品資料 t 為

34、材料厚度 h為增加高度，取 h為20mm 由以上結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/T7646.3-2008 沖壓設備主要參數(shù)為：公稱壓力 250KN，滑塊行程 100 次/ 秒，最大 閉合高度 250，閉合高度調節(jié)量 70mm，工作臺尺寸 360×560 九

35、、裝配圖與零件圖（見 CAD 圖） 十、總結 本次設計，是我的一次較全面的設計能力訓練，通過這次訓練，我對模具基礎知識及工程力學、互換性與測量技術、機械制圖、金屬工藝學、機械工程材料專業(yè)基礎課之間的聯(lián)系有了一個較為系統(tǒng)全面的認識，同時也加深了對所學知識的理解和運用，將原來看來比較抽象的內容實現(xiàn)為具體化。這次課程設計初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實際的設計思想，鍛練了我綜合運用模具設計和相關課程的理論，結合和生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展了有關機械設計方面的知識。通過制訂設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件的工作能力、確定尺寸和

36、選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握模具零件、機械傳動裝置和簡單模具的設計過程和方法，對如計算、繪圖、熟練和運用設計資料（包括手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經驗數(shù)據(jù)、進行經驗估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進行了一次全面的訓練。因為本課程的主要目標是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設計能力的技術基礎課，因此通 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 16 精品資料 過設計的實踐，使我了解到模具設計的基本要求、基本內容和一般程序，掌握了機械零件常用的設計準則。針對課程設計中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴展了我們的知

37、識面，培養(yǎng)了我們在模具工業(yè)方面的興趣及實際動手能力，對將來我在模具方面的發(fā)展起了一個重要的作用。本次課程設計是我對所學知識運用的一次嘗試，是我在機械知識學習方面的一次有意義的實踐。 僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝 17