模具課程設計-雙耳止動墊圈模設計

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2、 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：4124 指導教師： 提交日期：2017年1月3日 目錄

3、 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(nèi)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 一、題目要求 名稱：雙耳止動墊圈， 材料：20鋼 生產(chǎn)批量：大批量 材料厚度：t＝ mm 尺寸結構如右圖 二、制件的工藝分析 1、材料分析 2

4、0鋼為普通碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性能。 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=的要求。另外，經(jīng)計算直徑為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 雙耳止動墊圈一般有以下三

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—沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 對三種方案進行分析如下： 1、方案一模具結構簡單，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。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零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(chǎn)效率也很高，但與方案二相比生產(chǎn)的零件精度稍差。需在模具上設置導正銷導正，保證沖壓件的形狀位置精度。模具制

6、造和裝配較復合模略復雜，沖孔落料復合?；窘Y構。所以，比較三個方案，采用方案二生產(chǎn)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生產(chǎn)。 圖3 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： 導料板間距離： 查《模具設計與制造》得：取a1=，a=。 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。

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、壓力中心的計算 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： 1、壓力中心坐標計算公式：

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： 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、壓力中心坐標為： 六、計算沖壓初選壓力機 沖裁力基本計算公式為

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 一般沖裁時壓力機的噸位應比計算的沖壓力大30% 所以，公稱壓力 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： 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，所以計算時取雙面間隙。 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，則計算時取單面間隙。 校核：校核：+==+=校核不等式成立 2、沖孔尺寸計算： 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計與計算 1、凸、凹模結構設計 采用復合模生產(chǎn)，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

12、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： 凹模高度： 凹模壁厚： 其中，倒裝復合模最小壁厚 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×100mm），厚12mm。 4、標準模架及連接固定件的設計 由計算已知，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。 該例中所需沖壓力計算為，初選壓力機為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、卸料橡膠的設計計算 、為保證橡膠正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求： 式中: 橡膠在預壓縮狀態(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。 橡膠預壓縮量一般取自由高度的10%~15%。 即 式中為橡膠預壓縮量（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 橡膠預壓縮量 允許最大壓縮量10mm 、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. 、 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸。 橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計算： 所以，橡膠橫截面積為 式中：橡膠所產(chǎn)生的壓力，設計時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，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 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、作臺尺寸360×560 九、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(nèi)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(chǎn)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、確定尺寸和選擇材料，以

19、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(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)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，因此通過設計的實踐，使我了解到模具設計的基本要求、基本內(nèi)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。 專心---專注---專業(yè)