沖壓工藝與模具設計課程設計任務書
題目壓圈的設計
內容：（一）沖壓件的工藝性分析
二）確定工藝方案及模具機構形式
（三）模具設計計算
（四）模具總體設計
（五）模具主要零部件的結構設計
（六）沖壓裝置的選擇
（七）繪製模具**圖
（八）拆畫零件圖
（九）設計總結
（十）參考文獻
目錄（一）.沖壓件的工藝性分析4
（二）.確定工藝方案模具機構形式……………………4
（三）.模具設計計算5
（1）排樣方式的確定及其計算
( 2) 計算凸.凹模刃口尺寸
（3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算
（4）衝壓力的計算
（5）壓力中心的計算
（四）.模具總體設計8
（五）.模具主要零部件的結構設計……………………9
（1）落料凸、凹模的結構設計
（2）彈性元件的設計計算
（3）模架的設計
（六）.沖壓裝置的選擇12
（七）.繪製模具**圖13
（八）.拆畫零件圖13
（九）.參考文獻14
衝裁模具設計
工件名稱：壓圈
生產批量：大批量
材料：q235
厚度：2mm
工件簡圖：如右圖所示
(一)．沖壓件的工藝性分析
該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。衝裁件內外形所能達到的經濟精度為it11～it14。凡產品圖樣上沒有標註公差等級或者公差的尺寸，其極限偏差數值通常按it14級處理。
將以上精度與零件的精度要求相比較，可以為該零件的精度要求能夠在衝裁加工中得到保證，其他尺寸標註、生產批量等情況，也均符合衝裁的工藝要求，故決定採用沖壓方式進行加工。經查公差表，各尺寸公差為：
φ42-00.62mm φ20+00.52mm 22+00.52mm 4+00.3mm
(二)．確定工藝方案及模具結構形式
該工件所需的沖壓工序包括落料、沖孔兩個基本工序，可以擬定出以下三種工藝方案：
方案一：先落料，後沖孔,採用單工序模分兩次加工。
方案二：落料-沖孔復合沖壓,採用復合模加工。
方案三：落料-沖孔級進沖壓,採用級進模加工。
方案一模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足顧客的要求，而且工件的累積誤差大，操作不方便。由於該工件大批量生產，所以方案二和方案三更具優越性。·
該零件φ20mm×22mm的孔與φ42mm的最小距離為9mm，大於此零件要求的最小壁厚（4.9mm），可以採用沖孔、落料復合模或沖孔、落料級進模，復合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產率也高，儘管模具結構比較複雜，但由於零件的幾何形狀簡單對稱，模具製造並不困難。級進模雖生產率也高，但零件的衝裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設定導正銷導正，故模具製造、安裝較復合模複雜。
通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產採用方案二的復合模為佳。
(三)．模具設計計算
（1）排樣方式的確定及其計算
設計復合模時，首先要設計條料的排樣圖，因該零件外形為圓形，可採用有廢料排樣的直排比較合適。參考《沖壓工藝與模具設計》表2.8確定其排樣方式為直排畫出排樣圖
排樣圖由於r=21﹥2×2查表2.9最小搭邊值可知：最小工藝搭邊值a(側面)=1.5mm a1(工件間)=1.2mm 分別取a=2㎜ a1 =2㎜
計算條料的寬度：
b=42+2×2=46mm
步距：s=42+2=44mm
材料利用率的計算：
計算沖壓件毛坯的面積：a=π×r2 =π×212 =1384.74mm 2
乙個步距的材料利用率：η==1384.74/46×44=68.4﹪
(2)計算凸、凹模刃口尺寸查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.4得間隙值zmin=0.246mm，zmax=0.360mm。
1）沖孔φ20mm×22mm凸、凹模刃口尺寸的計算
由於製件結構簡單，精度要求不高，所以採用凹模和凸模分開加工的方法製作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.5得φ20mm凸、凹模製造公差：
δ凸 =0.020mm δ凹 =0.025mm
校核： zmax-zmin =（0.360-0.246）㎜=0.114mm
而δ凸+δ凹 =（0.020+0.025）㎜=0.045mm
滿足 zmax-zmin≥δ凸+δ凹的條件
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.6得：it14級時標準公差△=0.52㎜，因為0.52＞0.20所以磨損係數x=0.5,
按式（2.5） d凸==（20+0.5×0.52）-00.020=mm
d凹===mm
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.5得2.2mm×4mm的矩形凸、凹模製造公差：
δ凸 =0.020mm δ凹 =0.020mm
δ凸+δ凹 =0.020+0.020=0.040mm
滿足 zmax-zmin≥δ凸+δ凹的條件
(3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算
由於外形形狀簡單，精度要求不高，所以採用凸模和凹模分開加工的方法製作凸、凹模。
其凸、凹模刃口尺寸計算如下：
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.5得凸、凹模製作公差
凸=0.020mm δ凹 =0.030mm
校核：zmax-zmin =0.360-0.246=0.114mm
而δt+δa =0.050mm
滿足 zmax-zmin≥δ凸+δ凹的條件
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.6得：it14級時磨損係數x=0.5,
按式（2.5） d凸==42.26-00.020mm
d凹==42.506+00.030mm
(4)衝壓力的計算
落料力 f落 = ltτb=（2πr×2×450）n=118.692kn
沖孔力 f衝 = ltτb=（336.9×10π/180+4+2×2.2）×2 ×450=60.453kn
沖孔時的推件力 f推=n k推f孔
由《沖壓工藝與模具設計》書中表2.21得h=6mm 則n=h/t=6mm/2=3個
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.7得k推=0.05
f推=n k推f孔=3×0.05×60.453=9.068kn
落料時的卸料力 f卸=k卸f落
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.7取k卸=0.04
故 f卸=k卸f落=0.04×118.692=4.748kn
總衝壓力為：
f總=f落+f孔+f推+f卸=（118.692+60.453+9.068+4.748）kn=192.961kn
為了保證衝壓力足夠，一般衝裁時壓力機噸位應比計算的衝
f總′=1.3×f總=1.3×192.961=250.8kn
(5)壓力中心的計算
用解析法求模具的壓力中心的座標，建立如下圖所示的座標系xoy
由圖可知工件上下對稱，將工件
衝裁周邊分成l1、l2、l3、l4
l5基本線段，求出各段
長度的重心位置
因工件相對x軸對稱，所以yc =0,
只需計算xc
l1=2πr=131.88㎜ x1=0
l2=58.77mmx2=-0.68
l3=l5=2.2mm x3=x5=10.9㎜
l4=4mm x4=12㎜
將以上資料代入壓力中心座標公式
x=(l1 x1 +l2 x2+…+ l5 x5 )/ l1+ l2+…+ l5
x=[131.88×0+58.77×(-0.
68)+2.2×10.9+4×12+2.
2×10.9]/(131.88+58.
77+2.2+4+22.2)
=0.28mm
（四）.模具的總體設計
根據上述分析，本零件的沖壓包括沖壓和落料兩個工序，且孔邊距較大，可採用倒裝復合模，可直接利用壓力機的打杆裝置進行推件，卸料可靠，便於操作。工件留在落料凹模空洞中，應在凹模孔設定推件塊，卡於凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開設通槽，使廢料從空洞中落下。由於在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現的，所以卸料板還應有壓料的作用，應選用彈性卸料板卸下條料。
因是大批量生產，採用手動送料方式，從前往後送料。
因該零件採用的是倒裝復合模，所以直接用擋料銷和導料銷
即可。為確保零件的質量及穩定性，選用導柱、導套導向。由於該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜採用後側導柱模架。
（五）.模具主要零部件的結構設計
（1）凸模、凹模、凸凹模的結構設計，包括一下幾個方面：
①落料凸、凹模的結構設計
在落料凹模內部，由於要放置推件塊，所以凹模刃口應採用直筒形刃口，並查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.21，取得刃口高度h=6mm,該凹模的結構簡單，宜採用整體式。
查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.22，得k=0.40
即凹模高度h=ks=0.40×42mm=16.8mm
凹模壁厚c=1.5h=1.5×16.8mm=25.2mm
凹模外形尺寸的確定：
凹模外形長度：l=(42+25.2×2)㎜=92.4㎜
凹模外形寬度：b=(42+25.2×2)㎜=92.4㎜
凹模整體尺寸標準化，取為100mm×100mm×16mm
凹模的工藝路線
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