湖南涉外經濟學院機械工程學部
沖壓成型工藝及模具設計
課程設計任務書
機械工程學院材料成型及控制工程專業
題目墊圈沖壓模具設計
任務起止日期： 2012 年 9 月 18 日至
2012 年 11 月 20 日止
學生姓名： 王曦明班級： 材料0902班
指導老師： 何雅槐日期
系主任日期審查
學部主任日期批准
沖壓模具課程設計
一、題目
墊圈二、原始資料
衝裁製件如圖2-1所示。材料為q235，材料厚度0.8mm，生產批量為10萬件，屬中大批量生產。
三、衝裁件工藝分析
此工件既有沖孔，又有落料兩個工序。材料為q235、t=0.8mm的碳素鋼，具有良好的沖壓效能，適合衝裁，工件結構簡單，內有乙個直徑為12mm的圓孔。
此工件滿足衝裁的加工要求，工件尺寸未標註公差，按it14級計算。尺寸精度較低，普通衝裁完全能夠滿足要求。
四、衝裁工藝方案的確定
（一）方案種類該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，有以下三種工藝方案。
方案一：先沖孔，後落料。採用單工序模生產。
方案二：沖孔-落料級進沖壓。採用級進模生產。
方案三：採用沖孔-落料同時進行的復合模生產。
（二）方案的比較各方案的特點及比較如下。
方案一：模具結構簡單，製造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，生產效率低，且更重要的是在第一道工序完成後，進入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質量大打折扣，達不到所需要的要求，難以滿足生產需要。故不選此方案。
方案二：級進模是一種多工位、效率高的加工方法。但級進模輪廓尺寸較大，製造複雜，成本較高，因而也排除此方案。
方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小、模具的製造成本不高。故本方案用先沖孔後落料的方法。
（三）方案的確定綜上所訴，本套模具採用沖孔-落料復合模。
五、模具結構形式的確定
復合模有兩種結構形式，正裝式復合模和倒裝式復合模。分析該工件成形後脫模方便性，正裝式復合模成形後工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒裝式復合模成形後工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故採用倒裝式復合模。
六、工藝尺寸計算
（一）排樣設計
1.排樣方法的確定根據工件的形狀，確定採用無廢料排樣的方法不可能做到，但能採用有廢料和少廢料的排樣方法。經多次排樣計算決定採用多行排法，初畫排樣圖如圖6-1所示。
圖6-1 初畫排樣圖
2.確定搭邊值工件材料材料為q235、t=0.8mm的
碳素鋼，碳含量較低。查參考文獻[2]表2-15，取最小搭邊值：工件間a=0.8，沿邊a=1。
考慮到在沖壓過程中須在兩邊設定壓邊值，則應取a=3.5；為了方便計算取a=1。
3.確定條料步距步距：80mm，寬度：70mm。
4.條料的利用率
5.畫出排樣圖根據以上資料畫出排樣圖。
圖6-2 排樣圖
（二）衝裁力的計算
1.衝裁力f
查參考文獻[2]表9-1取材料q235的抗拉強度
由已知：
所以 nkn
2.卸料力
由，查參考文獻[2]表2-17取
則 kn
3.推件力
由，已知，查參考文獻[2]表2-17取
則 kn
4.頂件力
由，查參考文獻[2]表2-17取
則 kn
（三）壓力機公稱壓力的確定
本模具採用彈性卸料裝置和下出料方式，所以 kn
根據以上計算結果，沖壓裝置擬選j23-16。
（四）衝裁壓力中心的確定
此工件結構簡單，為普通圓形件，故其壓力中心在其圓心上。
（五）刃口尺寸的計算
1.加工方法的確定結合模具及工件的形狀特點，此模具製造宜採用配作法，落料時，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及製造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按要求配作；沖孔時，則只需計算凸模的刃口尺寸及製造公差，凹模刃口尺寸由凸模實際尺寸按要求配作；只是需要在配作時保證最小雙面合理間隙值mm（查參考文獻[2]表2-8）。凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結合完成。
2.採用配作法，先判斷模具各尺寸在模具磨損後的變化情況，統計如下：
第一類尺寸（增大）：25
第二類尺寸（減小）：12
3.按入體原則查參考文獻[2]表2-3確定衝裁件內形與外形尺寸公差，工作零件刃口尺寸計算見表6-1。
表6-1 工作零件刃口尺寸的計算
4.畫出落料凹模、凸凹模尺寸，如圖6-3所示。
（a）落料凹模
（b）凸凹模
圖6-3 工作零件尺寸
5.卸料裝置的設計採用圖6-4所示的卸料裝置，已知衝裁板厚t=0.8mm，衝裁卸料力kn。根據模具安裝位置擬選4個彈簧，則彈簧的頂壓力為
kn查參考文獻[2]表9-32圓柱螺旋壓縮彈簧，初選彈簧規格為（使所選彈簧的工作極限負荷）mm， mm，， mm， mm。
其中，為材料直徑，為彈簧中徑，為工作極限負荷，為單圓彈簧工作極限負荷下變形量，為節距。
彈簧的總壓縮量為
mm七、模具總體結構設計
（一）模具型別的選擇由沖壓工藝分析可知，採用復合模沖壓，所以本套模具型別為復合模。
（二）定位方式的選擇因為該模具採用的是條料，控制條件的送進方向採用導料銷；控制條料的送進步距採用彈簧彈頂的活動擋料銷來定步距。而第一件的沖壓位置因為條料有一定的餘量，可以靠操作工人目測來確定。
（三）出件方式的選擇根據模具衝裁的運動特點，該模具採用彈性出件方式比較方便。工件尺寸較小，採用推件塊，結構簡單，利用模具開模後壓縮彈簧的彈力來推出工件，既安全又可靠，故採用彈性裝置取出工件。結構如圖6-4所示。
圖6-4 彈性出件方式
1-沖孔凸模；2-彈簧；3-推闆；4-推件塊
（四）導柱、導套位置的確定為了提高模具的壽命和工作質量，方便安裝、調整、維修模具，該復合模採用中間導柱模架。
八、主要零部件的設計
（一）工作零部件的結構設計
1.落料凹模凹模採用整體凹模，輪廓全部採用數控線切割工具機即可一次成形，安排凹模在模架上的位置時，要盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按參考文獻[2]公式（2-24）和公式（2-25）計算：
凹模厚度 h=kb=0.364x70=25.48mm（查參考文獻[2]表2-22得）
凹模壁厚 c=(1.5-2)h=38.22-50.96mm
取凹模厚度 h=30mm，壁厚取40mm。
凹模寬度 b=b+2c=70+2x30=130mm（送料方向）
凹模長度 l=80+2x30=140mm
根據工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚強度的前提下，取凹模長度為160mm，寬度為160mm，所以凹模輪廓尺寸為160mm160mm20mm。
2.沖孔凸模根據圖樣：工件中有1個孔，只需要設計1支凸模。為了方便固定，採用階梯式，長度為20+20+20+10+3.5=73.5mm。
3.凸凹模當採用倒裝式復合模時，凸凹模尺寸計算如下
mm式中，為卸料版厚度，取10mm；為凸凹模固定板厚度，取20mm；t為材料的厚度，取1.0mm；為卸料版與固定板之間的安全高度，取10.8。
因凸凹模為模具設計中的配作件，所以應保證與沖孔凸模和落料凹模的雙邊合理間隙。
（二）定位零件的設計
結合本套模具的具體結構，考慮到工件的形狀，設定乙個活動擋料銷（起定距的作用）和兩個的活動擋料銷。擋料銷和導料銷的下面分別採用壓縮彈簧，在開模時，彈簧恢復彈力把擋料銷頂起，使它處於工作狀態，旁邊的導料銷也一起工作，具體結構如圖6-5所示。
圖6-5 活動擋料銷
1.卸料版設計卸料版的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為10mm，材料為45鋼，淬火硬度為hrc。
2.凹模板螺釘的選用凹模板採用4個m10的螺釘固定，長度mm（其中為彈簧的安裝高度；為卸料板厚度；為凹模厚度；為凸模固定板厚度）。
（三）模架及其他零部件的設計
該模具採用中間導柱模架，這種模架的導柱在模具中間位置，沖壓時可以防止由於偏心力矩而引起的模具歪料。以凹模周界尺寸為依據，查參考文獻[2]表9-48選擇模架規格如下。
導柱：分別為、（gb/t 2861.1）。
導套：分別為、（gb/t 2861.6）。
上模座厚度取25mm，下模座厚度取30mm，上墊板厚度取5mm，則該模具的閉合高度為
mm式中 ---凸模高度，mm；
---凸凹模高度，mm；
---凸模衝裁後進入凸凹模的深度，mm。
可見該模具的閉合高度小於所選壓力機j23-16的最大裝模高度220mm，因此該壓力機可以滿足使用要求。
九、沖壓裝置的選取
通過校核，選擇單柱固定臺壓力機j23-16能滿足使用要求。其主要技術引數如下。
公稱壓力：160kn
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