空调垫片冲压模具设计.doc

1、第 1 页 共 28 页空调垫片冲压模具设计1. 冲压件工艺性分析该制件为空调垫片。形状简单，对称，是由直线和圆组成的。批量为大批量生产，材料为 10 钢，已退火的 10 钢的抗剪强度为 255333 /MPa，抗拉强度b为 294432MPa，屈服点 s为 206MPa，伸长率 10为 29%，弹性模量 10-3E 为194 MPa，由这些数据可知材料的力学性能较好，材料厚度为 2.1mm。由冲压设计资料可查得，冲裁件内外形所能达到的经济精度为 IT12IT13。孔中心与边缘距离尺寸公差为 0.6mm。将以上精度与零件图上所标的尺寸公差相比较，可知该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。制

2、件上有一 26 的孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为为9mm（26 孔与边缘之间的壁厚） ，制件小端为 R10 的半圆。普通冲裁完全能满足要求。图 1第 2 页 共 28 页2. 冲压工艺方案的确定该工件的完成需要冲压，落料两道基本工序，可以有以下三种工艺方案。方案一： 先落料，后冲孔，采用单工序模具生产。方案二： 落料-冲孔复合冲压，采用复合模具生产。方案三： 冲孔-落料级进冲压，采用级进模具生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需要一副模具，工件的精度及生产效率都比较高，但工件的成型难度较高。易造成工件变形，并且冲压

3、后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度等也能满足要求。通过对以上三中方案的分析比较，该制件的冲压生产采用方案三为最佳。第 3 页 共 28 页3. 主要设计计算3.1 排样方式的确定及其计算根据工件形状和尺寸，可有以下二种排样方式。方案一：直排（见图 1）方案二：直对排（见图 2）图 2方案一：计算冲压件毛坯面积 S=44 45+66 20+ 10 =3457（mm ）122条料宽度：B=120+2a=125（mm）步距：h=45+a =47.2（mm）1一个步距内的材料利用率为： = 100%= 100%=5

4、9%BhnS2.47153方案二：如图 2 所示采用直对排，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转 180 ，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。第 4 页 共 28 页图 3如图 2 所示可知搭边值为 2.2mm 和 2.5mm，条料宽度为 171.5mm，步距为47.2mm第 5 页 共 28 页一个步距内材料的利用率为 = 100%= 100%=85.4%BhnS2.47513比较两种排样方式可得方案二更佳，故选用方案二3.2 冲压力的计算该模具采用级进模，拟选择弹性卸料，下出件。落料力 ：F =Lt =321.4 2.1 300

5、=202.4 10 （ N）Lb3冲孔力 ：F = Lt =81.64 2.1 300=51.4 10 （ N）cb 3落料时的卸料力：F =K F 查表 2.6.1 取卸料力系数 K =0.05xl x所以 F =0.05 202.4 10 =10.1 10 （N ）x33冲孔时的推件力：F =nK FTc凹模刃口形式：h=5mm ，则 = 2（个）th1.5查表 2.6.1 取推件力系数 K =0.55T所以 F =nK F =2 0.55 51.4 10 =56.5 10 （N）Tc33冲压工艺总力：F = F + F + F + F =202.4 10 +51.4 10 +10.1 1

6、0 +zLcxT33356.5 10 =320.4 10 （N）33式中：L冲裁周边长度；t 材料厚度；材料的抗拉强度，查得 10 钢的抗拉强度为 300Mpa；bK ，K 卸料力，推件力系数，表 2.6.1；xTn 同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。h 凹模洞口的直刃壁高度；表 1 条料及冲压力的相关计算项目分类项目 公式 结果 备注第 6 页 共 28 页冲裁件面积 S S=44 45+66 20+21203457mm 2条料宽度 B B=120+3 2.5+44 171.5mm步距 h h=45+2.2 47.2mm排样一个步距内的材料利用率 100%= 100%n2.4751385.

7、4% 查表 2.5.2 得最小搭边值a=2.5mm，a=2.2mm1落料力 F LF =Lt =321.4 2.1 300Lb202.4 10N3L=321.4mm=300MPab冲孔力 FcF = Lt =81.64 2.1 300cb51.4 10N L=81.64mm=300MPab卸料力 F xF =0.05 202.4 10x310.1 103N查表 2.6.1 得 K =0.05x推件力 FTF =nK F =2 0.55 51.4 10Tc356.5 103NK =0.55 Tn=h/t=2冲压力冲压工艺总力F zF =F +F +F +FzLcxT320.4 103N弹性卸料，

8、下出件根据计算结果，拟选冲压设备为 JC2335。3.3 压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画凹模型口图，如图 3 所示，在图中将 xOy 坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L L 共 7 组基本1线段。第 7 页 共 28 页图 4 凹模型口图有关计算见表 2 所示表 2 压力中心数据表各基本要素压力中心的坐标值基本要素长度L/mm x yL =31.41 -56.29 23.6L =1322 -17 23.6L =253 16 23.6L =884 38 23.6L =81.645 38 23.6L =456 60 23.6L =81.647 38 -2

9、3.6由表中数据可得压力中心坐标 x =0 7654321 LLxxxL= =6.845.825134. .0735061 8.134=17.82y =0 654321 71 LLyyyL第 8 页 共 28 页= 68.41062.75902310.74=15.65所以压力中心坐标为 C（17.82，15.65）由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点 较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点 ， 。如果选用 JC2335冲床，C 点仍然在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。3.4 工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零

10、件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模，凹模，凸模固定板以及卸料板，着种加工方法可以保证这写零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。凸凹模按经济精度 IT6IT7 制造。根据材料的厚度由表 2.3.3 查得，冲裁模初始双面间隙值 Z =0.260 ，Zminmax=0.380。对于冲孔 26mm 的凸凹模结构相对简单，精度容易保证，所以采用凸凹模分别加工。查表 2.4.1 得凸凹模的制造公差为 =0.020 ， =0.025TA校核： Z - Z =0.120maxin+ =0.045TA满足 + Z - ZTAaxin由公差表

11、查得 mm 为 IT12 级，取 x=0.7524.06则得 d =（d +x ）Tmin0T=（26+0.75 0.24）02.=26.18 （mm）02.d =（d + Z ）ATminA0第 9 页 共 28 页=（26.18+0.260） 025.=26.44 （mm）025.对于外轮廓的落料，因为工件形状较为复杂，故采用凸模与凹模配作法。（以凹模为基准件） 。该设计中凸模与凹模磨损后，刃口部分尺寸增大，故属于第一类尺寸。零件图中未注公差的尺寸，均采用 IT14 级，查公差表 24 得 120 ，087.R10 ，因素 x 取 0.5。036.落料时凹模计算公式 A =（A -x ）j

12、max410即：45 =（45-0.75 0.56）A56.041=44.58 14.044 =（44-0.75 0.54）A54.01=43.59 14.0120 =（ 120-0.5 0.87）A87.041=119.57 2.0R10 =（10-0.5 0.36）A36.041=9.82 09.表 3 工作零件刃口尺寸的计算尺寸及分类 尺寸转换 计算公式 结果 备注d =（d +x ）Tmin0Td =26.18T02.冲孔 2626 24.0d =（d + Z ）AiA0d =26.44A5.d =44.58 14.045 45 056.=44.58Td =43.59A14.0落料44

13、 44054.A =（ A -x ）jmax410=43.59T 查表 2.3.3得冲裁双面间隙Z =0.260minZ =0.380ax磨损系数 X按公差等级选取。校核满足第 10 页 共 28 页d =119.57A2.0120 120 087.=119.57Td =9.82A09.R10 R10 036.凸模刃口按凹模实际刃口尺寸配制=9.82T+ ZTA- Zmaxin3.5 卸料橡胶的设计选用 4 块圆筒形橡胶，厚度保持一致，一面造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。卸料板工作行程： h Ih =h +t+h =5.1mmI12h 为凸模凹进卸料板的高度，取 1mmh 为凸模冲裁后进入凹模的深度，取 2mm；2橡胶工作行程：H IH = h +h =10.1mmI修h 为凸模修模量，取 5mm；修橡胶自由高度：H 自 由H =4 H =40.4mm自 由 I取 H 为 H 的 25%；I自 由橡胶的预压缩量：H 预H =10% H =4.04mm预 自 由一般取 H =（10%15%）H ；预 自 由每个橡胶承受的载荷：F 1F = F = 10.1 1014卸 3=2525（N）橡胶的外径：D