垫圈冲裁工艺设计课件
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11
3、冲压力的计算
垫圈毛坯落料的冲裁力F：
L=πD=3.14×21=65.94mm t=1mm τb=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6） F=1.3×65.94×1×360=30859.92N
12
3、冲压力的计算
垫圈冲孔的冲裁力F：
L=πD=3.14×10=31.4mm t=1mm τb=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6） F=1.3×31.4×1×360=14695.2N
13
3、冲压力的计算
垫圈毛坯落料的其他冲压力：
KX、KT、 KD查表2.6.1，h查表2.9.4
垫圈毛坯落料的卸料力：FX= KX F FX=0.04×30859.92=1234.3968N
垫圈毛坯落料的推件力：FT= nKT F FT =6×0.55×30859.92=101837.736N
压力机公称压力的选择18模具压力中心的确定19模具压力中心的确定20垫圈冲压工艺卡片冲压工艺卡片的填写21222324表252最小搭边值材料厚度矩形件边长l50mm矩形件边长l50mm或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a025以下182022252830025051215182022250508101215181820081208101215151825表254条料宽度偏差条料宽度b材料厚度t05051200050080102030008010015305001001502026表255导料板不条料之间的最小间隙cmin材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度b条料宽度b100以下100200200300100以下100以上050505051050527表261卸料力推件力顶件力系数材料厚度tmm0100650075010140105004500550630080525004005055006注
=30859.92+101837.736=132697.656N ≈133KN 因此，所选压力机的公称压力必须大于133KN，查表 GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开 式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结 合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63 （公称压力630KN）。
工作台尺寸/mm
左右
前后
工作台孔 尺寸/mm
左右 前后
直径
立柱间距离/mm
活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm
40
63
100
160
3
3.5
4
5
40
50
60
70
200
160
135
115
160
170
180
220
300
160
40
63
100
160
35
40
50
60
100
110
130
160
280
315
主要参数
简图
特点及适用范围
材料厚度t(mm) ＜0.5 0.5～1 1～2.5
①刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变；
②凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时 ，刃口直壁部分磨损较快； ③用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件；
①特点同序号2，且刃口直壁下面的扩大部分可 使凹模加工简单，但采用下漏料方式时刃口强度 不如序号2的刃口强度高。 ②用于冲裁形状复杂或精度要求较高的中小型件 ，也可用于装有顶件装置的模具。
16
压力机公称压力的选择
垫圈毛坯冲孔模采用弹性卸料、下出件的结构： 冲压总力FZ=F+FT+FX
=14695.2+48494.16+587.8 =63777.16N≈64KN 因此，所选压力机的公称压力必须大于64KN，查表 GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开 式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结 合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63 （公称压力630KN）。
（n=h/t=6/1=6） 垫圈毛坯落料的顶件力：FD= KD F
FD=0.06×30859.92=1851.5952N
14
3、冲压力的计算
垫圈冲孔的其他冲压力：
KX、KT、 KD查表2.6.1，h查表2.9.4
垫圈毛坯落料的卸料力：FX= KX F FX=0.04×14695.2=587.8N
材料厚度t（mm）
KX
KTLeabharlann KD≤0.10.065～0.075
0.1
0.14
钢
＞0.1～0.5 0.045～0.055
0.63
0.08
＞0.5～2.5 0.04～0.05
0.55
0.06
注：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。
27
表2.9.4 冲裁凹模刃口型式及主要参数
刃口 序号 型式 直2 筒 形 刃 口3
360
450
189
200
240
300
130
150
180
220
60
70
90
110
100
110
130
160
130
150
180
220
150
模柄孔尺寸（直径/mm×深度/mm）
φ30×50
工作台板厚度/mm
29
35
40
50
60
垫圈毛坯落料的推件力：FT= nKT F FT =6×0.55×14695.2=48494.16N
（n=h/t=6/1=6） 垫圈毛坯落料的顶件力：FD= KD F
FD=0.06×14695.2=881.7N
15
压力机公称压力的选择
垫圈毛坯落料模采用刚性卸料、下出件的结构： 冲压总力FZ=F+FT
17
模具压力中心的确定
垫圈落料模具压力中心的确定： 由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在 零件的对称中心，即零件圆心 。
18
模具压力中心的确定
垫圈冲孔模具压力中心的确定： 由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在 零件的对称中心，即零件圆心 。
19
冲压工艺卡片的填写
垫圈冲压工艺卡片
间留下的工艺废料。查表（教材P65表2.5.2）得
a=1.0mm,a1=0.8mm
6
计算料宽B ：
模具采用无侧压装置的送料方式 B-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ Δ——见表（教材P67表2.5.4）得0.1mm C——见表（教材P67表2.5.5）得0.5mm B-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ=（21+2+0.5）-0.1=23.5 -0.1 步距S=21+0.8=21.8mm
α(｀) β(°) 刃口高度h(mm) 备注
15
2
≥4
≥5
≥6
28
附表1 开式压力机技术规格
公称压力/kN
发生公称压力时滑块距下止点距离/mm
滑块行程/mm
行程次数/次·min-1
最大封闭封闭高度/mm 固定台和可倾式
活动台位 置 最低
最高
公称压力/kN
闭合高度调节量/mm
滑块中心到床身距离/mm
工件结构：该零件形状简单对称，无异型形状，尺寸中等，经查 （教材P75表2.7.2）（金属冷冲压件结构要素JB4378-87） 08钢采用无导 向凸模冲孔的最小尺寸为d≥1t，φ10远大于1mm，属于经济型冲孔范围。 孔边距为5.5mm，远大于凸凹模允许的最小壁厚（教材P104表2.9.6）， 故可以考虑采用复合冲压工序。
垫圈单工序冲裁模
——成形工艺设计一
2008-8
成都航空职业技术学院机械系
1
模具教研室
垫圈冲裁工艺设计
工作任务：垫圈冲裁工艺设计
工作任务单
材料：08钢 料厚：t=1±0.15mm 批量生产
2
一、冲压工艺性分析
材料：08钢——优质炭素结构钢（参见教材P27表1.3.6），硬度较低， 具有较好的塑性（伸长率δ=27%），具有良好的冲压成形性能。
4
三、相关工艺设计计算
1、冲裁间隙：
查表2.3.3(教材P56)（GB/T16743-1997），初始双面间隙 Zmin=0.1mm，Zmax=0.14mm
5
2、冲裁排样设计：
垫圈落料的单排排样：
B——料宽；待计算； S——步距：条料每次送进的距离。待计算； a,a1——搭边：排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之
7
材料利用率
计算一个步距的材料利用率η：
η=（（πD2/4）/BS）×100% =（（π×212/4）/23.5 ×21.8）×100% =68.7%
8
排样图
2、冲裁排样设计：
画出落料排样图：
9
选板料规格
查表GB/T708-1988，选用1000*1500的钢板
10
钢板的裁剪
将1000×1500的钢板按如图裁剪： 可以裁剪43张23.5mm×1500mm的条料 每张条料可以冲裁（1500/21.8=）68个垫圈毛坯
方案一模具结构简单，制造难度和成本都较低，不过 需要两幅模具，生产效率较低，机床占用率高。
方案二、三均只需要一副模具，生产效率和工件尺寸 精度均较高，但模具结构相对复杂，制造难度和成本 都较高。
通过对上述三种方案的分析比较，该垫圈精度较低， 结合本情景的教学需要，比较适合采用结构简单、成 本低廉的方案一。
25
表2.5.5 导料板与条料之间的最小间隙Cmin
材料厚度t
～0.5 0.5～1 1～2 2～3
无侧压装置
条料宽度B
100以下 100～200 200～300
0.5
0.5
1
0.5
0.5
1
0.5
1
1
0.5
1
1
有侧压装置
条料宽度B
100以下 100以上
5
8
5
8
5
8
5
8
26
表2.6.1 卸料力、推件力、顶件力系数
侧面a 2.5 2.0 1.8 1.5
工件间a1 2.8 2.2 1.8 1.5
侧面a 3.0 2.5 2.0 1.8
表2.5.4 条料宽度偏差Δ
条料宽度B
～0.5
～20
0.05
＞20～30 0.08
＞30～50 0.10
材料厚度t
＞0.5～1 0.08 0.10 0.15
＞1～2 0.10 0.15 0.20
结束
20
21
22
23
表2.5.2 最小搭边值
材料厚度 圆形或圆角r＞2t的工
t
件
矩形件边长L＜ 50mm
矩形件边长L≥50mm 或圆角r≤2t
0.25以下 0.25～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2
24
工件间a1 1.8 1.2 1.0 0.8
侧面a 2.0 1.5 1.2 1.0
工件间a1 2.2 1.8 1.5 1.2
尺寸精度：零件图上的两个尺寸均为自由公差，一般按级确定工件 的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，各尺寸公差为： φ21-0.52，φ10+0.36。
生产纲领：大批量生产适合冲压加工。 结论：可以冲裁。
3
二、冲压工艺方案的确定
三种典型工序介绍
方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。
3、冲压力的计算
垫圈毛坯落料的冲裁力F：
L=πD=3.14×21=65.94mm t=1mm τb=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6） F=1.3×65.94×1×360=30859.92N
12
3、冲压力的计算
垫圈冲孔的冲裁力F：
L=πD=3.14×10=31.4mm t=1mm τb=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6） F=1.3×31.4×1×360=14695.2N
13
3、冲压力的计算
垫圈毛坯落料的其他冲压力：
KX、KT、 KD查表2.6.1，h查表2.9.4
垫圈毛坯落料的卸料力：FX= KX F FX=0.04×30859.92=1234.3968N
垫圈毛坯落料的推件力：FT= nKT F FT =6×0.55×30859.92=101837.736N
压力机公称压力的选择18模具压力中心的确定19模具压力中心的确定20垫圈冲压工艺卡片冲压工艺卡片的填写21222324表252最小搭边值材料厚度矩形件边长l50mm矩形件边长l50mm或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a025以下182022252830025051215182022250508101215181820081208101215151825表254条料宽度偏差条料宽度b材料厚度t05051200050080102030008010015305001001502026表255导料板不条料之间的最小间隙cmin材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度b条料宽度b100以下100200200300100以下100以上050505051050527表261卸料力推件力顶件力系数材料厚度tmm0100650075010140105004500550630080525004005055006注
=30859.92+101837.736=132697.656N ≈133KN 因此，所选压力机的公称压力必须大于133KN，查表 GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开 式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结 合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63 （公称压力630KN）。
工作台尺寸/mm
左右
前后
工作台孔 尺寸/mm
左右 前后
直径
立柱间距离/mm
活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm
40
63
100
160
3
3.5
4
5
40
50
60
70
200
160
135
115
160
170
180
220
300
160
40
63
100
160
35
40
50
60
100
110
130
160
280
315
主要参数
简图
特点及适用范围
材料厚度t(mm) ＜0.5 0.5～1 1～2.5
①刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变；
②凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时 ，刃口直壁部分磨损较快； ③用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件；
①特点同序号2，且刃口直壁下面的扩大部分可 使凹模加工简单，但采用下漏料方式时刃口强度 不如序号2的刃口强度高。 ②用于冲裁形状复杂或精度要求较高的中小型件 ，也可用于装有顶件装置的模具。
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压力机公称压力的选择
垫圈毛坯冲孔模采用弹性卸料、下出件的结构： 冲压总力FZ=F+FT+FX
=14695.2+48494.16+587.8 =63777.16N≈64KN 因此，所选压力机的公称压力必须大于64KN，查表 GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开 式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结 合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63 （公称压力630KN）。
（n=h/t=6/1=6） 垫圈毛坯落料的顶件力：FD= KD F
FD=0.06×30859.92=1851.5952N
14
3、冲压力的计算
垫圈冲孔的其他冲压力：
KX、KT、 KD查表2.6.1，h查表2.9.4
垫圈毛坯落料的卸料力：FX= KX F FX=0.04×14695.2=587.8N
材料厚度t（mm）
KX
KTLeabharlann KD≤0.10.065～0.075
0.1
0.14
钢
＞0.1～0.5 0.045～0.055
0.63
0.08
＞0.5～2.5 0.04～0.05
0.55
0.06
注：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。
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表2.9.4 冲裁凹模刃口型式及主要参数
刃口 序号 型式 直2 筒 形 刃 口3
360
450
189
200
240
300
130
150
180
220
60
70
90
110
100
110
130
160
130
150
180
220
150
模柄孔尺寸（直径/mm×深度/mm）
φ30×50
工作台板厚度/mm
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35
40
50
60
垫圈毛坯落料的推件力：FT= nKT F FT =6×0.55×14695.2=48494.16N
（n=h/t=6/1=6） 垫圈毛坯落料的顶件力：FD= KD F
FD=0.06×14695.2=881.7N
15
压力机公称压力的选择
垫圈毛坯落料模采用刚性卸料、下出件的结构： 冲压总力FZ=F+FT
17
模具压力中心的确定
垫圈落料模具压力中心的确定： 由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在 零件的对称中心，即零件圆心 。
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模具压力中心的确定
垫圈冲孔模具压力中心的确定： 由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在 零件的对称中心，即零件圆心 。
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冲压工艺卡片的填写
垫圈冲压工艺卡片
间留下的工艺废料。查表（教材P65表2.5.2）得
a=1.0mm,a1=0.8mm
6
计算料宽B ：
模具采用无侧压装置的送料方式 B-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ Δ——见表（教材P67表2.5.4）得0.1mm C——见表（教材P67表2.5.5）得0.5mm B-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ=（21+2+0.5）-0.1=23.5 -0.1 步距S=21+0.8=21.8mm
α(｀) β(°) 刃口高度h(mm) 备注
15
2
≥4
≥5
≥6
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附表1 开式压力机技术规格
公称压力/kN
发生公称压力时滑块距下止点距离/mm
滑块行程/mm
行程次数/次·min-1
最大封闭封闭高度/mm 固定台和可倾式
活动台位 置 最低
最高
公称压力/kN
闭合高度调节量/mm
滑块中心到床身距离/mm
工件结构：该零件形状简单对称，无异型形状，尺寸中等，经查 （教材P75表2.7.2）（金属冷冲压件结构要素JB4378-87） 08钢采用无导 向凸模冲孔的最小尺寸为d≥1t，φ10远大于1mm，属于经济型冲孔范围。 孔边距为5.5mm，远大于凸凹模允许的最小壁厚（教材P104表2.9.6）， 故可以考虑采用复合冲压工序。
垫圈单工序冲裁模
——成形工艺设计一
2008-8
成都航空职业技术学院机械系
1
模具教研室
垫圈冲裁工艺设计
工作任务：垫圈冲裁工艺设计
工作任务单
材料：08钢 料厚：t=1±0.15mm 批量生产
2
一、冲压工艺性分析
材料：08钢——优质炭素结构钢（参见教材P27表1.3.6），硬度较低， 具有较好的塑性（伸长率δ=27%），具有良好的冲压成形性能。
4
三、相关工艺设计计算
1、冲裁间隙：
查表2.3.3(教材P56)（GB/T16743-1997），初始双面间隙 Zmin=0.1mm，Zmax=0.14mm
5
2、冲裁排样设计：
垫圈落料的单排排样：
B——料宽；待计算； S——步距：条料每次送进的距离。待计算； a,a1——搭边：排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之
7
材料利用率
计算一个步距的材料利用率η：
η=（（πD2/4）/BS）×100% =（（π×212/4）/23.5 ×21.8）×100% =68.7%
8
排样图
2、冲裁排样设计：
画出落料排样图：
9
选板料规格
查表GB/T708-1988，选用1000*1500的钢板
10
钢板的裁剪
将1000×1500的钢板按如图裁剪： 可以裁剪43张23.5mm×1500mm的条料 每张条料可以冲裁（1500/21.8=）68个垫圈毛坯
方案一模具结构简单，制造难度和成本都较低，不过 需要两幅模具，生产效率较低，机床占用率高。
方案二、三均只需要一副模具，生产效率和工件尺寸 精度均较高，但模具结构相对复杂，制造难度和成本 都较高。
通过对上述三种方案的分析比较，该垫圈精度较低， 结合本情景的教学需要，比较适合采用结构简单、成 本低廉的方案一。
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表2.5.5 导料板与条料之间的最小间隙Cmin
材料厚度t
～0.5 0.5～1 1～2 2～3
无侧压装置
条料宽度B
100以下 100～200 200～300
0.5
0.5
1
0.5
0.5
1
0.5
1
1
0.5
1
1
有侧压装置
条料宽度B
100以下 100以上
5
8
5
8
5
8
5
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表2.6.1 卸料力、推件力、顶件力系数
侧面a 2.5 2.0 1.8 1.5
工件间a1 2.8 2.2 1.8 1.5
侧面a 3.0 2.5 2.0 1.8
表2.5.4 条料宽度偏差Δ
条料宽度B
～0.5
～20
0.05
＞20～30 0.08
＞30～50 0.10
材料厚度t
＞0.5～1 0.08 0.10 0.15
＞1～2 0.10 0.15 0.20
结束
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表2.5.2 最小搭边值
材料厚度 圆形或圆角r＞2t的工
t
件
矩形件边长L＜ 50mm
矩形件边长L≥50mm 或圆角r≤2t
0.25以下 0.25～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2
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工件间a1 1.8 1.2 1.0 0.8
侧面a 2.0 1.5 1.2 1.0
工件间a1 2.2 1.8 1.5 1.2
尺寸精度：零件图上的两个尺寸均为自由公差，一般按级确定工件 的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，各尺寸公差为： φ21-0.52，φ10+0.36。
生产纲领：大批量生产适合冲压加工。 结论：可以冲裁。
3
二、冲压工艺方案的确定
三种典型工序介绍
方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。