项目1 轴承平垫圆片简单落料模设计

项目1轴承平垫圆片简单落料模设计

1.1项目引入

1.1.1 项目任务

如图1.1所示轴承平垫圆片工件，材料为Q235，料厚：2.5mm ，中小批量生产。完成模具工作零件（凸模和凹模）的刃口尺寸计算及排样设计，并利用Pro/E软件完成模具结构三维设计以及凸模、凹模二维零件图和模具二维装配图设计。

图1.1轴承平垫圆片

1.1.2项目目标

✧掌握冲压模的概念和基本工序；

✧了解冲压模具的基本类型

✧了解压力机的基本类型及选用方法

✧了解冲裁模组成零件的结构及特点；

✧掌握排样方法及确定条料宽度的计算；

✧掌握冲裁间隙对冲裁件精度和模具的影响；

✧初步掌握确定合理冲裁间隙的方法；

✧初步掌握模具刃口计算方法

✧掌握冲裁力及压力中心的计算。

✧能完成简单落料模三维及二维工程图设计；

1.2项目知识

1.2.1冲压加工概述

冲压加工是指利用安装在压力机上的冲压模对板料（通常为金属材料）施加压力，使其产生分离或变形，从而获得所需零件的一种加工方法。由于冲压加工通常在室温下进行，故常称为冷冲压。

1．冲压工序的分类

总体来说，冲压可分为分离工序与成形工序两大类。分离工序是使板料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状和尺寸的冲压件，也称冲裁。分离工序主要包括冲孔、落料、切边等工序。成形工序是使材料在不破裂的条件下产生塑料变形而获得一定形状和尺寸的冲压件。成形工序主要包括弯曲、拉深、翻边、胀形等。

常用的冲压工序见表1-1。

表1-1常用的冲压工序

工序名称工序简图特点及应用

分离工序落料用冲模沿封闭轮廓线冲切，冲下部

分是零件，用于制造各种形状的平

板零件

冲孔用冲模用冲模沿封闭轮廓线冲切，

冲下部分是废料

切边将成形零件的边缘修切整齐或切成

一定形状

剖切将冲压加工的半成品切开成为两个

或多个零件，多用于不对称零件成

双或成组冲压成形之后

成形工序弯曲将板材沿直线弯成各种形状，可以

加工形状复杂的零件

拉深将板材毛坯垃成各种空心开口零

件，还用于加工汽车覆盖件

翻边将零件的孔边缘或外边缘翻出竖立

成一定角度的直边

胀形在管坯内部或在板坯一侧通以高压

液体、气体或放入刚体瓣模，迫使

管、板塑性变形，以制成工件

起伏在板材毛坯或零件的表面上用局部

成形的方法制成各种形状的突起或

凹陷

2．冲压模具类型

在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（简称冲模）。

冲压模按工序性质不同分为冲裁模（落料模、冲孔模、切边模等）、弯曲模、拉深模等；按工序组合程度不同可分为单工序模（又称简单模）、复合模、级进模（又称连续模）。

单工序模指在压力机的一次行程中只完成一道工序的模具，它结构简单，便于制造，成本低廉，但效率和冲裁精度都较低。

复合模是多工序模，指在压力机的一次行程中，在同一工位完成两道或两道以上工序的

模具。复合模的特点是结构紧凑，生产率较高，并且冲裁件精度高，特别是冲裁件内外轮廓的装置精度高。但缺点是结构复杂，制度精度要求高，加工和装配都较困难，生产成本高，主要用于生产批量大，精度要求高的冲裁件。

级进模也是多工序模，指在压力机的一次行程中，在不同的工位完成两道或两道以上工序的模具。级进模的生产率和冲裁精度都比单工序模高，并且操作方便，宜于实现自动化生产。缺点是模具结构尺寸较大，制造成本较高，一般适用于大批量的小型冲压件。

确定冲压工艺方案主要就是确定冲压模的结构类型。在确定合理的冲压工艺方案时，应根据冲裁件的结构特点、精度要求、生产批量大小以及模具加工能力等因素综合考虑。最终选择的模具结构类型，不仅要满足冲压件精度和生产率的要求，还应满足制造容易、使用方便、操作安全、成本低廉等要求。

表1-2为单工序模、复合模和级进模的对比。

此外，冲压模按上下模的导向方式分类：敞开模、导板模、导柱模；按成形零件材料分类：硬质合金模、锌基合金冲模、聚氨酯冲模；按成型零件的结构与布置分类：整体模、镶拼模；正（顺）装模、倒装模；按自动化程度分类：手工操作模、半自动模、全自动模；

3．冲压设备及选用

在冲压生产中，对于不同的冲压工艺，应采用相应的冲压设备。压力机是用来提供动力和运动的设备，其种类很多，按传动方式分类，主要有机械压力机和液压压力机，其中曲柄压力机是应用较广的机械压力机。

（１）压力机的基本结构

图1.2为开式双柱可倾曲柄压力机的实物照，其基本结构及冲模安装如图1.3所示。

图1.2曲柄压力机实物照图1.3曲柄压力机结构示意图（２）压力机的选用

１）压力机类型选择

➢中小型冲裁模、拉深模、弯曲模应选用单柱、双柱开式压力机。

➢大中型冲模应选用双柱或四柱压力机。

➢批量生产及大的自动冲模应选用高速压力机或多工位自动压力机。批量小但材料较厚的大型冲件的冲压，应选用液压机。

➢对于校平、校形模应选用大吨位双柱或四柱压力机。

➢大中型拉深模应选用双动或三动压力机；冷挤压模或精冲模应选用专用冷挤压机及专用精冲机。

➢多孔电子仪器板件冲裁，最好采用冲模回转头压力机。

２）压力机规格的选择

➢压力机的公称压力应大于计算压力(模具冲压力)的1.2～1.3倍。

➢压力机的行程应满足制品高度尺寸要求，并保证冲压后制品能顺利地从模具中取出，尤其是弯曲、拉深件。

➢压力机的装模高度应大于冲模的闭合高度，

➢压力机的工作台尺寸、滑块底面尺寸应满足模具的正确安装。漏料孔的尺寸应大于或能通过制品及废料尺寸。

➢滑块模柄安装孔与模具模柄尺寸相符。

➢压力机的行程次数(滑块每分钟冲压次数)应符合生产率和材料变形速度的要求。

➢压力机的结构应根据工作类别及零件冲压性质，应备有特殊装置和夹具，如缓冲器、顶出装置、送料和卸料装置。

➢压力机的电动机功率应大于冲压需要的功率。

➢压力机应保证使用的方便和安全性。

1.2.2冲裁工艺分析与计算

冲裁是利用冲模使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分分离来获得制件的工序。冲压工序中冲孔、落料等分离工序都统称为冲裁。冲裁工艺是冲压生产中的主要工艺方法之一。

1．冲裁变形过程分析

图1.4所示为金属板料的无压边冲裁变形过程，大到可分为三个阶段，即弹性变形阶段、塑料变形阶段、断裂分离阶段。