材料成型課程設計導板式落料模設計

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1、 青島理工大學 課程設計說明書 題 目： 導板式落料模課程設計 班 級：材料成型及控制工程 學 號： 姓 名： 指導老師： 時 間： 2011年1月14日 序言 首先，冷沖模課程設計是模具專業(yè)，在學習過程中是一個重要的實踐性學習環(huán)節(jié)，其目的是： 1.應用本專業(yè)所學知識和實訓技能，進行一次沖壓設計工作的實際能力，在提高獨立分析和解決實際問題的能力。 2.通過查設計資料手冊

2、熟悉設計標準和技術(shù)規(guī)定，通過方案認證設計與計算，計算機輔助繪圖，數(shù)據(jù)處理與綜合分析編寫與設計說明書等環(huán)節(jié)，進行工程師的基礎訓練，培養(yǎng)從科研工作的初步能力。 3.培養(yǎng)勤奮求實，團結(jié)互助，勇于創(chuàng)新的優(yōu)良品質(zhì)。 其次，沖裁模具的基本結(jié)構(gòu)及工作原理如下 沖裁模具按工序組合程度可分為：簡單沖裁模、連續(xù)沖裁模、復合沖裁模。 （一）簡單沖裁模即敞開模 1、定義：它是指在一次沖裁中只完成沖孔或落料的一個工序。 2、簡單沖裁模按其導向方式可分為： （1）無導向單工序模它的特點是結(jié)構(gòu)簡單,重量輕、尺寸較小、模具制造容易、成本低廉。但沖模使用安裝時麻煩,模具壽命低,沖栽件精度差,操作也不安全。

3、 無導向簡單沖模適用于精度要求不高、形狀簡單、批景小或試制的沖裁件。 （2）導板式簡單沖裁模 模精度高、壽命長、使用安裝幀、操作安全,.但制造比較復雜。一般適用于形狀較簡單、尺寸不大的工件。 （3）導柱式簡單沖裁模由于這模具準確可靠,能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長而且在沖床上安裝使用方便，因此導柱式?jīng)_裁模是應用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產(chǎn)。 （二）連續(xù)沖裁模 1、連續(xù)沖裁模的定義：按一定的先后程序，在沖床的滑塊的一次到和中，在模具的不同位置上，完成沖孔，落料導兩個的上的沖后工序的沖裁模，又稱及進?；蛱侥！? 2、連續(xù)沖裁模的定位原理可分為：導正

4、銷定位原理、側(cè)刃定距原理 （三）復合沖裁模 1、復合沖裁模的定義：在部床滑塊的一次行程中，在沖模的同一工位上同時完成內(nèi)孔和外形兩種的上工序的沖裁模。 2、復合沖裁模按結(jié)構(gòu)可分為：正裝式復合模、倒裝式復合模 最后，希望通過本次冷沖模課程設計，能進一步鞏固課程，擴大所學到的知識，加深對知識的理解。 2010-01-13 目 錄 序言 2

5、 目錄 4 設計任務書及產(chǎn)品圖 6 第一章 沖裁工藝設計 7 1-1對尺寸、精度的分析 7 1-2 零件的數(shù)目與沖壓模具結(jié)構(gòu)分析 7 1-3零件的材料分析 7 1-4排樣設計 7 第二章 模具基本結(jié)構(gòu)的擬定 9 2-1確定基本結(jié)構(gòu) 9 2-2 確定導向和定位方式 9 2-2-1確定定位方式 9 2-2-2 確定導向方式 10 第三章 壓力機的選擇 11 3-1計算工藝總力 11 3-2計算壓力中心 11 3-3壓力機的選擇 13 第四章 模具零件的設計 14 4-1成形零件的設計 14 4-1-1凸 凹模刃口尺寸的計算 14 4-2工作零件結(jié)構(gòu)設計 16

6、 4-2-1凹模外形尺寸設計與形狀選擇 16 4-2-2凸模外形尺寸設計與形狀選擇 17 4-3固定零件設計 17 4-3-1模柄 17 4-3-2上下模板 17 4-3-3 凸模固定板 17 4-3-4墊板 18 4-4 定位零件 18 4-4-1導料板 18 4-4-2定距側(cè)刃 18 4-5 導向零件 19 4-6螺釘和圓柱銷 19 小結(jié) 20 參考文獻 21 設計任務書及產(chǎn)品圖 制品： #### 材料： 20鋼 料厚： 0.8mm 數(shù)量： 大批量生

7、產(chǎn) 基本要求及設計步驟建議： 沖裁工藝設計：對制件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、數(shù)量、材質(zhì)等要素進行分析，初步確定制件的沖裁工藝，計算搭邊尺寸、毛坯尺寸，確定排樣圖； 模具結(jié)構(gòu)方案設計；根據(jù)沖裁工藝方案，初步確定模具結(jié)構(gòu)方案和坯料導向、定位方式； 計算沖裁力，初步選擇沖壓設備；了解其行程、噸位、容模尺寸等有關技術(shù)參數(shù)； 計算并確定沖裁間隙繼而確定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、結(jié)構(gòu)形式；選擇凸模、凹模 協(xié)調(diào)模具各零件的結(jié)構(gòu)、尺寸，完善導料、定位等輔助功能件結(jié)構(gòu)； 繪制模具總裝配圖： 1)、按裝配圖要求標注尺寸及配合性質(zhì)、技術(shù)要求等； 2)、零件標號無遺漏；明細表內(nèi)容詳實、

8、規(guī)范； 3)、制圖遵照國家標準；排樣圖按習慣繪在總裝圖的右上角或適當位置。 繪制凸模、凹模零件圖，尺寸、粗糙度標注齊全； 編寫設計說明書一份，要求內(nèi)容詳實，措詞準確，具有較好的可讀性； 10、其它詳見《“模具設計”課程設計指導書》。 第一章 沖裁工藝設計 1-1對尺寸、精度的分析 由于零件沒有做尺寸的上下偏差要求，同時也是非圓形件，公差等級取IT7級。所以落料模精度取IT5級。 1-2 零件的數(shù)目與沖壓模具結(jié)構(gòu)分析 沖裁件的數(shù)目確定屬于大批量的生產(chǎn)，且結(jié)構(gòu)簡單，所以，采用單工序落料模即可。 1-3零件的材料分析 零件的材料是20鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，σb=420M

9、Pa, τ=320 MPa可以看到，材料的剪切強度比較大，而且，綜合零件的厚度比較小，所以在后面設計卸料的時候，在用彈性卸料的方式不可以滿足要求的前提下，應該考慮采用剛性卸料裝置卸料。 1-4排樣設計 該零件基本是三角形的零件，所以直接采用有廢料的直對排方式就可以了，根據(jù)零件的厚度0.8mm，查教材表2-13可以知道側(cè)搭邊a =1.2mm，工件間距離a1 =1.0mm,根據(jù)零件的尺寸和a1和a的值，就可以計算條料的寬度。由于: B=（D+2a+nC)-△0, （1-1） 從教材表2-16可以知道，側(cè)刃沖切的料邊寬度C=1.

10、5mm，所以 B=21+24.5+11.5=31.5mm, （1-2） 同時，可以知道步距的大小為 S=(19.3+0.8)/23≈32 （1-3） 經(jīng)過取整數(shù)，所以條料的寬度是B=32mm。排樣圖如下圖1-1所示： 圖1-1 排樣圖 第二章 模具基本結(jié)構(gòu)的擬定 2-1確定基本結(jié)構(gòu) 上部分由模柄、上模座、凸模、定距側(cè)刃、凸模固定板、墊板以及各自緊固件組成。下部分主要由導板、導料板、落料凹模、下模座、擋塊、承料板以及其相應

11、的緊固件組成。出件方式為下出件。其結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-1。 圖2-1 設計草圖 2-2 確定導向和定位方式 2-2-1確定定位方式 由于是單工序落料模，可以采用單側(cè)刃控制送料進距，從而進行定位，導料板在垂直板材進給方向起作用。 2-2-2 確定導向方式 下面是常應用的幾中導向方式和其各自的特點： 1.無導向簡單沖裁模 特點：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，重量較輕，模具制造簡單，成本低，但沖裁件精度差，模具壽命低。 2.導板式簡單沖裁模 導板模比無導向簡單沖裁模的精度高一些，模具壽命也較長，使用安裝比較方便，操作較容易、安全；缺點是：模具結(jié)構(gòu)較復雜，故一般適用于形狀簡單，尺寸不大的

12、沖裁件。 3.導柱式簡單沖裁模 特點：導向精度高，沖裁件尺寸穩(wěn)定，互換性更好，使用安裝方便，操作安全，模具壽命高，但制造工藝復雜，模具成本高。 考慮到零件的數(shù)量要達到大批量生產(chǎn),再考慮工藝復雜性、模具成本入手，選擇導板式簡單沖裁模。 第三章 壓力機的選擇 3-1計算工藝總力 沖裁力計算： 根據(jù)課本公式（2-1） F=KLt （3-1） F—沖裁力 L—沖裁件周邊長度（mm） t—材料厚度（mm） τ—材料的抗剪強度 （Mpa） K—系數(shù)?？紤]到模具

13、刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。 查表得20號鋼的抗剪強度為τ=320MPa，在沖裁的時候，K的值通常是取1.3，查沖壓手冊得，L=52.43（mm）。由上式知道各力的大小為： 沖裁力：F=KLt=1.352.430.8320=17.61（kN） (3-2） 推件力：F=nK F=50.05517.61kN=4.843（kN） (3-3) 式中查表3-4.得：K=0.055mm, n=h-1/t=5-1/0.8=5該落料模采用是單側(cè)刃,導正結(jié)構(gòu)及剛性卸料和下出件（沖孔廢料）方式.則總沖壓力F:

14、 F= F+ F =17.61kN+4.843kN=22.453（kN） 又因為該模具一次沖兩件，所以總的沖壓力為F=F2=44.906(KN) 3-2計算壓力中心 根據(jù)壓力中心的計算公式是 X0=F1x1+F2x2+…+FnxnF1+F2+…Fn=1nFixii=1nFi (3-4) Y0=F1y1+F2y2++…+FnynF1+F2+…+Fn=i=1nFiyii=1nFi (3-5) 建立如下圖所示3-1所示的坐標，并且求出單個工件的壓力中心相應的壓力中心的值如表3-1所

15、示。 圖3-1 坐標系的建立 表3-1 壓力中心的求解 沖裁輪廓周長 各線段壓力中心的坐標 =9.425 -0.6 =8 5.66 =6.283 0 =8 5.66 =9.425 -0.6 =11.3 -4 又因為工件相對于x軸對稱，所以壓力中心y坐標為0 所以， x=((9.425（-0.6））2+85.662+11.3*(-4))/(9.425+8+6.283+8+9.425+11.3) =0.6494 所以，單個工件的壓力中心為（0.6494,0） 對于一次沖兩件的沖裁方法，建立坐標系如圖： 圖3-2 總坐標系的

16、建立 則兩工件各自壓力中心相對于新坐標系的坐標分別為(-16,-0.8506)、(16.-0.8506)。 則單次沖裁的壓力中心坐標為X=（L1(-16)+L216）/（L1+L2）=0 Y=(L1(-0.8506)+L20.8506)/( L1+L2)=0 即總壓力中心坐標為（0,0） 3-3壓力機的選擇 根據(jù)總力的大小和壓力中心及滑塊行程，初步選擇壓力機的要求技術(shù)參數(shù)如下表： 表3-2 壓力機的主要參數(shù)值 HP-40 公稱壓力 滑塊行程 封閉高度 封閉高度調(diào)節(jié)量 工作臺尺寸 墊板厚度

17、 滑塊底面尺寸 主電動機功率 400KN 20 200 50 750550 100 750550 15kw 第四章 模具零件的設計 4-1成形零件的設計 4-1-1凸 凹模刃口尺寸的計算 圖4-1 零件尺寸圖 .利用配合加工的方法來加工凸模和凹模，以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。具體如下： 查教材表2-6得 (4-1) 凹模磨損后，所有尺寸增大 根據(jù)公差為IT7，L1~L6

18、的尺寸偏差依次為： 0.012mm,0.015mm,0.012mm,0.015mm,0.012mm,0.021mm。 查表2-11得 x1=x2=x3=x4=x5=x6=1.0。 有公式（2-11）得 A=(4-1.00.012)=3.988 (4-2) A=(8-1.00.015)=7.985 (4-3) A=(4-1.00.012)=3.988 (4-4) A=(8-1.00.015)=7.985 (4-5) A=(4-1.00.012)=3.988 (4-6) A=(11.3-1.

19、00.021)=11.279 (4-7) 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應部分尺寸配置，保證雙面間隙~=0.040~0.056mm。凹模尺寸標注見下圖 圖4-2 凹模尺寸 4-2工作零件結(jié)構(gòu)設計 4-2-1凹模外形尺寸設計與形狀選擇 采用直筒形刃口，刃口高度h=5mm 凹模厚度： H=kb（≥15mm） (4-7) H=0.3321＜15mm 取H=25mm 查表8-1得其中 圖4-3 凹模刃口

20、 凹模壁厚 ： C=（1.5~2）H=225=50mm (4-8) 凹模外形尺寸 L=b+2Ｃ=21+100=121mm B=L+2C=81+100=181mm 注：B為與送料方向平行的零件最大外形尺寸，L為垂直與送料方向的零件最大外形尺寸 C為凹模壁厚 H為凹模高度 由于直臂式刃口強度較高，修刃后尺寸不變，選用直臂式刃口凹模。 本制件采用單工序模，依據(jù)模架類型按國標圓整得： B=240 L=155mm H=25mm 尺寸比較大，可以優(yōu)先采用整體式凹模。

21、 4-2-2凸模外形尺寸設計與形狀選擇 本模具為非圓形凸模，采用直通式結(jié)構(gòu)。用N7/m6鉚接固定。 凸模固定板厚度:H=(0.6-0.8)H=0.8H=12mm (4-9) 凸模長度 L： (4-10) H----固定板的厚度（mm） H----固定卸料板的厚度（mm） H----導尺（導板）或坯料的厚度（mm） H----附加長度（mm）多取15~20mm 4-3固定零件設計 4-3-1模柄 選用旋入式模柄，通過螺紋與模座連接，用小螺釘防松，用于中小型模具，裝卸方便。選用A3278,國標

22、2862-81.Q235 4-3-2上下模板 沖模的全部零部件，均安裝在上、下模板上，從而構(gòu)成模具的整體并傳遞壓力機的壓力，來完成沖制工作。模板應該具備足夠的強度和剛度。如果模板剛度不足，則沖模工作時模板會產(chǎn)生嚴重的彈性變形，導致模具零件迅速磨損或損壞.下模座厚度H=40mm，上模座厚度取H=30mm 則模具閉合后的高度H=30+10+55-3.5+25+40=156.5mm 可見該模具的閉合高度小于所選壓力機的封閉高度，因此該壓力機滿足使用要求。 4-3-3 凸模固定板 固定板主要用于將中小型模具固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應保證凸模安裝孔外，還應考慮螺釘和銷釘孔的位置，

23、厚度為凹模厚度的60%~80%。此處取12mm。固定板孔與凸模采用過渡配合（H7/m6），壓入后端面磨平，以保證沖模垂直度。材料取45鋼。 4-3-4墊板 墊板厚度：4~12㎜，視要求可適當加厚。此處取10mm。外形尺寸按照固定板形狀決定。材料選用45鋼。 4-4 定位零件 4-4-1導料板 選擇導料板與導尺制成整體式的形式。為了使條料順利通過，導料板間的距離應該等于條料的最大寬度加上一間隙值（一般不大于0.5mm），此處取導料板寬度B為35mm，厚度H取6~8mm，此處取8mm,導料板間距離取35mm。 圖4-4 導料板 為了保證條料靠近導料板一側(cè)順利送料，此處采用擋塊控制

24、 4-4-2定距側(cè)刃 選用的側(cè)刃形狀為矩形，側(cè)刃凸模的斷面長度S為： S=A+(0.05~1.0)=33mm 式中 A=送料步距的基本尺寸。 側(cè)刃的制造公差一般為h6。 側(cè)刃凸模的斷面寬度B為6~10mm，取8mm。 側(cè)刃制造公差取負值，一般為0.02mm 圖4-5 側(cè)刃 側(cè)刃凹模按照側(cè)刃凸模配做，留單邊間隙~=0.020~0.028mm 側(cè)刃的固定方式選用用側(cè)刃的凸緣固定。 4-5 導向零件 此處的導向零件與卸料零件為同一部件，即導板。 導板的厚度H=(0.8~1.0) H

25、( H為凹模厚度) =115=15mm 外形尺寸按凹模尺寸確定。 導板與凸模按h5/H6配合 4-6螺釘和圓柱銷 根據(jù)凹模厚度選取凹模緊固螺釘尺寸為M6，材料選用Q235，需用承載能力為2300N，即M660，四個。圓柱銷取M680，四個。 小 結(jié) 本人在郝老師的指導下，經(jīng)歷了兩周的時間完成了此課程設計，在此過程中，本人受益頗深，對沖裁模有了更進一步的了解。特別是單工序落料模，對其結(jié)構(gòu)及設計要點有了更進一步的掌握，在此，我謹向郝老師和與我一起探討的同學表示感謝。 因本人的知識水平和社會經(jīng)歷有限，設計當中難免有不當和錯誤之處，懇請老師給予批評及

26、更正。 參 考 文 獻 [1] 何銘心 錢可強主編，《機械制圖（第五版）》，高等教育出版社出版，2004 [2] 姜奎華主編，《沖壓工藝與模具設計》，機械工業(yè)出版社，1998 [3] 林承全 胡紹平主編，《沖壓模具課程設計指導與范例》，化學工業(yè)出版社，2008 [4] 楊玉英主編，《實用沖壓工藝與模具設計手冊》，機械工業(yè)出版社，2004 [5] 梁炳文主編，《冷沖壓工藝手冊》，北京航空航天大學出版社，1999 [6] 許發(fā)樾主編，《實用模具設計與制造手冊》，機械工業(yè)出版社，2005 [7] 王榮主編，《模具識圖與制圖》，機械工業(yè)出版社，2009 [8] 楊月英 張琳主編，《中文版AtuoCAD2008機械繪圖》,機械工業(yè)出版社，2008 [9] 陳于萍 周兆元主編，《互換性與測量技術(shù)基礎》，機械工業(yè)出版社，2005 [10] 肖祥芷 王孝培主編，《中國模具設計大典》，江西科學技術(shù)出版社，2003 [11] 李德群 唐志玉，《中國模具工程大典》，電子工業(yè)出版社，2007 [12] 韓泰榮主編，《模具設計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術(shù)出版社，1985 22