导板导向落料模具设计说明书.doc

课 程 设 计 报 告 题目：_导板导向落料模具设计_ _专业：_材料成型及控制工程（1）班_姓名：_ 汪瑞_0806031007_ 导师：_ 周 伟_ _ 时间：_2011年6月24日_ 目录1、零件工艺性分析41.1 零件图的分析42、零件工艺方案的确定52.1 排样方案的比较52.2 排样图的设计及材料利用率的计算63、模具设计73.1 模具类型及结构形式的确定73.2模具工作部分刃口尺寸及公差83.3 模具主要零件的设计与选用103.3.1工作零件的选择103.3.2卸料零件123.3.3模架及零件123.3.4其他支撑零件123.3.5模具的零件详细清单133.3.6 模具的装配方法143.3.7模具冲裁力和压力中心的计算154、压力机的选用165、产品的技术与经济特点176、结语 致谢177、参考文献18冲孔模课程设计说明书1、零件工艺性分析1.1 零件图的分析冲孔零件的结构图见以下图1-1：（单位：mm）图1-1 落料件结构简图 （1） 材料：该冲裁件的材料为45钢，具有较好的可冲压性能。（2） 零件结构：该冲裁件结构简单，并在各拐角处都存在圆角，比较适合冲裁。（3） 尺寸精度：零件上所有未标注公差尺寸都属于自由尺寸，按IT14级确定工件尺寸的公差零件外形尺寸： d 等2、零件工艺方案的确定2.1 排样方案的确定基于工件的基本功能和结构特征可知加工工序为冲孔。其加工为冲裁加工。方案选择：由于此零件若为批量生产，应选择效率较高的级进模，但考虑到级进模复合模制造成本高且复杂，而零件所需加工不是特别复杂，又是一个简单的落料模具，我认为采取单工序模也是可行的。根据以上基本工序的性质与数量，进行工序组合与排列，可以确定采用简单的单工序冲模。在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，较好的确定工件形状尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。此零件只一个简单冲单孔工序，材料为45钢，初步拟定如下的排样方法：图2.1排样图这种方案为低废料的直对排，此方案对模具要求比较低，一般精度的模具即可满足要求，适合本例。故本例采用此方案。2.2 排样图的设计及材料利用率的计算由2.1排样方案的比较得：选用有废料的直对排的排样方法。如图2-1所示的排样方法。此冲裁件只有冲孔工序，材料为45钢，确定为直对排有废料排样。查表2-18（冷冲压模具设计指导）可确定搭边a=2.2和a1=2.5，再根据所加工零件外形尺寸可确定带料的宽度应为B=L+1.5b+nF=27.25mm，取B=28mm。通过放样的方法，从中选择如下最为合理的排样方案。（具体的搭边值见图纸）*计算材料的利用率 衡量材料的经济利用的指标是材料的利用率。利用率= A/BL100% 设计废料+工艺废料=废料=消耗材料面积一张板料上总的材料利用率 = A/BL100% 式中: A-冲裁体面积(一张板料上所冲工件总数目) LB板料长宽（实用材料面积）可计算一个进距内的材料的利用率：计算可知:A=2*45*55=4950LB=57.5*92.2=5301.5则= 4950/5301.5100%=93.4%。即采用该排样方式是的材料利用率为93.4%。3、模具设计3.1 模具类型及结构形式的确定模具的主视图 模具的俯视图 图3-1 冲孔模结构图如图3-1所示的落料模，由于毛坯为不规则的的冲裁件，故不能采用标准圆形凸模来冲裁板料；模具采取导板导向式模架，无导套导柱，模具结构比较简单，如图所示的模具图，可以得到质量较高的冲裁件，同时有利于延长模具的寿命。3.2 模具工作部分刃口尺寸及公差落料模的工作部分零件主要包括：凸模、凹模。它们的结构和尺寸设计，对落料件的尺寸精度和粗糙度都有很大的影响。凸凹模刃口尺寸计算：由于工件的形状较为复杂，所以凸凹模采用配作法加工。由文献（1）P43式（3-2）由经验值法确定最小间隙值，则有 该工件属于落料件，选凹模为设计基准，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。7根据凹模零件尺寸，结合顺装式复合模结构的特点，查标准JB/IT7643.12008,确定其它模具结构零件。序号名称长X宽X厚材料数量1上垫板125x125x11T8A12凸模固定板125x125x144513落料凹模125x125x144514卸料板125x125x104515凸凹模固定板125x125x164516下垫板125x125x114513.3 模具主要零件的设计与选用3.3.1工作零件的选择1、凸模 结构形式如图3-4所示 图3-2 凸模设计简图凸模的尺寸设计如图，长度设计为L=h1+h2+h3+(1520mm)+1mm,其中，h1：凸模固定板厚度，h2：导板厚度，h3：导尺厚度，L=14+8+18+20+1=61mm，与凸模固定板配合高度为2mm。凸模材料选用T10A，热处理采用淬火处理使其硬度为HRC2426，由于凸模截面尺寸足够大，落料件的厚度较小，因此能够保证足够的强度和刚度。2、 凹模凹模选择与冲裁件形状一致的，凹模的厚度H按照以下经验公式来确定： H=ks（大于15） （3-5）式中 s凹模刃壁间最大的距离（mm）； k系数，考虑板料厚度的影响。本设计采用这个计算，凹模厚度L（20到40mm) 本次厚度选用22mm，材料选用T10A，热处理采用淬火处理使其硬度为HRC2426。其结构简图如图3-5所示： 图3-3 凹模设计简图3.3.2卸料零件卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高度 由以上两个公式，取。（2）确定橡胶的横截面积查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.6MPa，所以（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82 mm25mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为（4）校核橡胶的自由高度为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.8540 mm =34mm。3.3.3模架及零件1、上、下模座上、下模座直接或间接地安装模具的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力，因此，其材料选择采用HT200以保证足够的强度和刚度。本设计中无标准模架，采用导板导向的模架，其优点是结构简单适用于小型件加工。根据冲裁件的尺寸大小及凸、凹尺寸，选用上模座尺寸为70mm*70mm*20mm，下模座尺寸为160mm*100mm*25mm。2、导向装置 模架采用导板导向，导板与凸模采用H7/h6间隙配合；导板尺寸为70mm*70mm*18mm，材料为45钢。3、定位零件本模具采用定位块和定位销定位，如图：具体尺寸见图。3.3.4其他支撑零件1、模柄 选择旋入式模柄，通过模柄将冲裁模的上模固定在压力机滑块上。固定端与上模座孔采用H7/m6的过渡配合。2、凸模固定板选择单凸模固定板，并且固定板与凸模为过渡配合（本设计采用H7/m6），其尺寸为70mm*70mm，厚度选择14mm，安装后将凸模端面与固定板一起磨平。 图3-5 凸模固定板3、下模垫块垫块的平面形状尺寸与固定板相同，厚度选择6mm，材料选择T8A。垫板可以通过淬硬，从而避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动的现象 3.3.5 模具的零件详细清单以下是一些零件的详细参数 ，由于排幅有限难以一一赘述。下表一些零件都是本人亲自查阅得来的。落料模具零件明细表3.3.6 模具的装配方法（1）首先先装下模部分：1）拿出下模座，安入圆柱销。2）拿出凹模，使有圆柱销孔的一端朝前，与下模座圆柱销装入。3）接着从底部装入4颗螺钉4）螺钉各个慢慢锁紧。（2）接下来就是上模部分的安装：1）拿出上模座，再拿出模柄，用锤子敲入上模座并用圆柱销固定。2）拿出凸模固定板，再拿出凸模，用锤子把凸模敲入凸模固定板，再用圆柱销定位。3）把上模座、凸模固定板、垫板用螺钉锁紧。（3）接下来就是总装配把装好的上模部分、下模部分通过导板把上下部分连接3.3.7模具冲裁力和压力中心的计算一、冲裁力的计算 平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算： F=LtF冲裁力（N）L冲裁周边长度（mm）t材料厚度材料抗拉强度（MPa）根据材料为黄铜,，抗拉强度取260兆帕 F=KLt= 1.3*44.32*3*260=44.94KN2、 卸料力的计算 一般用下列经验公式计算：卸料力： FX=KXFF冲裁力查1(3-11 P57)可知KX=0.05，则：卸料力FX=44.94KN3、 该冲裁的总压力为 FZ=F+FX =47.19KN4、 冲模压力中心的确定由该图可计算得压力中心为X=24.74mm,Y=04. 压力机的选用根据第三章已知条件，模具闭合高度近似为H=133mm，压力机滑块行程L=40mm。压力机的行程要保证配料能够放入，冲模的封闭高度应该在压力机的最大装模高度和最小装模高度之间；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按照上述要求，结合工厂实际生产条件，可选用开式压力机。所选开式压力机参数2：选用J11-5单柱固定台式压力机，并在工作台上配置垫板，其主要工艺参数如下： 公称压力：50KN 滑块行程：40mm 滑块行程次数：150 工作台尺寸（前后左右）：180320 垫板尺寸（厚度）：30 最大闭合高度：170mm 模柄孔尺寸：直径25mm，深度40mm 5、产品的技术与经济特点从第一章的产品分析来看，落料件是所有模具中最简单、实用的零件，由于其本身的结构易于加工制造，因此在生产过程中对专业技术的要求不会太高，有利于降低生产成本，创造更多的经济价值。单从技术方面来看，落料件在冲裁过程中，落料件的外形受到均匀的切向力，因此能够保证较好的零件尺寸精度和表面质量，这样大大简化了零件校形、零件加工处理的步骤，从而可以保证模具的安全性和耐用度。从经济方面来看，落料件因形状简单，降低了加工成本；而其自身形状的广泛适用性也使得这样的制件能够以年产量8万件进行批量生产，从中厂家能够获得可观的利润，因此，其经济上的优势与其他相比尤为显著。6、 结语 致谢落料件模具是模具中较为简单实用的一种，但是，在设计的初始阶段，出现了很多错误和不合理的结构设计，例如在选择标准模架的过程中，就出现过“能采用标准件而不采用”的失误；结构上疏忽了导向装置，有可能造成实际加工过程中导向不精确、甚至撞模的现象；在设计结构的紧凑性上不合理，造成材料的浪费，这些在实际加工中是不允许的，否则必将人为提高了产品的生产价格，降低经济效益。机械是一门很严谨的学科，在这次设计中反复修改才达到了比较合理的结果同时也浪费了不少图纸，不过也才能够对机械行业有更深体会，机械其实没什么创新可言，机械需要的是扎实的理论知识和深入的动手实践。 本次设计是在导师周伟老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每