导柱式单工序落料模具设计毕业设计(论文)

1、目录目录 1 设计任务设计任务.3 1.1 设计任务书 .3 2 2 工艺方案分析及确定工艺方案分析及确定.4 2.1 零件的工艺分析 .4 2.1.1材料.5 2.1.2 零件结构.5 2.1.3 尺寸精度.5 2.2 工艺方案的确定 .5 3 3 模具结构型式的选择模具结构型式的选择.6 3.1 模具类型的选择 .6 3.2 定位装置的选择 .6 3.3 推件装置、卸料装置的选择 .7 3.4 导柱、导套位置的选择 .7 3.5 滑动式模架选择 .7 4 4 工艺尺寸的计算工艺尺寸的计算.8 4.1 排样方法的确定 .8 4.1.1 排样方法介绍.8 4.1.2.确定搭边值.9 4.1.3

2、 材料利用率.9 4.2 刃口尺寸的计算 .10 4.3 冲、推、卸料力的计算 .11 4.3.1 冲裁力 f 落.11 4.3.2 卸料力 fx.11 4.3.3 推件力 ft 为.12 4.4 冲压设备的选用 .12 4.5 冲裁压力中心的确定 .12 5 5 确定模具各主要零部件结构尺寸确定模具各主要零部件结构尺寸.13 5.1 凹模 .13 5.2 凸模 .13 5.3 模架 .14 5.4 卸料板的设计 .14 5.5 上、下垫板的设计 .14 5.6 导向销 .15 5.7 挡料销 .15 5.8 防转销 .15 5.9 模柄的选择 .15 5.10 螺栓、销钉的选择 .15 6

3、6 模具主要零件加工工艺的编制模具主要零件加工工艺的编制.15 6.1 凸模加工工艺规程 .15 6.2 凹模加工工艺规程 .17 6.3 卸料板加工工艺过程 .19 6.4 上模座加工工艺过程 .20 6.5 下模座加工工艺过程 .20 结束语结束语.21 谢谢 辞辞.22 参考文献参考文献.23 1 设计任务设计任务 用冲压设备将材料或工序件冲压成所需外轮廓坯料的模具，材料沿封闭轮 廓被分离冲下成为产品，废料留在模板上的精度高，寿命长，使用安装方便， 但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高的导柱式单工序落料模 1.11.1 设计任务书设计任务书 设计工件如图 1-1 所示： 图

4、1-1 技术要求： 1. 本产品为落料件，材料为 08，厚度为 2mm 2. 工件对公差要求较高，公差按 it8 级制造。 3.工件外观必须平顺，毛边物等均需去除。 模具的总体结构草图如图 1-2 图 1-2 2工艺方案分析及确定工艺方案分析及确定 2.1零件的工艺分析零件的工艺分析 冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在 满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说 明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对 的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等环境因素的影响。 2.1.1 材料材料： 该冲裁件的材料 08f

5、 钢，具有较好的可冲压性能 2.1.2零件结构零件结构： 该冲裁件结构简单，形状简单，比较适合冲裁 2.1.3尺寸精度尺寸精度： 该落料件的外形尺寸是根据拉深件的尺寸计算出拉深的毛胚尺寸，即为该 零件的落料的尺寸。没标尺寸的可按 it14 级确定工件尺寸的公差。按 it14 级 处理，并按“入体”原则标注公差。查公差表可得各尺寸公差为： 零件外形：22 mm 190.09 mm r0.5mm 0 62 . 0 12 . 0 0 以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主 要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差无要求，故按 it8 级选取，利用普通冲裁方式可

6、达到图样要求。由于该件外形简单，形状规 则，适于冲裁拉深加工。材料为 08，厚度为 2mm 2.2工艺方案的确定工艺方案的确定 通过以上对该零件的结构、材料及精度的分析，并结合零件的生产批量确 定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理 的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经 济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。 方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。 方案二：落料-拉深复合冲压。采用复合模生产。 方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。 分析： 方案一模具结构简单，生产效率低，但是制作周期比较短且制造成本低； 方案二生产效率较高，

7、模具结构较复杂，模具制造困难，制造周期长；方案三 生产效率高，送进操作方便，但模具结构比较复杂，加之工件尺寸偏大使得模 具变得更大。 结论： 产品最终成形还需要拉深模，正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若 采取落料拉伸连续模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂 且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用，又因 该零件工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件 与冲压设备，采用单工序模，先落料在拉深，模具制造周期短，价格低廉，工 人操作安全，方便可靠。 综合以上三个方案分析比较结果说明，因此采用方案一生产为佳。 3模具结构型式的选择模具结构

8、型式的选择 确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其 尽量满足以下要求： （1）能冲出符合技术要求的工件； （2）能提高生产率； （3）模具制造和维修方便； （4）模具有足够的寿命； （5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。 3.1模具类型的选择模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，在确定采用单工序模后，便要考虑采用导柱式还是 导板式单工序模。大多数情况优先采用导板式单工序模，这是因为 而导柱式复合模，条料沿导料螺栓送至挡料销定位后进行落料。在凸、凹模进 行冲裁工作之前，由于弹簧力的作用，卸料板先压住条料，上模继续下压时进 行冲裁分离，此时弹簧被压缩。上模回程时，弹簧恢

9、复推动卸料板把箍在凸模 上的边料卸下，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一 次冲压，就容易崩裂模具刃口。 所以本套模具类型为导柱式单工序落料模。 3.2定位装置的选择定位装置的选择 为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生 产批量,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。 因为板料厚度 t=2mm,属于小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个 固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模 具的强度,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销. 3.3 推件装置、卸料装置的选择卸料装置的选择 在导柱式单工序落料模中，冲

10、裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由 刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹 模。但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精 度比用弹性推件装置时要低些。 由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结 构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。 在选用卸料装置的形式时，需考虑出料方式是上出料，还是下出料。卸料 装置根据冲件平整度要求或料的厚薄来确定，对于冲件平整度要求高，且料薄 的宜用弹压卸料板。这样既可压料又可卸料，且卸料板随上模上下运动，直观 性强，操作方便，是生产中常用的一种卸料方式。 当板料较厚时，用弹压卸料板难

11、以卸料时，选用固定卸料装置卸料，一般 在零件形状简单、要求不高时，采用固定卸料方式，它可简化模具结构，但是 因为工作部位封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。 由于零件厚度只有 2mm，属于薄料，一般采用弹压卸料装置，以简化模具 结构，降低成本。 3.4 导柱、导套位置的选择导套位置的选择 由于落料件的结构简单，大批量生产都使用导向装置。导向方式主要有滑 动式和滚动式导柱导套结构。该零件承受侧压力不大，为了加工装配方便，易 于标准化，决定使用滑动式导柱导套结构 3.5滑动式模架选择滑动式模架选择 由于受力不大，精度要求也不高，同时为了节约生产成本，简化模具结构， 降低模具制造难度，方便安装

12、调整，故采用后侧导柱导套式模架。该模架可以 三方面送料，操作特别方便。 4工艺尺寸的计算工艺尺寸的计算 在冲压模具生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在 大批量生产中，较好地确定冲件工艺尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之 一。 4.1排样方法的确定排样方法的确定 4.1.1排样方法介绍排样方法介绍 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成 本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施，排样应考虑以下原则：1）提高材料 利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件形状） 2）合理排样 方法使操作方便、劳动强度低且安全 3）模具结构简单、寿命长 4）保证冲

13、件质量和冲压件对板料纤维方向的要求。 排样方法为三种：1）有废料排样 2）少废料排样 3）无废料排样 采用少、无废料排样可以简化冲裁模结构，减少冲裁力。但是，因条料车 本身的公差及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时， 由于是模具单面受力（单边切断时） ，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而 且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾，全面考虑。 排样方案对零件质量、生产率与成本，也会直接影响到材料的利用率以及模具 结构和寿命等。材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在不影响零件 性能的前提下，应合理设计零件排样，提高材料利用率。 通过对比分析，结合大批量生产

14、的特点，采取有废料的排样方法。 4.1.2.确定搭边值确定搭边值 图 4-1 如图 4-1 所示查表 2-16，取最小搭边值： 1a =1.5mm，侧面a=1.5mm。 考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取 a=5mm,为了方便计算取1a =2.； 确定条料步距：s=160+2=162mm，宽度：b=160+25=170mm。 4.1.3材料利用率材料利用率 衡量材料经济利用的指标是材料利用率 选用 710*1420 板料，根据条料的具体情况，考虑到刚度原因，因此加大了 搭边值。 则 a =2.8mm a1 =3mm 一个进距内的材料利用率为： （3.1） = 式中a

15、冲裁件面积（包括冲出小孔在内） （mm2） ； n一个步距内的冲件数目； %100* *sb a b条料宽度（mm） ； s步距（mm）. 代入数据 b=dmax+2a=353mm s=d+a1=179.4+1.5=180.9mm a=42564.2928mm2 (面积是在 cad 中计算出来的) 则可得 =66.7% 一张板料上总的材料利用率 为： = %100* * * lb an 式中 n一张板料上的冲件总数目； l板料长度（mm） ； a板料宽度（mm） ； 代入数据 = %100* * * lb an %100* 7101420 2928.4256414 x x =59.1% 根据以

16、上资料和数据画出排样图，如图 4-2 所示 图 4-2 4.2刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算 凸、凹模采用分别加工法 查表 3-4、3- 5， 0.140 max zmm ， 0.100 min zmm ，x=0.5 0.4()0.4 0.0400.016 pmaxmin zzmm d 0.6()0.6 0.0400.024 maxmin zzmm +0.024 d00 (x )(160.35-0.5 0.7)=160 d max ddmm 0000 min-min-0.016-0.016 ()(x)=(160.355 0.70.1)159.9 pp pdp ddzzmm 式中 max z 、

17、min z 最大、小初始双面间隙 p 、 d 凸、凹的制造公差 d d 、 p d 落料凹、凸模尺寸 max d 落料件的最大极限尺寸 冲裁件制造公差 x系数 4.3 冲、推、卸料力的计算卸料力的计算 4.3.1冲裁力冲裁力f 落 f 落ltb 其中，l=d 以上公式中：f冲裁力； l冲裁周边长度； t材料厚度； b材料抗拉强度； d落料件直径； 则有：l=d=3.14160=502.4(mm) 材料厚度 t=2mm; 材料:08f 钢，参考相关资料，其抗拉强度 b =365mpa,则： f 落502.41365183.376（kn）183（kn） 4.3.2卸料力卸料力fx 根据以上模具结构

18、类型，采用弹性卸料和下出料， fxkxf, 取 kx0.04（查表 3-11）, 如图 4-3 所示 则： fx0.041837.32（kn） 4.3.3推件力推件力ft 为： ftnktf, 凹模刃壁垂直部分高度 h5mm,t1mm,n5/1=5;取 kt0.055（查表 3-11） ，则： ft50.05518350.325（kn） 故总冲压力 f 总f 落+ fx+ ft183+7.32+50.325240.6（kn） 4.4冲压设备的选用冲压设备的选用 根据冲压力 f 总=240.6kn 的大小，应选取开式双柱可倾压力机 jh2335， 其主要技术参数如下： 公称压力：350kn 滑块

19、行程：80mm 最大闭合高度：280 mm 闭合高度调节量：60 mm 滑块中心线到床身距离：205mm 工作台尺寸：380 mm610 mm 工作台孔尺寸：200 mm290 mm 模柄孔尺寸：50 mm70 mm 垫板厚度：60 mm 4.5冲裁压力中心的确定冲裁压力中心的确定 由于该落料零件是为半圆形零件，故冲裁压力中心即为该落料件的圆心。 5确定模具各主要零部件结构尺寸确定模具各主要零部件结构尺寸 此模具的上、下模正确位置利用导柱和导套的导向来保证。凸、凹模在进 行冲裁之前，导柱已经进入导套，从而保证了在冲裁过程中凸模和凹模之间间 隙的均匀性。上、下模座和导套、导柱装配组成的部件为模架

20、。凹模用内六角 螺钉和销钉与下模座紧固并定位。凸模用凸模固定板、螺钉、销钉与上模座紧 固并定位，凸模背面垫上垫板。压入式模柄装入上模座并以止动销防止其转动。 5.1凹模凹模 根据零件的形状，凹模采用矩形。 凹模厚度 h 凹: h 凹kb,且 h 凹大于 15mm。查表取 k0.3， 则：h 凹0.35015mm,取 h 凹为 16mm 凹模壁厚 c: c（1.52）162432，取 c 为 30mm 凹模长 l：lb2c50230110mm 凹模宽 b：b3523095mm 所以凹模的外形尺寸为 11095。故取凹模外形尺寸为 12510016 如图 5-1 所示 5.2凸模凸模 因为零件为异

21、形，采用线切割加工，采用整体直通式凸模。 凸模长度计算：lh 1h 2th，取凸模固定板的厚度为 18mm，卸料 板的厚度为 10mm，附加长度为 hh m1(2711) 5.512531.5(橡胶安全高度 27mm),t1mm, 则：l18100.531.560mm 如图 5-2 所示 5.3模架模架 根据凹模外形尺寸 12510016，选凹模材料为 ht200 钢上模座选 gb/t2855.5 外形尺寸为 12510030，下模座选 gb/t2855.6 外形尺寸为 12510035。 模具的闭合高度与压力机的装模高度关系： h maxh 15h 模h minh 110 已知：h max1

22、70mm, h min130mm, h 40mm 模具闭合高度应为：125h 模100 实际模具闭合高度： h 模h 上h 下h 垫h 凹h 凸130351016601150 5.4卸料板的设计卸料板的设计材料选用 q235a 钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相 同的尺寸，厚度为 8mm12mm,取 10mm 5.5 上、下垫板的设计下垫板的设计 材料选用 t10a 钢，长和宽的尺寸和凹模尺寸相同。垫板的厚度一般为 3mm10mm，取厚度 h2=10mm,则外形尺寸为：12510035 5.6导向销导向销 导向销直径为 8、长度为 6mm,位于条料的左侧，材料采用 45 号钢，淬 火处理，硬度为

23、 4045hrc，与凹模的配合为 h7/m6。 5.7挡料销挡料销 挡料销是用来控制送料步距的。选用圆柱销，直径为 8、长度为 3mm, 材料采用 45 号钢，淬火处理，硬度为 4045hrc，与凹模的配合为 h7/m6。 5.8防转销防转销 为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：d=6mm,l=5mm。 5.9模柄的选择模柄的选择 选用旋入式模柄，材料 q235，并加防转销，根据压力机 j23-6.3 的相关 参数可知，模柄的外形安装尺寸为：3050。 5.10 螺栓、销钉的选择销钉的选择 上模座连接螺栓选用 4-m10*40，下模座固定螺钉选用 4-m10*50；上模座 连接销钉选

24、用 640;下模座连接销钉选用 650。 根据凹模和凸模以及其他主要零部件结构尺寸，结合导柱式落料模具的结 构特点，查标准 gb/t2855.1-2008 选取后侧导柱 125mm100mm（120150） mm 以及配合的导套 一幅。 6模具主要零件加工工艺的编制模具主要零件加工工艺的编制 6.1凸模加工工艺规程凸模加工工艺规程 材料：cr12 硬度：5660hrc 如表 6-1 表 6-1 工序号 工序名 称 工序内容设备工序简图（示意图） 1 备料 将毛坯锻 成圆棒 8 2 热处理退火 3 车削 按图车全 形，单边 留 0.2mm 精加工余 量 车床 4 热处理 按热处理 工艺 淬火、回

25、 火达到 5862hr c 5 磨削 磨外圆、 两端面达 设计要求 磨床 6 钳工精 修 全面达到 设计要求 7 检验 6.2凹模加工工艺规程凹模加工工艺规程 材料：cr12 硬度：5660hrc 如表 6-2 工序号工序名 称 工序内容设备工序简图（示意图） 1 备料 将毛坯锻 成 12985 24 2 热处理退火 3 粗刨 刨六面达 到 12581 21 互为直角 刨床 4 热处理调质 5 磨平面 光六面， 互为直角 磨床 6 钳工划 线 划出各孔 位置线、 型孔轮廓 线 7 铣漏料 孔 达到设计 要求 铣床 8 加工螺 钉孔、 销钉孔 及穿丝 孔 按位置加 工螺钉孔、 销钉孔及 穿丝孔

26、钻床 9 热处理 按热处理 工艺，淬 火、回火 达到 6064hr c 10 磨平面 磨上下、 平面光 磨床 11 线切割 按图切割 型孔达到 尺寸要求 12 钳工精 修 全面达到 设计要求 13 检验 表 6-2 6.3卸料板加工工艺过程卸料板加工工艺过程 材料：45#硬度：2428hrc 如表 6-3 表 6-3 序号工序名称工序内容 1 备料气割下料 13013012 2 热处理调质 硬度 2428hrc 3 粗铣 铣六面达 125.3125.310.8，并使两大平面和 相邻两侧面基本垂直 4 平磨 磨光两大平面，厚度达 10.4，并磨两相邻侧面使 四面垂直，垂直度 0.02/100 5

27、 钳 划线 螺纹孔中心线，守位孔中心线及中间型孔轮 廓线 钻孔 螺纹底孔，定位钉底孔型孔穿线孔 铰丝，攻丝 铰定位钉孔到要求，螺纹孔攻丝到要 求 6 线切割割型孔到要求 7 平磨磨厚度到要求 8 钳总装配 6.4上模座加工工艺过程上模座加工工艺过程 材料：ht200 如表 6-4 表 6-4 6.5下模座加工工艺过程下模座加工工艺过程 材料：ht200 如下表 序号工序名称工序内容 1 备料按 gb/t2855.5-90 选购 125125 模架 2 钳 划线 螺钉过孔中心线，销钉过孔中心线，模柄 孔中心线及轮廓线 钻孔 钻螺钉过孔及锪背面沉孔到要求 3 平磨与模柄配平模柄孔 60 到要求 4

28、 钳与模柄配钻止转销孔到要求 5 钳 总装配用透光层保证凸模固定板上两凸模与下模 上凸凹模对中后，上模座与凸模固定板配作销孔 用垫片层保证凹模与下模上凸凹模的凸模对中后， 上模座与凹模板配作销孔 6 钳总装配 序号工序名称工序内容 1 备料按 gb/t2855.5-90 选购 125125 模架 2 钳 划线 紧固螺钉过孔中心线，卸料螺钉过孔中心 线，落废料孔中心线，凸凹模紧固螺钉头过孔中心线 钻孔 钻上述各孔到要求，锪孔背面沉孔到要求 3 钳与凸凹模固定板配作销钉孔 4 钳总装配 结束语结束语 伴随着历时近两个月的毕业设计的结束，我三年的大学生涯也即将就此划 上句号。在这宝贵的三年中，我学到

29、了很多机械方面的专业知识，这次毕业设 计，是我第一次将三年所学知识用于生产中的问题，也是第一次将三年所学知 识得到了一次的综合运用。 本次毕业设计的课题是在指导老师的精心安排下，按照我们的专业知识及 社会的发展需要而制定的，在本次设计中我查阅了大量的设计手册,以及有关冲 模方面的资料。 通过本次毕业设计，对于我来说得到了如下几个方面的收获： 1使我掌握模具的设计过程和方法，包括设备的参数计算和型号的选择、 主要零、部件的计算、结构设计等，培养了我对模具的结构分析和设计的能力。 2. 训练和提高了工程设计的基本技能，如数据计算、机械制图、现场记录、 计算机及网络的应用、查阅技术资料和手册、编写技

30、术文件等。 3. 综合应用大学三年所学的理论知识，提高理论联系实际和综合分析的能 力，培养我们独立创新的意识和能力。 4. 通过这次的设计让我们养成了科学严谨的工作作风以及脚踏实地的工作 态度，为成功走上工作岗位迈出坚实的一步。 本次设计题目导柱式单工序落料模具设计 ，先通过对冲裁力的计算选出 冲床，再对零件的工艺性分析确定模具具体类型，完成模具的整体结构设计， 模具的基本加工知识，模具间隙的确定。通过一个比较典型的工件来说明冲裁 模具的工作原理，设计了步骤及工作流程。对于以后在工作中解决实际问题有 很大的参考价值。 本次设计是在龚小涛老师的指导下完成的，在这次设计过程中，体现出自 己单独设计

31、模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、享受自己 劳动成果的喜悦心情，而且从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加 以弥补。总之，对我们高职学生来说，经历了这次毕业设计，为今后从事生产 第一线的技术行业工作、技术管理工作将有非常大的帮助，由于本人设计水平 有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。 谢谢 辞辞 在整个毕业设计中，我得到了指导老师龚小涛老师的热心指导和帮助，他 严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导 和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这片论文的每个计算细节和每个数据， 都离不开你的细心指导。而你开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够