材料成型课程设计导板式落料模设计

青岛理工大学课程设计说明书题 目： 导板式落料模课程设计 班 级：材料成型及控制工程学 号： 姓 名： 指导老师： 时 间： 2011年1月14日 序言首先，冷冲模课程设计是模具专业，在学习过程中是一个重要的实践性学习环节，其目的是： 1.应用本专业所学知识和实训技能，进行一次冲压设计工作的实际能力，在提高独立分析和解决实际问题的能力。 2.通过查设计资料手册熟悉设计标准和技术规定，通过方案认证设计与计算，计算机辅助绘图，数据处理与综合分析编写与设计说明书等环节，进行工程师的基础训练，培养从科研工作的初步能力。 3.培养勤奋求实，团结互助，勇于创新的优良品质。其次，冲裁模具的基本结构及工作原理如下冲裁模具按工序组合程度可分为：简单冲裁模、连续冲裁模、复合冲裁模。 （一）简单冲裁模即敞开模1、定义：它是指在一次冲裁中只完成冲孔或落料的一个工序。2、简单冲裁模按其导向方式可分为：（1）无导向单工序模它的特点是结构简单,重量轻、尺寸较小、模具制造容易、成本低廉。但冲模使用安装时麻烦,模具寿命低,冲栽件精度差,操作也不安全。无导向简单冲模适用于精度要求不高、形状简单、批景小或试制的冲裁件。 （2）导板式简单冲裁模 模精度高、寿命长、使用安装帧、操作安全,.但制造比较复杂。一般适用于形状较简单、尺寸不大的工件。 （3）导柱式简单冲裁模由于这模具准确可靠,能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。 （二）连续冲裁模1、连续冲裁模的定义：按一定的先后程序，在冲床的滑块的一次到和中，在模具的不同位置上，完成冲孔，落料导两个的上的冲后工序的冲裁模，又称及进模或跳步模。2、连续冲裁模的定位原理可分为：导正销定位原理、侧刃定距原理（三）复合冲裁模1、复合冲裁模的定义：在部床滑块的一次行程中，在冲模的同一工位上同时完成内孔和外形两种的上工序的冲裁模。2、复合冲裁模按结构可分为：正装式复合模、倒装式复合模 最后，希望通过本次冷冲模课程设计，能进一步巩固课程，扩大所学到的知识，加深对知识的理解。 2010-01-13目 录序言2目录4设计任务书及产品图6第一章 冲裁工艺设计71-1对尺寸、精度的分析71-2 零件的数目与冲压模具结构分析71-3零件的材料分析71-4排样设计7第二章 模具基本结构的拟定92-1确定基本结构92-2 确定导向和定位方式92-2-1确定定位方式92-2-2 确定导向方式10第三章 压力机的选择113-1计算工艺总力113-2计算压力中心113-3压力机的选择13第四章 模具零件的设计144-1成形零件的设计144-1-1凸 凹模刃口尺寸的计算144-2工作零件结构设计164-2-1凹模外形尺寸设计与形状选择164-2-2凸模外形尺寸设计与形状选择174-3固定零件设计174-3-1模柄174-3-2上下模板174-3-3 凸模固定板174-3-4垫板184-4 定位零件184-4-1导料板184-4-2定距侧刃184-5 导向零件194-6螺钉和圆柱销19小结20参考文献21设计任务书及产品图制品： # 材料： 20钢 料厚： 0.8mm 数量： 大批量生产 基本要求及设计步骤建议：冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图；模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构；绘制模具总装配图：1)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；2)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；3)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全； 编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；10、其它详见“模具设计”课程设计指导书。第一章 冲裁工艺设计1-1对尺寸、精度的分析 由于零件没有做尺寸的上下偏差要求，同时也是非圆形件，公差等级取IT7级。所以落料模精度取IT5级。1-2 零件的数目与冲压模具结构分析 冲裁件的数目确定属于大批量的生产，且结构简单，所以，采用单工序落料模即可。1-3零件的材料分析零件的材料是20钢，属于优质碳素结构钢，b=420MPa, =320 MPa可以看到，材料的剪切强度比较大，而且，综合零件的厚度比较小，所以在后面设计卸料的时候，在用弹性卸料的方式不可以满足要求的前提下，应该考虑采用刚性卸料装置卸料。1-4排样设计该零件基本是三角形的零件，所以直接采用有废料的直对排方式就可以了，根据零件的厚度0.8mm，查教材表2-13可以知道侧搭边a =1.2mm，工件间距离a1 =1.0mm,根据零件的尺寸和a1和a的值，就可以计算条料的宽度。由于:B=（D+2a+nC)-0, （1-1）从教材表2-16可以知道，侧刃冲切的料边宽度C=1.5mm，所以B=21+24.5+11.5=31.5mm, （1-2）同时，可以知道步距的大小为S=(19.3+0.8)/2332 （1-3）经过取整数，所以条料的宽度是B=32mm。排样图如下图1-1所示：图1-1 排样图第二章 模具基本结构的拟定2-1确定基本结构上部分由模柄、上模座、凸模、定距侧刃、凸模固定板、垫板以及各自紧固件组成。下部分主要由导板、导料板、落料凹模、下模座、挡块、承料板以及其相应的紧固件组成。出件方式为下出件。其结构简图如下图2-1。图2-1 设计草图2-2 确定导向和定位方式2-2-1确定定位方式由于是单工序落料模，可以采用单侧刃控制送料进距，从而进行定位，导料板在垂直板材进给方向起作用。2-2-2 确定导向方式下面是常应用的几中导向方式和其各自的特点：1.无导向简单冲裁模特点：结构简单，尺寸较小，重量较轻，模具制造简单，成本低，但冲裁件精度差，模具寿命低。2.导板式简单冲裁模导板模比无导向简单冲裁模的精度高一些，模具寿命也较长，使用安装比较方便，操作较容易、安全；缺点是：模具结构较复杂，故一般适用于形状简单，尺寸不大的冲裁件。3.导柱式简单冲裁模特点：导向精度高，冲裁件尺寸稳定，互换性更好，使用安装方便，操作安全，模具寿命高，但制造工艺复杂，模具成本高。考虑到零件的数量要达到大批量生产,再考虑工艺复杂性、模具成本入手，选择导板式简单冲裁模。 第三章 压力机的选择3-1计算工艺总力冲裁力计算：根据课本公式（2-1） F=KLt （3-1）F冲裁力 L冲裁件周边长度（mm） t材料厚度（mm） 材料的抗剪强度 （Mpa） K系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。查表得20号钢的抗剪强度为=320MPa，在冲裁的时候，K的值通常是取1.3，查冲压手册得，L=52.43（mm）。由上式知道各力的大小为：冲裁力：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该落料模采用是单侧刃,导正结构及刚性卸料和下出件（冲孔废料）方式.则总冲压力F: F= F+ F =17.61kN+4.843kN=22.453（kN）又因为该模具一次冲两件，所以总的冲压力为F=F2=44.906(KN)3-2计算压力中心根据压力中心的计算公式是 X0=F1x1+F2x2+FnxnF1+F2+Fn=1nFixii=1nFi (3-4) Y0=F1y1+F2y2+FnynF1+F2+Fn=i=1nFiyii=1nFi (3-5)建立如下图所示3-1所示的坐标，并且求出单个工件的压力中心相应的压力中心的值如表3-1所示。图3-1 坐标系的建立表3-1 压力中心的求解冲裁轮廓周长各线段压力中心的坐标=9.425-0.6=85.66=6.2830=85.66=9.425-0.6=11.3-4又因为工件相对于x轴对称，所以压力中心y坐标为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，单个工件的压力中心为（0.6494,0）对于一次冲两件的冲裁方法，建立坐标系如图：图3-2 总坐标系的建立则两工件各自压力中心相对于新坐标系的坐标分别为(-16,-0.8506)、(16.-0.8506)。则单次冲裁的压力中心坐标为X=（L1(-16)+L216）/（L1+L2）=0 Y=(L1(-0.8506)+L20.8506)/( L1+L2)=0即总压力中心坐标为（0,0）3-3压力机的选择根据总力的大小和压力中心及滑块行程，初步选择压力机的要求技术参数如下表： 表3-2 压力机的主要参数值 HP-40公称压力滑块行程封闭高度封闭高度调节量工作台尺寸垫板厚度滑块底面尺寸主电动机功率400KN 202005075055010075055015kw第四章 模具零件的设计4-1成形零件的设计4-1-1凸 凹模刃口尺寸的计算 图4-1 零件尺寸图.利用配合加工的方法来加工凸模和凹模，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。具体如下： 查教材表2-6得 (4-1)凹模磨损后，所有尺寸增大根据公差为IT7，L1L6的尺寸偏差依次为：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=(11.3-1.00.021)=11.279 (4-7)该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配置，保证双面间隙=0.0400.056mm。凹模尺寸标注见下图图4-2 凹模尺寸4-2工作零件结构设计4-2-1凹模外形尺寸设计与形状选择采用直筒形刃口，刃口高度h=5mm凹模厚度：H=kb（15mm） (4-7)H=0.332115mm 取H=25mm查表8-1得其中 图4-3 凹模刃口凹模壁厚 ： C=（1.52）H=225=50mm (4-8) 凹模外形尺寸 L=b+2=21+100=121mm B=L+2C=81+100=181mm 注：B为与送料方向平行的零件最大外形尺寸，L为垂直与送料方向的零件最大外形尺寸 C为凹模壁厚 H为凹模高度由于直臂式刃口强度较高，修刃后尺寸不变，选用直臂式刃口凹模。本制件采用单工序模，依据模架类型按国标圆整得：B=240 L=155mm H=25mm尺寸比较大，可以优先采用整体式凹模。4-2-2凸模外形尺寸设计与形状选择本模具为非圆形凸模，采用直通式结构。用N7/m6铆接固定。凸模固定板厚度:H=(0.6-0.8)H=0.8H=12mm (4-9) 凸模长度 L： (4-10)H-固定板的厚度（mm） H-固定卸料板的厚度（mm） H-导尺（导板）或坯料的厚度（mm） H-附加长度（mm）多取1520mm4-3固定零件设计4-3-1模柄选用旋入式模柄，通过螺纹与模座连接，用小螺钉防松，用于中小型模具，装卸方便。选用A3278,国标2862-81.Q2354-3-2上下模板冲模的全部零部件，均安装在上、下模板上，从而构成模具的整体并传递压力机的压力，来完成冲制工作。模板应该具备足够的强度和刚度。如果模板刚度不足，则冲模工作时模板会产生严重的弹性变形，导致模具零件迅速磨损或损坏.下模座厚度H=40mm，上模座厚度取H=30mm则模具闭合后的高度H=30+10+55-3.5+25+40=156.5mm可见该模具的闭合高度小于所选压力机的封闭高度，因此该压力机满足使用要求。4-3-3 凸模固定板 固定板主要用于将中小型模具固定在模座上，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的位置，厚度为凹模厚度的60%80%。此处取12mm。固定板孔与凸模采用过渡配合（H7/m6），压入后端面磨平，以保证冲模垂直度。材料取45钢。4-3-4垫板垫板厚度：412，视要求可适当加厚。此处取10mm。外形尺寸按照固定板形状决定。材料选用45钢。4-4 定位零件4-4-1导料板选择导料板与导尺制成整体式的形式。为了使条料顺利通过，导料板间的距离应该等于条料的最大宽度加上一间隙值（一般不大于0.5mm），此处取导料板宽度B为35mm，厚度H取68mm，此处取8mm,导料板间距离取35mm。图4-4 导料板为了保证条料靠近导料板一侧顺利送料，此处采用挡块控制4-4-2定距侧刃选用的侧刃形状为矩形，侧刃凸模的断面长度S为： S=A+(0.051.0)=33mm式中 A=送料步距的基本尺寸。侧刃的制造公差一般为h6。侧刃凸模的断面宽度B为610mm，取8mm。侧刃制造公差取负值，一般为0.02mm 图4-5 侧刃侧刃凹模按照侧刃凸模配做，留单边间隙=0.0200.028mm侧刃的固定方式选用用侧刃的凸缘固定。4-5 导向零件 此处的导向零件与卸料零件为同一部件，即导板。导板的厚度H=(0.81.0) H( H为凹模厚度) =115=15mm外形尺寸按凹模尺寸确定。导板与凸模按h5/H6配合4-6螺钉和圆柱销 根据凹模厚度选取凹模紧固螺钉尺寸为M6，材料选用Q235，需用承载能力为2300N，即M660，四个。圆柱销取M680，四个。 小 结本人在郝老师的指导下，经历了两周的时间完成了此课程设计，在此过程中，本人受益颇深，对冲裁模有了更进一步的了解。特别是单工序落料模，对其结构及设计要点有了更进一步的掌握，在此，我谨向郝老师和与我一起探讨的同学表示感谢。因本人的知识水平和社会经历有限，设计当中难免有不当和错误之处，恳请老师给予批评及更正。参 考 文 献1 何铭心 钱可强主编，机械制图（第五版），高等教育出版社出版，20042 姜奎华主编，冲压工艺与模具设计，机械工业出版社，19983 林承全 胡绍平主编，冲压模具课程设计指导与范例，化学工业出版社，20084 杨玉英主编，实用冲压工艺与模具设计手册，机械工业出版社，20045 梁炳文主编，冷冲压工艺手册，北京航空航天大学出版社，19996 许发樾主编，实用模具设计与制造手册，机械工业出版社，20057 王荣主编，模具识图与制图，机械工业出版社，20098 杨月英 张琳主编，中文版AtuoCAD2008机械绘图,机械工业出版社，20089 陈于萍 周兆元主编，互换性与测量技术基础，机械工业出版社，200510 肖祥芷 王孝培主编，中国模具设计大典，江西科学技术出版社，200311 李德群 唐志玉，中国模具工程大典，电子工业出版社，200712 韩泰荣主编，模具设计与制造简明手册，上海科学技术出版社，198522