导板导向落料模具设计说明书

课程设计报告

题目：_______球形件拉深模___ ________

专业：___09材料成型及控制工程（2）班__________姓名：____________________________________

导师：____周伟__ ____________________________ 时间：_______2012年6月29日______________________

目录

1、零件工艺性分析 (4)

1.1 零件图的分析 (4)

2、零件工艺方案的确定 (5)

2.1 排样方案的比较 (5)

2.2 排样图的设计及材料利用率的计算 (6)

3、模具设计 (7)

3.1 模具类型及结构形式的确定 (7)

3.2模具工作部分刃口尺寸及公差 (8)

3.3 模具主要零件的设计与选用 (10)

3.3.1工作零件的选择 (10)

3.3.2卸料零件 (12)

3.3.3模架及零件 (12)

3.3.4其他支撑零件 (12)

3.3.5 模具的装配方法 (13)

3.3.6模具冲裁力和压力中心的计算 (14)

4、压力机的选用 (15)

5、产品的技术与经济特点 (16)

6、结语致谢 (16)

7、参考文献 (17)

序言

落料模具可以制成圆形、长方形、多边形、和其他不规则形状的薄型零件，如果和其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极为复杂的零件。用落料方法来制造薄型件，生产效率高，节省材料，零件的强度和刚度好，精度较高，其应用范围非常广泛。因此，拉深在汽车、航空航天、国防、电器和电子等工业部门以及日用品生产中，都占据相当重要的地位。

本说明书在设计非圆形落料件的模具方面，通过分析和计算，详细的叙述了冲裁件的加工工艺流程，通过选择相应的标准件和压力机，完成落料模的实体设计，并且对零件的技术适用性和经济价值进行分析，较为全面的展现出该落料件模具的特点和优点。

本设计中该落料件的加工简单，技术要求较低，从而降低了生产成本，能够在实际应用中有很高的经济效益，因此也成为落料件中应用最广泛的零件之一。

落料模课程设计说明书

1、零件工艺性分析

1.1 零件图的分析

落料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：该冲裁件的材料为铜，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

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先冲孔后落料。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。

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。

初步拟定如下的排样方法：

图2.1排样图

这种方案为有废料的直对排，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：选用无废料的直对排的排样方法。如图2-1所示的排样方法。此冲裁件有冲孔与落料工序，，材料为铜，确定为直对排无废料排样。根据所加工零件外形尺寸可确定带料的宽度应为B=62mm。

*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η= A/BL×100%

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/BL×100%

式中:

A——---冲裁体面积(一张板料上所冲工件总数目)

L×B——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*143.1=286.2

L×B=18.7*28=523.6

则η= 286.2/523.6×100%=54.7%。

即采用该排样方式是的材料利用率为54.7%。

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 凹模结构图

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；模具采取后侧导柱模架，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，冲孔凹模mm t Z 3.031.01.0m in =?==

冲孔时以冲孔凸模为基准,计算凸模刃口尺寸及制造公差,凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按间隙要求配作,落料时，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。

由文献（2）p257表3-2公差等级为14级时工件上的尺寸，及文献（1）p48表3-7相应的磨损系数如下表所示

冲孔凸模尺寸

尺寸的编号 尺寸大小 磨损系数

e mm 0025

.0575.8A -=

0.75

mm 0

025.001.0*4/1575.8)1.075.05.8(A --=?+=

落料凹模刃口尺寸，，均属于第一类尺寸，及凹模磨损后变大尺寸

尺寸的编号 尺寸大小 计算结果 磨损系数

a mm 062.0-36 mm 155

.00

69.35+ 0.5 b mm 062.0-5.18+

mm 155

.0019.18+ 0.5 c mm 062.05.9R -

mm 155.0019.9+

0.5 d

mm 062.05.9R - mm 155.0019.9+

0.5

mm

155

.00155.00a 69.35)62.05.036(A ++=?-=mm 155.00155.00b 19.18)62.05.05.18(A ++=?-= mm A c 155.00155.0019.9)62.05.05.9(++=?-= mm 155.00155.00d 19.9)62.05.05.9(A ++=?-=

3.3 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 落料凸模结构简图

落料凸模的尺寸设计如图，长度设计为L=h1+h2+h3+(15~20mm) mm,其中，h1：凸模固定板厚度，h2：卸料板厚度，L=16+13+18+3=50mm。凸模材料选用T10A，热处理采用淬火处理使其硬度为HRC24—26，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32mm，材料选用T10A，热处理采用淬火处理使其硬度为HRC24—26。

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

本模具无特定意义的卸料零件，由导板导向，同时导板可以起到卸料的作用。属于刚性卸料。

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

模架采用导料板导向，导板与凸模采用H7/h6间隙配合；导板尺寸为100mm*30mm*6mm，材料为45钢。

3、定位零件

本模具采用定位板定位，利用导正销导正，如图：

定位板导正销

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100mm*97mm，厚度选择16mm，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、垫板

垫板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=Lt bσ

F———冲裁力（N）

L———冲裁周边长度（mm）

t———材料厚度

b

σ———材料抗拉强度（MPa）

根据材料为黄铜,，b

σ抗拉强度取300MPa

F=KLt bσ= 177*2*300=106.2KN

二、卸料力的计算

一般用下列经验公式计算：

卸料力： F

X =K

X

F

F———冲裁力

查[1](3-11 P57)

可知K X=0.02，则：卸料力F X=2.12KN

三、推件力F

T =n*K

T

*F n=2，K

T

=0.05

F

T

=2*0.05*106.2=10.62KN

四、该冲裁的总压力为

采用刚性卸料装置和下出料方式，则F

Z

=F+F T =106.2+10.6=117KN

五、冲模压力中心的确定

由该图可计算得压力中心为X=5.6mm,Y=18.3

4. 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=155mm。

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J23-16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：160KN

滑块行程：55mm

滑块行程次数：120

工作台尺寸（前后mm×左右mm）：300 450

垫板尺寸（厚度mm）：40

最大闭合高度：220mm

模柄尺寸：直径30mm，高度64mm

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，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

7、参考文献

[1]翁其金，徐新成. 冲压工艺及冲模设计[M]. 北京：机械工业出版社，2004.7

[2]林玉琼许华昌等冷冲压模具设计华南理工大学出版社 2005.7

[3] 邓明. 实用模具设计简明手册[M]. 北京：机械工艺出版社，2006.1

[4]王新华. 冲压设计与制造实用计算手册[M]. 北京：机械工业出版社，2003.3

[5] 冯炳尧韩泰容蒋文森 .模具设计与简明手册上海科学技术出版社，1994。6