落料模設(shè)計說明書交大材料系

1、專業(yè)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：條形沖孔件落料沖孔模具班級成型1201姓名楊建新學(xué)號201205224指導(dǎo)教師徐立新完成日期2015. 12.29專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書一、任務(wù)及要求1. 給定零件圖一張。完成模具裝配圖1張，用CAD繪制1#圖幅，按制 圖標(biāo)準(zhǔn)。2. 完成零件圖2張：凸模、凹模。圖紙幅面3#或4#均可，用CAD繪圖，要求在零件圖上標(biāo)明：該零件材料、 數(shù)量、序號、公差號、熱處理及其技術(shù)要求。3. 編寫設(shè)計說明書（不少于20頁），并將此任務(wù)書及任務(wù)圖放在首頁。4. 運用PR0/E三維設(shè)計軟件進行設(shè)計，在說明書中每個零件都要體現(xiàn) 三維，說明書最后須有裝配三維和二維圖，并說明工作原理。二、主要參

2、考資料.（1）教材有關(guān)章節(jié) （2）模具設(shè)計手冊 （3）機械設(shè)計基礎(chǔ)（教材）（4）機械設(shè)計手冊 （5） pro/E三維設(shè)計教程三、設(shè)計時間3周第一周：設(shè)計方案討論確定，完成相關(guān)計算，設(shè)備選擇。第二周：完成模具三維裝配圖。第三周：完成CAD二維圖繪制。1 / 25目錄一、設(shè)計任務(wù)6二、沖壓工藝分析6三、沖 壓 件 工 藝 方 案 確定7四、模 具 結(jié) 構(gòu) 形 式 確定7五、工藝尺寸計算81 排樣方法確定82 排樣相關(guān)計算83 刃口尺寸計算84、沖、推、卸料力計算5 壓 力 機 公 稱 壓 力 計算106 沖 裁 壓 力 中 心 確定10六、沖壓設(shè)備選取10七、主要零部件設(shè)計11八、模具工程圖16九

3、、心得體會18十、參考文獻(xiàn)1922 / 25緒論改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟高速發(fā)展，市場對模具需求量不斷增長。近 年來，模具工業(yè)一直以15%左右增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)所有制成分 也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到 了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速 崛起鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美、康佳等集團紛紛建立了自己模具制造中心；中外合 資和外商獨資模具企業(yè)現(xiàn)已有兒家。隨著及國際接軌腳步不斷加快，市場競爭口益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識 到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品開發(fā)能力重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ) 要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一

4、個國家制造業(yè)水平高低重要標(biāo)志，并 在很大程度上決定企業(yè)生存空間。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā) 展重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開始使用UG、 Pro/Engineer . I-DEAS Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于 沖壓模設(shè)計中。以汽車覆蓋件模具為代表大型沖壓模具制造技術(shù)已取得很大 進步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋 件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)研究和開

5、發(fā)。經(jīng)過多年 努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短 模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù) 所獨立研制汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重 點實驗室開發(fā)注塑模、汽年覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通 大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)冷沖模和精沖研究中心開發(fā)冷沖模和精沖 模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少用戶。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年 中取得了令人I囑目發(fā)展，但許多方面及工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差趾。例如, 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)

6、普及率不高； 許多先進模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長 壽命模具依賴進口。我國模具工業(yè)發(fā)展，益受到人們重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工 藝裝備”也己經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電 和通信等產(chǎn)品中，60%、80%零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產(chǎn)制件 所具備高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造 方法所不能比擬。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品價值，往往 是模具自身價值兒十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、 美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)。近兒年，我國模具工業(yè)一直 以每

7、年15%左右增長速度發(fā)展，2003年，我國模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣。中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構(gòu)改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形 分析及結(jié)構(gòu)改進、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計制造上應(yīng) 用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。模具技術(shù)發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價 格低廉要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下兒項：1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造

8、發(fā)展方向。隨著微機軟件發(fā)展和進 步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和 技術(shù)服務(wù)力度；進一步擴大CAE技術(shù)應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實 現(xiàn)技術(shù)資源重新整合，使虛擬制造成為可能。2）高速銃削加工國外近年來發(fā)展高速銃削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高表 面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高 速銃削加工技術(shù)發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新活力。 目前它己向更高敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高

9、速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕Ｐ?所需諸多功能，大大縮短了模具在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速 安裝在已有數(shù)控銃床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù) 控系統(tǒng)加工程序、不同格式CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)“逆向工程”。模具掃 描系統(tǒng)己在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將 發(fā)揮更大作用。4）電火花銃削加工電火花銃削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)用成 型電極加工型腔新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工 （像數(shù)控銃一樣），因此不再需要制造復(fù)雜成型電極，這顯然是電火花成形加工 領(lǐng)域重大發(fā)展。國

10、外已有使用這種技術(shù)機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù) 將得到發(fā)展。5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率 已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。6）優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)表面處理技術(shù)來提高模具壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理 發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進氣相沉積 （TiN、TiC等）、等離子噴涂等技術(shù)。7）模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大影響，研究 IH動化、智能化研磨及拋光方

11、法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重 要發(fā)展趨勢。8）模具自動加工系統(tǒng)發(fā)展這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有 隨行定位夾具或定位盤；有完整機具、刀具數(shù)控庫；有完整數(shù)控柔性同步系統(tǒng); 有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。一、設(shè)計任務(wù)如圖所示落料件二. 沖壓件工藝分析 材料：該沖裁件材料08F鋼，具有較好可沖壓性能。 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，形狀簡單，比較適合沖裁。 尺寸精度：該落料件外形尺寸是根據(jù)拉深件尺寸計算出拉深毛胚尺寸，即 為該零件落料尺寸。三、沖壓件工藝方案確定通過以上對該零件結(jié)構(gòu)、形狀及精度分析，并結(jié)合零件生產(chǎn)批量。該零件采 用落料單工序就可完成沖壓加工。四、確

12、定模具總體結(jié)構(gòu)1、模具類型選擇由沖壓工藝分析可知，采用單工序模沖壓，所以本套模具類型為單工序落料 模。2、定位方式選擇因為該模具采用得條料，控制條料得送進方向采用導(dǎo)料銷；控制條料送進步 距釆用擋料銷。3、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置選擇由于落料件結(jié)構(gòu)簡單，大批量生產(chǎn)都使用導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向方式主要有滑動式 和滾動式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。該零件承受側(cè)壓力不大，為了加工裝配方便，易于標(biāo) 準(zhǔn)化，決定使用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。4、滑動式模架選擇由于受力不大，精度要求也不高，同時為了節(jié)約生產(chǎn)成本，簡化模具結(jié)構(gòu)， 降低模具制造難度，方便安裝調(diào)整，故采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架。該模架可以 三方面送料，操作特別方便。5、卸料、出件方式選擇在

13、選用卸料裝置形式時，需考慮出料方式是上出料，還是下出料。卸料裝置 根據(jù)沖件平整度要求或料厚薄來確定，對于沖件平整度要求高，且料薄宜用彈 壓卸料板。這樣既可壓料又可卸料，且卸料板隨上模上下運動，直觀性強，操 作方便，是生產(chǎn)中常用一種卸料方式。當(dāng)板料較厚時，用彈壓卸料板難以卸料時，選用固定卸料裝置卸料，一般在 零件形狀簡單、要求不高時，釆用固定卸料方式，它可簡化模具結(jié)構(gòu)，但是因 為工作部位封閉，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。由于零件厚度只有1mm,屬于薄料，一般采用彈性卸料方式順便壓料，以 簡化模具結(jié)構(gòu)，降低成本。五、工藝尺寸計算1、排樣方法確定排樣方法確定排樣方案對零件質(zhì)量、生產(chǎn)率及成本，

14、也會直接影響到材料 利用率以及模具結(jié)構(gòu)和壽命等。材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟性一項重要指標(biāo)。 在不影響零件性能前提下，應(yīng)合理設(shè)計零件排樣，提高材料利用率。通過對比 觀察分析，結(jié)合大批量生產(chǎn)特點，適宜采用對頭直排方式，粗畫排樣如圖1-12. 排樣相關(guān)計算查手冊表2-16,取最小搭邊值：工件間/二1.5mm,側(cè)面Q二2mm。考慮到工件尺寸比較大，在沖壓過程中須在兩邊設(shè)置壓邊值，則應(yīng)取Q二4mm, 為了方便計算取/二2mm.；確定條料步距步距：S二81+4二85mm,寬度：B二78X2X3二84mm。條料利用率a43（）77 = xlOO% = = 60.34% BS85x843、凸、凹模刃口尺寸計算定

15、凸、凹模采用分別加工法：查沖壓工藝及沖模設(shè)計 得：Zmin = 0.050mm , x=lmm= = +0.125 mm4= = +0.1mmp 5d =（ D-x A ）： = 495：m 訕Dp = 乙曲）：廣49.45爲(wèi)mm 式中Z叭一一最小初始雙面間隙、J凸、凹制造公差Q、Dp _落料凹、凸模尺寸%一一落料件最大極限尺寸一一沖裁件制造公差x一一系數(shù)4、沖、推、卸料力計算（1）沖裁力F落為：F落汕其中，L二50X5二250mm以上公式中：F一一沖裁力；L一一沖裁周邊長度；t一一材料厚度； bh一一材料抗拉強度；D一一落料件直徑；材料厚度t二1mm;材料:08F鋼，參考相關(guān)資料，其抗拉強度

16、。b=365Mpa,則:F 廣250X1X365 = 91. 25 （kN）(2) 卸料力F x為：根據(jù)以上模具結(jié)構(gòu)類型，采用彈性卸料和下出料,F廣L取K嚴(yán)0.04 (查沖壓工藝及沖模設(shè)計表3-11), 則:F =0. 04X91.25 = 3. 65 (kN)(3) 推件力為：Ft = Kx “ Fx，凹模刃壁垂直部分高度h = 5mm,t = lmm, n = 5/l=5;取心=0. 055 (查沖壓工藝及沖模設(shè)計表3-11),則：pT =5X0. 055X91. 25 = 25. 09 (kN)總沖壓力 p = p + Fx + Fr=9i- 25+3. 65+25. 09=119. 9

17、9 (kN)5、壓力機公稱壓力計算選用壓力機公稱壓力PM(1.3、1.5) F取系數(shù)為 1.5,則 P21.5F 總= 1.5X119. 99 = 179. 985 (kN)6、沖裁壓力中心確定由于該落料零件為正五邊形，故沖裁壓力中心即為該落料件兒何中心。六、沖壓設(shè)備選擇開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作優(yōu)點， 故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件 生產(chǎn)。雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜大中型拉深件 生產(chǎn)。選用壓力機公稱壓力PN(1.3、1.5) F總?cè)∠禂?shù)為 1.5,則 P

18、21.5F 總=179. 985 (kN)初選壓力機公稱噸位為250kN,型號為J23-25,因為開式壓力機廣泛應(yīng)用于沖 壓工藝，且允許前后或左右進料操作，操作空間大，操作方便。其主要工藝參 數(shù)如下：公稱壓力：250KN;滑塊行程：65mm;行程次數(shù)：55次/分；最大封閉咼度：270mm;工作臺尺寸（前后x左右）：370mmX 560mm;模柄孔尺寸（直徑X深度）：O 40mm X 60mm; 工作墊板：厚度50mm,直徑200mm：電動機功率：2. 2kw；設(shè)備外形尺寸：前后1335mm左右1112mm咼.度 2120mm設(shè)備總重量：1780kg 七、主要零部件設(shè)計1. 凹模尺寸設(shè)計落料凹模

19、凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機床即可一次成形, 安排凹 模在模架上位置時，要依據(jù)壓力中心數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心及模柄 中心重合。其輪廓尺寸計算如下：凹模厚度H凹=屆，查沖壓工藝及沖模設(shè)計表3-11取K=0.22,貝IJ：H 凹=0. 22X81 = 18mm,凹模壁度 C: C= (1. 52) X 18 = 2736,取凹模厚度H=18mm,壁度C取30mm凹模長 L： L = b + 2c = 814-2X 30 = 141mm凹模寬 B： B = s+(2. 54. 0) H 凹=77+(2. 54. 0) X30 二 152197mm取凹模寬B= 160mm所以凹模外形尺寸

20、為141mmX 160mm。故取凹模外形尺寸為160mmX 160mmX18mm凹模形狀如1-2圖所示。2、凸模尺寸設(shè)計零件，采用整體直通式凸模。凸模長度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、 操作安全、裝配等需要來確定。當(dāng)按沖模典型組合標(biāo)準(zhǔn)選用時，則可取標(biāo)準(zhǔn)長 度，否則應(yīng)該進行計算。采用彈壓式卸料裝置，凸模長度應(yīng)按下式計算：凸模長度計算：L = h 1 + h 24-h式中一一凸模固定板厚度（mm）；仏一一卸料板厚度（mm）;h附加長度（mm）;凸模固定板厚度 h 1= (0. 6、0. 8) H 凹二(0. 6、0. 8) 18=10. 814. 4mm, 取凸模固定板厚度h l=13mm卸料板厚

21、度一般為10、20mm,查沖壓簡明設(shè)計手冊表15. 31,取卸料板厚度 為10mm附加長度為11 =彈贊安裝高度+板料厚度t +凸模進入凹模深度f, ha二55mm, 凸模進入凹模深度取lmm,所以h= h a + t + f二35+1+1 二57mm則：L=h 1+h 2+h =13 + 10 + 57 = 80mm凸模形狀如圖1-3所示。3、模架根據(jù)凹模外形尺寸160X 160 X 30,選凹模材料為HT200鋼上模座選外形尺寸為 160X160X40,下模座選外形尺寸為160X160X45。如圖1-4、1-5所示。 模具閉合高度及壓力機裝模高度關(guān)系：H max 52H2H min+10式

22、中H一一模具閉合高度(mm)；H max壓力機最大裝模高度(mm)；H min一一壓力機最小裝模高度(mm)；H min二 H max-TS式中，T工作臺墊板厚度，S一為滑塊行程從已選壓力機設(shè)備參數(shù)已知：H max = 220mm, T二50mm, S二65mm,則有:H min二 H max TS=220 50 65二 105mm故模具閉合高度應(yīng)為：220mm$H 2105mm實際模具閉合髙度：H模=只上+H下+ H墊+L+H凹一f式中H上一一上模架厚度(mm);H下一一下模架厚度(mm);H墊墊板厚度(mm);L凸模長度(mm);H凹一一凹模厚度(mm);f一一凸模進入凹模深度(mm)則

23、H 模=只上+H 下 + +L+H 凹+H 墊-f = 40+45 + 80+18+10-l=192mm4、卸料裝置設(shè)計已知沖裁件料厚t二1mm,卸料力Fx二3. 65KN,根據(jù)沖模結(jié)構(gòu)可安置4根彈贊, 試選 用彈贊。每根彈贊預(yù)壓力F為F二3650/4二912. 5N彈贊工作行程hl和凸?？傂弈Ａ縣2之和為hl+h2=l+l+4=6mm初選工作極限負(fù)荷Fj=1390N,直徑D2二32mm,材料直徑d二6mm,自由長度 h0二65mm,工作極限負(fù)荷下變形量hj二19. 3mm,有效圈數(shù)n二5. 5。材料：65Mn彈贅鋼，淬火回火后硬度為48、52HRC彈贊。根據(jù)式(1-20)和式(1-19)計算

24、出彈贊預(yù)變形量h和最大變形量h3及總壓 力F3.彈贊預(yù)變形量h二Fhj/Fj二12. 67mm最大變形量 h3二h+hl+h2二 12. 67+6=18. 67mm總壓力 F3二Fh3/h二 1344N校核所選彈贊是否合適：預(yù)壓力F二912. 5N,預(yù)變形量h二12. 67mm,工作極限 負(fù)荷Fj二1390N總壓力F3=1344N,工作極限負(fù)荷下變形量hj二19. 3mm最大變形 量h3=18. 67mm,因此，所選用彈贊滿足使用要求。5、卸料板設(shè)計材料選用Q235A鋼，長和寬尺寸取及凸模固定板相同尺寸，厚度一般為 8-18mm,選 10mm。6、墊板設(shè)計材料選用T10A鋼，長和寬尺寸和凹模尺

25、寸相同。墊板厚度一般為取厚度H2二10mm,則外形尺寸為：160X 160 X 10mm.7、導(dǎo)料銷導(dǎo)料銷直徑為10、長度為6mm,位于條料左側(cè)，材料采用45號鋼，淬火處 理，硬度為40、45HRC,及凹模配合為H7/m6o8、擋料銷擋料銷定位面抵住條料前搭邊或制件內(nèi)廓前(后)面，使條料送進步距準(zhǔn)確。 其結(jié)構(gòu)形式主要有固定擋料銷、活動擋料銷、自動擋料銷、始用擋料銷和定距 側(cè)刃等。最終選定：固定擋料銷擋料銷是用來控制送料步距。選用圓柱銷，直徑為10、長度為6mm,材料采用45號鋼，淬火處理，硬度為40、45HRC,及凹模配合為H7/m6o9、防轉(zhuǎn)銷為了防止模柄轉(zhuǎn)到，釆用了一個防轉(zhuǎn)銷，其尺寸為：d二10mm, L二24mm。10、模柄選擇選用壓入式模柄，材料Q235,并加防轉(zhuǎn)銷，根據(jù)壓力機J23-25相關(guān)參數(shù)可 知，模柄外形安裝尺寸為：50mm高度llOmmo11、螺栓、銷釘選擇上模座連接螺栓選用4-M1