課程設(shè)計(jì)：圓形毛坯模具設(shè)計(jì)

1、目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書·················································

2、;·············31落料件毛坯尺寸的計(jì)算···································

3、;·················52沖壓成型工藝分析·······························&

4、#183;························63沖壓工藝方案的確定·······················&#

5、183;······························64主要設(shè)計(jì)計(jì)算··················

6、··········································6 4.1拍樣方式確定及計(jì)算·····

7、3;·············································64.2沖壓力計(jì)算···&

8、#183;·················································&

9、#183;·····74.3壓力中心···········································

10、;··················8 4.4工件零件刃口尺寸·····························

11、3;·······················8 4.5緩沖裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算························&#

12、183;·························95模具總體設(shè)計(jì)·······················

13、·····································10 6主要零部件的設(shè)計(jì)···········

14、············································ 10 6.1、凸模設(shè)計(jì)····

15、··················································

16、·····10 6.2、凹模設(shè)計(jì)···········································&

17、#183;···············11 6.3、凸模固定板設(shè)計(jì)································

18、;·····················12 6.4、定位零件設(shè)計(jì)··························

19、3;····························13 6.5、擋料銷設(shè)計(jì)···················

20、3;·····································14 6.6、卸料板設(shè)計(jì)··········

21、3;··············································14 6.7、模架及其他零件設(shè)計(jì)·

22、················································16 6.8、墊板設(shè)計(jì)&

23、#183;·················································&

24、#183;········19 6.9、緊固及其他零件設(shè)計(jì)······································

25、83;··········207模具總裝圖······································&

26、#183;························208 沖壓設(shè)備的選定·······················&#

27、183;···································21 9模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制···········&

28、#183;································22 9.1墊板的加工工藝···············

29、·········································22 9.2凸模固定板的加工工藝······&#

30、183;··········································22 9.3凸模加工工藝·····&#

31、183;·················································&#

32、183;···22 9.4卸料板加工工藝············································&

33、#183;···········23 9.5凹模加工工藝····································&

34、#183;·····················2310小結(jié)···························&

35、#183;········································2411參考文獻(xiàn)········

36、;··················································

37、;·······24一、 課題內(nèi)容了解模具結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)及其加工制造技術(shù)的基本知識(shí)；零件沖壓工藝性分析與工藝方案的確定；材料利用率及沖壓工藝力的計(jì)算，模具刃口尺寸的計(jì)算，彈簧或橡皮的選用與計(jì)算；排樣圖設(shè)計(jì)，凸模、凹模與凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除固定件之外的其它零件的設(shè)計(jì)；繪制模具裝配圖及部分零件圖，編寫一份詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書。二、課題任務(wù)要求1、通過查找與課題相關(guān)的中英文文獻(xiàn)，了解模具的結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)及其加工制造技術(shù)的基本知識(shí)；2、裝配圖上要有主視圖，俯視圖、制件圖與排樣圖，右下角要安排標(biāo)題欄與零件明細(xì)表，主視圖按模具閉合狀態(tài)，俯視

38、圖只反映下?？梢姴糠帧D上要標(biāo)明必要的尺寸與技術(shù)要求，明細(xì)表的內(nèi)容包括零件號(hào)、名稱、數(shù)量、材料、熱處理等等；3、零件圖的繪制與標(biāo)準(zhǔn)要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要注明全部尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料名稱、熱處理及其它技術(shù)要求；4、設(shè)計(jì)說明書要盡量詳細(xì)以表明自己的觀點(diǎn)及全過程，其主要內(nèi)容包括：1)目錄2)設(shè)計(jì)任務(wù)書與產(chǎn)品圖3)緒論4)零件的工藝分析，工藝方案的確定5)模具的設(shè)計(jì)計(jì)算（包括毛坯的設(shè)計(jì)計(jì)算、排樣及材料利用率的計(jì)算、沖壓力的計(jì)算、壓力中心的計(jì)算及刃口尺寸的計(jì)算等）6)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括凸模、凹模及凸凹模的設(shè)計(jì)，卸料部分設(shè)計(jì)、定距導(dǎo)料方式的設(shè)計(jì)，模架及其組成零件的選擇，連接及固定零件的選

39、擇等）7)壓力機(jī)安裝尺寸的校核8)參考文獻(xiàn)9） 設(shè)計(jì)小結(jié)等。三、課題完成后應(yīng)提交的資料1、設(shè)計(jì)說明書一份；2、裝配圖一份，零件圖兩到三份（凸模、凹模、凸凹模）；工件名稱：杯形件(可做1.毛坯落料模、2.拉深模、3.沖孔模) 工件簡(jiǎn)圖：如圖1.1 材料：Q235材料厚度：1.2mm 圖.1.1 落料件說明：本落料件設(shè)計(jì)由三人分工設(shè)計(jì)完成，本人設(shè)計(jì)毛坯落料模。摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是航空航天、汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。本次圓形件

40、落料模具，是從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)再到工藝計(jì)算，一直到最后的模具裝配圖。1、落料件毛坯尺寸的計(jì)算旋轉(zhuǎn)體拉深件毛坯尺寸的計(jì)算原則：以工件最后一次拉深后的尺寸為計(jì)算基礎(chǔ)；按體積不變條件，對(duì)于不變薄拉深，拉深件與毛坯表面積相等；當(dāng)板厚t1mm時(shí)，按工件中線尺寸計(jì)算；當(dāng)t1mm可按內(nèi)形或外形尺寸計(jì)算；計(jì)算毛坯尺寸時(shí)要加上修邊余量。、根據(jù)旋轉(zhuǎn)體拉深件毛坯尺寸的計(jì)算原則，按照?qǐng)D1.1所示，整理尺寸如下： d=82-t/2×2=82-1.2=80.8mm r=3+t/2=3+0.6=3.6mm h=14.5-t/2=14.5-0.6=13.9mm、確定修邊余量 根據(jù)零件的相對(duì)高度h/d

41、=13.9/80.80.172，由于工件的相對(duì)高度較小，在表中查不到，但加工時(shí)又必須有一定的修邊余量，故，這里取最小值1mm。 故H=h+=13.9+1=14.9mm其中h為修邊余量 圖1.2、確定毛坯尺寸= = 104.10mm、由于本零件圖上未注公差，故按IT12IT14級(jí)查表。查表可知，外形公差為-0.87mm，即毛坯尺寸mm。、簡(jiǎn)圖如下： 圖1.32、沖壓件工藝分析 分析該落料件，其外形簡(jiǎn)單，精度要求不高，用一般精度的模具可達(dá)到直徑公差0.1mm，即可滿足該工件的要求。為簡(jiǎn)化模具制造過程，降低生產(chǎn)成本，采用單工序落料模進(jìn)行加工。 1) 尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，普通沖

42、裁可滿足要求。2) 粗糙度、斷面質(zhì)量查模具設(shè)計(jì)與制造速查手冊(cè)表2-31得，一般沖裁件沖材料厚度12mm金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度為6.3m；本產(chǎn)品在斷面粗糙度和尺寸精度上均要求不高，所以斷面質(zhì)量可以保證，用沖裁的加工方法是完全可以成形的。 3、沖壓工藝方案的確定該工件只包括落料基本工序，可采用兩種方案：方案一、落料，采用單工序模生產(chǎn)。方案二、落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便；方案二較方案一復(fù)雜，精度高，對(duì)于本工件，宜用方案一。4、主要的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）排樣方式確定及計(jì)算首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。圓形件采用單排，查模具設(shè)計(jì)與制造速查手冊(cè)表2-34，得搭邊值取a=2.0mm和a

43、1=1.5mm；選用無側(cè)壓裝置 條料寬度 B條料寬度條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a側(cè)搭邊值條料寬度的單向偏差Z導(dǎo)料銷與最寬條料之間的間隙查模具設(shè)計(jì)與制造速查手冊(cè)表2-36和2-38得=0.7mm，Z=0.5mm，代入公式得：=mm步距：S=104.1+1.5=105.6mm排樣圖如下: 圖4.1一個(gè)步距的材料利用率 （2）沖壓力的計(jì)算該模具單工序落料模，擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見下式。沖裁力 卸料力 推件力 其中：L沖裁周邊長(zhǎng)度（mm） t材料厚度(mm) 材料抗剪強(qiáng)度（Mpa） K系數(shù)，一般取1.3 n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù) n=h/t (h為凹模洞口的直壁高度) 、卸料力

44、、推件力系數(shù)由于本落料材料為Q235，查表取=310Mpa，=0.04，=0.055，n取6則F=1.3×3.14×104.1×1.2×310=158076.27（N） =F×0.04=6323.10（N） =6×F×0.055=52165.20（N）則總沖裁力=F+=216564.57（N）（3）壓力中心確定 計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如下圖。在圖中將XOY坐標(biāo)建立在圖示的對(duì)稱中線上，由于零件如圖2.2所示，是規(guī)則的圓形，故其壓力中心和幾何中心重合：X=0;Y=0; 圖 4.2 壓力中心（4）工件零件刃口尺寸 在確

45、定工件零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工件零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單，適宜 采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸凹模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件孔的同軸度，使得裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，具體計(jì)算見下 ：落料刃口尺寸計(jì)算：由于零件尺寸為mm，查相關(guān)表得=0.13mm，=0.16mm，=0.025mm，=0.035mm，X=0.5校核間隙：+=（0.025+0.035）=0.06mm-=（0.16-0.13）=0.03mm說明取凸凹模公差不能滿足+-條件，但相差不大，可調(diào)整如下：=0.4&

46、#215;（-）=0.4×0.03=0.012mm=0.6×（-）=0.6×0.03=0.018mm= =（104.1-0.5×0.87=mm=mm=mm（5）緩沖裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算由卸料力：=6323.1（N） /2=3161.55（N） 故，本設(shè)計(jì)采用聚氨酯橡膠作為卸料彈性元件，查沖壓模設(shè)計(jì)指導(dǎo)，初選兩個(gè)D=32mm，d=10.5mm,H=25mm的聚氨酯橡膠。 聚氨酯橡膠 32×10.5×25mm 壓縮量F=0.35H （JB/T 7650.9-1995） 5、模具總體設(shè)計(jì)（1）模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用單工序落料模。因

47、為該模具毛坯采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷。（2）卸料、出件方式的選擇因?yàn)楣ぜ穸?.2mm，卸料力比較小，故可采用彈性卸料，且采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。（3）導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該單工序落料模用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。6、主要零部件設(shè)計(jì) （1）工件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工，講落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工， 凸模采用螺釘與銷釘固定，凸模與安裝孔的配合按H7/m6配合形式制造（沖壓模具工程師手冊(cè)P5-165）。其總長(zhǎng)L如下式： 查標(biāo)準(zhǔn)：彈壓卸料橫向送料典型組合（J

48、B/T 8066.2-95）得出 凸模的長(zhǎng)度為 L=+h+H=20+13+25=58mm 式中：-卸料板厚度為20mm h-增加長(zhǎng)度為1020mm，取13mm H-聚氨酯橡膠的自然高度(本設(shè)計(jì)中H=25mm) 本設(shè)計(jì)：凸模固定板取為20mm，長(zhǎng)寬尺寸與凹模相同；螺釘采用M8×40（GB/T 70.1-2000）；銷釘采用8m6×45(GB/T 119.1-2000)；墊板厚度為8mm，長(zhǎng)寬尺寸與凹模相同。一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，無須進(jìn)行強(qiáng)度校核。但對(duì)特別細(xì)長(zhǎng)的凸?；蛲鼓５慕孛娉叽绾苄《鴽_裁的板料厚度較厚時(shí)，則必須進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核，其目的是檢查其

49、凸模的危險(xiǎn)端面尺寸和自由長(zhǎng)度是否滿足要求，以防止凸?？v向失穩(wěn)和折斷。該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠，故不必進(jìn)行校核。 圖6.1凸模2.凹模凹模采用整體凹模沖裁的凹?？撞捎镁€切割床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與墊圈中心重合。凹模外形尺寸凹模厚度H=ks式中：s凹模刃口最大尺寸（mm） k考慮板厚影響所取系數(shù)本設(shè)計(jì)中s=103.665mm，查沖壓模具工程師手冊(cè)，取k=0.20即H=0.20×103.66521mm，凹模壁厚c=（1.52）H系數(shù)取1.5計(jì)算，得c=1.5×21=31.5mm凹模板邊長(zhǎng)L=D+2C=103.665+2×

50、;31.5166.67mm垂直于送料方向的凹模寬度B=s+（2.54.0）H=103.665+（52.584）mm查標(biāo)準(zhǔn)JB/T-7643.2-1994, 取H=28mm L=200mm B=160mm 的凹模標(biāo)準(zhǔn)塊。尺寸如圖6.2所示：圖6.2凹模零件圖3.凸模固定板凸模與凸模固定板之間采用H7/m6配合，其圖如下： 圖6.3凸模固定板4.定位零件的設(shè)計(jì)為了保證模具正常工作并沖出合格的零件，要求在送進(jìn)的平面內(nèi)，毛坯相對(duì)于模具的工作零件處于正確的位置。毛坯在模具中的定位有兩方面內(nèi)容：一是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的定位，用來控制送料的進(jìn)距，通常稱為擋料。本

51、設(shè)計(jì)中采用6m6×14-A1（GB/T 119.2-2000）一個(gè).其圖如下： 圖6.4擋料銷5.導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)導(dǎo)料銷與條料接觸，導(dǎo)料銷與條料之間的間隙取1.5mm，導(dǎo)料銷的高度取7，直徑取2，采用45鋼制作，熱處理硬度40-50HRC。 圖6.5 導(dǎo)料銷6.卸料板的設(shè)計(jì)彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄件，是工件的平面度提高。本模具采用一般彈壓卸料板 1）.卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同 2）.彈性卸料板的厚度H=15mm，（ 查沖壓模具工程師手冊(cè)卸料板的最小厚度為14mm，這里取15mm） 3）.卸料板孔與凸模的單面間隙Z1/2（查沖壓模具工程師手冊(cè)表3-1-2

52、8） t=1.2mm，取Z1/2=0.15mm 4）.卸料板導(dǎo)向孔的高度 h=3-5mm。 5）.卸料板底面高出凸模底面的尺寸k=0.2-0.8mm。 卸料板采用45鋼制作，淬火硬度為40-45HRC。如圖5.3： 圖6.6卸料版卸料螺釘?shù)倪x用 設(shè)置2個(gè)卸料螺釘，圓柱頭卸料螺釘M8×55 JB/T 7650.5，卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，卸料板超出凸模端面0.2mm，有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。7.模架及其他零部件的設(shè)計(jì)該模采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓是可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架

53、規(guī)格200×160×200 1 GB/T 2851.5。導(dǎo)柱 d1/mm×L/mm為28×150：d2/mm×L/mm為32×170導(dǎo)套 d1/mm×L/mmxD/mm為28×100×38; d2/mm×L/mmxD/mm為32×100×38。圖 7.1導(dǎo)柱1 材料：20鋼 熱處理：滲碳0.81.2mm，硬度5862HRC 技術(shù)條件：按JB/T 8070-1995 的規(guī)定圖7.2導(dǎo)套1 材料：20鋼 熱處理：滲碳0.81.2mm，硬度5862HRC 技術(shù)條件：按JB/T 80

54、70-1995 的規(guī)定模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品要求確定是否采用帶導(dǎo)柱的模座。帶導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座的常用形式及導(dǎo)柱的排列方式有：后側(cè)導(dǎo)柱、對(duì)焦導(dǎo)柱、中間導(dǎo)柱、四導(dǎo)柱、后導(dǎo)柱窄形、三導(dǎo)柱。本模具采用中間導(dǎo)柱模座，適用于橫向送料和由單個(gè)毛坯沖制的較精密的沖壓件。上模座厚度取40mm，下模座厚度H取45mm，。圖7.3上模座圖7.4下模座技術(shù)要求1.采用標(biāo)準(zhǔn)模架中間導(dǎo)柱模架，標(biāo)準(zhǔn)是GB/T2851.5-19902.沖模零件不允許有裂痕，工作表面不允許有劃痕，機(jī)械損傷，銹蝕等表面缺陷，3.沖模凹模工作孔不允許有倒錐度4.沖裁的凸凹模刃口及側(cè)刃等必須鋒利,不允許有崩刃和機(jī)械損傷，5.零件圖

55、上未標(biāo)明的倒角尺寸，除刃口外所有銳邊都倒角1345度或倒圓角。模柄模柄主要分為：整體式、帶臺(tái)階的壓入式、帶螺紋的壓入式、凸緣式、浮動(dòng)式。本模具采用帶螺紋的旋入式模柄。垂直精度較差，主要用于小型模具。選用M2431.58.墊板設(shè)計(jì) 圖8.1墊板墊板厚度一般為310mm，取10mm。墊板材料常用45鋼，熱處理硬度為4348HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度R0.320.63um。本設(shè)計(jì)中，由于生產(chǎn)批量較大，給凸模的后面加上淬過火的凸模墊板，目的是增加凸模的強(qiáng)度，防止凸模的后座回縮，增加使用壽命。9.緊固及其他零件螺釘與銷釘是用于模具零件進(jìn)行固定與定位的元件。螺釘選用內(nèi)六角為宜。一般設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)不

56、少于3個(gè)螺釘，凝乳被連接的深度，鑄鐵為2d，鋼為1.5d。銷釘設(shè)計(jì)為2個(gè)，連接件的銷釘孔應(yīng)同時(shí)鉆、鉸，銷釘與孔采用H7/m6過度配合，孔壁的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra1.6um，壓入連接件與被連接件的深度為1.5d和2.5d。矩形板件的銷釘應(yīng)去對(duì)角布置。7.模具總裝配圖 圖.7.1 總裝圖1-上模座;2-卸料螺釘；3-緊固螺釘；4-模柄；5-止轉(zhuǎn)銷釘；6-定位銷釘；7-緊固螺釘；8-墊板；9-凸模固定板；10-凸模；11-卸料板；12-導(dǎo)料銷；13-凹模；14-定位銷釘；15-下模座；16-緊固螺釘；17-導(dǎo)柱；18-橡膠；19-導(dǎo)套；20-擋料銷 通過以上設(shè)計(jì)，可得到如圖所示模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、