導(dǎo)板式落料模設(shè)計(jì)-材料成型課程設(shè)計(jì)

導(dǎo)板式落料模設(shè)計(jì)-材料成型課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：班級(jí)：材料成型及控制工程學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：時(shí)間：序言首先，冷沖模課程設(shè)計(jì)是模具專(zhuān)業(yè)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中是一個(gè)重要的實(shí)踐性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，其目的是：1.應(yīng)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)知識(shí)和實(shí)訓(xùn)技能，進(jìn)行一次沖壓設(shè)計(jì)工作的實(shí)際能力，在提高獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2.通過(guò)查設(shè)計(jì)資料手冊(cè)熟悉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)定，通過(guò)方案認(rèn)證設(shè)計(jì)與計(jì)算，計(jì)算機(jī)輔助繪圖，數(shù)據(jù)處理與綜合分析編寫(xiě)與設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等環(huán)節(jié)，進(jìn)行工程師的基礎(chǔ)訓(xùn)練，培養(yǎng)從科研工作的初步能力。3.培養(yǎng)勤奮求實(shí)，團(tuán)結(jié)互助，勇于創(chuàng)新的優(yōu)良品質(zhì)。其次，沖裁模具的基本結(jié)構(gòu)及工作原理如下沖裁模具按工序組合程度可分為：簡(jiǎn)單沖裁模、連續(xù)沖裁模、復(fù)合沖裁模。（一）簡(jiǎn)單沖裁模即敞開(kāi)模1、定義：它是指在一次沖裁中只完成沖孔或落料的一個(gè)工序。2、簡(jiǎn)單沖裁模按其導(dǎo)向方式可分為：（1）無(wú)導(dǎo)向單工序模它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕、尺寸較小、模具制造容易、成本低廉。但沖模使用安裝時(shí)麻煩,模具壽命低,沖栽件精度差,操作也不安全。無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單沖模適用于精度要求不高、形狀簡(jiǎn)單、批景小或試制的沖裁件。（2）導(dǎo)板式簡(jiǎn)單沖裁模模精度高、壽命長(zhǎng)、使用安裝幀、操作安全,.但制造比較復(fù)雜。一般適用于形狀較簡(jiǎn)單、尺寸不大的工件。（3）導(dǎo)柱式簡(jiǎn)單沖裁模由于這模具準(zhǔn)確可靠,能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長(zhǎng)而且在沖床上安裝使用方便，因此導(dǎo)柱式?jīng)_裁模是應(yīng)用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產(chǎn)。（二）連續(xù)沖裁模1、連續(xù)沖裁模的定義：按一定的先后程序，在沖床的滑塊的一次到和中，在模具的不同位置上，完成沖孔，落料導(dǎo)兩個(gè)的上的沖后工序的沖裁模，又稱(chēng)及進(jìn)模或跳步模。2、連續(xù)沖裁模的定位原理可分為：導(dǎo)正銷(xiāo)定位原理、側(cè)刃定距原理（三）復(fù)合沖裁模1、復(fù)合沖裁模的定義：在部床滑塊的一次行程中，在沖模的同一工位上同時(shí)完成內(nèi)孔和外形兩種的上工序的沖裁模。2、復(fù)合沖裁模按結(jié)構(gòu)可分為：正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模最后，希望通過(guò)本次冷沖模課程設(shè)計(jì)，能進(jìn)一步鞏固課程，擴(kuò)大所學(xué)到的知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解。2019-01-13目錄序言................................................................................................................................1目錄................................................................................................................................3設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及產(chǎn)品圖....................................................................................................5第一章沖裁工藝設(shè)計(jì)..................................................................................................61-1對(duì)尺寸、精度的分析......................................................................................61-2零件的數(shù)目與沖壓模具結(jié)構(gòu)分析.................................................................61-3零件的材料分析..............................................................................................61-4排樣設(shè)計(jì)..........................................................................................................7第二章模具基本結(jié)構(gòu)的擬定....................................................................................82-1確定基本結(jié)構(gòu)..................................................................................................82-2確定導(dǎo)向和定位方式.....................................................................................92-2-1確定定位方式........................................................................................92-2-2確定導(dǎo)向方式.......................................................................................9第三章壓力機(jī)的選擇................................................................................................103-1計(jì)算工藝總力................................................................................................103-2計(jì)算壓力中心................................................................................................113-3壓力機(jī)的選擇................................................................................................13第四章模具零件的設(shè)計(jì)............................................................................................144-1成形零件的設(shè)計(jì)............................................................................................144-1-1凸凹模刃口尺寸的計(jì)算....................................................................144-2工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)........................................................................................164-2-1凹模外形尺寸設(shè)計(jì)與形狀選擇..........................................................164-2-2凸模外形尺寸設(shè)計(jì)與形狀選擇..........................................................174-3固定零件設(shè)計(jì)................................................................................................174-3-1模柄......................................................................................................174-3-2上下模板..............................................................................................174-3-3凸模固定板.........................................................................................174-3-4墊板......................................................................................................184-4定位零件.......................................................................................................184-4-1導(dǎo)料板..................................................................................................184-4-2定距側(cè)刃..............................................................................................184-5導(dǎo)向零件.......................................................................................................194-6螺釘和圓柱銷(xiāo)................................................................................................19小結(jié)..............................................................................................................................20參考文獻(xiàn)......................................................................................................................21設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及產(chǎn)品圖基本要求及設(shè)計(jì)步驟建議：沖裁工藝設(shè)計(jì)：對(duì)制件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、數(shù)量、材質(zhì)等要素進(jìn)行分析，初步確定制件的沖裁工藝，計(jì)算搭邊尺寸、毛坯尺寸，確定排樣圖；模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)；根據(jù)沖裁工藝方案，初步確定模具結(jié)構(gòu)方案和坯料導(dǎo)向、定位方式；計(jì)算沖裁力，初步選擇沖壓設(shè)備；了解其行程、噸位、容模尺寸等有關(guān)技術(shù)參數(shù)；計(jì)算并確定沖裁間隙繼而確定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、結(jié)構(gòu)形式；選擇凸模、凹模協(xié)調(diào)模具各零件的結(jié)構(gòu)、尺寸，完善導(dǎo)料、定位等輔助功能件結(jié)構(gòu)；繪制模具總裝配圖：1)、按裝配圖要求標(biāo)注尺寸及配合性質(zhì)、技術(shù)要求等；2)、零件標(biāo)號(hào)無(wú)遺漏；明細(xì)表內(nèi)容詳實(shí)、規(guī)范；3)、制圖遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；排樣圖按習(xí)慣繪在總裝圖的右上角或適當(dāng)位置。繪制凸模、凹模零件圖，尺寸、粗糙度標(biāo)注齊全；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，要求內(nèi)容詳實(shí)，措詞準(zhǔn)確，具有較好的可讀性；10、其它詳見(jiàn)《“模具設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》。第一章沖裁工藝設(shè)計(jì)1-1對(duì)尺寸、精度的分析由于零件沒(méi)有做尺寸的上下偏差要求，同時(shí)也是非圓形件，公差等級(jí)取IT7級(jí)。所以落料模精度取IT5級(jí)。1-2零件的數(shù)目與沖壓模具結(jié)構(gòu)分析沖裁件的數(shù)目確定屬于大批量的生產(chǎn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以，采用單工序落料模即可。1-3零件的材料分析零件的材料是20鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，σb=420MPa,τ=320MPa可以看到，材料的剪切強(qiáng)度比較大，而且，綜合零件的厚度比較小，所以在后面設(shè)計(jì)卸料的時(shí)候，在用彈性卸料的方式不可以滿(mǎn)足要求的前提下，應(yīng)該考慮采用剛性卸料裝置卸料。1-4排樣設(shè)計(jì)該零件基本是三角形的零件，所以直接采用有廢料的直對(duì)排方式就可以了，根據(jù)零件的厚度0.8mm，查教材表2-13可以知道側(cè)搭邊a=1.2mm，工件間距離a1=1.0mm,根據(jù)零件的尺寸和a1和a的值，就可以計(jì)算條料的寬度。由于:B=（D+2a+nC)0?△,（1-1）從教材表2-16可以知道，側(cè)刃沖切的料邊寬度C=1.5mm，所以B=21+2×4.5+1×1.5=31.5mm,（1-2）同時(shí)，可以知道步距的大小為S=(19.3+0.8)/2×3≈32（1-3）經(jīng)過(guò)取整數(shù)，所以條料的寬度是B=32mm。排樣圖如下圖1-1所示：圖1-1排樣圖第二章模具基本結(jié)構(gòu)的擬定2-1確定基本結(jié)構(gòu)上部分由模柄、上模座、凸模、定距側(cè)刃、凸模固定板、墊板以及各自緊固件組成。下部分主要由導(dǎo)板、導(dǎo)料板、落料凹模、下模座、擋塊、承料板以及其相應(yīng)的緊固件組成。出件方式為下出件。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2-1。圖2-1設(shè)計(jì)草圖2-2確定導(dǎo)向和定位方式2-2-1確定定位方式由于是單工序落料模，可以采用單側(cè)刃控制送料進(jìn)距，從而進(jìn)行定位，導(dǎo)料板在垂直板材進(jìn)給方向起作用。2-2-2確定導(dǎo)向方式下面是常應(yīng)用的幾中導(dǎo)向方式和其各自的特點(diǎn)：1.無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單沖裁模特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小，重量較輕，模具制造簡(jiǎn)單，成本低，但沖裁件精度差，模具壽命低。2.導(dǎo)板式簡(jiǎn)單沖裁模導(dǎo)板模比無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單沖裁模的精度高一些，模具壽命也較長(zhǎng)，使用安裝比較方便，操作較容易、安全；缺點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故一般適用于形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大的沖裁件。3.導(dǎo)柱式簡(jiǎn)單沖裁模特點(diǎn)：導(dǎo)向精度高，沖裁件尺寸穩(wěn)定，互換性更好，使用安裝方便，操作安全，模具壽命高，但制造工藝復(fù)雜，模具成本高?？紤]到零件的數(shù)量要達(dá)到大批量生產(chǎn),再考慮工藝復(fù)雜性、模具成本入手，選擇導(dǎo)板式簡(jiǎn)單沖裁模。第三章壓力機(jī)的選擇3-1計(jì)算工藝總力沖裁力計(jì)算：根據(jù)課本公式（2-1）F=KLtb（3-1）F—沖裁力L—沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）t—材料厚度（mm）τ—材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa）K—系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。查表得20號(hào)鋼的抗剪強(qiáng)度為τ=320MPa，在沖裁的時(shí)候，K的值通常是取1.3，查沖壓手冊(cè)得τb，L=52.43（mm）。由上式知道各力的大小為：沖裁力：F沖=KLtτb=1.3×52.43×0.8×320=17.61（kN）(3-2）推件力：F推=nK推F沖=5×0.055×17.61kN=4.843（kN）(3-3)式中查表3-4.得：K推=0.055mm,n=h-1/t=5-1/0.8=5該落料模采用是單側(cè)刃,導(dǎo)正結(jié)構(gòu)及剛性卸料和下出件（沖孔廢料）方式.則總沖壓力F:F=F推+F沖=17.61kN+4.843kN=22.453（kN）又因?yàn)樵撃＞咭淮螞_兩件，所以總的沖壓力為F總=F×2=44.906(KN)3-2計(jì)算壓力中心根據(jù)壓力中心的計(jì)算公式是F1x1+F2x2+?+Fnxnn1FixiX0==(3-4)i=1FiF1+F2+?FnnF1y1+F2y2++?+Fnyni=1FiyiY0==(3-5)F+F+?+FF12ni=1i建立如下圖所示3-1所示的坐標(biāo)，并且求出單個(gè)工件的壓力中心相應(yīng)的壓力中心的值如表3-1所示。圖3-1坐標(biāo)系的建立表3-1壓力中心的求解又因?yàn)楣ぜ鄬?duì)于x軸對(duì)稱(chēng)，所以壓力中心y坐標(biāo)為0所以，x=((9.425×（-0.6））×2+8×5.66×2+11.3*(-4))/(9.425+8+6.283+8+9.425+11.3)=0.6494所以，單個(gè)工件的壓力中心為（0.6494,0）對(duì)于一次沖兩件的沖裁方法，建立坐標(biāo)系如圖：圖3-2總坐標(biāo)系的建立則兩工件各自壓力中心相對(duì)于新坐標(biāo)系的坐標(biāo)分別為(-16,-0.8506)、(16.-0.8506)。則單次沖裁的壓力中心坐標(biāo)為X=（L1×(-16)+L2×16）/（L1+L2）=0Y=(L1×(-0.8506)+L2×0.8506)/(L1+L2)=0即總壓力中心坐標(biāo)為（0,0）3-3壓力機(jī)的選擇根據(jù)總力的大小和壓力中心及滑塊行程，初步選擇壓力機(jī)的要求技術(shù)參數(shù)如下表：表3-2壓力機(jī)的主要參數(shù)值HP-40第四章模具零件的設(shè)計(jì)4-1成形零件的設(shè)計(jì)4-1-1凸凹模刃口尺寸的計(jì)算圖4-1零件尺寸圖.利用配合加工的方法來(lái)加工凸模和凹模，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。具體如下：查教材表2-6得Zmin=0.040Zmax=0.056?=Zmax-Zmin=0.056-0.040=0.016(4-1)凹模磨損后，所有尺寸增大根據(jù)公差為IT7，L1~L6的尺寸偏差依次為：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+(1/4)*0.012A1d=(4-1.0×0.012)0+0.003=3.9880(4-2)+(1/4)*0.015A2d=(8-1.0×0.015)0+0.004=7.9850(4-3)+0.003+(1/4)*0.012A3d=(4-1.0×0.012)0=3.9880(4-4)+(1/4)*0.015A4d=(8-1.0×0.015)0+0.004=7.9850(4-5)+0.003=3.9880(4-6)+(1/4)*0.012A5d=(4-1.0×0.012)0+(1/4)*0.021A6d=(11.3-1.0×0.021)0+0.005=11.2790(4-7)該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配置，保證雙面間隙Zmin~Zmax=0.040~0.056mm。凹模尺寸標(biāo)注見(jiàn)下圖圖4-2凹模尺寸4-2工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4-2-1凹模外形尺寸設(shè)計(jì)與形狀選擇采用直筒形刃口，刃口高度h=5mm凹模厚度：H=kb（≥15mm）(4-7)H=0.33×21＜15mm取H=25mm查表8-1得其中K0.33圖4-3凹模刃口凹模壁厚：C=（1.5~2）H=2×25=50mm(4-8)凹模外形尺寸L=b+2Ｃ=21+100=121mmB=L+2C=81+100=181mm注：B為與送料方向平行的零件最大外形尺寸，L為垂直與送料方向的零件最大外形尺寸C為凹模壁厚H為凹模高度由于直臂式刃口強(qiáng)度較高，修刃后尺寸不變，選用直臂式刃口凹模。本制件采用單工序模，依據(jù)模架類(lèi)型按國(guó)標(biāo)圓整得：B=240L=155mmH=25mm尺寸比較大，可以?xún)?yōu)先采用整體式凹模。4-2-2凸模外形尺寸設(shè)計(jì)與形狀選擇本模具為非圓形凸模，采用直通式結(jié)構(gòu)。用N7/m6鉚接固定。凸模固定板厚度:H1=(0.6-0.8)H=0.8H=12mm(4-9)凸模長(zhǎng)度L：L=H+H1+H2+H3=20+12+15+8=55mm(4-10)H1----固定板的厚度（mm）H2----固定卸料板的厚度（mm）H3----導(dǎo)尺（導(dǎo)板）或坯料的厚度（mm）H4----附加長(zhǎng)度（mm）多取15~20mm4-3固定零件設(shè)計(jì)4-3-1模柄選用旋入式模柄，通過(guò)螺紋與模座連接，用小螺釘防松，用于中小型模具，裝卸方便。選用A32×78,國(guó)標(biāo)2862-81.Q2354-3-2上下模板沖模的全部零部件，均安裝在上、下模板上，從而構(gòu)成模具的整體并傳遞壓力機(jī)的壓力，來(lái)完成沖制工作。模板應(yīng)該具備足夠的強(qiáng)度和剛度。如果模板剛度不足，則沖模工作時(shí)模板會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的彈性變形，導(dǎo)致模具零件迅速磨損或損壞.下模座厚度H下=40mm，上模座厚度取H上=30mm則模具閉合后的高度H=30+10+55-3.5+25+40=156.5mm可見(jiàn)該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī)的封閉高度，因此該壓力機(jī)滿(mǎn)足使用要求。4-3-3凸模固定板固定板主要用于將中小型模具固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外，還應(yīng)考慮螺釘和銷(xiāo)釘孔的位置，厚度為凹模厚度的60%~80%。此處取12mm。固定板孔與凸模采用過(guò)渡配合（H7/m6），壓入后端面磨平，以保證沖模垂直度。材料取45鋼。4-3-4墊板墊板厚度：4~12㎜，視要求可適當(dāng)加厚。此處取10mm。外形尺寸按照固定板形狀決定。材料選用45鋼。4-4定位零件4-4-1導(dǎo)料板選擇導(dǎo)料板與導(dǎo)尺制成整體式的形式。為了使條料順利通過(guò)，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)該等于條料的最大寬度加上一間隙值（一般不大于0.5mm），此處取導(dǎo)料板寬度B為35mm，厚度H取6~8mm，此處取8mm,導(dǎo)料板間距離取35mm。圖4-4導(dǎo)料板為了保證條料靠近導(dǎo)料板一側(cè)順利送料，此處采用擋塊控制4-4-2