下支架冲压工艺分析及落料模具设计

1、中北大学本科课程设计说明书 中 北 大 学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 中北大学信息商务学院 专 业： 材料成型及控制工程 题 目： 下支架冲压工艺分析及落料模具设计 指导教师： 2014年 1 月 2 日目 录1 引言·····························&#

2、183;························32 冲压成型工艺及模具设计工艺······················

3、3;···42.1 冲压工艺分析······································42.2 冲压方案的确定·····

4、;·······························42.3 零件图得分析·················

5、·····················42.4 排样方案得比较···························

6、·········52.5 排样图的设计及材料的利用率························53 模具设计·············

7、;····································63.1 模具类型及结构形式的确定···········

8、···············63.2 模具工作部分刃口尺寸及公差·······················73.3 模具主要零件的设计及选用······&

9、#183;··················83.4 凹模固定板及凸模固定板尺寸计算···················93.5 卸料零件·······&#

10、183;·································93.6 冲裁力计算及冲裁压力中心的确定·············

11、······103.6.1 冲裁力计算······························103.6.2 冲裁压力中心确定·········&

12、#183;··············113.7 其他标准件选用·································

13、··123.7.1 模架选用································123.7.2 导柱导套选用···········

14、3;················133.7.3 螺钉、销的选用···························133.7.4 模柄选用··&

15、#183;·····························153.8 模具闭合高度计算及冲压压力机的选用··············153.8.1 模具闭合高度

16、····························153.8.2 压力机选用····················

17、;··········153.9 绘制模具装配图及主要零部件零件图·················16致谢 ··················&#

18、183;······································17 参考文献··········&

19、#183;··············································18引言 改革开放以来，随着国民经济的

20、高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力.虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 落料模具可以制成圆形、长方形、多边形、和其他不规则形

21、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。 本设计中圆形落料件的加工简单，技术要求较低，批量较大，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。2. 冲压成型工艺及模具设计工艺工件如下图，材料为08F,料厚1mm图一 2.1 冲压工艺分析1.材料：该零件材料为08F，是优质碳素结构钢，板厚1mm，具有良好的可冲压性能.2该零件落料,拉深，翻边都结构简单，工艺性良好；结论：适合冲压.2.2 冲压方案的确定 该工件包括落料、拉

22、深、冲孔、翻边四个基本工序，采用单工序模分别加工。2.3 零件图的分析本次设计主要为落料模的设计，落料工件图如图二所示毛胚直径:D=d1²+4d（h+）+6.28rg d1+8rg²其中d1=30mm d=36mm h=1.5mm =0.8mm rg=3mm求得D=40.05mm零件为标准圆形落料件，其结构简单，冲裁时冲裁变形区形成较正常的纺锤形，因此适合冲裁加工。零件的圆外形直径d=40.05mm，厚度t=1.0mm，其厚度较小，可以考虑采取一次拉深成形的工艺进行加工。拉深件圆角半径为R=2.5mm，相对于厚度t=1.0mm而言，圆角半径较大，有利于零件的成形，并且免去了

23、整形工序。冲裁件的内外形尺寸的经济公差精度一般在IT11级以下，落料件公差等级最好在于IT14级，当冲裁厚度小于2mm的金属板料，其断面粗糙度Ra一般可达12.5到3.2um。 图二2.4 排样方案的比较在冲压生产中，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。此步骤只一个简单落料工序，材料为08F，初步拟定如上的排样方法（如图二），这种方案为有废料的直排，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。2.5 排样图的设计及材料利用率的计算由图二得排样方案的比较得：选用有废料的直排的排样方法。 此步骤只有落料

24、工序，材料为08F钢，确定为直排有废料排样。查表（冷冲压模具设计指导）可确定搭边a=0.8mm和a1=1.0mm，再根据所加工零件外形尺寸可确定钢带的宽度应为42.05mm。(取值42mm)*计算材料的利用率查表可知衡量材料的经济利用的指标是材料的利用率。=NA/BL×100% 设计废料+工艺废料=废料 =消耗材料面积实用材料面积一张板料上总的材料利用率 = ×100% 式中 A冲裁体面积 N一张板料上所冲工件总数目 L×B板料长×宽计算可知A=2688 ，由排样图可知 N=1，L×B=100×42=4200 ,则= 0.64

25、5;100%=64%。3.模具设计3.1 模具类型及结构形式的确定图3-1：落料模结构图1、6：上下模座； 2、12：导柱； 3、导料板； 4、10：导套； 5：凸模固定板； 7：压入模柄； 8、防转销； 9、14、螺钉； 11、垫板； 13、卸料板： 15、凹模； 16、挡料销； 17、凸模。如图3-1所示的落料模，由于毛坯为40.05mm的圆件，故采用标准圆形凸模来冲裁板料；模具采取标准的导柱模架，可以保证冲裁的精度，和模具寿命。本设计采用了可替换的圆形凹模，此凹模不仅结构简单，强度可靠而且可拿出来，进行磨刃，或着替换新的凹模，这样一来可以，节约制造新模具的时间，又可保证模具的长时间利用。

26、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。落料件为圆形，形状简单，采用分别加工。落料尺寸为单向公差，采用IT14级计算 公差=0.1 磨损系数x=0.5查表得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm凸=-0.020mm 凹=+0.030mma、 凹模直径及公差查书得(3-2) 落料件尺寸标注在外形，根据公式3-2计算凹模直径： 3-2 式中： 凹模的基本尺寸；拉深件外径最大极限尺寸；落料件的公差； 凹模的制造公差。根据相关资料和已知条件可知，落料件的直径尺寸精度可取IT14级，由已知=4

27、0.05mm，=0.1mm，=+0.03，故= mmb、凸模直径及公差查书得 (3-3) 根据公式计算结果，按照下式计算凸模直径及公差： 3-3 其中，为凸模制造公差，根据相关资料，选取=0.02，则 = mm因此，凸模直径为mm，凹模直径为mm3.3、模具主要零件的设计与选用a、工作零件的选择1、凹模1. 凹模孔口高度h: 根据经验公式，t=1mm，设计h=5.5mm2. 凹模厚度Ha : Ha=K1*K2*=1.3*1*=30mmHa凹模厚度F总冲裁力K1冲件轮廓长度修正系数，查表得K1=1.3K2凹模材料修正系数，此处凹模材料选择T8A 查表得 K2=1 对凹模取整确定凹模厚度Ha=30

28、mm2、凸模 凸模选用标准圆凸模，其固定端按m6级制造 凸模的直径设计为40mm，长度设计为L=116.9mm，与凸模固定板配合高度为5mm。凸模材料选用Cr12，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。3.4 凹模固定板及凸模固定板尺寸计算1.凹模固定板厚度为 Ha=30mm 尺寸63mm X 63mm2.凸模固定板厚度116.9mm 尺寸63mm X 63mm图5 凸模固定板3.5卸料零件1、卸料装置根据：h=0.81乘以凹模厚度，即：300.8=24mm则|：此卸料板厚度为24mm3.6 冲裁力计算及冲裁压力中心的确定3.6.1 冲裁力计算 采用刚性卸料，

29、下出料方式，需要计算冲裁力及推件力表1 卸料力、推件力和顶件力系数平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算： F=Lt F冲裁力（N） L冲裁周边长度（mm） t材料厚度 材料抗拉强度（MPa）根据材料为08A,未退火，抗拉强度为275到380兆帕 F=Lt=*(40×10-3)×(1.0×10-3)×295×106=37052N卸料力、推件力的计算 一般用下列经验公式计算： 卸料力 FX=KXF 推件力 FT=nKTF F冲裁力 n同时梗塞在凹模内的工件数 n=h/t h凹模洞口的直壁高度 t材料厚度查表可知： 可知KX=0.04 KT=0.05

30、5 卸料力FX=1482.08N 推件力FT=2037.86N压力机公称压力的确定 FZ=F+FT=37052+2037.86=39089.86N3.6.2 冲裁压力中心确定 冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线，否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。 而本落料模很特殊，本制件是最规则的圆形。压力中心就在圆心，无需计算。3.7其他标准件选用3.7.1 模架选用选用对角导柱滑动导向标准模架 上模座 63 X 63 X 20 GB/T 2855.1 数量

31、1图 对角导柱上模座下模座 63 X 63 X 25 GB/T 2855.2 数量1第 19 页 共 19 页图 对角导柱下模座3.7.2 导柱导套选用 导柱 A16h6 X 100 GB/T 2861.1 数量1 A18 h6 X 100 GB/T 2861.1 数量1 导套 A25H6 X 60 X 16 GB/T 2861.6 数量1 A28H6 X 60 X 16 GB/T 2861.6 数量13.7.3螺钉、销的选用 内六角圆柱头螺钉 GB/T 70.1 M6 X 30 数量4 GB/T 70.1 M6 X 40 数量4 圆柱销 GB/T 119.1 10m6 X 30 数量2 GB/T 119.1 10m6 X 40 数量23.7.4模柄选用 压入式模柄 39 X 73 JB/T7846.1 数量13.8模具闭合高度计算及冲压压力机的选用3.8.1 模具闭合高度H=20+48.5+17+25-0.5=110mm3.8.2压力机选用标称压力FG(KN)滑块行程S(min)行程次数n(次/min)最大装模高度H（mm） 40 30 200 125装模高度调节量（mm）工作台尺寸（mm）工作台孔尺寸（mm）模柄孔尺寸（mm）左右前后左右前后直径D深度 403