导板式落料模设计-材料成型课程设计

导板式落料模设计-材料成型课程设计课程设计说明书题目：班级：材料成型及控制工程学号：姓名：指导老师：时间：序言首先，冷冲模课程设计是模具专业，在学习过程中是一个重要的实践性学习环节，其目的是：1.应用本专业所学知识和实训技能，进行一次冲压设计工作的实际能力，在提高独立分析和解决实际问题的能力。2.通过查设计资料手册熟悉设计标准和技术规定，通过方案认证设计与计算，计算机辅助绘图，数据处理与综合分析编写与设计说明书等环节，进行工程师的基础训练，培养从科研工作的初步能力。3.培养勤奋求实，团结互助，勇于创新的优良品质。其次，冲裁模具的基本结构及工作原理如下冲裁模具按工序组合程度可分为：简单冲裁模、连续冲裁模、复合冲裁模。（一）简单冲裁模即敞开模1、定义：它是指在一次冲裁中只完成冲孔或落料的一个工序。2、简单冲裁模按其导向方式可分为：（1）无导向单工序模它的特点是结构简单,重量轻、尺寸较小、模具制造容易、成本低廉。但冲模使用安装时麻烦,模具寿命低,冲栽件精度差,操作也不安全。无导向简单冲模适用于精度要求不高、形状简单、批景小或试制的冲裁件。（2）导板式简单冲裁模模精度高、寿命长、使用安装帧、操作安全,.但制造比较复杂。一般适用于形状较简单、尺寸不大的工件。（3）导柱式简单冲裁模由于这模具准确可靠,能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。（二）连续冲裁模1、连续冲裁模的定义：按一定的先后程序，在冲床的滑块的一次到和中，在模具的不同位置上，完成冲孔，落料导两个的上的冲后工序的冲裁模，又称及进模或跳步模。2、连续冲裁模的定位原理可分为：导正销定位原理、侧刃定距原理（三）复合冲裁模1、复合冲裁模的定义：在部床滑块的一次行程中，在冲模的同一工位上同时完成内孔和外形两种的上工序的冲裁模。2、复合冲裁模按结构可分为：正装式复合模、倒装式复合模最后，希望通过本次冷冲模课程设计，能进一步巩固课程，扩大所学到的知识，加深对知识的理解。2019-01-13目录序言................................................................................................................................1目录................................................................................................................................3设计任务书及产品图....................................................................................................5第一章冲裁工艺设计..................................................................................................61-1对尺寸、精度的分析......................................................................................61-2零件的数目与冲压模具结构分析.................................................................61-3零件的材料分析..............................................................................................61-4排样设计..........................................................................................................7第二章模具基本结构的拟定....................................................................................82-1确定基本结构..................................................................................................82-2确定导向和定位方式.....................................................................................92-2-1确定定位方式........................................................................................92-2-2确定导向方式.......................................................................................9第三章压力机的选择................................................................................................103-1计算工艺总力................................................................................................103-2计算压力中心................................................................................................113-3压力机的选择................................................................................................13第四章模具零件的设计............................................................................................144-1成形零件的设计............................................................................................144-1-1凸凹模刃口尺寸的计算....................................................................144-2工作零件结构设计........................................................................................164-2-1凹模外形尺寸设计与形状选择..........................................................164-2-2凸模外形尺寸设计与形状选择..........................................................174-3固定零件设计................................................................................................174-3-1模柄......................................................................................................174-3-2上下模板..............................................................................................174-3-3凸模固定板.........................................................................................174-3-4垫板......................................................................................................184-4定位零件.......................................................................................................184-4-1导料板..................................................................................................184-4-2定距侧刃..............................................................................................184-5导向零件.......................................................................................................194-6螺钉和圆柱销................................................................................................19小结..............................................................................................................................20参考文献......................................................................................................................21设计任务书及产品图基本要求及设计步骤建议：冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图；模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构；绘制模具总装配图：1)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；2)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；3)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全；编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；10、其它详见《“模具设计”课程设计指导书》。第一章冲裁工艺设计1-1对尺寸、精度的分析由于零件没有做尺寸的上下偏差要求，同时也是非圆形件，公差等级取IT7级。所以落料模精度取IT5级。1-2零件的数目与冲压模具结构分析冲裁件的数目确定属于大批量的生产，且结构简单，所以，采用单工序落料模即可。1-3零件的材料分析零件的材料是20钢，属于优质碳素结构钢，σb=420MPa,τ=320MPa可以看到，材料的剪切强度比较大，而且，综合零件的厚度比较小，所以在后面设计卸料的时候，在用弹性卸料的方式不可以满足要求的前提下，应该考虑采用刚性卸料装置卸料。1-4排样设计该零件基本是三角形的零件，所以直接采用有废料的直对排方式就可以了，根据零件的厚度0.8mm，查教材表2-13可以知道侧搭边a=1.2mm，工件间距离a1=1.0mm,根据零件的尺寸和a1和a的值，就可以计算条料的宽度。由于:B=（D+2a+nC)0−△,（1-1）从教材表2-16可以知道，侧刃冲切的料边宽度C=1.5mm，所以B=21+2×4.5+1×1.5=31.5mm,（1-2）同时，可以知道步距的大小为S=(19.3+0.8)/2×3≈32（1-3）经过取整数，所以条料的宽度是B=32mm。排样图如下图1-1所示：图1-1排样图第二章模具基本结构的拟定2-1确定基本结构上部分由模柄、上模座、凸模、定距侧刃、凸模固定板、垫板以及各自紧固件组成。下部分主要由导板、导料板、落料凹模、下模座、挡块、承料板以及其相应的紧固件组成。出件方式为下出件。其结构简图如下图2-1。图2-1设计草图2-2确定导向和定位方式2-2-1确定定位方式由于是单工序落料模，可以采用单侧刃控制送料进距，从而进行定位，导料板在垂直板材进给方向起作用。2-2-2确定导向方式下面是常应用的几中导向方式和其各自的特点：1.无导向简单冲裁模特点：结构简单，尺寸较小，重量较轻，模具制造简单，成本低，但冲裁件精度差，模具寿命低。2.导板式简单冲裁模导板模比无导向简单冲裁模的精度高一些，模具寿命也较长，使用安装比较方便，操作较容易、安全；缺点是：模具结构较复杂，故一般适用于形状简单，尺寸不大的冲裁件。3.导柱式简单冲裁模特点：导向精度高，冲裁件尺寸稳定，互换性更好，使用安装方便，操作安全，模具寿命高，但制造工艺复杂，模具成本高。考虑到零件的数量要达到大批量生产,再考虑工艺复杂性、模具成本入手，选择导板式简单冲裁模。第三章压力机的选择3-1计算工艺总力冲裁力计算：根据课本公式（2-1）F=KLtb（3-1）F—冲裁力L—冲裁件周边长度（mm）t—材料厚度（mm）τ—材料的抗剪强度（Mpa）K—系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。查表得20号钢的抗剪强度为τ=320MPa，在冲裁的时候，K的值通常是取1.3，查冲压手册得τb，L=52.43（mm）。由上式知道各力的大小为：冲裁力：F冲=KLtτb=1.3×52.43×0.8×320=17.61（kN）(3-2）推件力：F推=nK推F冲=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该落料模采用是单侧刃,导正结构及刚性卸料和下出件（冲孔废料）方式.则总冲压力F:F=F推+F冲=17.61kN+4.843kN=22.453（kN）又因为该模具一次冲两件，所以总的冲压力为F总=F×2=44.906(KN)3-2计算压力中心根据压力中心的计算公式是F1x1+F2x2+⋯+Fnxnn1FixiX0==(3-4)i=1FiF1+F2+⋯FnnF1y1+F2y2++⋯+Fnyni=1FiyiY0==(3-5)F+F+⋯+FF12ni=1i建立如下图所示3-1所示的坐标，并且求出单个工件的压力中心相应的压力中心的值如表3-1所示。图3-1坐标系的建立表3-1压力中心的求解又因为工件相对于x轴对称，所以压力中心y坐标为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，单个工件的压力中心为（0.6494,0）对于一次冲两件的冲裁方法，建立坐标系如图：图3-2总坐标系的建立则两工件各自压力中心相对于新坐标系的坐标分别为(-16,-0.8506)、(16.-0.8506)。则单次冲裁的压力中心坐标为X=（L1×(-16)+L2×16）/（L1+L2）=0Y=(L1×(-0.8506)+L2×0.8506)/(L1+L2)=0即总压力中心坐标为（0,0）3-3压力机的选择根据总力的大小和压力中心及滑块行程，初步选择压力机的要求技术参数如下表：表3-2压力机的主要参数值HP-40第四章模具零件的设计4-1成形零件的设计4-1-1凸凹模刃口尺寸的计算图4-1零件尺寸图.利用配合加工的方法来加工凸模和凹模，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。具体如下：查教材表2-6得Zmin=0.040Zmax=0.056∆=Zmax-Zmin=0.056-0.040=0.016(4-1)凹模磨损后，所有尺寸增大根据公差为IT7，L1~L6的尺寸偏差依次为：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)该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配置，保证双面间隙Zmin~Zmax=0.040~0.056mm。凹模尺寸标注见下图图4-2凹模尺寸4-2工作零件结构设计4-2-1凹模外形尺寸设计与形状选择采用直筒形刃口，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图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为与送料方向平行的零件最大外形尺寸，L为垂直与送料方向的零件最大外形尺寸C为凹模壁厚H为凹模高度由于直臂式刃口强度较高，修刃后尺寸不变，选用直臂式刃口凹模。本制件采用单工序模，依据模架类型按国标圆整得：B=240L=155mmH=25mm尺寸比较大，可以优先采用整体式凹模。4-2-2凸模外形尺寸设计与形状选择本模具为非圆形凸模，采用直通式结构。用N7/m6铆接固定。凸模固定板厚度:H1=(0.6-0.8)H=0.8H=12mm(4-9)凸模长度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----导尺（导板）或坯料的厚度（mm）H4----附加长度（mm）多取15~20mm4-3固定零件设计4-3-1模柄选用旋入式模柄，通过螺纹与模座连接，用小螺钉防松，用于中小型模具，装卸方便。选用A32×78,国标2862-81.Q2354-3-2上下模板冲模的全部零部件，均安装在上、下模板上，从而构成模具的整体并传递压力机的压力，来完成冲制工作。模板应该具备足够的强度和刚度。如果模板刚度不足，则冲模工作时模板会产生严重的弹性变形，导致模具零件迅速磨损或损坏.下模座厚度H下=40mm，上模座厚度取H上=30mm则模具闭合后的高度H=30+10+55-3.5+25+40=156.5mm可见该模具的闭合高度小于所选压力机的封闭高度，因此该压力机满足使用要求。4-3-3凸模固定板固定板主要用于将中小型模具固定在模座上，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的位置，厚度为凹模厚度的60%~80%。此处取12mm。固定板孔与凸模采用过渡配合（H7/m6），压入后端面磨平，以保证冲模垂直度。材料取45钢。4-3-4垫板垫板厚度：4~12㎜，视要求可适当加厚。此处取10mm。外形尺寸按照固定板形状决定。材料选用45钢。4-4定位零件4-4-1导料板选择导料板与导尺制成整体式的形式。为了使条料顺利通过，导料板间的距离应该等于条料的最大宽度加上一间隙值（一般不大于0.5mm），此处取导料板宽度B为35mm，厚度H取6~8mm，此处取8mm,导料板间距离取35mm。图4-4导料板为了保证条料靠近导料板一侧顺利送料，此处采用挡块控制4-4-2