锁片机械模具课程设计说明书

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章引言 1\o"CurrentDocument"第二章绪论 2\o"CurrentDocument"2.1产品介绍 22.2课题介绍 2\o"CurrentDocument"第三章工艺设计 3\o"CurrentDocument"3.1产品冲压工艺性分析 3\o"CurrentDocument"3.2工艺方案确定 3\o"CurrentDocument"第四章工艺计算 4\o"CurrentDocument"4.1排样图设计 44.1.1排样图的意义和材料利用率 44.1.2排样图确定 54.2工艺力的计算 64.2.1凸、凹模配合加工时工作部分尺寸计算 64.2.2压力中心的有关计算 9\o"CurrentDocument"第五章模具设计与设备选用 105.1落料模零件相关设计 105.1.1落料模的凸凹模设计 105.1.2冲孔落料模的模架的设计 105.1.3落料模卸料装置的设计 115.1.4落料模定位装置的设计 125.2设备的选择 125.2.1压力机选择的要求 125.2.2选择压力机与技术参数的校核 135.3模具总装图绘制与模具零件材料的选用 135.3.1总装图的绘制 135.3.2模具零件材料的选择 14第一章引言冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。如汽车、飞机、拖拉机、电机、仪表、铁道、电信、化工以及轻工日用产品中均占相当大的比重。冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板料）的加工过程。所以冲压加工具有如下特点：1）生产效率高、操作简单、内容实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产；2）冲压零件表面光滑、尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉；3）在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件；4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。由于冲压加工具有节材、节能和生产效率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占重要地位。本论文主要对锁片的冲压模具设计为主线，依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，分析电风扇面板的冲压工艺性，提出设计其模具的多种方案，通过比较分析设计出较合理的模具。同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。本论文在设计时广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国内外的优质模具钢。为了顺应形势发展的需要，在技术上也有一定的创新，使用了计算机辅助设计来绘图，像UG、AUTOCAD等，达到优化设计的目的。第二章绪论产品介绍（1）题目：锁片（2）原始数据数据如图所示。大批量生产，材料为Q235,t=1mm。图2.1产品图此产品为固定板冲压，其三维造型如图2.1所示，生产批量为10万件/年。2.2课题介绍本次课题主要是分析固定板冲压产品的工艺性，绘制产品的三维图，在多中工艺方案中选择其最优冲压工艺方案，然后进行工艺计算、确定其模具结构并设计其模具。课题主要运用AUTOCAD软件进行制图，分别绘制装配图以及零件图。之前利用草绘草图用以确定装配尺寸以及配合的确定。计算尺寸写于设计草稿本。第三章工艺设计产品冲压工艺性分析此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为Q235、t=1mm的碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构中等复杂，有两个直径为。8的圆孔，一个①40规则加四个边方块的圆孔。此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔，孔与工件边缘最小壁厚大于8mm。工件的尺寸落料按IT11级，冲孔按IT10级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全满足要求。工艺方案确定方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：冲孔-落料级进模生产。方案三：采用落料-冲孔同时进行的复合模生产。方案的比较各方案的特点及比较如下。方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔-落料复合模。--模具的结构形式的确定：复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后留在上模，只需在上模装一副推杆装置，故采用倒装式复合模。

第四章工艺计算工艺计算是模具设计的基础，只有正确的确定排样图和计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压力等，才能设计出正确的模具。本设计中的工艺计算比较多，具体计算如下：4.1排样图设计4.1.1排样图的意义和材料利用率冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料费用一般占冲裁件的成本的60%以上。因此，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁质量、生产效率、模具结构与寿命、生产操作方便与安全等。排样的意义就在于保证用最小的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。排样是否合理，经济性是否好，可用材料利用率来衡量。材料利用率是指零件的实际面积与所用材料面积的百分比，一个进距内的材料利用率 n为：n=（nAbh）x100% （4-1）式中A——冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm?）；n 一个进距内冲件数量；b 条料宽度（mm）；h 进距（mm）。1x1x2022.9293x74x100%二29.39%材料面积包括零件实际面积与废料面积。提高材料利用率的途径是减少废料面积。废料分为两类，1．结构废料由零件的形状特点产生的废料。一般不能改变，但可以利用大尺寸的机构废料冲制出小尺寸的零件。2.工艺废料由零件之间和零件与条料侧边之间的废料，以及料头、料尾所产生的废料。要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手，即设计合理排样方案，选择合适的板料规格及合理的裁料法（料头、料尾），利用废料冲制小件。4.1.2排样图确定1．搭边和条料宽度的确定搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一顶的刚度，不弯曲，便于送料，并能使冲模寿命提高。为节约材料，应合理确定搭边值。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿切口周边分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区宽度，一般可取等于材料的厚度。若搭边值小于材料厚度，冲裁中搭边可能被拉断，有时还会被拉入凸凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至破坏模具刃口搭边值的大小与材料性能、零件形状及尺寸、材料厚度、送料及挡料方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可小一些，软材料、脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突的复杂形状时，搭边值应大一些，原材料的搭边值取大一些。用手工送料、有侧压板导向时搭边值可小一些，弹性卸料的搭边值要小一些。搭边值是右经验确定的，也可以查表获得。带料宽度确定条料宽度的原则是：最小条料宽度要保证冲裁时零件周围有足够的搭边值最大条料宽度能在导料板间送进，并与导料板间有一定的间隙。B=D+2b=70mm+2X2mm=74mm式中b——侧面搭边宽度（mm）；（可以通过查搭边值表获得）D 毛坯直径。图4.1排样图

4.2工艺力的计算4.2.1凸、凹模配合加工时工作部分尺寸计算(1)凸凹模间隙查表可以确定其凸凹模的间隙为：Z=0.1mm，Zmax=0.14mm。(材料厚度为min max1mm，材料为10钢)凸、凹模刃口尺寸计算1111)7±0图4.2冲孔落料凸凹模其冲孔落料凸凹模的尺寸如图4.2，其凸凹模尺寸计算采用配作法加工凸模和凹模。凸模或凹模磨损后会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸。TOC\o"1-5"\h\z第一类尺寸A A=(A -xA》4A (4-2)jmax0凸模或凹模磨损后会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸。第二类尺寸B B=6+xA)3 (4-3)j min -1A4凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸，相当于简单形状的孔心距尺寸。第三类尺寸CC=

j第三类尺寸CC=

jC+ 1Amin2丿(4-4)式中A，B，C 模具基准件尺寸（mm）；jjjA，B，C工件极限尺寸（mm）；maxminminA----工件公差（mm）；x 磨损系数；X值零件磨损系数X值零件在0.5〜1之间，与零件的制造精度有关。零件精度为 IT11〜IT13时，x=0.75；精度为IT10以上时，x=1；零件精度为IT14时，x=0.5。根据上述的公式可以计算出的刃口尺寸：第一类尺寸：A=(20-0.75x0.21”x0.21=19.775+0.052514A=(60-0.75x0.3丄4x0.3=59.775+0.07524第二类尺寸：B=(8+0.75x0.15)丄=8.1125-x0.15 -0.03754B=(40+0.75x0.25)丄=40.1875-x0.25 -0.06254B3=(45+0.75x0.25)丄 =45.1875-x0.25 -0.06254B4=(6+0.75x0.12)丄 =6.09-x0.12 -0.034第三类尺寸：(1)(1(1)(1\C=59.7+—x0.6土—X0.61.2丿<8丿(1、(1)C=75.7+—x0.6土212丿18丿=60土0.075=76土0.075（4）冲裁工艺力的计算①冲裁力K①冲裁力K=1.3=400MPaF=F=KLxtb(2-11)式中F 冲裁力；L 冲裁周边长度；t 材料厚度；e----材料抗剪强度；bK 系数；F二1x427.8x400二171000N②卸料力、推件力和顶件力卸料力F=KFXX推件力F=nKFTT顶件力F=KFDDn=h/t式中 F 冲裁力K，K，K 卸料力、推件力及顶件力系数；XTDn 同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）的个数h 凹模刃壁垂直部分高度，mm；t 板料厚度；K=0.04K=0.055K=0.06 h二3mmXTDF=0.04x1710=06）84\0XF=4x0.00455x171000=30780\TF=0.05x171000=8550\D因为本设计中采用刚性卸料装置和下出料方式，则(4-5)F=F+F(4-5)ZTF=201780N沁202kNZ选定压力机为250kN。

4.2.2压力中心的有关计算Ax500图4.2.2压力中心的有关计算Ax500图4.3压力中心计算图48x30+9.42x57.82+16x60+6x57+32.87x31+1.8x31.8+16.44x26.5+19x9.5+5.9x0+9.42x2.18+7兀x6+7kx30+7kx54TOC\o"1-5"\h\zx= =500 48+9.42+16+6+32.87+1.8+16.44+19+5.9+9.42+3x7k48x22+9.42x0.82+16x9+6x0+32.87x7.5+1.8x0+16.44x7.5+19x10.1+5.9x13.05+9.42x19.82+7kx6x3 “x= =300 48+9.42+16+6+32.87+1.8+16.44+19+5.9+9.42+3x7k压力中心为(50,30)。第五章模具设计与设备选用5.1落料模零件相关设计5.1.1落料模的凸凹模设计根据上述计算出的凸凹模的刃口尺寸，设计出的凸凹模和凸模固定板如图5.1和如图5.2。n1II图5.1凸凹模图5.2凸模固定板5.1.2冲孔落料模的模架的设计冲模模架的技术要求（摘自GB/T2850-90）（1） 装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合要求。（2）装配后的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象。（3）装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留1〜2mm距离，选用B

型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面 1〜2mm。（4）模架的个零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。（5）在保证本标准规定质量的情况下，允许用其他工艺方法固定导柱、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。本设计中选用滑动导向型模架，根据排样图和零件的具体尺寸，选择的模座，上下模座的厚度分别为40、40mm，其长、宽分别为125mm、125mm，其导柱、导套为后侧方式。导柱导套的尺寸可以查标准获得。冲模模架零件技术要求（摘自GB/T12446-90）（1） 零件的尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等符合有关零件标准的技术要求和本技术条件的规定。（2）零件的材料除按有关零件标准的规定使用材料外，允许代料，但代料的 力学性能不得底于原定材料。（3）零件图上未标注公差尺寸的极限偏差按 GB/1804规定的IT14级精度。（4） 零件图上未注明倒角尺寸，所以锐边锐角均应倒角或倒圆，示零件大小，倒角尺寸为0.5x45°〜2x45°，倒圆角尺寸为R0.5〜2mm。5.1.3落料模卸料装置的设计卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可以做压板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。设计时应该注意以下几个方面。（1） 卸料力一般取5%〜20%冲裁力。（2） 卸料板应有足够的刚度、厚度H可按下式计算，即H=（0.8〜1.0）Hd式中H---卸料板厚度，8mm；H—凹模厚度，27mm。d（3） 卸料板要求耐磨，材料一般选择45钢，淬火，粗糙度为0.4〜0.8mm。（4）卸料板的安装尺寸，计算要考虑凸模有 4〜6mm的刃磨量。（5）卸料板可根据工件形状制作成圆形或矩形，型孔与凸模的配合量为 H7/h6或者H8/f7。本设计中的卸料板根据工件的形状做成矩形，具体的尺寸见图5.3。本设计在中使用的是弹性卸料方式，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于材料厚度小与1mm的零件。借助于弹簧、橡胶等弹性装置卸料，常兼作压边、压料装置或者凸模导向。卸料板与固定板之间通过卸料螺钉来连接。根据板的厚度和标准选择不同的标准的卸料螺钉。图5.3冲孔落料模卸料板5.1.4落料模定位装置的设计为了限定被进料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位销、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度、质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位装置应避开油污的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高，要考虑粗定位和精定位两套装置，分别进行；坯件需要两个以上工序的定位时，它们的定位基准应该一致。本设计中采用挡料螺钉来定位，挡料螺钉主要用于定位，保证条料有准确的送料距，本设计中采用初始挡料螺钉定位，其结构形式可以参考标准件。挡料螺钉一般用45钢制造，热处理硬度为44〜48HRC。5.2设备的选择5.2.1压力机选择的要求压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况，选用压力机时，必须满足以下要求：（1）压力机的公称压力必须大于冲压计算的总压力。（2）压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，即H-5mm》Hmaxm《H+10mmmin式中H、H.分别为压力机的最大、最小装模高度（mm）maxm