圓形落料模具設(shè)計(jì)說明書.doc

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序言 落料模具可以制成圓形、長方形、多邊形、和其他不規(guī)則形狀的薄型零件，如果和其他沖壓成形工藝配合，還可以制造形狀極為復(fù)雜的零件。用落料方法來制造薄型件，生產(chǎn)效率高，節(jié)省材料，零件的強(qiáng)度和剛度好，精度較高，其應(yīng)用范圍非常廣泛。因此，拉深在汽車、航空航天、國防、電器和電子等工業(yè)部門以及日用品生產(chǎn)中，都占據(jù)相當(dāng)重要的地位。 本說明書在設(shè)計(jì)圓形落料件的模具方面，通過分析和計(jì)算，詳細(xì)的敘述了零件的加工工藝流程，通過選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件和壓力機(jī)，完成落料模的實(shí)體設(shè)計(jì)，并且對(duì)零件的技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行分析，較為全面的展現(xiàn)出圓形落料件模具的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)中圓形落料件的加工簡單，技術(shù)要求較低，從而降低了生產(chǎn)成本，能夠在實(shí)際應(yīng)用中有很高的經(jīng)濟(jì)效益，因此也成為落料件中應(yīng)用最廣泛的零件之一。 本產(chǎn)品的主要用途：可以制件進(jìn)行小加工，即可變成玩具。 具體加工為人工加工，沿著上圖所示黑色直線剪裁，剪裁寬度為0.5mm。 加工完以后，磨掉零件的毛刺就可以了。完成后就是小朋友可以玩的拼裝玩具。直徑30.28mm夠大，厚度0.5mm。這樣很安全，小朋友不會(huì)吞下去，也不會(huì)太鋒利刮傷手 。1、 零件工藝性分析 1.1 零件圖的分析 落料零件的結(jié)構(gòu)圖見以下圖1-1： 圖1-1 落料件結(jié)構(gòu)簡圖 該零件為標(biāo)準(zhǔn)圓形落料件，其結(jié)構(gòu)簡單，沖裁時(shí)沖裁變形區(qū)形成較正常的紡錘形，因此適合沖裁加工。 零件的圓外形直徑d=30.28mm，厚度t=0.5mm，其厚度較小，可以考慮采取一次拉深成形的工藝進(jìn)行加工。拉深件圓角半徑為R=2mm，相對(duì)于厚度t=0.5mm而言，圓角半徑較大，有利于零件的成形，并且免去了整形工序。 沖裁件的內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟(jì)公差精度一般在IT11級(jí)以下，落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí)，當(dāng)沖裁厚度小于2mm的金屬板料，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5到3.2um 2、 零件工藝方案的確定 2.1 排樣方案的比較 基于工件的基本功能和結(jié)構(gòu)特征可知加工工序?yàn)槁淞?。其加工為沖裁加工。 由于此圓形片為批量生產(chǎn)，應(yīng)選擇效率較高的級(jí)進(jìn)模，但考慮到級(jí)進(jìn)模復(fù)合模制造成本高且復(fù)雜，而圓形片所需加工不是特別復(fù)雜，又是一個(gè)簡單的落料模具，我認(rèn)為采取單工序模也是可行的。根據(jù)以上基本工序的性質(zhì)與數(shù)量，進(jìn)行工序組合與排列，可以確定采用簡單的單工序落料模。 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，較好的確定工件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。 此圓形片只一個(gè)簡單落料工序，材料為Q235，初步擬定如下的排樣方法 這種方案為有廢料的直排，此方案對(duì)模具要求比較低，一般精度的 模具即可滿足要求，適合本例。故本例采用此方案 2.2 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 由2.1排樣方案的比較得：選用有廢料的直排的排樣方法。如圖2-2所示的排樣方法。 此圓形片只有落料工序，，材料為Q235鋼，確定為直排有廢料排樣。查表2-18（冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)））可確定搭邊a=1.2和a1=1.5，再根據(jù)所加工零件外形尺寸可確定鋼帶的寬度應(yīng)為33.98mm。 通過放樣的方法，從中選擇如下圖2-3最為合理的排樣方案。（具體的搭邊值見A3圖紙） *計(jì)算材料的利用率 查[1]（3-16 P50） 衡量材料的經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料的利用率。 η= A/BL100% 設(shè)計(jì)廢料+工藝廢料=廢料 =消耗材料面積—實(shí)用材料面積 一張板料上總的材料利用率 = 100% 式中 A——沖裁體面積 ——一張板料上所沖工件總數(shù)目 LB——板料長寬（ ） 計(jì)算可知A= 2159 ，由排樣圖可知 =1，LB=10034=3400 ,則η= 0.635100%=63.5%。 3、 模具設(shè)計(jì) 3.1 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定 圖3-1 落料模結(jié)構(gòu)圖 1 6、上下模座 2 12、導(dǎo)柱 3、導(dǎo)料板 4 10、導(dǎo)套 5、凸模固定板 7壓入模柄 8、防轉(zhuǎn)銷 9 14、螺釘 11、墊板 13、卸料板 15、凹模 16、擋料銷 17、凸模 如圖3-1所示的落料模，由于毛坯為30.28mm的圓件，故采用標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模來沖裁板料；模具采取標(biāo)準(zhǔn)的中間導(dǎo)柱模架，導(dǎo)套導(dǎo)柱左右不相等，可以保證沖裁的精度，和模具壽命。 本設(shè)計(jì)的最大亮點(diǎn)在于采用了可替換的圓形凹模，此凹模不僅結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度可靠而且可拿出來，進(jìn)行磨刃，或著替換新的凹模，這樣一來可以，節(jié)約制造新模具的時(shí)間，又可保證模具的長時(shí)間利用，配合可替換的凸模，可以說是絕配，如圖3-2. 圖3-2 落料模下半部分 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。它們的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)，對(duì)落料件的尺寸精度和粗糙度都有很大的影響。 一、凹模直徑及公差 查[1](3-2 P43) 落料件尺寸標(biāo)注在外形，根據(jù)公式3-2計(jì)算凹模直徑： 3-2 式中 ———凹模的基本尺寸； ———拉深件外徑最大極限尺寸； ———落料件的公差； ———凹模的制造公差。 根據(jù)相關(guān)資料和已知條件可知，落料件的直徑尺寸精度可取IT13級(jí)，由已知=30.28mm，=0.1mm，=+0.025，故 = mm 二、凸模直徑及公差 查[1](3-3 P43) 根據(jù)公式（3-1）計(jì)算結(jié)果，按照下式計(jì)算凸模直徑及公差： 3-3 其中，為凸模制造公差，根據(jù)相關(guān)資料，選取=0.02，則 = mm 因此，凸模直徑為mm，凹模直徑為mm 3.3 模具主要零件的設(shè)計(jì)與選用 一、工作零件的選擇 1、凸模 查[1]（3-32 a P71) 凸模選用標(biāo)準(zhǔn)圓凸模，結(jié)構(gòu)形式如圖3-4所示，其固定端按m6級(jí)制造 圖3-4 凸模設(shè)計(jì)簡圖 凸模的直徑設(shè)計(jì)為30.2mm，長度設(shè)計(jì)為L=60mm，與凸模固定板配合高度為3mm。凸模材料選用Cr12，由于凸模截面尺寸足夠大，落料件的厚度較小，因此能夠保證足夠的強(qiáng)度和剛度。 2、 凹模 查[1](3-46 P76) 凹模選擇標(biāo)準(zhǔn)圓形凹模，凹模的厚度H按照以下經(jīng)驗(yàn)公式來確定： H=ks（不小于8） （3-5） 式中 s———凹模刃壁間最大的距離（mm）； k———系數(shù)，考慮板料厚度的影響。 但是本設(shè)計(jì)不經(jīng)過這個(gè)計(jì)算，而是采用行業(yè)通用的“沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版vr1.0”里面的標(biāo)準(zhǔn)圓凹模進(jìn)行設(shè)計(jì) 凹模厚度L（20到40mm) 本次選用20mm厚度。 其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-5所示： 圖3-5 凹模設(shè)計(jì)簡圖 二、卸料零件 1、卸料裝置 該落料模有設(shè)計(jì)普通的卸料裝置： 此卸料板厚度為16 根據(jù)h=0.8到1 乘于凹模厚度，即200.8=16mm 三、模架及零件 1、模架 本設(shè)計(jì)中拉深模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱分布在模座的中間，且直徑不相同。其優(yōu)點(diǎn)是受力平衡、結(jié)構(gòu)簡單適用于小型件加工。由凹模周界100mm100mm、估計(jì)閉合高度來確定模架。其具體設(shè)計(jì)簡圖見圖3-9： 圖3-9 中間導(dǎo)柱模架 2、導(dǎo)向裝置 鄭添義老師幫忙指導(dǎo) 模架采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置，如圖3-9所示，導(dǎo)柱導(dǎo)套以F7/h6間隙配合，導(dǎo)柱導(dǎo)套與模具為R7/h6和H7/r6過盈配合。為了保證使用中的安全性與可靠性，當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，設(shè)計(jì)中選用以下設(shè)計(jì)基準(zhǔn)： 導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面留10-15mm的距離；導(dǎo)柱下端面與下模座留2-5mm的距離；導(dǎo)套與上模座上平面留不小于3mm的距離，同時(shí)上模座開橫槽，以便排氣和出油。 3、上、下模座 上、下模座直接或間接地安裝模具的所有零件，分別與壓力機(jī)滑塊和工作臺(tái)連接并傳遞壓力，因此，其材料選擇采用HT210以保證足夠的強(qiáng)度和剛度。 本設(shè)計(jì)中采用了標(biāo)準(zhǔn)模架，上模座為20512025，下模座為20512030（單位mm）。 四、其他支撐零件 1、模柄 查[1]（97） 選擇壓入式模柄，通過模柄將拉深模的上模固定在壓力機(jī)滑塊上。固定端與上模座孔采用H7/m6的過渡配合，并加上防轉(zhuǎn)銷616防止轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖3-10）。 圖3-10 模柄的設(shè)計(jì)簡圖 2、凸模固定板 選擇單凸模固定板，并且固定板與凸模為過渡配合（本設(shè)計(jì)采用H7/m6），板寬選擇100mm100mm，厚度選擇30mm，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。 3、墊板 墊板的平面形狀尺寸與固定板相同，厚度選擇5mm，材料選擇T8A。墊板可以通過淬硬，從而避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動(dòng)的現(xiàn)象 3.4 模具的零件詳細(xì)清單 以下是一些零件的詳細(xì)參數(shù) ，由于排幅有限難以一一贅述。下表一些零件都是本人親自查閱得來的，甚至有一部分是參考【沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版VR1.0】。 落料模具零件明細(xì)表 序號(hào) 零件名稱 數(shù)量 材料 備注 1 下模座 1 HT210 20512030 2 左導(dǎo)柱 1 20鋼 A20h6100 GB/T 3 導(dǎo)料板 1 T8A 1001004 4 左導(dǎo)套 1 20鋼 A20H76523 GB/T 5 凸模固定板 1 45鋼 10010030 6 上模座 1 HT210 20512025 7 壓入式模柄 1 Q235 4020JB/T 7644.1 8 防轉(zhuǎn)銷 1 35鋼 GB/T 616 9 上模內(nèi)六方螺釘 4 35鋼 M850 10 右導(dǎo)套 1 20鋼 A22H76523 11 墊板 1 T8A 1001005 12 右導(dǎo)柱 1 20鋼 A22h6100 GB/T 13 卸料板 1 T8A 10010016 14 下模內(nèi)六方螺釘 4 35鋼 M840 15 圓形凹模 1 Gr12 16 擋料銷 1 T8A 17 標(biāo)準(zhǔn)圓凸模 1 Gr12 3.5 模具的裝配方法 首先先裝下模部分，拿出下模座。 裝入標(biāo)準(zhǔn)圓形凹模，使有擋料銷孔的一端朝前，用錘子把凹模錘進(jìn)去。 然后裝入擋料銷、然后裝入左、右2個(gè)導(dǎo)柱。 接著從底部裝入4顆螺釘 導(dǎo)料板的孔從螺釘穿進(jìn)去。 接著合上卸料板，螺釘各個(gè)慢慢鎖緊。 接下來就是上模部分的安裝。 第一步，拿出上模座，再拿出模柄，用錘子敲入上模座。 第二步，拿出凸模固定板，再拿出凸模，用錘子把凸模敲入凸模固定板。 然后把上模座、凸模固定板、墊板用螺釘鎖緊 把左、右導(dǎo)套分別裝入上模座 接下來就是總裝配 把裝好的上模部分、下模部分通過導(dǎo)柱和導(dǎo)套裝配起來。 3.6模具沖裁力和壓力中心的計(jì)算 一、沖裁力的計(jì)算 查[1](3-25 P56) 平刃口沖裁模的沖裁力F一般按下式計(jì)算： F=Lt F———沖裁力（N） L———沖裁周邊長度（mm） t———材料厚度 ———材料抗拉強(qiáng)度（MPa） 根據(jù)材料為Q235,未退火，抗拉強(qiáng)度為380到470兆帕 查[2]（1-4 P9) F=Lt=PI*(30.2810-3)(0.510-3)400106=19016N 2、 卸料力、推件力的計(jì)算 一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 查[2]（3-27 3-28 P56) 卸料力 FX=KXF 推件力 FT=nKTF F———沖裁力 n———同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù) n=h/t h———凹模洞口的直壁高度 t———材料厚度 查[1](3-11 P57) 可知KX=0.07 KT=0.055 卸料力FX=1331.1N 推件力FT=12610N 3、 壓力機(jī)公稱壓力的確定 查[1](3-31 P57) FZ=F+FT=19016+12610=31626N 4、 沖模壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線，否則沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。 而本落料模很特殊，本制件是最規(guī)則的圓形。壓力中心就在圓心，無需計(jì)算。 4. 壓力機(jī)的選用 根據(jù)第三章已知條件，模具閉合高度近似為H=120mm，壓力機(jī)滑塊行程L=30mm。 壓力機(jī)的行程要保證配料能夠放入，沖模的封閉高度應(yīng)該在壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間；工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按照上述要求，結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)條件，可選用開式壓力機(jī)。所選開式壓力機(jī)參數(shù)[2]： 查 [5]（P101）選用開式雙柱可傾壓力機(jī)，J21-4 公稱壓力：40KN 滑塊行程：30mm 閉合高度調(diào)節(jié)量：40mm 工作臺(tái)尺寸（前后左右）：150250 墊板尺寸（厚度）：30 模柄尺寸（直徑深度）：2540 最大傾斜角度： 5、產(chǎn)品的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)特點(diǎn) 從第一章的產(chǎn)品分析來看，圓形落料件是所有落料件中最簡單、實(shí)用的零件，由于其本身的完全規(guī)則結(jié)構(gòu)易于加工制造，因此在生產(chǎn)過程中對(duì)專業(yè)技術(shù)的要求不會(huì)太高，有利于降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 單從技術(shù)方面來看，圓形落料件在沖裁過程中，圓形落料件的外形受到均勻的切向力，因此能夠保證較好的零件尺寸精度和表面質(zhì)量，這樣大大簡化了零件校形、零件加工處理的步驟；而且模具的壓力中心就在圓心，從而可以保證模具的安全性和耐用度。 從經(jīng)濟(jì)方面來看，圓形落料件因形狀簡單，降低了加工成本；而其自身形狀的廣泛適用性也使得這樣的制件能夠以年產(chǎn)量8萬件進(jìn)行批量生產(chǎn)，從中廠家能夠獲得可觀的利潤，因此，其經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)與其他形狀的落料件相比尤為顯著。 致謝語 圓形落料件模具是模具中較為簡單實(shí)用的一種，但是，在設(shè)計(jì)的初始階段，編者出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤和不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如在選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的過程中，就出現(xiàn)過“能采用標(biāo)準(zhǔn)件而不采用”的失誤；結(jié)構(gòu)上疏忽了導(dǎo)向裝置，有可能造成實(shí)際加工過程中導(dǎo)向不精確、甚至撞模的現(xiàn)象；在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的緊湊性上不合理，造成材料的浪費(fèi)，這些在實(shí)際加工中是不允許的，否則必將人為提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)價(jià)格，降低經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī)械是一門很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，不少同學(xué)在這次設(shè)計(jì)中反復(fù)修改才達(dá)到了比較合理的結(jié)果同時(shí)也浪費(fèi)了不少圖紙，不過也才能夠?qū)C(jī)械行業(yè)有更深體會(huì)，機(jī)械其實(shí)沒什么創(chuàng)新可言，機(jī)械需要的是扎實(shí)的理論知識(shí)和深入的動(dòng)手實(shí)踐。 因此，特此向本設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師XXX以及在設(shè)計(jì)及過程中給過我建議和提出意見的同學(xué)、老師們致以感謝，在大家的合力幫助下，成功的完成了這次課程設(shè)計(jì)，更重要的是完善了設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和提高了加工合理性，從而使得該設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中能夠進(jìn)行生產(chǎn)制造。 若有不足之處，歡迎批評(píng)指正。 編 者 2010年1月20日 參考文獻(xiàn) [1] 翁其金，徐新成. 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7 [2] 林玉瓊 許華昌等 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 華南理工大學(xué)出版社 2005.7 [3] 鄧明. 實(shí)用模具設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)[M]. 北京： 機(jī)械工藝出版社，2006.1 [4] 王新華. 沖壓設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3 [5] 簡明冷沖壓工手冊(cè)編寫組. 簡明冷沖壓工手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3 [6] 李紹林，馬長福. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[M]. 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1998.3 [7] 薛啟翔 沖模設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.11 [8] 歐陽波儀 伍先明 現(xiàn)代冷沖模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)例 化學(xué)工業(yè)出版社 2006.7