落料模设计说明书交大材料系.docx
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落料模设计说明书交大材料系
专业课程设计说明书
设计题目：
条形冲孔件的落料冲孔模具
班级成型1201
姓名杨建新
学号201205224
指导教师徐立新
完成日期2015.12.29
专业课程设计任务书
1、任务与要求
1.给定零件图一张。
完成模具装配图1张，用CAD绘制1#图幅，按制图标准。
2.完成零件图2张：
凸模、凹模。
图纸幅面3#或4#均可，用CAD绘图，要求在零件图上标明：
该零件的材料、数量、序号、公差号、热处理及其技术要求。
3.编写设计说明书（不少于20页），并将此任务书及任务图放在首页。
4.运用PRO/E三维设计软件进行设计，在说明书中每个零件都要体现三维，说明书最后须有装配三维和二维图，并说明工作原理。
2、主要参考资料.
（1）教材有关章节
（2）模具设计手册（3）机械设计基础（教材）（4）机械设计手册（5）pro/E三维设计教程
3、设计时间3周
第一周：
设计方案讨论确定，完成相关计算，设备选择。
第二周：
完成模具三维装配图。
第三周：
完成CAD二维图绘制。
目录
一、设计任务………………………………………………………………………………6
二、冲压工艺分析…………………………………………………………………………6
三、冲压件工艺方案的确定………………………………………………………………7
四、模具结构形式的确定…………………………………………………………………7
五、工艺尺寸的计算………………………………………………………………………8
1、排样方法的确定……………………………………………………………………8
2、排样的相关计算……………………………………………………………………8
3、刃口尺寸的计算……………………………………………………………………8
4、冲、推、卸料力的计算……………………………………………………………9
5、压力机公称压力的计算……………………………………………………………10
6、冲裁压力中心的确定………………………………………………………………10
六、冲压设备的选取………………………………………………………………………10
七、主要零部件的设计……………………………………………………………………11
八、模具工程图……………………………………………………………………………16
九、心得体会………………………………………………………………………………18
十、参考文献………………………………………………………………………………19
绪论
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，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。
浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。
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。
一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。
以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。
此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。
经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。
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。
我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。
“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。
在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成形（型）。
用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。
模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。
近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。
中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。
结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低廉的要求服务。
达到这一要求急需发展如下几项：
1）全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。
随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。
计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
2）高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。
另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。
高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。
目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。
3）模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。
有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。
模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。
4）电火花铣削加工
电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。
预计这一技术将得到发展。
5）提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。
国外发达国家一般为80%左右。
6）优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。
模具热处理的发展方向是采用真空热处理。
模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积（TiN、TiC等）、等离子喷涂等技术。
7）模具研磨抛光将自动化、智能化
模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。
8）模具自动加工系统的发展
这是我国长远发展的目标。
模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。
一、设计任务
如图所示的落料件
二.冲压件工艺分析
①材料：
该冲裁件的材料08F钢，具有较好的可冲压性能。
②零件结构：
该冲裁件结构简单，形状简单，比较适合冲裁。
③尺寸精度：
该落料件的外形尺寸是根据拉深件的尺寸计算出拉深的毛胚尺寸，即为该零件的落料的尺寸。
三、冲压件的工艺方案确定
通过以上对该零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量。
该零件采用落料单工序就可完成冲压加工。
四、确定模具总体结构
1、模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用单工序模冲压，所以本套模具类型为单工序落料模。
2、定位方式的选择
因为该模具采用得条料，控制条料得送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用挡料销。
3、导柱、导套位置的选择
由于落料件的结构简单，大批量生产都使用导向装置。
导向方式主要有滑动式和滚动式导柱导套结构。
该零件承受侧压力不大，为了加工装配方便，易于标准化，决定使用滑动式导柱导套结构。
4、滑动式模架选择
由于受力不大，精度要求也不高，同时为了节约生产成本，简化模具结构，降低模具制造难度，方便安装调整，故采用后侧导柱导套式模架。
该模架可以三方面送料，操作特别方便。
5、卸料、出件方式的选择
在选用卸料装置的形式时，需考虑出料方式是上出料，还是下出料。
卸料装置根据冲件平整度要求或料的厚薄来确定，对于冲件平整度要求高，且料薄的宜用弹压卸料板。
这样既可压料又可卸料，且卸料板随上模上下运动，直观性强，操作方便，是生产中常用的一种卸料方式。
当板料较厚时，用弹压卸料板难以卸料时，选用固定卸料装置卸料，一般在零件形状简单、要求不高时，采用固定卸料方式，它可简化模具结构，但是因为工作部位封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。
由于零件厚度只有1mm，属于薄料，一般采用弹性卸料方式顺便压料，以简化模具结构，降低成本。
五、工艺尺寸计算
1、排样方法的确定
排样方法的确定排样方案对零件质量、生产率与成本，也会直接影响到材料的利用率以及模具结构和寿命等。
材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。
在不影响零件性能的前提下，应合理设计零件排样，提高材料利用率。
通过对比观察分析，结合大批量生产的特点，适宜采用对头直排的方式，粗画排样如图1-1
图1-1粗画的排样图
2．排样的相关计算
查手册表2-16，取最小搭边值：
工件间
=1.5mm，侧面
=2mm。
考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取
=4mm,为了方便计算取
=2mm.；
确定条料步距步距：
S=81+4=85mm，宽度：
B=78×2X3=84mm。
条料的利用率
3、凸、凹模刃口尺寸的计算定
凸、凹模采用分别加工法：
查<<冲压工艺及冲模设计>>得:
，x=1mm
mm
式中
——最小初始双面间隙
、
——凸、凹的制造公差
、
——落料凹、凸模尺寸
——落料件的最大极限尺寸
——冲裁件制造公差
x——系数
4、冲、推、卸料力的计算
（1）冲裁力F落为：
F落=
其中，L=50×5=250mm
以上公式中：
F——冲裁力；
L——冲裁周边长度；
t——材料厚度；
——材料抗拉强度；
D——落料件直径；
材料厚度t=1mm;
材料:
08F钢，参考相关资料，其抗拉强度σb=365Mpa,则：
=250×1×365＝91.25（kN）
（2）卸料力Fx为：
根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和下出料，
取
（查<<冲压工艺及冲模设计>>表3-11）,
则：
＝0.04×91.25＝3.65（kN）
（3）推件力
为：
凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取
＝0.055（查<<冲压工艺及冲模设计>>表3-11），则：
＝5×0.055×91.25＝25.09（kN）
总冲压力
=91.25+3.65+25.09=119.99（kN）
5、压力机公称压力的计算
选用的压力机公称压力P≥（1.3~1.5）
取系数为1.5，则P≥1.5F总＝1.5×119.99＝179.985（kN）
6、冲裁压力中心的确定
由于该落料零件为正五边形，故冲裁压力中心即为该落料件的几何中心。
六、冲压设备的选择
开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。
闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型件的生产。
双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。
选用的压力机公称压力P≥（1.3~1.5）F总
取系数为1.5，则P≥1.5F总＝179.985（kN）
初选压力机公称吨位为250kN,型号为J23-25，因为开式压力机广泛应用于冲压工艺，且允许前后或左右进料操作，操作空间大，操作方便。
其主要工艺参数如下：
公称压力：
250KN;
滑块行程：
65mm;
行程次数：
55次∕分;
最大封闭高度：
270mm;
工作台尺寸（前后×左右）：
370mm×560mm;
模柄孔尺寸（直径×深度）：
Φ40mm×60mm;
工作垫板：
厚度50mm,直径200mm；
电动机功率：
2.2kw；
设备外形尺寸：
前后1335mm
左右1112mm
高度2120mm
设备总重量：
1780kg
七、主要零部件的设计
1.凹模尺寸的设计
落料凹模凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置时，要依据压力中心的数据，尽量保证压力中心与模柄中心重合。
其轮廓尺寸的计算如下：
凹模厚度H凹＝Kb,查<<冲压工艺及冲模设计>>表3-11取K＝0.22，则：
H凹＝0.22×81＝18mm,
凹模壁度C:
C＝（1.5~2）×18＝27~36，
取凹模厚度H=18mm，壁度C取30mm
凹模长L：
L＝b＋2c＝81＋2×30＝141mm
凹模宽B：
B＝s＋（2.5~4.0）H凹＝77+（2.5~4.0）×30=152~197mm
取凹模宽B=160mm
所以凹模的外形尺寸为141mm×160mm。
故取凹模外形尺寸为160mm×160mm×18mm
凹模形状如1-2图所示。
2、凸模尺寸的设计
零件，采用整体直通式凸模。
凸模长度主要根据模具结构，并考虑修磨、操作安全、装配等的需要来确定。
当按冲模典型组合标准选用时，则可取标准长度，否则应该进行计算。
采用弹压式卸料装置，凸模长度应按下式计算：
凸模长度计算：
L＝h1＋h2＋h
式中
——凸模固定板厚度（mm）;
——卸料板厚度（mm）;
——附加长度（mm）;
凸模固定板的厚度h1=（0.6~0.8）H凹=（0.6~0.8）18=10.8~14.4mm,
取凸模固定板的厚度h1=13mm
卸料板的厚度一般为10~20mm,查《冲压简明设计手册》表15.31，取卸料板的厚度为10mm
附加长度为h＝弹簧安装高度＋板料厚度t＋凸模进入凹模的深度f，ha=55mm,t=1mm,凸模进入凹模的深度取1mm,所以
h=ha＋t＋f=35+1+1=57mm
则：
L＝h1＋h2＋h=13＋10＋57＝80mm
凸模形状如图1-3所示。
3、模架
根据凹模外形尺寸160×160×30，选凹模材料为HT200钢上模座选外形尺寸为160×160×40，下模座选外形尺寸为160×160×45。
如图1-4、1-5所示。
模具的闭合高度与压力机的装模高度关系：
Hmax－5≥H≥Hmin＋10
式中H——模具闭合高度（mm）；
Hmax——压力机的最大装模高度（mm）；
Hmin——压力机的最小装模高度（mm）；
Hmin=Hmax－T－S
式中，T——工作台垫板厚度，
S——为滑块行程
从已选压力机设备参数已知：
Hmax＝220mm,T=50mm,S=65mm,
则有：
Hmin=Hmax－T－S=220－50－65=105mm
故模具闭合高度应为：
220mm≥H≥105mm
实际模具闭合高度：
H模＝H上＋H下＋H垫＋L＋H凹－f
式中H上——上模架厚度（mm）;
H下——下模架厚度（mm）;
H垫——垫板厚度（mm）;
L——凸模长度（mm）;
H凹——凹模厚度（mm）;
f——凸模进入凹模的深度（mm）
则H模＝H上＋H下＋＋L＋H凹+H垫-f＝40＋45＋80＋18+10－1=192mm
4、卸料装置的设计
已知冲裁件料厚t=1mm，卸料力Fx=3.65KN,根据冲模结构可安置4根弹簧，试选用弹簧。
每根弹簧的预压力F为
F=3650/4=912.5N
弹簧工作行程h1和凸模总修模量h2之和为
h1+h2=1+1+4=6mm
初选工作极限负荷Fj=1390N，直径D2=32mm，材料直径d=6mm，自由长度h0=65mm,工作极限负荷下的变形量hj=19.3mm，有效圈数n=5.5。
材料：
65Mn弹簧钢，淬火回火后硬度为48~52HRC的弹簧。
根据式（1-20）和式（1-19）计算出弹簧预变形量h和最大变形量h3及总压力F3.
弹簧预变形量h=Fhj/Fj=12.67mm
最大变形量h3=h+h1+h2=12.67+6=18.67mm
总压力F3=Fh3/h=1344N
校核所选弹簧是否合适：
预压力F=912.5N，预变形量h=12.67mm，工作极限负荷Fj=1390N>总压力F3=1344N,工作极限负荷下的变形量hj=19.3mm>最大变形量h3=18.67mm,因此，所选用弹簧满足使用要求。
5、卸料板的设计
材料选用Q235A钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度一般为8-18mm，选10mm。
6、垫板的设计
材料选用T10A钢，长和宽的尺寸和凹模尺寸相同。
垫板的厚度一般为5mm~13mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：
160×160×10mm.
7、导料销
导料销直径为Φ10、长度为6mm,位于条料的左侧，材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40~45HRC，与凹模的配合为H7/m6。
8、挡料销
挡料销的定位面抵住条料的前搭边或制件内廓的前（后）面，使条料送进步距准确。
其结构形式主要有固定挡料销、活动挡料销、自动挡料销、始用挡料销和定距侧刃等。
最终选定：
固定挡料销
挡料销是用来控制送料步距的。
选用圆柱销，直径为Φ10、长度为6mm,材料采用45号钢，淬火处理，硬度为40~45HRC，与凹模的配合为H7/m6。
9、防转销
为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：
d=10mm,L=24mm。
10、模柄的选择
选用压入式模柄，材料Q235，并加防转销，根据压力机J23-25的相关参数可知，模柄的外形安装尺寸为：
Φ50mm高度110mm。
11、螺栓、销钉的选择
上模座连接螺栓选用4-M12，下模座固定螺钉选用4-M12；
附图
图1-2凹模
图1-3凸模
图1-4上模座图1-5下模座
八、模具工程图
主视图
俯视图
工作原理：
当条料沿导料销进入顶到挡料销，进料完成。
然后压力机控制模柄进行冲裁，当工件从下模座孔落下，冲裁完成。
之后压力机减去压力，弹簧顶开上模座以及卸料版。
然后条料继续送进进行冲裁。
九、心得体会
本学期冲压模具课程设计以老师命题为主，为期两周，内容包括数据计算，课程设计说明书制作，图纸绘制以及课程设计小结。
以小组为单位进行。
我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
总的来说课程设计锻炼了我们的动手能力与总体规划能力，也让我们对冲压模具有了更深刻的认识，让我们在模具方面有了更大的成长。
十、参考文献
1、《冲压工艺与冲模设计》，翁其主编，机械工业出版社
2、《冲压与成型设备》，孙凤勤主编，高等教育出版社
3、《冲模设计手册》，《冲模设计手册》编写组，机械工业出版社
4、《冲压模具简明设计手册》，郝滨海编著，化学工业出版社
6、《冲压模具设计结构图册》，薛啟翔编，化学工业出版社
5、《机械制造基础》，胡大超，高等教育出版社
7、《机械制图》,刘少年主编，机械工业出版社
8、《冲压工艺与模具设计使用技术》，郑家贤编著，机械工业出版社
在冷冲压生产中，冲压设备的选择是一项非常重要的工作，它直接关系到设备的安全和合理使用，同时也关系到冲压工艺是否能顺利进行和模具的寿命、产品的质量、生产效率以及成本的高低等一系列问题。
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