单工序落料模设计说明书.docx
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单工序落料模设计说明书
一、设计任务…………………………………………………………………………………1
二、冲压工艺分析……………………………………………………………………………2
三、冲压件工艺方案的确定…………………………………………………………………3
四、模具结构形式的确定……………………………………………………………………4
五、工艺尺寸的计算…………………………………………………………………………5
1、排样方法的确定………………………………………………………………………5
2、排样的相关计算………………………………………………………………………5
3、刃口尺寸的计算………………………………………………………………………6
4、冲、推、卸料力的计算………………………………………………………………7
5、压力机公称压力的计算………………………………………………………………8
6、冲裁压力中心的确定…………………………………………………………………8
六、主要零部件的设计………………………………………………………………………9
七、模具工程图………………………………………………………………………………13
八、冲压设备的选取…………………………………………………………………………14
九、心得体会…………………………………………………………………………………16
十、致谢………………………………………………………………………………………17
十一、参考文献………………………………………………………………………………18
设计任务
如图所示是风扇电机后盖的零件图，材料为冷板B-1/08F-Ⅱ-Z，材料厚度1mm，大批量生产。
其工艺过程大致为：
落料、拉深、胀形（底部），切边，冲底孔、冲凸缘孔、切舌，整形8道。
要求设计该零件的拉深工序的模具。
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。
经计算该毛胚尺寸约为160mm,未注公差按GBT15055等级m来计算，即为160±0.35mm，故尺寸精度不高。
落料件外形：
160±0.35mm
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
查表2-16，取最小搭边值：
工件间。
=1.5mm，侧面
=1.5mm。
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
=5mm,为了方便计算取
=2.；
确定条料步距步距：
S=160+2=162mm，宽度：
B=160+2×5=170mm。
条料的利用率
画出排样图根据以上资料画出排样图，如图5-1-3所示。
图1-2排样图
2、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>>表3-4、3-5，
，
，x=0.5
式中
、
——最大、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
3、冲、推、卸料力的计算
（1）冲裁力F落为：
F落≈Ltσb
其中，L=π×D
以上公式中：
F——冲裁力；
L——冲裁周边长度；
t——材料厚度；
σb——材料抗拉强度；
D——落料件直径；
则有：
L=π×D=3.14×160=502.4（mm）
材料厚度t=1mm;
材料:
08F钢，参考相关资料，其抗拉强度σb=365Mpa,则：
F落≈502.4×1×365＝183.376（kN）≈183（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，
Fx＝KxF,取Kx＝0.04（查<<冲压工艺及冲模设计>>表3-11）,
如下图所示
则：
Fx＝0.04×183＝7.32（kN）
（3）推件力FT为：
FT＝nKTF,凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取KT＝0.055（查<<冲压工艺及冲模设计>>表3-11），则：
FT＝5×0.055×183＝50.325（kN）
总冲压力F总＝F落+Fx+FT＝183+7.32+50.325＝240.6（kN）
4、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）F总
取系数为1.5，则P≥1.5F总＝1.5×240.6＝360（kN）
5、冲裁压力中心的确定
由于该落料零件是为圆形零件，故冲裁压力中心即为该落料件的圆心。
六、主要零部件的设计
1、卸料装置的设计
采用的是弹压卸料装置，选用合成橡胶作为弹性元件，已知Fx＝7.32kN，根据模具安装空间，取圆筒合成橡胶橡胶4个，每个橡胶承受的预压力Fy为：
Fy＝Fx/n＝7320/4＝1830N
取hy＝32%h,查表得p＝2MPa,则橡胶的横截面积为：
A＝Fy/p＝1830/2＝915
设橡胶孔直径为Dmm，橡胶上螺钉孔直径d为10mm，则有：
A＝π/4（D2-d2）=π/4（D2-102）=915
经计算和保证足够的卸料力,
取D＝36mm
橡胶的自由高度：
mm
取
=28mm
其中，
mm
因为0.5＜h0/D＝28/36=0.78＜1.5，所选橡胶符合要求。
橡胶的安装高度：
ha＝（0.85~0.9）h0＝23.8~25.2mm
取ha＝25mm
2.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＝0.15，则：
H凹＝0.15×160＝24mm,
凹模壁厚C:
C＝（1.5~2）×24＝36~48，
取凹模厚度H=30mm，壁厚C取40mm
凹模长L：
L＝b＋2c＝160＋2×40＝240mm
凹模宽B：
B＝s＋（2.5~4.0）H凹＝160+（2.5~4.0）×30=235~280mm
取凹模宽B=250mm
所以凹模的外形尺寸为240mm×250mm。
故取凹模外形尺寸为250mm×250mm×30mm
凹模形状尺寸如图所示：
3、凸模尺寸的设计
因为零件为圆形，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）×30=18~24mm,
取凸模固定板的厚度h1=18mm
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18mm
附加长度为h＝橡胶安装高度ha＋板料厚度t＋凸模进入凹模的深度f，其中，ha=25mm,t=1mm,凸模进入凹模的深度取1mm,所以
h=ha＋t＋f=25+1+1=27mm
则：
L＝h1＋h2＋h=18＋18＋27＝63mm
凸模尺寸如图所示：
4、模架
根据凹模外形尺寸250×250×30，选凹模材料为HT200钢上模座选外形尺寸为315×250×50，下模座选外形尺寸为315×250×60。
如下图所示
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）；
1）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＝330mm,T=65mm,S=80mm,
则有：
Hmin=Hmax－T－S=330－65－80=185mm
故模具闭合高度应为：
325mm≥H≥195mm
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＋H垫＋L＋H凹－f＝50＋60＋10＋63＋30－1=212mm
（4）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，厚度为8mm~18mm,取18mm
（5）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~10mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：
250×250×10
（6）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。
（7）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Φ8、长度为3mm,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）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=5mm。
（9）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J23-40的相关参数可知，模柄的外形安装尺寸为：
Φ50×70。
（10）螺栓、销钉的选择
上模座连接螺栓选用4-M10*40，下模座固定螺钉选用4-M10*50；上模座连接销钉选用Φ10×40;下模座连接销钉选用Φ6×50。
七、模具工程图
八、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＝1.5×240.6＝360（kN）
初选压力机公称吨位为400kN,型号为J23-40，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：
400KN;
滑块行程：
80mm;
行程次数：
55次∕分;
最大封闭高度：
330mm;
封闭高度调节量：
55mm;
工作台尺寸（前后×左右）：
460mm×700mm;
模柄孔尺寸（直径×深度）：
Φ50mm×70mm;
工作垫板：
厚度65mm,直径320mm。
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，。
致谢
在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。
这次课程设计得到老师和同学的关心支持和帮助。
在此，谨向老师们和帮助过我的同学致以衷心的感谢和崇高的敬意！
另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结课的时候，能够将学到的只是应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
感谢所有任课老师和所有同学在这次次课程设计中来给自己的指导和帮助，教会了我相关的专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。
正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。
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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