落料模毕业设计(论文)

目录

1设计任务 (3)

1.1设计任务书 (3)

2工艺方案分析及确定 (4)

2.1零件的工艺分析 (4)

2.1.1材料 (5)

2.1.2零件结构 (5)

2.1.3尺寸精度 (5)

2.2工艺方案的确定 (5)

3模具结构型式的选择 (6)

3.1模具类型的选择 (6)

3.2定位装置的选择 (6)

3.3推件装置、卸料装置的选择 (7)

3.4导柱、导套位置的选择 (7)

3.5滑动式模架选择 (7)

4工艺尺寸的计算 (8)

4.1排样方法的确定 (8)

4.1.1排样方法介绍 (8)

4.1.2.确定搭边值 (9)

4.1.3材料利用率 (9)

4.2刃口尺寸的计算 (10)

4.3冲、推、卸料力的计算 (11)

4.3.1冲裁力F落 (11)

4.3.2卸料力Fx (11)

4.3.3推件力Ft为 (12)

4.4冲压设备的选用 (12)

4.5冲裁压力中心的确定 (12)

5确定模具各主要零部件结构尺寸 (13)

5.1凹模 (13)

5.2凸模 (13)

5.3模架 (14)

5.4卸料板的设计 (14)

5.5上、下垫板的设计 (14)

5.6导向销 (15)

5.7挡料销 (15)

5.8防转销 (15)

5.9模柄的选择 (15)

5.10螺栓、销钉的选择 (15)

6模具主要零件加工工艺的编制 (15)

6.1凸模加工工艺规程 (15)

6.2凹模加工工艺规程 (17)

6.3卸料板加工工艺过程 (18)

6.4上模座加工工艺过程 (20)

6.5下模座加工工艺过程 (20)

结束语 (21)

谢辞 (22)

参考文献 (23)

1设计任务

用冲压设备将材料或工序件冲压成所需外轮廓坯料的模具，材料沿封闭轮廓被分离冲下成为产品，废料留在模板上的精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高的导柱式单工序落料模

1.1设计任务书

设计工件如图1-1所示：

图1-1

技术要求：

1.本产品为落料件，材料为08，厚度为2mm

2.工件对公差要求较高，公差按IT8级制造。

3.工件外观必须平顺，毛边物等均需去除。

模具的总体结构草图如图1-2

图1-2

2工艺方案分析及确定

2.1零件的工艺分析

冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等环境因素的影响。

2.1.1材料：

该冲裁件的材料08F钢，具有较好的可冲压性能

2.1.2零件结构：

该冲裁件结构简单，形状简单，比较适合冲裁

2.1.3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。没标尺寸的可按IT14级确定工件尺寸的公差。按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。查公差表可得各尺寸公差为：

零件外形：Φ220

62

.0

- mm 19±0.09 mm R0.512.0

+mm

以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差无要求，故按IT8级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁拉深加工。材料为08，厚度为2mm

2.2工艺方案的确定

通过以上对该零件的结构、材料及精度的分析，并结合零件的生产批量确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。

方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。

方案二：落料-拉深复合冲压。采用复合模生产。

方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。

分析：

方案一模具结构简单，生产效率低，但是制作周期比较短且制造成本低；方案二生产效率较高，模具结构较复杂，模具制造困难，制造周期长；方案三生产效率高，送进操作方便，但模具结构比较复杂，加之工件尺寸偏大使得模具变得更大。

结论：

产品最终成形还需要拉深模，正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若采

取落料拉伸连续模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用，又因该零件工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用单工序模，先落料在拉深，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。

综合以上三个方案分析比较结果说明，因此采用方案一生产为佳。

3模具结构型式的选择

确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其尽量满足以下要求：

（1）能冲出符合技术要求的工件；

（2）能提高生产率；

（3）模具制造和维修方便；

（4）模具有足够的寿命；

（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。

3.1模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，在确定采用单工序模后，便要考虑采用导柱式还是导板式单工序模。大多数情况优先采用导板式单工序模，这是因为

而导柱式复合模，条料沿导料螺栓送至挡料销定位后进行落料。在凸、凹模进行冲裁工作之前，由于弹簧力的作用，卸料板先压住条料，上模继续下压时进行冲裁分离，此时弹簧被压缩。上模回程时，弹簧恢复推动卸料板把箍在凸模上的边料卸下，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。

所以本套模具类型为导柱式单工序落料模。

3.2定位装置的选择

为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。

因为板料厚度t=2mm,属于小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模

具的强度,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销.

3.3推件装置、卸料装置的选择

在导柱式单工序落料模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。

由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。

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2mm，属于薄料，一般采用弹压卸料装置，以简化模具结构，降低成本。

3.4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

3.5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。

4工艺尺寸的计算

在冲压模具生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件工艺尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。

4.1排样方法的确定

4.1.1排样方法介绍

冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施，排样应考虑以下原则：1）提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件形状） 2）合理排样方法使操作方便、劳动强度低且安全 3）模具结构简单、寿命长 4）保证冲件质量和冲压件对板料纤维方向的要求。

排样方法为三种：1）有废料排样 2）少废料排样 3）无废料排样

采用少、无废料排样可以简化冲裁模结构，减少冲裁力。但是，因条料车本身的公差及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于是模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾，全面考虑。

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。

通过对比分析，结合大批量生产的特点，采取有废料的排样方法。

4.1.2.确定搭边值

图4-1

如图4-1所示查表2-16，取最小搭边值：1a =1.5mm ，侧面a =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a =5mm,为了方便计算取1a =2.；

确定条料步距：S=160+2=162mm ，宽度：B=160+2×5=170mm。

4.1.3材料利用率 衡量材料经济利用的指标是材料利用率

选用710*1420板料，根据条料的具体情况，考虑到刚度原因，因此加大了搭边值。

则

a =2.8mm a 1 =3mm

一个进距内的材料利用率为：

（3.1） η=

式中 A ——冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm 2）；

n ——一个步距内的冲件数目；

%100**S B A

B ——条料宽度（mm ）；

S ——步距（mm ）.

代入数据 B=D max +2a=353mm

S=D+a 1=179.4+1.5=180.9mm

A=42564.2928mm 2 (面积是在CAD 中计算出来的)

则可得η=66.7%

一张板料上总的材料利用率η∑为：

η∑ =%100***L

B A N 式中 N —一张板料上的冲件总数目；

L ——板料长度（mm ）；

A ——板料宽度（mm ）；

代入数据

η∑ =%100***L B A N =%100*710

14202928.4256414x x =59.1%

根据以上资料和数据画出排样图，如图 4-2 所示

图4-2

4.2刃口尺寸的计算

凸、凹模采用分别加工法

查<<冲压工艺及冲模设计>>表3-4、3-5，0.140max Z mm =，0.100min Z mm =，x=0.5

0.4()0.40.0400.016p max min Z Z mm δ=-=?=

d 0.6()0.60.0400.024max min Z Z mm δ=-=?=

++0.024d 00(x )(160.35-0.50.7)=160d Max D D mm δ=-?=?

00

min -min --0.016-0.016()(x )=(160.3550.70.1)159.9p p p d p D D Z Z mm

δδδ=-=-?--?-=式中max Z 、min Z ——最大、小初始双面间隙

p δ、d δ——凸、凹的制造公差

d D 、p D ——落料凹、凸模尺寸

max D ——落料件的最大极限尺寸

?——冲裁件制造公差

x ——系数

4.3冲、推、卸料力的计算

4.3.1冲裁力F 落

F 落≈Lt σb

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=2mm;

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 ）

4.3.2卸料力Fx

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）,

如图4-3所示

则：

Fx＝0.04×183＝7.32（kN）

4.3.3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）

故总冲压力F总＝F落+ Fx+ Ft＝183+7.32+50.325＝240.6（kN）

4.4冲压设备的选用

根据冲压力F总=240.6KN的大小，应选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：

公称压力：350kN 滑块行程：80mm

最大闭合高度：280 mm 闭合高度调节量：60 mm

滑块中心线到床身距离：205mm 工作台尺寸：380 mm×610 mm

工作台孔尺寸：200 mm×290 mm 模柄孔尺寸：φ50 mm×70 mm

垫板厚度：60 mm

4.5冲裁压力中心的确定

由于该落料零件是为半圆形零件，故冲裁压力中心即为该落料件的圆心。

5确定模具各主要零部件结构尺寸

此模具的上、下模正确位置利用导柱和导套的导向来保证。凸、凹模在进行冲裁之前，导柱已经进入导套，从而保证了在冲裁过程中凸模和凹模之间间隙的均匀性。上、下模座和导套、导柱装配组成的部件为模架。凹模用内六角螺钉和销钉与下模座紧固并定位。凸模用凸模固定板、螺钉、销钉与上模座紧固并定位，凸模背面垫上垫板。压入式模柄装入上模座并以止动销防止其转动。

5.1凹模

根据零件的形状，凹模采用矩形。

凹模厚度H

凹: H

凹

＝Kb,且H

凹

大于15mm。查表取K＝0.3，

则：H

凹＝0.3×50＝15mm,取H

凹

为16mm

凹模壁厚C: C＝（1.5~2）×16＝24~32，取C为30mm 凹模长L：L＝b＋2c＝50＋2×30＝110mm

凹模宽B：B＝35＋2×30＝95mm

所以凹模的外形尺寸为110×95。故取凹模外形尺寸为125×100×16 如图5-1所示

5.2凸模

因为零件为异形，采用线切割加工，采用整体直通式凸模。

凸模长度计算：L＝h

1＋h

2

＋t＋h，取凸模固定板的厚度为18mm，卸料板的

厚度为10mm，附加长度为h＝h

m

＋1＋(27－1－1) ＝5.5＋1＋25＝31.5(橡胶安

全高度27mm),t＝1mm,

则：L＝18＋10＋0.5＋31.5＝60mm

如图5-2所示

5.3模架

根据凹模外形尺寸125×100×16，选凹模材料为HT200钢上模座选

GB/T2855.5外形尺寸为125×100×30，下模座选GB/T2855.6外形尺寸为125×100×35。

模具的闭合高度与压力机的装模高度关系：

H max －H

1

－5≥H

模

≥H

min

－H

1

＋10

已知：H

max ＝170mm, H

min

＝130mm, H＝40mm

模具闭合高度应为：125≥H

模

≥100 实际模具闭合高度：

H 模＝H

上

＋H

下

＋H

垫

＋H

凹

＋H

凸

－1＝30＋35＋10＋16＋60－1＝150

5.4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~12mm,取10mm

5.5上、下垫板的设计

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

3mm~10mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：125×100×35

5.6导向销

导向销直径为Φ8、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。

5.7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。5.8防转销

为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：d=6mm,L=5mm。

5.9模柄的选择

选用旋入式模柄，材料Q235，并加防转销，根据压力机J23-6.3的相关

参数可知，模柄的外形安装尺寸为：Φ30×50。

5.10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Φ6×40;下模座连接销钉选用Φ6×50。

根据凹模和凸模以及其他主要零部件结构尺寸，结合导柱式落料模具的结构特点，查标准GB/T2855.1-2008选取后侧导柱125mm×100mm×（120～150）mm 以及配合的导套一幅。

6模具主要零件加工工艺的编制

6.1凸模加工工艺规程

材料：Cr12硬度：56～60HRC 如表6-1

6.2凹模加工工艺规程

表6-2

6.3卸料板加工工艺过程

材料：45#硬度：24～28HRC如表6-3

6.4上模座加工工艺过程

材料：HT200如表6-4

表6-4 6.5下模座加工工艺过程

材料：HT200如下表