導板式落料模設計-材料成型課程設計課程設計說明書題目：班級：材料成型及控制工程學號：姓名：指導老師：時間：序言首先，冷沖模課程設計是模具專業，在學習過程中是一個重要的實踐性學習環節，其目的是：1.應用本專業所學知識和實訓技能，進行一次沖壓設計工作的實際能力，在提高獨立分析和解決實際問題的能力。2.通過查設計資料手冊熟悉設計標準和技術規定，通過方案認證設計與計算，計算機輔助繪圖，數據處理與綜合分析編寫與設計說明書等環節，進行工程師的基礎訓練，培養從科研工作的初步能力。3.培養勤奮求實，團結互助，勇于創新的優良品質。其次，沖裁模具的基本結構及工作原理如下沖裁模具按工序組合程度可分為：簡單沖裁模、連續沖裁模、復合沖裁模。（一）簡單沖裁模即敞開模1、定義：它是指在一次沖裁中只完成沖孔或落料的一個工序。2、簡單沖裁模按其導向方式可分為：（1）無導向單工序模它的特點是結構簡單,重量輕、尺寸較小、模具制造容易、成本低廉。但沖模使用安裝時麻煩,模具壽命低,沖栽件精度差,操作也不安全。無導向簡單沖模適用于精度要求不高、形狀簡單、批景小或試制的沖裁件。（2）導板式簡單沖裁模模精度高、壽命長、使用安裝幀、操作安全,.但制造比較復雜。一般適用于形狀較簡單、尺寸不大的工件。（3）導柱式簡單沖裁模由于這模具準確可靠,能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長而且在沖床上安裝使用方便，因此導柱式沖裁模是應用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產。（二）連續沖裁模1、連續沖裁模的定義：按一定的先后程序，在沖床的滑塊的一次到和中，在模具的不同位置上，完成沖孔，落料導兩個的上的沖后工序的沖裁模，又稱及進模或跳步模。2、連續沖裁模的定位原理可分為：導正銷定位原理、側刃定距原理（三）復合沖裁模1、復合沖裁模的定義：在部床滑塊的一次行程中，在沖模的同一工位上同時完成內孔和外形兩種的上工序的沖裁模。2、復合沖裁模按結構可分為：正裝式復合模、倒裝式復合模最后，希望通過本次冷沖模課程設計，能進一步鞏固課程，擴大所學到的知識，加深對知識的理解。2019-01-13目錄序言................................................................................................................................1目錄................................................................................................................................3設計任務書及產品圖....................................................................................................5第一章沖裁工藝設計..................................................................................................61-1對尺寸、精度的分析......................................................................................61-2零件的數目與沖壓模具結構分析.................................................................61-3零件的材料分析..............................................................................................61-4排樣設計..........................................................................................................7第二章模具基本結構的擬定....................................................................................82-1確定基本結構..................................................................................................82-2確定導向和定位方式.....................................................................................92-2-1確定定位方式........................................................................................92-2-2確定導向方式.......................................................................................9第三章壓力機的選擇................................................................................................103-1計算工藝總力................................................................................................103-2計算壓力中心................................................................................................113-3壓力機的選擇................................................................................................13第四章模具零件的設計............................................................................................144-1成形零件的設計............................................................................................144-1-1凸凹模刃口尺寸的計算....................................................................144-2工作零件結構設計........................................................................................164-2-1凹模外形尺寸設計與形狀選擇..........................................................164-2-2凸模外形尺寸設計與形狀選擇..........................................................174-3固定零件設計................................................................................................174-3-1模柄......................................................................................................174-3-2上下模板..............................................................................................174-3-3凸模固定板.........................................................................................174-3-4墊板......................................................................................................184-4定位零件.......................................................................................................184-4-1導料板..................................................................................................184-4-2定距側刃..............................................................................................184-5導向零件.......................................................................................................194-6螺釘和圓柱銷................................................................................................19小結..............................................................................................................................20參考文獻......................................................................................................................21設計任務書及產品圖基本要求及設計步驟建議：沖裁工藝設計：對制件的結構、尺寸、精度、數量、材質等要素進行分析，初步確定制件的沖裁工藝，計算搭邊尺寸、毛坯尺寸，確定排樣圖；模具結構方案設計；根據沖裁工藝方案，初步確定模具結構方案和坯料導向、定位方式；計算沖裁力，初步選擇沖壓設備；了解其行程、噸位、容模尺寸等有關技術參數；計算并確定沖裁間隙繼而確定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、結構形式；選擇凸模、凹模協調模具各零件的結構、尺寸，完善導料、定位等輔助功能件結構；繪制模具總裝配圖：1)、按裝配圖要求標注尺寸及配合性質、技術要求等；2)、零件標號無遺漏；明細表內容詳實、規范；3)、制圖遵照國家標準；排樣圖按習慣繪在總裝圖的右上角或適當位置。繪制凸模、凹模零件圖，尺寸、粗糙度標注齊全；編寫設計說明書一份，要求內容詳實，措詞準確，具有較好的可讀性；10、其它詳見《“模具設計”課程設計指導書》。第一章沖裁工藝設計1-1對尺寸、精度的分析由于零件沒有做尺寸的上下偏差要求，同時也是非圓形件，公差等級取IT7級。所以落料模精度取IT5級。1-2零件的數目與沖壓模具結構分析沖裁件的數目確定屬于大批量的生產，且結構簡單，所以，采用單工序落料模即可。1-3零件的材料分析零件的材料是20鋼，屬于優質碳素結構鋼，σb=420MPa,τ=320MPa可以看到，材料的剪切強度比較大，而且，綜合零件的厚度比較小，所以在后面設計卸料的時候，在用彈性卸料的方式不可以滿足要求的前提下，應該考慮采用剛性卸料裝置卸料。1-4排樣設計該零件基本是三角形的零件，所以直接采用有廢料的直對排方式就可以了，根據零件的厚度0.8mm，查教材表2-13可以知道側搭邊a=1.2mm，工件間距離a1=1.0mm,根據零件的尺寸和a1和a的值，就可以計算條料的寬度。由于:B=（D+2a+nC)0?△,（1-1）從教材表2-16可以知道，側刃沖切的料邊寬度C=1.5mm，所以B=21+2×4.5+1×1.5=31.5mm,（1-2）同時，可以知道步距的大小為S=(19.3+0.8)/2×3≈32（1-3）經過取整數，所以條料的寬度是B=32mm。排樣圖如下圖1-1所示：圖1-1排樣圖第二章模具基本結構的擬定2-1確定基本結構上部分由模柄、上模座、凸模、定距側刃、凸模固定板、墊板以及各自緊固件組成。下部分主要由導板、導料板、落料凹模、下模座、擋塊、承料板以及其相應的緊固件組成。出件方式為下出件。其結構簡圖如下圖2-1。圖2-1設計草圖2-2確定導向和定位方式2-2-1確定定位方式由于是單工序落料模，可以采用單側刃控制送料進距，從而進行定位，導料板在垂直板材進給方向起作用。2-2-2確定導向方式下面是常應用的幾中導向方式和其各自的特點：1.無導向簡單沖裁模特點：結構簡單，尺寸較小，重量較輕，模具制造簡單，成本低，但沖裁件精度差，模具壽命低。2.導板式簡單沖裁模導板模比無導向簡單沖裁模的精度高一些，模具壽命也較長，使用安裝比較方便，操作較容易、安全；缺點是：模具結構較復雜，故一般適用于形狀簡單，尺寸不大的沖裁件。3.導柱式簡單沖裁模特點：導向精度高，沖裁件尺寸穩定，互換性更好，使用安裝方便，操作安全，模具壽命高，但制造工藝復雜，模具成本高。考慮到零件的數量要達到大批量生產,再考慮工藝復雜性、模具成本入手，選擇導板式簡單沖裁模。第三章壓力機的選擇3-1計算工藝總力沖裁力計算：根據課本公式（2-1）F=KLtb（3-1）F—沖裁力L—沖裁件周邊長度（mm）t—材料厚度（mm）τ—材料的抗剪強度（Mpa）K—系數。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。查表得20號鋼的抗剪強度為τ=320MPa，在沖裁的時候，K的值通常是取1.3，查沖壓手冊得τb，L=52.43（mm）。由上式知道各力的大小為：沖裁力：F沖=KLtτb=1.3×52.43×0.8×320=17.61（kN）(3-2）推件力：F推=nK推F沖=5×0.055×17.61kN=4.843（kN）(3-3)式中查表3-4.得：K推=0.055mm,n=h-1/t=5-1/0.8=5該落料模采用是單側刃,導正結構及剛性卸料和下出件（沖孔廢料）方式.則總沖壓力F:F=F推+F沖=17.61kN+4.843kN=22.453（kN）又因為該模具一次沖兩件，所以總的沖壓力為F總=F×2=44.906(KN)3-2計算壓力中心根據壓力中心的計算公式是F1x1+F2x2+?+Fnxnn1FixiX0==(3-4)i=1FiF1+F2+?FnnF1y1+F2y2++?+Fnyni=1FiyiY0==(3-5)F+F+?+FF12ni=1i建立如下圖所示3-1所示的坐標，并且求出單個工件的壓力中心相應的壓力中心的值如表3-1所示。圖3-1坐標系的建立表3-1壓力中心的求解又因為工件相對于x軸對稱，所以壓力中心y坐標為0所以，x=((9.425×（-0.6））×2+8×5.66×2+11.3*(-4))/(9.425+8+6.283+8+9.425+11.3)=0.6494所以，單個工件的壓力中心為（0.6494,0）對于一次沖兩件的沖裁方法，建立坐標系如圖：圖3-2總坐標系的建立則兩工件各自壓力中心相對于新坐標系的坐標分別為(-16,-0.8506)、(16.-0.8506)。則單次沖裁的壓力中心坐標為X=（L1×(-16)+L2×16）/（L1+L2）=0Y=(L1×(-0.8506)+L2×0.8506)/(L1+L2)=0即總壓力中心坐標為（0,0）3-3壓力機的選擇根據總力的大小和壓力中心及滑塊行程，初步選擇壓力機的要求技術參數如下表：表3-2壓力機的主要參數值HP-40第四章模具零件的設計4-1成形零件的設計4-1-1凸凹模刃口尺寸的計算圖4-1零件尺寸圖.利用配合加工的方法來加工凸模和凹模，以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。具體如下：查教材表2-6得Zmin=0.040Zmax=0.056?=Zmax-Zmin=0.056-0.040=0.016(4-1)凹模磨損后，所有尺寸增大根據公差為IT7，L1~L6的尺寸偏差依次為：0.012mm,0.015mm,0.012mm,0.015mm,0.012mm,0.021mm。查表2-11得x1=x2=x3=x4=x5=x6=1.0。有公式（2-11）得+(1/4)*0.012A1d=(4-1.0×0.012)0+0.003=3.9880(4-2)+(1/4)*0.015A2d=(8-1.0×0.015)0+0.004=7.9850(4-3)+0.003+(1/4)*0.012A3d=(4-1.0×0.012)0=3.9880(4-4)+(1/4)*0.015A4d=(8-1.0×0.015)0+0.004=7.9850(4-5)+0.003=3.9880(4-6)+(1/4)*0.012A5d=(4-1.0×0.012)0+(1/4)*0.021A6d=(11.3-1.0×0.021)0+0.005=11.2790(4-7)該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應部分尺寸配置，保證雙面間隙Zmin~Zmax=0.040~0.056mm。凹模尺寸標注見下圖圖4-2凹模尺寸4-2工作零件結構設計4-2-1凹模外形尺寸設計與形狀選擇采用直筒形刃口，刃口高度h=5mm凹模厚度：H=kb（≥15mm）(4-7)H=0.33×21＜15mm取H=25mm查表8-1得其中K0.33圖4-3凹模刃口凹模壁厚：C=（1.5~2）H=2×25=50mm(4-8)凹模外形尺寸L=b+2Ｃ=21+100=121mmB=L+2C=81+100=181mm注：B為與送料方向平行的零件最大外形尺寸，L為垂直與送料方向的零件最大外形尺寸C為凹模壁厚H為凹模高度由于直臂式刃口強度較高，修刃后尺寸不變，選用直臂式刃口凹模。本制件采用單工序模，依據模架類型按國標圓整得：B=240L=155mmH=25mm尺寸比較大，可以優先采用整體式凹模。4-2-2凸模外形尺寸設計與形狀選擇本模具為非圓形凸模，采用直通式結構。用N7/m6鉚接固定。凸模固定板厚度:H1=(0.6-0.8)H=0.8H=12mm(4-9)凸模長度L：L=H+H1+H2+H3=20+12+15+8=55mm(4-10)H1----固定板的厚度（mm）H2----固定卸料板的厚度（mm）H3----導尺（導板）或坯料的厚度（mm）H4----附加長度（mm）多取15~20mm4-3固定零件設計4-3-1模柄選用旋入式模柄，通過螺紋與模座連接，用小螺釘防松，用于中小型模具，裝卸方便。選用A32×78,國標2862-81.Q2354-3-2上下模板沖模的全部零部件，均安裝在上、下模板上，從而構成模具的整體并傳遞壓力機的壓力，來完成沖制工作。模板應該具備足夠的強度和剛度。如果模板剛度不足，則沖模工作時模板會產生嚴重的彈性變形，導致模具零件迅速磨損或損壞.下模座厚度H下=40mm，上模座厚度取H上=30mm則模具閉合后的高度H=30+10+55-3.5+25+40=156.5mm可見該模具的閉合高度小于所選壓力機的封閉高度，因此該壓力機滿足使用要求。4-3-3凸模固定板固定板主要用于將中小型模具固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應保證凸模安裝孔外，還應考慮螺釘和銷釘孔的位置，厚度為凹模厚度的60%~80%。此處取12mm。固定板孔與凸模采用過渡配合（H7/m6），壓入后端面磨平，以保證沖模垂直度。材料取45鋼。4-3-4墊板墊板厚度：4~12㎜，視要求可適當加厚。此處取10mm。外形尺寸按照固定板形狀決定。材料選用45鋼。4-4定位零件4-4-1導料板選擇導料板與導尺制成整體式的形式。為了使條料順利通過，導料板間的距離應該等于條料的最大寬度加上一間隙值（一般不大于0.5mm），此處取導料板寬度B為35mm，厚度H取6~8mm，此處取8mm,導料板間距離取35mm。圖4-4導料板為了保證條料靠近導料板一側順利送料，此處采用擋塊控制4-4-2