圓形落料模具設(shè)計說明書

1、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)計圓形落料件的模具方面，通過分析和計算，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，完成落料模的實體設(shè)計，并且對零件的 技術(shù)適用性和經(jīng)濟價值進(jìn)行分析，較為全面的展現(xiàn)出圓形落料件模具的特點和優(yōu)點。本設(shè)計中圓形落料件的加工簡單，技術(shù)要求較低，從而

2、降低了生產(chǎn)成本，能夠在實 際應(yīng)用中有很高的經(jīng)濟效益，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，小朋友不會吞下去， 也不會太鋒利刮傷手。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:J 0.50該零件為標(biāo)準(zhǔn)圓形落料件，其結(jié)構(gòu)簡單，沖裁時沖裁變形區(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,

3、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)濟公差精度一般在IT11級以下，落料件公差等級最好低于IT10級，當(dāng)沖裁厚度小于2mm勺金屬板料，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5到3.2um2、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)特征可知加工工序為落料。其加工為沖裁加工。由于此圓形片為批量生產(chǎn)，應(yīng)選擇效率較高的級進(jìn)模，但考慮到級進(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，又是一個簡單的落料模具，我認(rèn)為采取單 工序模也是

4、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)計及材料利用率的計算由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)計指導(dǎo)）可確定搭邊a

5、=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） *計算材料的利用率查1 （ 3-16 P50 ）衡量材料的經(jīng)濟利用的指標(biāo)是材料的利用率。n = A/BL X 100%設(shè)計廢料+工藝廢料=廢料=消耗材料面積一實用材料面積一張板料上總的材料利用率=X 100%式中 A沖裁體面積一張板料上所沖工件總數(shù)目LXB板料長乂寬（）計算可知 A=2159，由排樣圖可知=1，LX B=100X 34=3400,則 n = 0.635 X 100%=63.5%3、模具設(shè)計3.1 模具類型及結(jié)構(gòu)形

6、式的確定765432891011213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)計的最大亮點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)約制造新模具的時間, 又可保證模具的長時間利用，配合可替換的凸模，可以說是絕配，如圖3-

7、2.£1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，對落料件 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計算凹模直徑：凹D凹(Dmax 0.5 )03-2式中D凹凹模的基本尺寸；Dmax拉深件外徑最大極限尺寸；落料件的公差；凹凹模的制造公差。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，由已知Dmax=30.28mm=0.1mm d =+0.025，故D凹(30.28 0.5 0.1)00'0250.025= 30.

8、23 0 mm、凸模直徑及公差查1(3-3 P43)根據(jù)公式(3-1 )計算結(jié)果，按照下式計算凸模直徑 d凸及公差:/ 0 d 凸(D max其中，凸為凸模制造公差，根據(jù)相關(guān)資料，選取p=0.02，則d凸(30.23 0.03) 0 020=30.2 0.02 mm00.025因此，凸模直徑為30.2 0.02 mn，凹模直徑為30.23 0 mm3.3模具主要零件的設(shè)計與選用、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級制造圖3-4 凸模設(shè)計簡圖凸模的直徑設(shè)計為30.2mm長度設(shè)計為L=60mm與凸模固定板配合高度為3mm

9、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)計不經(jīng)過這個計算，而是采用行業(yè)通用的“沖模設(shè)計手冊軟件版vrl.0 ”里面的標(biāo)準(zhǔn)圓凹模進(jìn)行設(shè)計凹模厚度L（ 20到40mm）本次選用20mm厚度。圖3-5凹模設(shè)計簡圖、卸料零件1、卸料裝置該落料模有設(shè)計普通的卸料裝置:此卸料板厚度為16根據(jù)h=0.8到1乘于凹模厚度，即20 0.8=16mm三、模架

10、及零件1、模架本設(shè)計中拉深模采用后側(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估計閉合高度來確定模架。其具體設(shè)計簡圖見圖 3-9 :n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，設(shè)計中選用以下設(shè)計基準(zhǔn)：導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面留 1O-15mm6勺距離；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勺距離

11、，同時上模座開橫槽，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，分別與壓力機滑塊和工作臺連接并傳遞壓力，因此，其材料選擇采用 HT210以保證足夠的強度和剛度。本設(shè)計中采用了標(biāo)準(zhǔn)模架，上模座為205 120 25,下模座為205 120 30（單位mr）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滑塊上。固定端與上模座 孔采用H7/m&勺過渡配合，并加上防轉(zhuǎn)銷 6 16防止轉(zhuǎn)動（如圖3-10）。0HOOO &5.UQU0:1 .1 1r圖3-10模柄的設(shè)計簡圖2、凸模固定板選擇單凸模固定板，并且固定板與凸模

12、為過渡配合（本設(shè)計采用H7/m®,板寬選擇100mm 100mm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)計手冊軟件版VR1.0】。落料模具零件明細(xì)表序號零件名稱數(shù)量材料備注1下模座1HT210205 120 302左導(dǎo)柱120鋼A20h6 100 GB/T3導(dǎo)料板1T8A1

13、00 100 44左導(dǎo)套120鋼A20H7 65 23 GB/T5凸模固定板145鋼100 100 306上模座1HT210205 120 257壓入式模柄1Q23540 20JB/T 7644.18防轉(zhuǎn)銷135鋼GB/T 6 169上模內(nèi)六方螺釘435鋼M8 5010右導(dǎo)套120鋼A22H7 65 2311墊板1T8A100 100 512右導(dǎo)柱120鋼A22h6 100 GB/T13卸料板1T8A100 100 1614下模內(nèi)六方螺釘435鋼M8 4015圓形凹模1Gr1216擋料銷1T8A17標(biāo)準(zhǔn)圓凸模1Gr123.5 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

14、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算、沖裁力的計算查1（3-25 P56）平刃口沖裁模的沖裁力F般按下式計算:F=LtF沖裁力（NL沖裁周邊長度（mmt材料厚度b材料抗拉強度

15、（MPa根據(jù)材料為Q235,未退火，b抗拉強度為380到470兆帕白 查2 (1-4 P9)F=Lt b=PI*(30.28 X 10-3) X (0.5 X 10-3) X 400X 106=19016N二、卸料力、推件力的計算一般用下列經(jīng)驗公式計算：查2 (3-27 3-28 P56)卸料力Fx=KXF推件力Fr=nKTFF沖裁力n同時梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)n=h/th凹模洞口的直壁高度t材料厚度查1(3-11 P57)可知 KX=0.07 K t=0.055卸料力 Fx=1331.1N推件力Ft=12610N三、 壓力機公稱壓力的確定查1(3-31 P57)Fz=F+F=19016+126

16、10=31626N四、沖模壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。 模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機滑塊的中心 線，否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，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，無需計算。4. 壓力機的選用根據(jù)第三章已知條件，模具閉合高度近似為H=120mm壓力機滑塊行程L=30mm壓力機的行程要保證配料能夠放入，沖模的封閉高度應(yīng)該在壓力機的最大裝模高度和最 小裝模高度之間；工作臺臺面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按照上述要求，結(jié)合工廠 實際生產(chǎn)條

17、件，可選用開式壓力機。所選開式壓力機參數(shù)2:查5（ P101）選用開式雙柱可傾壓力機，J21-4公稱壓力：40KN滑塊行程：30mm閉合高度調(diào)節(jié)量：40mm工作臺尺寸（前后 mm X左右mm）: 150 250墊板尺寸（厚度mm）: 30模柄尺寸（直徑mm X深度mm）: 25 40最大傾斜角度：305、產(chǎn)品的技術(shù)與經(jīng)濟特點從第一章的產(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)過程中對專業(yè)技術(shù)的要求不會太高， 有利于降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值。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

18、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)濟上的優(yōu)勢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用的一種，但是，在設(shè)計的初始階段，編者出現(xiàn)了很多錯誤和不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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，有可能造成實際加工過程中導(dǎo)向 不精確、甚至撞模的現(xiàn)象；在