圓形落料模具設(shè)計(jì)說明書

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(qiáng)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(jì)圓形落料件的模具方面，通過分析和計(jì)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(jī)，完成落料模的實(shí)體設(shè)計(jì)，并且對(duì)零件的技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)價(jià)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(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中圓形落料件的加工簡單，技術(shù)要求較低，從而降低了生產(chǎn)成本，能夠在實(shí)際應(yīng)用中有很高的經(jīng)濟(jì)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(huì)吞下去，也不會(huì)太鋒利刮傷手。零件工藝性分析1.1落料零件的結(jié)構(gòu)圖見以下圖1-1：O1.1落料零件的結(jié)構(gòu)圖見以下圖1-1：O零件圖的分析—0,50[^30,28圖1-1落料件結(jié)構(gòu)簡圖該零件為標(biāo)準(zhǔn)圓形落料件，其結(jié)構(gòu)簡單，沖裁時(shí)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,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(duì)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(jì)公差精度一般在IT11級(jí)以下，落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí)，當(dāng)沖裁厚度小于2mm的金屬板料，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5到3.2um零件工藝方案的確定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?yàn)槁淞稀Ｆ浼庸闆_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(jí)進(jìn)模，但考慮到級(jí)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(gè)簡單的落料模具，我認(rèn)為采取單工序模也是可行的。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(gè)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(duì)模具要求比較低，一般精度的模具即可滿足要求，適合本例。故本例采用此方案排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)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(jì)指導(dǎo)））可確定搭邊a=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(jì)算材料的利用率查［1］（3-16P50）衡量材料的經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料的利用率。n=A/BLX100%設(shè)計(jì)廢料+工藝廢料二廢料二消耗材料面積一實(shí)用材料面積一張板料上總的材料利用率=X100%式中 A——沖裁體面積——一張板料上所沖工件總數(shù)目LXB——板料長義寬（）計(jì)算可知A=2159,由排樣圖可知=1,LXB=100X34=3400，則n=0.635X100%=63.5%。模具設(shè)計(jì)模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定圖3-1 落料模結(jié)構(gòu)圖16、上下模座212、導(dǎo)柱3、導(dǎo)料板410、導(dǎo)套5、凸模固定板7壓入模柄8、防轉(zhuǎn)銷914、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(jì)的最大亮點(diǎn)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(qiáng)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(shí)間，又可保證模具的長時(shí)間利用，配合可替換的凸模，可以說是絕配，如圖3-2.

圖3-2落料模下半部分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(jì)，對(duì)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](3-2P43)落料件尺寸標(biāo)注在外形，根據(jù)公式3-2計(jì)算凹模直徑：式中D=(D—0.5A)+5凹 3-2凹 max 0D凹 凹模的基本尺寸；Dmax 拉深件外徑最大極限尺寸；A 落料件的公差；5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(jí)，由已知D=30.28mm，A=0.1mm，5d=+0.025，ftD=(30.28—0.5*0.1)+0.025凹 0

二30.23+°-025mm二、凸模直徑及公差查[1](3-3P43)根據(jù)公式(3-1)計(jì)算結(jié)果，按照下式計(jì)算凸模直徑d凸及公差：d=(D-Zmin)0 3-3凸 max 一3凸其中，3凸為凸模制造公差，根據(jù)相關(guān)資料，選取5p=0.02,則d凸二(30.23—0.03)002二30.20mm一0.02因此，凸模直徑為30.20mm，凹模直徑為30.23+產(chǎn)5mm0.02 0模具主要零件的設(shè)計(jì)與選用一、工作零件的選擇1、凸模查[1](3-32aP71)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!^級(jí)制造凸模選用標(biāo)準(zhǔn)圓凸模結(jié)構(gòu)形式如圖3-4所示，其固定端按!^級(jí)制造圖3-4凸模設(shè)計(jì)簡圖凸模的直徑設(shè)計(jì)為30.2mm,長度設(shè)計(jì)為L=60mm,與凸模固定板配合高度為3mm。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(qiáng)度和剛度。2、凹模查［1］（3-46P76）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(yàn)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(jì)不經(jīng)過這個(gè)計(jì)算，而是采用行業(yè)通用的“沖模設(shè)計(jì)手冊軟件版vr1.0”里面的標(biāo)準(zhǔn)圓凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)凹模厚度L（20到40mm）本次選用20mm厚度。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-5所示:圖3-5凹模設(shè)計(jì)簡圖二、卸料零件1、卸料裝置該落料模有設(shè)計(jì)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20X0.8=16mm三、模架及零件1、模架本設(shè)計(jì)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(diǎn)是受力平衡、結(jié)構(gòu)簡單適用于小型件加工。由凹模周界100mmx100mm、估計(jì)閉合高度來確定模架。其具體設(shè)計(jì)簡圖見圖3-9：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(shí)，設(shè)計(jì)中選用以下設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：

導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面留10-15mm的距離；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的距離，同時(shí)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(jī)滑塊和工作臺(tái)連接并傳遞壓力，因此，其材料選擇采用HT210以保證足夠的強(qiáng)度和剛度。本設(shè)計(jì)中采用了標(biāo)準(zhǔn)模架，上模座為205x120x25,下模座為205x120x30（單位mm）。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(jī)滑塊上。固定端與上模座孔采用H7/m6的過渡配合，并加上防轉(zhuǎn)銷。6x16防止轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖3-10）。^0,000006,000025.OC00032,0000圖3-10模柄的設(shè)計(jì)簡圖^0,000006,000025.OC00032,0000圖3-10模柄的設(shè)計(jì)簡圖6J.0UUU2、凸模固定板選擇單凸模固定板，并且固定板與凸模為過渡配合（本設(shè)計(jì)采用H7/m6），板寬選擇100mmx100mm，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(dòng)的現(xiàn)象10

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(jì)手冊軟件版VR1.0】。落料模具零件明細(xì)表序號(hào)零件名稱數(shù)量材料備注1下模座1HT210205x120x302左導(dǎo)柱120鋼A20h6x100GB/T3導(dǎo)料板1T8A100x100x44左導(dǎo)套120鋼A20H7x65x23GB/T5凸模固定板145鋼100x100x306上模座1HT210205x120x257壓入式模柄1Q23540x20JB/T7644.18防轉(zhuǎn)銷135鋼GB/T6x169上模內(nèi)六方螺釘435鋼M8x5010右導(dǎo)套120鋼A22H7x65x2311墊板1T8A100x100x512右導(dǎo)柱120鋼A22h6x100GB/T13卸料板1T8A100x100x1614下模內(nèi)六方螺釘435鋼M8x4015圓形凹模1Gr1216擋料銷1T8A17標(biāo)準(zhǔn)圓凸模1Gr1211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(gè)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(gè)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。模具沖裁力和壓力中心的計(jì)算一、沖裁力的計(jì)算查［1］（3-25P56）平刃口沖裁模的沖裁力F一般按下式計(jì)算：F二LtobF 沖裁力（N）L 沖裁周邊長度（mm）t 材料厚度ob 材料抗拉強(qiáng)度（MPa）12根據(jù)材料為Q235，未退火，0b抗拉強(qiáng)度為380到470兆帕查[2](1-4P9)F=Ltob=PI*(30.28x10-3)x(0.5x10-3)x400x106=19016N二、卸料力、推件力的計(jì)算一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：查[2](3-273-28P56)卸料力FX=KXF推件力FT=nKTFF 沖裁力n 同時(shí)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](3-11P57)可知KX=0.07Kt=0.055卸料力FX=1331.1N推件力Ft=12610N三、壓力機(jī)公稱壓力的確定查[1](3-31P57)F=F+F=19016+12610=31626NZT四、沖模壓力中心的確定沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線，否則沖壓時(shí)滑塊就會(huì)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(huì)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(jì)算。13

4.壓力機(jī)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(jī)滑塊行程L=30mm。壓力機(jī)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(jī)的最大裝模高度和最按照上述要求，結(jié)合工廠小裝模高度之間；工作臺(tái)臺(tái)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(shí)際生產(chǎn)條件，可選用開式壓力機(jī)。所選開式壓力機(jī)參數(shù)［2］查［5］（P101）選用開式雙柱可傾壓力機(jī)，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(tái)尺寸（前后mm義左右mm）：150x250墊板尺寸（厚度mm）：30模柄尺寸（直徑mmX深度mm）：25x40最大傾斜角度：30。5、產(chǎn)品的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)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(shí)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(duì)專業(yè)技術(shù)的要求不會(huì)太高，有利于降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jì)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(jì)上的優(yōu)勢與其他形狀的落料件相比尤為顯著。14致謝語圓形落料件模具是模具中較為簡單實(shí)用的一種，但是，在設(shè)計(jì)的初始階段，編者出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤和不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(shí)際加工過程中導(dǎo)向不精確、甚至撞模的