精品圆筒形件落料模具.docx

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精品圆筒形件落料模具

圆筒形件落料模具.

序言

目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。

主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。

随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。

模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。

模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度,高生产率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。

第一部分冲压成形工艺设计

Ⅰ明确设计任务，收集相关资料

1.冲压件的产品图及技术要求

零件图如设计任务书中所示的零件图。

技术条件应明确合理。

由此可对拉深件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性能等有全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。

2.生产类型

生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、、小批量生产。

根据生产纲领和产品零件的特征或工作的每月担负的工序数，确定该零件的生产类型为大批量生产。

3．工艺装备

大批量的的采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。

Ⅱ冲压工艺性分析

1材料10钢是优质碳素结构刚，易于拉伸成形，具有良好的冲压性能

2工件结构该落料件为圆形件。

3尺寸精度零件图上工件外形尺寸Φ120.870－0.30，一般冲压均能满足精度要求。

Ⅲ制定冲压工艺方案

1.工序性质和数量。

该零件精度要求较低，故采用单模工序。

2.工序顺序和组合

（1）工序顺序

由于为单工序模具，所以直接落料即可，无需进行其他工序

（2）工序组合方式选择

冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。

减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。

根据零件图的要求及批量，为单工序模具，所以无需考虑工序组合！

Ⅳ确定毛坯形状，尺寸和主要参数计算

1.毛坯尺寸计算

该工件位无凸缘圆筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯直径

图1

1.毛坯尺寸

1确定是否加修边余量

由于坯料的各向异性和模具间隙不均等因素的影响，拉深后工件的边缘不整齐，甚至出现突耳，需在拉深后进行修边，所有在计算坯料直径时，要确定是否需要增加修边余量。

零件的相对高度h/d＝（48-1）/（58-2）＝0.783，根据查表7-4可知，修边余量δ＝2㎜

（1）计算毛坯直径

D＝

d1＝46㎜，

d2＝60㎜，δ＝2㎜，

h＝40㎜，rg＝6+1＝7㎜

取D＝128.87mm

2排样及材料利用率

（1）排样方法

冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。

根据零件的形状和排样方法确定为直排排样。

（2）搭边与料宽

1〉搭边

排样中相邻两个零件之间的余量或零件与条料边缘件的余量称为搭边。

。

由排样图知搭边值a1=1.5，a=1.2

式中a1——侧面搭边值

a——冲件之间的搭边值

2〉送料步距和条料宽度的确定

a.送料步距

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）其大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。

b.条料宽度

条料宽度的确定原则：

最小条料宽度要保证冲裁件零件周边有足够的搭边值。

最大条料宽度要能在冲裁时顺利在导料板之间送行并与导料板之间有一定的间隙。

根据零件图要求，导料板之间无测压装置。

送料进距：

s=D+a=120.87+1.2mm=122.07mm

条料宽度：

b=D+2a1=120.87+2×1.5mm=123.87mm

式中D——平行于送料方向冲裁件的宽度

3〉裁板方法

板料规格选用2mm×1120mm×2240mm

每张钢板裁板条数n1:

为了操作方便，采用横裁，即

n1=2240/123.87=18条余10.42mm

每条裁板上的工件数n2

n2=（B－a1）/s=（1120-1.2）/122.07=9个

式中B——钢板宽度（每条裁板的长度）1000mm

每张钢板上的工件总数：

n总=n1×n2=162个

（3）材料的利用率

衡量材料的经济利用率的指标是材料的利用率

=（n总×πD2）/（4L×B）x100%=（162×3.14×120.872）/（4×1120×2240）×100%

=74%

第二部分冲压模具设计

Ⅰ确定冲模类型机结构形式

在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择单工序模，又因零件的几何形状简单对称，工件间无搭边值，单工序结构相对简单，操作方便，又可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠、便于操作，所以模具类型为少废料单工序模。

Ⅱ计算工序压力，选择压力机

1.冲裁力，推荐力是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。

1）冲裁力

F落＝πDδt

＝3.14×120.87×360×2N

＝273.262KN

≈274KN

式中δ——材料抗剪强度

查文献【2】P345附录表可知

10钢δ＝294～432MPa取δ＝360Mpa

2.推件力

据文献【1】P66查表3-18知凹模直刃口高度h=8mm

n=h／t=8／2=4

F推＝nK推F冲

＝4×0.055×274KN

＝60.28KN

式中n——冲孔时卡在凹模内的废料数，n＝4；

K推——推件力因素，K推＝0.055。

故总冲压力为：

F总＝F落+F推

＝274+60.28

＝334.28KN

从满足冲压力要求看，选用400KN规格的压力机其主要技术参数为：

公称压力：

400KN

滑块行程：

100mm

行程次数：

80次／min

最大封闭高度：

300mm

最大封闭调节量：

70mm

工作台尺寸：

560mm×3600mm

模柄孔尺寸：

Φ50mm×70mm

工作台模板厚度：

70mm

Ⅲ计算模具压力中心

模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。

冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。

冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。

由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。

由图3可知，其压力中心就在圆心上。

即X0=0，Y0=0。

图3

Ⅳ计算模具零件主要工作部分的刃口尺寸

1凸、凹模刃口尺寸的确定

凸、凹模刃口尺寸的确定原则

1）考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。

因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。

冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。

用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。

2）考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。

刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。

3）考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。

一般冲模精度较冲件精度高2~3级。

2凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸

其公式见表：

表一凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式

工序性质

冲件尺寸

凸模尺寸

凹模尺寸

落料

D0-Δ

Dp=（D—XΔ—Zmin）0-δp

Dd=（D—XΔ）0+δd

表示：

Dp，Dd——分别为落料凸，凹模刃口尺寸

dp，dd—分别为冲孔凸，凹模刃口尺寸

D，d—分别为落料件外径和冲孔件的基本尺寸

p，

d—分别为凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7.

Δ——制件的制造公差

Zmin—最小合理间隙

X—磨损系数，其值在0.5~1之间。

零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT11，X=0.5为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必须

p+

d≤Zmax—Zmin

3凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸

（1）落料刃口尺寸计算

据文献【1】P45查表，对于落料部分按公差IT11级计算，所以落料件尺寸为Φ120.870－0.30mm，根据文献【3】P93查4-4表得冲裁刃口双面间隙为Zmin＝0.246mm,Zmax＝0.360mm.Φ120.870－0.30的制造公差查表得δ凹＝0.040mm，

δ凸＝0.030mm

δ凹+δ凸=0.04+0.03mm=0.070mm

Zmax-Zmin=0.360-0.246mm=0.114mm

由于δ凹+δ凸≤Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模分别制造的法。

磨损系数为x=0.5.则凹模刃口尺寸为

D凹=（Dmax-x△）+δ凹0

=（120.87-0.5×0.3）+0.040

=120.885+0.040

D凸=（D凹-Zmin）0-δp

=（120.885-0.246）0-0.03

=120.6390-0.03

凹模刃口尺寸d凹按凹模实际尺寸配制，其双面间隙为0.1～0.4mm为保证模具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.01mm配合间隙。

Ⅵ模具零件的选用

1.模架的选择

模架产品标准：

（GB/T2851.1～GB/T2851.7,GB/T2852.1～4为铸铁模架,JB/T7181.1～7181.4和JB/T7182.1～7182.4为钢板模架）。

模架的选择一般根据凹模定位和卸料装置的平面而定，选择模座的形状和尺寸，模座外形，尺寸比凹模相应尺寸大40～70mm。

模座厚度一般取凹模厚度的1～1.5倍。

下模座外形尺寸至少超过压力机约50mm，同时选择的模架与闭合后的模具设计的高度相适应。

通常所说的模架由上模座，下模座，导柱，导套四部分组成，一般标准模架不包括模柄。

模架是整副模具的骨架，它是连接冲模主要零件的载体，模具的全部零件都固定在它上面，并承受冲压过程的全部载荷。

模具的上模座盒下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。

上下模间的精确位置由导柱导套来实现。

模架的选择应从三方面入手：

依据产品零件精度，模具工作零件配合精度、高低确定模架精度；根据产品零件精度要求，形状，板料送料方向选项二模架类型；根据凹模周界尺寸确定模架的大小规格。

查文献【4】P982表5.1—3选择《后侧导柱模架》GB/T2851.3-1990。

后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命，此模架一般用于较小的冲裁模。

2.凹模尺寸计算

凹模厚度Hd=KbK为系数，b是冲裁件最大外形尺寸

查文献【1】P66表3—19k=0.2

=120.87×0.2=24.174

凹模壁厚C=（1.5～2Hd）=36.261～48.384取C=40mm

凸模采用圆形冲孔凸模，采用固定板式固定方式

据凹模外形尺寸

200mm，选用近似标准模板L×B，为200mm×200mm.

取50mm，上模垫板厚度

8mm，凸模固定板

为36mm,下模座厚度

取40mm.

GB/T2861.1A型导套d／mm×L／mm×D／mm为

32×115×48（mm）

GB/T2861.1A型导柱d/mm×L/mm×为

32×210（mm）

GB/T2865.5上模座

GB/T2865.6下模座

3.模柄的选择

根据压力机模柄孔尺寸，选择GB/T7646.1-1994压入式模柄。

4.其他结构尺寸

垫板：

200×8（mm）

凸模固定板：

200×36（mm）

刚性卸料板：

200×12（mm）

导料板：

200×8（mm）

凸模长度：

Hp=凸模固定板厚+卸料版厚+导料板厚+安全距离+凸模磨损修量

=36+12+8+20+0.5=76.5

取Hp=77mm

那么该模具的闭合高度：

板厚

H0=Hp+H上+H下+H垫板+

式中上模板厚H上=50mm

下模板厚H下=60mm

凹模厚度

=40mm

下模板厚H垫板=8mm

所以

=Hp+50+60+8+40

=234mm。

设计总结

冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生再学完基础理论课，技术基础深和专业课的基础上所设置的一个重要实践性教学环节，其目的是综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力，巩固与扩大课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等，通过毕业设计，使自己再其后各方面知识有所提高。

参考文献

1、胡建华主编．冲压工艺与模具设计．北京大学出版社

2、李启涵主编．冲压成型工艺模具设计．科学出版社

3、赵伟阁主编．模具设计．西安电子科技大学出版社

4、王孝培编．中国模具工程大典．电子工业版社

5、杨占尧主编．现代模具工手册．化学工业出版社