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前 言改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴(lài)進(jìn)口。落料模具可以制成圓形、長(zhǎng)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(lái)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。本設(shè)計(jì)中圓形落料件的加工簡(jiǎn)單，技術(shù)要求較低，批量較大，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。第 0 頁(yè) 共 16 頁(yè)目錄前言1、零件工藝性分析 ..............................................21.1、零件圖的分析 ...........................................................................................................................22、零件工藝方案的確定 ..................................................................................................................32.1、排樣方案的比較 ............................................................................................................................32.2、排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 ..................................................................................33、模具設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................43.1、模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)形式的確定 ................................................................................................43.2、模具工作部分刃口尺寸及公差 ...........................................................................................43.2.1 凹模直徑及公差 .............................................................................................................53.3.2 卸料零件 ..........................................................................................................................73.3.3 模架及零件 .....................................................................................................................83.3.4 其他支撐零件 .................................................................................................................93.4、模具的零件詳細(xì)清單 .............................................................................................................93.5、模具的裝配方法 ....................................................................................................................103.6、模具沖裁力和壓力中心的計(jì)算 .........................................................................................113.6.1 沖裁力的計(jì)算 .............................................................................................................113.6.2 卸料力、推件力的計(jì)算 ............................................................................................113.6.3 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定 ............................................................................................123.6.4 沖模壓力中心的確定 .................................................................................................124、壓力機(jī)的選用 ................................................................................................................................125、結(jié)語(yǔ) .....................................................................................................................................................13參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................................14致謝 .............................................................................................................................................................15第 1 頁(yè) 共 16 頁(yè)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(jiàn)圖 1-1：圖 1-1：落料件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖該零件為標(biāo)準(zhǔn)圓形落料件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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=42.45mm，厚度 t=0.07mm，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 3.2u第 2 頁(yè) 共 16 頁(yè)2、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?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(jiǎn)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(jiǎn)單的單工序落料模。在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U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(jiǎn)單落料工序，材料為 Q235，初步擬定如下的排樣方法；圖 2-2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(mǎn)足要求，適合本例。故本例采用此方案。2.2、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 46.5mm。（取值：47mm）計(jì)算材料的利用率查[1]（3-16 P50）第 3 頁(yè) 共 16 頁(yè)衡量材料的經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料的利用率。=1，L×B=100×34=3400 ,則 η= 0.635×100%=63.5%。3、模具設(shè)計(jì)3.1、模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)形式的確定圖 3-1：落料模結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)采用了可替換的圓形凹模，此凹模不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度可靠而且可拿出來(lái)，進(jìn)行磨刃，或著替換新的凹模，這樣一來(lái)可以，節(jié)約制造新模具的時(shí)間，又可保證模具的長(zhǎng)時(shí)間利用。第 4 頁(yè) 共 16 頁(yè)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(jì)，對(duì)落料件的尺寸精度和粗糙度都有很大的影響。3.2.1 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(jì)算凹模直徑：3-2 凹）（凹 ?0max5.D????式中： ———凹模的基本尺寸；凹———拉深件外徑最大極限尺寸；maxD———落料件的公差；?———凹模的制造公差。凹?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=42.5mm， =0.1mm， =+0.025，故maxD?d?025.13.542????）（凹= mm0.7?3.2.2 凸模直徑及公差查[1](3-3 P43)根據(jù)公式（3-1）計(jì)算結(jié)果，按照下式計(jì)算凸模直徑 及公差：凸d3-3 0maxZinDd凸）（凸 ???其中， 為凸模制造公差，根據(jù)相關(guān)資料，選取 =0.02，則凸? p02.5.42d??）（凸= mm02.45?因此，凸模直徑為 mm，凹模直徑為 mm。025.4? 0.7第 5 頁(yè) 共 16 頁(yè)3.3、模具主要零件的設(shè)計(jì)與選用3.3.1 工作零件的選擇凸模查[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(jí)制造圖 3-4 凸模設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖凸模的直徑設(shè)計(jì)為 42.45mm，長(zhǎng)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。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(yàn)公式來(lái)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(guò)這個(gè)計(jì)算，而是采用行業(yè)通用的“沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)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。第 6 頁(yè) 共 16 頁(yè)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 3-5 所示：圖 3-5 凹模設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖3.3.2 卸料零件卸料裝置第 7 頁(yè) 共 16 頁(yè)根據(jù)：h=0.8～1 乘以凹模厚度，即：20 0.8=16mm?則|：此卸料板厚度為 16 mm3.3.3 模架及零件模架本設(shè)計(jì)中落料模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱分布在模座的后側(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)向精度較高，前后左右都可以進(jìn)料，取放工件方便。由凹模周界 100mm 100mm、估計(jì)閉合高?度來(lái)確定模架。其具體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 3-9：圖 3-9 導(dǎo)柱模架導(dǎo)向裝置 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(guò)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)：第 8 頁(yè) 共 16 頁(yè)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(kāi)橫槽，以便排氣和出油。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 205 120 25，下模座為 205 120 30（單位??mm）。3.3.4 其他支撐零件模柄 查[1]（97）選擇壓入式模柄，通過(guò)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(guò)渡配合，并加上防轉(zhuǎn)銷(xiāo) 6 16 防止轉(zhuǎn)動(dòng)。??2、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(guò)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。3.4、模具的零件詳細(xì)清單以下是一些主要零件的詳細(xì)參數(shù):落料模具零件明細(xì)表序號(hào)零件名稱(chēng)數(shù)量材料 備注1 下模座 1 HT200 205 120 30?第 9 頁(yè) 共 16 頁(yè)2 卸料板 2 GCR15 A20h6 100 GB/T?3 彈簧 1 51CrV4 100 100 44 導(dǎo)套 1 Q235 A20H7 65 23 GB/T5 上模座 2 HT200 100 100 30?6 凸模固定板 1 HT200 205 120 257 模柄 1 45 鋼 40 20JB/T 7644.18 墊板 1 45 鋼 GB/T 6 16?9 落料凹模 4 45 鋼 M8 5010 擋料銷(xiāo) 2 Gr12 A22H7 65 2311 導(dǎo)料銷(xiāo) 4 Gr12 100 100 5?3.5、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，使有擋料銷(xiāo)孔的一端朝前，用錘子把凹模錘進(jìn)去。然后裝入擋料銷(xiāo)、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(lái)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(lái)就是總裝配：把裝好的上模部分、下模部分通過(guò)導(dǎo)柱和導(dǎo)套裝配起來(lái)。3.6、模具沖裁力和壓力中心的計(jì)算3.6.1 沖裁力的計(jì)算 查[1](3-25 P56)平刃口沖裁模的沖裁力 F 一般按下式計(jì)算：F=Lt b?第 10 頁(yè) 共 16 頁(yè)F———沖裁力（N）L———沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）t———材料厚度———材料抗拉強(qiáng)度（MPa）b?根據(jù)材料為 Q235,未退火， 抗拉強(qiáng)度為 380 到 470 兆帕 b?查[2]（1-4 P9)F=Lt =PI*(30.28×10-3)×(0.5×10-3)×400×106=19016Nb?3.6.2 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]（3-27 3-28 P56)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](3-11 P57)可知 KX=0.07 KT=0.055卸料力 FX=1331.1N推件力 FT=12610N3.6.3 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定 查[1](3-31 P57)FZ=F+FT=19016+12610=31626N3.6.4 沖模壓力中心的確定沖壓力合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過(guò)壓力機(jī)滑塊第 11 頁(yè) 共 16 頁(yè)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(wú)需計(jì)算。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小裝模高度之間；工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿(mǎn)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(kāi)式壓力機(jī)。所選開(kāi)式壓力機(jī)參數(shù)[2]：查 [5]（P101）選用開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，J21-4公稱(chēng)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 ×左右 ）：150 250m?墊板尺寸（厚度 ）：10模柄尺寸（直徑 ×深度 ）：25 40最大傾斜角度： ?305、結(jié)語(yǔ)圓形落料件是所有落料件中最簡(jiǎn)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(guò)程中對(duì)專(zhuān)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(lái)看，圓形落料件在沖裁過(guò)程中，圓形落料件的外形受到均勻的切第 12 頁(yè) 共 16 頁(yè)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(jiǎn)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(lái)看，圓形落料件因形狀簡(jiǎn)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(wàn)件進(jìn)行批量生產(chǎn)，從中廠家能夠獲得可觀的利潤(rùn)，因此，其經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)與其他形狀的落料件相比尤為顯著。參考文獻(xiàn)[1] 翁其金，徐新成. 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7；[2] 林玉瓊 許華昌等 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 華南理工大學(xué)出版社 2005.7；[3] 鄧明. 實(shí)用模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京： 機(jī)械工藝出版社，2006.1；[4] 王新華. 沖壓設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，第 13 頁(yè) 共 16 頁(yè)2003.3；[5] 簡(jiǎn)明冷沖壓工手冊(cè)編寫(xiě)組. 簡(jiǎn)明冷沖壓工手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3；[6] 李紹林，馬長(zhǎng)福. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[M]. 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