导柱式单工序落料模具设计毕业设计(论文).doc

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1、 目录1设计任务31.1设计任务书32工艺方案分析及确定42.1零件的工艺分析42.1.1材料52.1.2零件结构52.1.3尺寸精度52.2工艺方案的确定53模具结构型式的选择63.1模具类型的选择63.2定位装置的选择63.3推件装置、卸料装置的选择73.4导柱、导套位置的选择73.5滑动式模架选择74工艺尺寸的计算84.1排样方法的确定84.1.1排样方法介绍84.1.2.确定搭边值94.1.3材料利用率94.2刃口尺寸的计算104.3冲、推、卸料力的计算114.3.1冲裁力F落114.3.2卸料力Fx114.3.3推件力Ft为124.4冲压设备的选用124.5冲裁压力中心的确定125确

2、定模具各主要零部件结构尺寸135.1凹模135.2凸模135.3模架145.4卸料板的设计145.5上、下垫板的设计145.6导向销155.7挡料销155.8防转销155.9模柄的选择155.10螺栓、销钉的选择156模具主要零件加工工艺的编制156.1凸模加工工艺规程156.2凹模加工工艺规程176.3卸料板加工工艺过程196.4上模座加工工艺过程206.5下模座加工工艺过程20结束语21谢 辞22参考文献231设计任务 用冲压设备将材料或工序件冲压成所需外轮廓坯料的模具，材料沿封闭轮廓被分离冲下成为产品，废料留在模板上的精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、

3、成本较高的导柱式单工序落料模1.1设计任务书设计工件如图1-1所示： 图1-1技术要求：1. 本产品为落料件，材料为08，厚度为2mm2. 工件对公差要求较高，公差按IT8级制造。3. 工件外观必须平顺，毛边物等均需去除。模具的总体结构草图如图1-2 图1-22工艺方案分析及确定2.1零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等环境因素的影响。2.1.1材料：该冲裁件的材料08F钢，

4、具有较好的可冲压性能2.1.2零件结构：该冲裁件结构简单，形状简单，比较适合冲裁2.1.3尺寸精度：该落料件的外形尺寸是根据拉深件的尺寸计算出拉深的毛胚尺寸，即为该零件的落料的尺寸。没标尺寸的可按IT14级确定工件尺寸的公差。按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。查公差表可得各尺寸公差为： 零件外形：22 mm 190.09 mm R0.5mm以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差无要求，故按IT8级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁拉深加工。材料为08，厚度为2mm2

5、.2工艺方案的确定通过以上对该零件的结构、材料及精度的分析，并结合零件的生产批量确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。方案二：落料-拉深复合冲压。采用复合模生产。方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。分析：方案一模具结构简单，生产效率低，但是制作周期比较短且制造成本低；方案二生产效率较高，模具结构较复杂，模具制造困难，制造周期长；方案三生产效率高，送进操作方便，但模具结构比较复杂，加之工件尺寸偏大使得模具变得更大。

6、 结论：产品最终成形还需要拉深模，正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若采取落料拉伸连续模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用，又因该零件工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用单工序模，先落料在拉深，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。综合以上三个方案分析比较结果说明，因此采用方案一生产为佳。3模具结构型式的选择确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其尽量满足以下要求：（1）能冲出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（3）模具制造和维修方

7、便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。3.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，在确定采用单工序模后，便要考虑采用导柱式还是导板式单工序模。大多数情况优先采用导板式单工序模，这是因为 而导柱式复合模，条料沿导料螺栓送至挡料销定位后进行落料。在凸、凹模进行冲裁工作之前，由于弹簧力的作用，卸料板先压住条料，上模继续下压时进行冲裁分离，此时弹簧被压缩。上模回程时，弹簧恢复推动卸料板把箍在凸模上的边料卸下，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。所以本套模具类型为导柱式单工序落料模。3.2定位装置的选择为了使条料送料时有准确的位置

8、,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度t=2mm,属于小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销.3.3推件装置、卸料装置的选择在导柱式单工序落料模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推

9、件装置结构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。在选用卸料装置的形式时，需考虑出料方式是上出料，还是下出料。卸料装置根据冲件平整度要求或料的厚薄来确定，对于冲件平整度要求高，且料薄的宜用弹压卸料板。这样既可压料又可卸料，且卸料板随上模上下运动，直观性强，操作方便，是生产中常用的一种卸料方式。当板料较厚时，用弹压卸料板难以卸料时，选用固定卸料装置卸料，一般在零件形状简单、要求不高时，采用固定卸料方式，它可简化模具结构，但是因为工作部位封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。 由于零件厚度只有2mm，属于薄料，一般采用弹压卸料装置，以简化模具结构，降低成本。3.4导柱、导套位置的选择由于落料件

10、的结构简单，大批量生产都使用导向装置。导向方式主要有滑动式和滚动式导柱导套结构。该零件承受侧压力不大，为了加工装配方便，易于标准化，决定使用滑动式导柱导套结构3.5滑动式模架选择由于受力不大，精度要求也不高，同时为了节约生产成本，简化模具结构，降低模具制造难度，方便安装调整，故采用后侧导柱导套式模架。该模架可以三方面送料，操作特别方便。4工艺尺寸的计算在冲压模具生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件工艺尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。4.1排样方法的确定4.1.1排样方法介绍冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和

11、保证冲件质量及模具寿命的有效措施，排样应考虑以下原则：1）提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件形状） 2）合理排样方法使操作方便、劳动强度低且安全 3）模具结构简单、寿命长 4）保证冲件质量和冲压件对板料纤维方向的要求。排样方法为三种：1）有废料排样 2）少废料排样 3）无废料排样采用少、无废料排样可以简化冲裁模结构，减少冲裁力。但是，因条料车本身的公差及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于是模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾，全面考虑。排样方案对零件质量、生产率与

12、成本，也会直接影响到材料的利用率以及模具结构和寿命等。材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在不影响零件性能的前提下，应合理设计零件排样，提高材料利用率。通过对比分析，结合大批量生产的特点，采取有废料的排样方法。4.1.2.确定搭边值图4-1如图4-1所示查表2-16，取最小搭边值：=1.5mm，侧面=1.5mm。考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取=5mm,为了方便计算取=2.；确定条料步距：S=160+2=162mm，宽度：B=160+25=170mm。4.1.3材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率选用710*1420板料，根据条料的具体情况，考虑到刚

13、度原因，因此加大了搭边值。则a =2.8mm a1 =3mm 一个进距内的材料利用率为： （3.1） = 式中A冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm2）；n一个步距内的冲件数目；B条料宽度（mm）；S步距（mm）.代入数据 B=Dmax+2a=353mm S=D+a1=179.4+1.5=180.9mm A=42564.2928mm2 (面积是在CAD中计算出来的)则可得=66.7%一张板料上总的材料利用率为： =式中 N一张板料上的冲件总数目； L板料长度（mm）；A板料宽度（mm）；代入数据 = =59.1%根据以上资料和数据画出排样图，如图 4-2 所示图4-24.2刃口尺寸的计算凸、凹

14、模采用分别加工法查表3-4、3-5，x=0.5式中、最大、小初始双面间隙、凸、凹的制造公差、 落料凹、凸模尺寸落料件的最大极限尺寸冲裁件制造公差x系数4.3冲、推、卸料力的计算4.3.1冲裁力F落 F落Ltb其中，L=D以上公式中：F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度；b材料抗拉强度； D落料件直径；则有：L=D=3.14160=502.4(mm)材料厚度t=2mm;材料:08F钢，参考相关资料，其抗拉强度b =365Mpa,则： F 落502.41365183.376（kN）183（kN）4.3.2卸料力Fx根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和下出料， FxKxF, 取Kx0.04（查表

15、3-11）,如图4-3所示则：Fx0.041837.32（kN）4.3.3推件力Ft为：FtnKtF, 凹模刃壁垂直部分高度h5mm,t1mm,n5/1=5;取Kt0.055（查表3-11），则： Ft50.05518350.325（kN）故总冲压力F总F落+ Fx+ Ft183+7.32+50.325240.6（kN）4.4冲压设备的选用根据冲压力F总=240.6KN的大小，应选取开式双柱可倾压力机JH2335，其主要技术参数如下：公称压力：350kN 滑块行程：80mm最大闭合高度：280 mm 闭合高度调节量：60 mm滑块中心线到床身距离：205mm 工作台尺寸：380 mm610 m

16、m工作台孔尺寸：200 mm290 mm 模柄孔尺寸：50 mm70 mm垫板厚度：60 mm4.5冲裁压力中心的确定由于该落料零件是为半圆形零件，故冲裁压力中心即为该落料件的圆心。5确定模具各主要零部件结构尺寸此模具的上、下模正确位置利用导柱和导套的导向来保证。凸、凹模在进行冲裁之前，导柱已经进入导套，从而保证了在冲裁过程中凸模和凹模之间间隙的均匀性。上、下模座和导套、导柱装配组成的部件为模架。凹模用内六角螺钉和销钉与下模座紧固并定位。凸模用凸模固定板、螺钉、销钉与上模座紧固并定位，凸模背面垫上垫板。压入式模柄装入上模座并以止动销防止其转动。5.1凹模根据零件的形状，凹模采用矩形。凹模厚度H

17、 凹: H 凹Kb,且H 凹大于15mm。查表取K0.3，则：H 凹0.35015mm,取H 凹为16mm凹模壁厚C: C（1.52）162432，取C为30mm凹模长L：Lb2c50230110mm凹模宽B：B3523095mm所以凹模的外形尺寸为11095。故取凹模外形尺寸为12510016如图5-1所示5.2凸模因为零件为异形，采用线切割加工，采用整体直通式凸模。凸模长度计算：Lh 1h 2th，取凸模固定板的厚度为18mm，卸料板的厚度为10mm，附加长度为hh m1(2711) 5.512531.5(橡胶安全高度27mm),t1mm,则：L18100.531.560mm如图5-2所示

18、5.3模架根据凹模外形尺寸12510016，选凹模材料为HT200钢上模座选GB/T2855.5外形尺寸为12510030，下模座选GB/T2855.6外形尺寸为12510035。模具的闭合高度与压力机的装模高度关系：H maxH 15H 模H minH 110已知：H max170mm, H min130mm, H 40mm模具闭合高度应为：125H 模100实际模具闭合高度：H 模H 上H 下H 垫H 凹H 凸1303510166011505.4卸料板的设计材料选用Q235A钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度为8mm12mm,取10mm5.5上、下垫板的设计材料选用T10A钢，

19、长和宽的尺寸和凹模尺寸相同。垫板的厚度一般为3mm10mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：125100355.6导向销导向销直径为8、长度为6mm,位于条料的左侧，材料采用45号钢，淬火处理，硬度为4045HRC，与凹模的配合为H7/m6。5.7挡料销挡料销是用来控制送料步距的。选用圆柱销，直径为8、长度为3mm,材料采用45号钢，淬火处理，硬度为4045HRC，与凹模的配合为H7/m6。5.8防转销为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：d=6mm,L=5mm。5.9模柄的选择选用旋入式模柄，材料Q235，并加防转销，根据压力机J23-6.3的相关参数可知，模柄的外形安装尺寸为：

20、3050。5.10螺栓、销钉的选择上模座连接螺栓选用4-M10*40，下模座固定螺钉选用4-M10*50；上模座连接销钉选用640;下模座连接销钉选用650。根据凹模和凸模以及其他主要零部件结构尺寸，结合导柱式落料模具的结构特点，查标准GB/T2855.1-2008选取后侧导柱125mm100mm（120150）mm以及配合的导套 一幅。6模具主要零件加工工艺的编制6.1凸模加工工艺规程材料：Cr12硬度：5660HRC 如表6-1工序号工序名称工序内容设备工序简图（示意图）1备料将毛坯锻成圆棒82热处理退火3车削按图车全形，单边留0.2mm精加工余量车床4热处理按热处理工艺淬火、回火达到58

21、62HRC5磨削磨外圆、两端面达设计要求磨床6钳工精修全面达到设计要求7检验表6-16.2凹模加工工艺规程 材料：Cr12硬度：5660HRC 如表6-2工序号工序名称工序内容设备工序简图（示意图）1备料将毛坯锻成12985242热处理退火3粗刨刨六面达到1258121互为直角刨床4热处理调质5磨平面光六面，互为直角磨床6钳工划线划出各孔位置线、型孔轮廓线 7铣漏料孔达到设计要求铣床8加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔钻床9热处理按热处理工艺，淬火、回火达到6064HRC10磨平面磨上下、平面光磨床11线切割按图切割型孔达到尺寸要求12钳工精修全面达到设计要求13检验表

22、6-26.3卸料板加工工艺过程 材料：45#硬度：2428HRC如表6-3序号工序名称工序内容1备料气割下料130130122热处理调质 硬度2428HRC 3粗铣铣六面达125.3125.310.8，并使两大平面和相邻两侧面基本垂直4平磨磨光两大平面，厚度达10.4，并磨两相邻侧面使四面垂直，垂直度0.02/1005钳划线 螺纹孔中心线，守位孔中心线及中间型孔轮廓线钻孔 螺纹底孔，定位钉底孔型孔穿线孔铰丝，攻丝 铰定位钉孔到要求，螺纹孔攻丝到要求6线切割割型孔到要求7平磨磨厚度到要求8钳总装配表6-36.4上模座加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料按GB/T2855.5-90选购12512

23、5模架2钳划线 螺钉过孔中心线，销钉过孔中心线，模柄孔中心线及轮廓线钻孔 钻螺钉过孔及锪背面沉孔到要求3平磨与模柄配平模柄孔60到要求4钳与模柄配钻止转销孔到要求5钳总装配用透光层保证凸模固定板上两凸模与下模上凸凹模对中后，上模座与凸模固定板配作销孔用垫片层保证凹模与下模上凸凹模的凸模对中后，上模座与凹模板配作销孔6钳总装配材料：HT200如表6-4表6-46.5下模座加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料按GB/T2855.5-90选购125125模架2钳划线 紧固螺钉过孔中心线，卸料螺钉过孔中心线，落废料孔中心线，凸凹模紧固螺钉头过孔中心线钻孔 钻上述各孔到要求，锪孔背面沉孔到要求3钳与凸

24、凹模固定板配作销钉孔4钳总装配材料：HT200如下表结束语伴随着历时近两个月的毕业设计的结束，我三年的大学生涯也即将就此划上句号。在这宝贵的三年中，我学到了很多机械方面的专业知识，这次毕业设计，是我第一次将三年所学知识用于生产中的问题，也是第一次将三年所学知识得到了一次的综合运用。本次毕业设计的课题是在指导老师的精心安排下，按照我们的专业知识及社会的发展需要而制定的，在本次设计中我查阅了大量的设计手册,以及有关冲模方面的资料。通过本次毕业设计，对于我来说得到了如下几个方面的收获：1使我掌握模具的设计过程和方法，包括设备的参数计算和型号的选择、主要零、部件的计算、结构设计等，培养了我对模具的结构

25、分析和设计的能力。2. 训练和提高了工程设计的基本技能，如数据计算、机械制图、现场记录、计算机及网络的应用、查阅技术资料和手册、编写技术文件等。3. 综合应用大学三年所学的理论知识，提高理论联系实际和综合分析的能力，培养我们独立创新的意识和能力。4. 通过这次的设计让我们养成了科学严谨的工作作风以及脚踏实地的工作态度，为成功走上工作岗位迈出坚实的一步。本次设计题目导柱式单工序落料模具设计，先通过对冲裁力的计算选出冲床，再对零件的工艺性分析确定模具具体类型，完成模具的整体结构设计，模具的基本加工知识，模具间隙的确定。通过一个比较典型的工件来说明冲裁模具的工作原理，设计了步骤及工作流程。对于以后在

26、工作中解决实际问题有很大的参考价值。本次设计是在龚小涛老师的指导下完成的，在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、享受自己劳动成果的喜悦心情，而且从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。总之，对我们高职学生来说，经历了这次毕业设计，为今后从事生产第一线的技术行业工作、技术管理工作将有非常大的帮助，由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。谢 辞在整个毕业设计中，我得到了指导老师龚小涛老师的热心指导和帮助，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪

27、。这片论文的每个计算细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入这个新的设计中。随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。模具渗透着整个社会。不管在那个行业，都有模具的存在。日常生活中轻重工业，都离不开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具 、冷冲压模具、压铸模、橡胶模 ）。而目前形势的需要，产品更新换代更快更易，所以模具行业的发展空间很大，有待我们去努力，去探索。模具生产过程是一个循序渐进的过程，生产模具过程中可能用到的的机器有很多种类，如（电火花成型机、数控

28、线切割、车床、铣床、刨床、磨床、镗床等）。三年的学习，我对模具设计与制造有了深刻的认识。面临毕业期间，此次单独设计一个模具，让我了解了很多的模具结构、模具加工工艺、模具的用途。并且学到不少的书本上没有的知识，就拿塑料模来说，对于影响模具寿命的因素，主要是模具的加工精度和材料的刚度，还有模具的材料，模具生产批量，模具结构等。影响模具的产品质量的主要因素也是模具的制造精度。通过这次毕业设计，我从理论和实践上又更进一步的加深。模具结构设计的好坏直接影响产品质量和经济。中国面临世界的挑战，在模具行业这方面，我希望日后能在模具这一行有所贡献。感谢我的导师，感谢我的所有任课老师和所有同学在这次课程设计中给

29、自己的指导和帮助，教会了我相关的专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。参考文献1王芳.冷冲模具指导书M.北京:机械工业出版社,19982王树勋，林法禹实用模具设计与制造M长沙：国防科技大学出版社，19903陈炎嗣，郭景仪冲压模具设计与制造技术M北京：北京出版社，19934党根茂,骆志斌.模具设计与制造M.西安:西安电子科技大社,20015黄毅宏,李明辉.模具制造工艺M.北京:机械工业出版社,19996周文玲 .互换性与测量技术.北京，机械工业出版社，20057.钟毓斌 . 冲压工艺与模具设计， 北京： 机械工业出版社，20008.郝滨海. 冲压模具简明设计手册 北京；化学工业出版社 20059.解汝升 . 冲压模具设计与制造技术，北京；中国标准出版社，199710.周大隽 .冲模结构设计要领与范例，北京；机械工业出版社，200511万战胜冲压工艺及模具设计M北京：中国铁道出版社，1995第 23 页 共 23 页