圆的落料模设计

一．课程设计题目：落料模的设计零件名称：盖生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm学号尾数为0：落料模学号尾数为1，3，5：单工序拉深模学号尾数为2，4，6：正装落料拉深复合模学号尾数为7，8，9：倒装落料拉深复合模一：毛坯尺寸的计算与确定利用等面积法计算毛坯直径毛坯A=54321AAAAA+A6（1）如上图所示，h=（14-3-2-1）mm=8mm，d=（69-1）mm=68mm因此大圆柱面积1A=πdh=π×68×8=544π2mm（2）由于r=2mm，d=69-1-2r=64mm，d1=43mm因此圆环面积2A=)(4212dd=530π2mm（3）由于d0=40mm，d=43+2×1=45mm，h=3+1=4mm因此圆锥台面积20203)2hl)2(ddddlA（式中即3A=200.6π2mm（4）由于r=2mm，d=69-1-2r=64mm因此41球环面积4A=)4(2rdr=1.25π（64π+10）2mm（5）由于d=40mm因此圆面积425dA=400π2mm（6）根据教材表4.5，查得修边余量为δ=0.7mm因此A6=πdδ=47.6π2mm由于毛坯的面积A毛坯=πD×D/4=54321AAAAA+A6则有D×D=7928.4即D=89.04取D=89因此对于落料模来讲，其工件图如下图：三．设计内容：3.1冲压件工艺分析：1.该工件只有落料一个工序，材料为Q235。2.该工件的形状为圆形。3.该工件没有过长的突出悬臂和过窄的凹槽。4.对于冲裁的精度没有要求，取一般精度IT11。5.断面的粗超度查表3-10取Ra12.5。综上所述，该工件结构工艺性较好，冲裁容易。3.2冲压工艺方案确定：方案一：该工件只有一个落料工序，采用一副简单的落料模，排样设计采用单排法，首先确定搭边值。由表3-12知：m=1所以：a=1.5,1a=1.5。排样图如下所示：第二种是双排形式，冲裁时先冲一侧条料上的工件，冲完之后将工件翻转，冲裁安排在条料另一侧上的工件，其排样图如下图所示分析比较：方案一：.采用单工序模生产，模具结构简单，制造成本低。方案二：一副模具上装两副凸凹模，结构设计较为复杂，制造成本较高，但是生产效率高。方案确定：虽然方案二生产效率较高，但是模具的制造成本较高，结构设计较为复杂，从成本生产来说，没有必要在模具上投入过高资本。相比之下，方案一模具结构简单，制造成本低，更适合进行批量生产，节约生产资本。所以采用方案一。3.3主要设计尺寸：1.条料宽度和导板间距的确定：当排样方式确定后，就可以算出条料的宽度和导料板的间距。采用有侧压。条料宽度：82)379()2(maxaDBmm842822maxzaDZBAmm2.材料的利用率：%1001011AAN0A:表示一个制件的有效面积1A.表示一根条料的有效面积N1:表示制件的个数%75)3679()379(7946123冲裁力的计算：为了正确选择压力机和合理设计模具，就必须要计算冲裁力。用一般平刃冲裁时，其冲裁力F可以按以下公式计算：0KLtF或者bLtFF……冲裁力,NK…….安全系数,K=1.3t……….材料的厚度mm0、b……分别表示材料的抗剪强度、抗拉强度KNF78.7523517914.33.14卸料力、推件力、顶件力的计算：卸料力FKFQ11查表的K1=0.04-0.05取0.04KNFQ378.7504.01推件力FnKFQ22查表2K=0.055，假设H=5mmKNFQ8.2078.75055.052顶件力FKFQ33查表3K=0.06KNFQ55.478.7506.035压力机标称压力的确定：计算冲裁力的目的是为了选择压力机的标称压力，压力机的标称压力F压必须大于总冲裁力ZF即：ZF压F在计算总冲裁力时，确定冲裁的结构为弹性顺出件。所以：21QQZFFFFKNFZ33.8355.4378.75为了压力机的安全，压力机取冲裁力的1.2倍压F=1.283.33=KN10099.99根据冲压工艺总力计算结果，并结合工件高度，初选开式双柱可倾压力机J23-10.6模具压力中心的确定：冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具压力中心应与压力机滑块轴线重合，以免滑块受偏心载荷而损坏导轨及模具。因为冲裁的是一个圆属于简单对称冲件，它的压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心。7凸凹模刃口尺寸的计算：该零件为落料，设计零件尺寸D,落料的允许偏差如下图所示其中凸凹模刃口尺寸与制造公差的计算公式如下：ddxDD)(dddpZxDZDD)()(minmin这种方式试用与冲裁的零件，在采用这种方法时，要分别标注凸、凹刃口与制造公差。为了保证凸、凹模间隙值，模具的制造公差应该满足下列公式：)(4.0minmaxZZp)(6.0minmaxZZd其允许公差如下图所示：计算要求如下所示：外形为79属于落料，其外形尺寸没有标注公差尺寸，一般按IT14确定其公差。查公差表得其公差值为0.74，因为外形尺寸，故按照基轴制改写为：074.079其材料为Q235,厚度为1mm计算如下示：查表3-3、3-4得：minZ=0.100mmmaxZ=0.140mmp=0.20mmd=0.30mm取x=0.5校核条件：0.0400.100-0.14000.50=0.30+0.20minmaxZZdp说明不满足其校核条件，但因为相差不是很大，此时可以调整如下所示：mmZZp016.0040.04.0)(4.0minmaxmmZZd024.0040.06.0)(6.0minmax将已知数据带入：mm63.88)74.05.089(024.00024.00dDmmDp0014.00016.053.88)10.063.88(8凹模外形的设计：凹模的结构形式和固定方法：凹模采用圆形板状喇叭形直通式结构和通过用螺钉、销钉固定在下模座上，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小，否则会影响模具强度和寿命。根据教材式2.43可知，凹模厚度H与冲裁力F之间的关系为：H×H×H=0.1F其中式中：H——凹模厚度，mm；F——冲裁力，N.代入数据可求得H=23.3mm，取H=25mm而凹模壁厚C=2H,因此C=50mm，即D=89+2C=189mm因此凹模的轮廓尺寸为D×H=189×25（㎜）凹模材料和技术要求：根据教材表7.8，查得材料选用碳素工具钢T10A，工件部分淬硬至HRC60～64，外轮廓倒圆角R1。9.凸模的设计(1)凸模的结构形式与固定方法凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸模设计成台阶式。为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。(2)凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的。采用弹性卸料时，凸模长度按公式L=h1+h2+h3计算，式中L---凸模长度，mm；h1---凸模固定板厚度，mm;h2----卸料板厚度，mm;h3----卸料弹性元件被预压后的厚度根据教材表7.58卸料螺钉的选取M12和教材表2.29可知，取卸料版的厚度h2=20mm；根据后面将要计算的弹簧可知，取h3=69；凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度L的40%，因此代入上式解得L=148.33mm，取L=149mm(3)凸模强度和刚度校核a．凸模抗压强度校核由于是圆形凸模且计算推件力，则根据教材式2.32有dmin=4tτ（1+nKt）/[σC]d式中t=1mmτ=346MPan=1Kt=0.055[σC]=1000～1600MPa取[σC]=1000MPa代入相关数据有dmin=1.46mm88.73mm因此凸模强度足够b．凸模抗压失稳校核由于凸模结构的长径比（l/d=149/88.73=1.68）小于10，所以凸模不会因受压失稳而折断，即凸模的刚度符合要求。（4）凸模材料和技术条件根据教材表7.8，查得材料选用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC58～62.2.3模具的总体设计：1.模具类型的选择：由冲压工艺分析可知，采用单工序冲压，所以模具类型为单工序落料模，又由于精度要求不高，所以选用后侧导柱型模座。2定位方式的选择：为了保证模具正常工作和冲出合格的冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具刃口处于正确的相对位置，条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距），在本零件设计中采用一个定位销；二是送料垂直方向的限位，保证条料沿着正确的方向送进，在本零件设计中采用两个倒料销并位于同一侧。定位如下图示：3卸料方式的选择：卸料装置用来从凸模上卸下废料或工件，分为弹性卸料装置和刚性卸料装置，因为冲裁件要求质量较高，选择弹性卸料装置。4导向方式的选择：由于工件的结构较为简单，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，该单工序落料模采用后侧导柱导套式落料模。5推件装置的选择：推件装置的作用是从凹模中卸下冲件或者废料。对于冲裁的零件来说，它的平直度有教大的要求，这种结构以弹性元件的弹力替代打杆提供推件块的推力。采用这种结构冲件质量要求比较高，但是，弹性推件装置中的弹性元件必须提供足够的弹力，必要时选择弹力较大的聚氨酯橡胶，蝶形弹簧等，否则冲件容易嵌入边料中，难于取出零件。根据模具的结构，可以把弹性元件装在推板上，也可以是装在推块上。6弹性元件的选用：弹簧的选用：弹簧属于标准件，在模具中应用最多的是圆柱螺旋压缩弹簧，这个通常在模具中用的比较的普遍，因为是标准件，所以要对其进行选择。在卸料装置中我们选用的弹性元件所以对其进行计算，选择：1.初定弹簧的数量n，按照模具尺寸的空间带笑傲，合理选用弹簧的数目n，一般选2-4个，这里，我们选用n=42.计算单个弹簧应有的预压力yF：nFxFy式中：Fy表示弹簧的预压力,NFx表示卸料力,Nn表示弹簧的个数NnFxFy750430003预选弹簧的规格：应使弹簧的极限工作压力jF大于预压力yF，一般情况下可以取yjFF)25.1(。这里取jF=1.5*yF=7501.5=1125N。根据冲压指导书查表，初选其规格为：d=5mm,D2=28mm,t=9.12,n=7.5,h0=78.4mm,Fj=1160N,jh=30.9mm4计算弹簧的预压缩量yhmmFFhhyjy6.2011257509.30/5校核：30.9mm28.661120.6mxyhhhh因此，所选的弹簧是合适的。7固定元件的选用：7.1上、下模座本设计采用后侧导柱模座，因此标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，其规格如下：上模座：315mm×200mm×50mm（GB2855.5-81）；下模座：315mm×200mm×65mm(GB2855.6-81)；模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。7.2模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。本设计采用带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度。其规格为GB2862.1-81，A72×122（mm）。7.3固定板凸模固定板的外形为圆形，平面尺寸与凹模尺寸一致，而凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度的40%，因此凸模固定板的厚度为149×40%mm，取其厚度为60mm，而凸模与其固定板选用H7/n6配合。7.4垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。一般冲裁模使用的垫板，厚度可在4～12mm内选用，外形尺寸与凸模固定板相同，而在本设计中取厚度为12mm。为了便于