圆形毛坯模具设计

钣金成形课程设计说明书

圆形件落料模CAD模具设计

院系 专业 班号 学号

姓名 指导教师 2011年11月

沈阳航空航天大学

目录

1设计任务书······························································1 2冲压成型工艺分析························································5 3主要设计计算····························································5

3.1拍样方式确定及计算···················································5 3.2冲压力计算···························································6 3.3压力中心·····························································7 3.4工件零件刃口尺寸·····················································7 3.5缓冲装置的设计计算···················································8

4模具总体设计···························································· 9

4.1、模具类型的选择····················································· 9 4.2、定位方式的选择····················································· 9

5主要零部件的设计······················································· 10

5.1、凸模设计···························································10 5.2、凹模设计···························································11 5.3、凸模固定板设计·····················································12 5.4、定位零件设计························································13 5.5、挡料销设计··························································14 5.6、卸料板设计··························································14

5.7、模架及其他零件设计··················································15 5.8、垫板设计····························································19 5.9、紧固及其他零件设计··················································19

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6模具总装图·······························································20

7 冲压设备的选定···························································21

8模具主要零件加工工艺规程的编制············································22

8.1垫板的加工工艺························································22

8.2凸模固定板的加工工艺·················································22

8.3凸模加工工艺···························································23

8.4卸料板加工工艺·······················································23 8.5凹模加工工艺··························································23

9小结······································································24

10参考文献·································································25

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钣金成形课程设计任务书

学院 钣金与模具 专业 班级 姓名

课程设计题目： 圆形件落料模设计

课程设计时间： 2011 年 11 月 21 日起

至 2011 年 12 月 02 日

课程设计的内容及要求： （一） 基本内容：

1、 学会查阅资料和有关手册；

2、 按要求绘制被加工件零件图A4一张；

3、 对所给零件进行成形工艺分析，拟定最佳成形工艺方案并进行工艺

设计、计算；

4、 合理地选择模具结构，进行有关的结构设计和计算； 5、 能够正确地进行凸、凹模工作尺寸计算和尺寸标注； 6、 正确地选择压力机设备，进行有关使用参数的校核和计算； 7、 按照有关国家标准正确地绘制模具装配图及非标准件零件图（总量

不少于一张0＃图纸）：

8、 编写课程设计说明书（正文字数不少于3500字）；

（二）基本要求：

1、 借阅参考资料。独立完成零件工艺分析及资料收集工作；

2、 模具结构类型合理，尺寸计算正确；

3、 绘制的模具装配图及零件图符合国家机械制图标准规定；

4、 设备选择合理实用； 5、 设计说明书思路清晰；

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（三）主要参考书：

1、 田嘉生. 冷冲模设计基础. 航空工业出版社，1994.

2、 虞传宝. 冷冲压及塑料成型工艺模具设计资料. 机械工业出版社，

1993.

3、 许发樾. 模具标准应用手册. 机械工业出版社，1994. 4、 郑大忠. 模具结构图册. 机械工业出版社，1995. 5、 王孝培. 冲压手册. 机械工业出版社，1990.

6、 国家标准总局. 冷冲压国家标准. 国家标准出版社. 1981.

（四）评 语

（五）成 绩

指导教师

负责教师

学生签名

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工件名称：圆形落料件

工件简图：如图1.1

生产批量：大批量 材料：1Cr18n9Ti

材料厚度：0.3mm

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图.1.1 落料件

摘要：模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。装备制造业在2007年的迅速发展，尤其是航空航天、汽车和电子电器产品的高速增长，为模具工业的发展营造了良好的市场环境。本次综合实训设计垫片的级进模冲压模具，从零件的工艺性分析到模具结构的设计再到工艺计算，一直到最后的模具装配图。

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关键词：圆形件、落料模具、设计

1冲压件工艺分析

分析该工件的尺寸精度，其直径尺寸及公差为

mm，用一般精度的模

具可达到直径公差0.1mm，即可满足该工件的要求。从零件的形状，尺寸标注及生产批量等情况看，均符合冲裁的工艺要求，采用单工序落料模进行加工。 1) 尺寸精度

根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，普通冲裁可满足要求。 2) 粗糙度、断面质量

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查《冲压手册》表2-12得，一般冲裁件冲材料厚度t≤1.0mm金属板料时，其断面粗糙度为3.2μm；本产品在断面粗糙度和尺寸精度上均要求不高，所以断面质量可以保证，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

2冲压工艺方案的确定

该工件只包括落料基本工序，可采用两种方案：

方案一、落料，采用单工序模生产。

方案二、落料级进冲压。采用级进模生产。

方案一模具机构简单，设计方便；方案三较方案一复杂，精度高，对于本工件，宜用方案一。

3主要设计计算

（1）排样方式确定及计算

首先要设计条料排样图。圆形件采用单排，搭边值取a=1.5mm和a1=1.5mm，条料宽度为13mm，步距为11.5mm步距的材料利用率为52.5%； 计算见下式 ：

（2）冲压力的计算

该模具单工序落料模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见下式。

冲裁力

L=?D

；t=0.3mm ；τ=475Mpa ;

F=1.3Lt=5816.85N；

卸料力

=

F 查表2.10得

=0.065

=0.065N

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=F+=5816.85+387.10=6203.95N

图3.2 排样图

料及冲压的相关计算（mm） 步距S：S=10mm+1.5mm=11.5mm；

一个步每张板料的利用率n：

?=nA/bh

=1

=52.5%

条料宽度B ： B=13mm

冲裁件面积A： A=?r2=78.54mm2 冲压工艺总力：

=F+

=5816.85+387.10=6203.95N

（3）压力中心确定

计算压力中心时，先画出凹模型口图，如下图。在图中将XOY坐标建

立在图示的对称中线上，由于零件如图3.3所示，是规则的圆形，故其压力中心和几何中心重合：

X=0;Y=0;

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图 3.3 压力中心 （4）工件零件刃口尺算

在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工件零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜 采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸凹模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件孔的同轴度，使得装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见下 ：

落料刃口尺寸计算： 由公式：C=（ktτ

）

=0.04275

；k=3（一般冲裁）

，

由表2.17查的磨损系数x=0.75.

为保证凸凹模制件的间隙值，采用凸凹模配合加工的方法。以凹模为基准计算： a=

=

=

利用基准型面法计算刃口尺寸：δ=Δ/4=0.025 所以，凹模尺寸：a=

mm

凸模尺寸:=*9.925; 技术要求：带*尺寸按照凹模刃口尺寸配以单

面间隙

=0.0475得到。

凹模的外形尺寸：参考式（2.39），（2.40），考虑结构合理性，取凹模厚度H=20mm，壁厚C=35mm。 尺寸如图5.1所示：

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图3.4 凹模零件图

（5）缓冲装置的设计计算

由卸料力：F=387.1N; 选用d=3，D=18，h0=25的圆柱螺旋

压缩弹簧：n=3

弹簧 1.6?18?25 （GB2089-80）

由冲裁力F=6203.95N, 可初选开式双柱可倾压力机J23-6.3

4模具总体设计

（1）模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用单工序落料模。

（2）因为该模具毛坯采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销。

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（3）卸料、出件方式的选择

因为工件厚度0.3mm，较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。 且采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 （4）导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。

5主要零部件设计

（1）工件零件的结构设计 1.凸模

结合工件外形并考虑加工，讲落料凸模设计成直通式，采用线切割机床

加工， 凸模采用台阶式固定，与凸模固定板的配合按H6/m5制造。其总长L如下式：

卸料板的厚度查表2.29： h=8；

凸模的长度为

L=h1+h2+t+h=15+8+0.3+16.7=40mm

式中：h1-凸模固定板的厚度为15mm h2-卸料板厚度 t-板材厚度 h-增加长度

一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，无须进行强度校核。但对特别细长的凸模或凸模的截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较厚时，则必须进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。其目的是检查其凸模的危险端面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。

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图5.1.1 凸模

2.凹模

凹模采用整体凹模冲裁的凹模孔采用线切割床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与垫圈中心重合。

轮廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4计算：

凹模厚度 H= 8m 查表2-11，考虑模具结构尺寸H=20mm

凹模宽度 B=b+2c=10+2?35=80mm

凹模长度 L= b+2c=10+2?35=80mm

凹模轮廓尺寸为L×B×H=80×80mm×20mm

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图.5.1.2 凹模

3.凸模固定板

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图.5.1.3 固定板

4定位零件的设计

为了保证模具正常工作并冲出合格的零件，要求在送进的平面内，毛坯相对于模具的工作零件处于正确的位置。毛坯在模具中的定位有两方面内容：一是在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向；二是在送料方向上的定位，用来控制送料的进距，通常称为挡料。

图.5.2 定位销

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5导料销的设计

导料销与条料接触，导料销与条料之间的间隙取1.5mm，导料销的高度取2.3，直径取2，采用45钢制作，热处理硬度40-50HRC。 6卸料板的设计

弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄件，是工件的平面度提高。本模具采用一般弹压卸料板

1.卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同

2.弹性卸料板的厚度H=8mm，（ 查表2.29 ）

3.卸料板孔与凸模的单面间隙Z1/2（见表2.30） t=0.3mm，取Z1/2=0.05mm 4.卸料板导向孔的高度 h=3-5mm 。

5.卸料板底面高出凸模底面的尺寸k=0.2-0.8mm。

卸料板弹簧的安装方法：

弹簧与卸料螺钉安装在一起，适用于D1=d+（2-3）mm 弹簧座孔的尺寸

弹簧外径D=18mm，查表2.33 座孔内径D2=D+2=20mm h=7mm

卸料板采用45钢制作，淬火硬度为40-45HRC。如图

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图. 5.4.1卸料板

卸料螺钉的选用

设置2个卸料螺钉，公称直径为8mm。螺纹部分为M6×6卸料钉尾部

应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，卸料板超出凸模端面0.2，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

7模架及其他零部件的设计

该模采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压是可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。 导柱

d1/mmxL/mm为Φ20x100：导套d1/mmxL/mmxD/mm为Φ20x66x32。

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图 5.5.1导柱

图5.5.2 导套

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模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和产品要求确定是否采用带导柱的模座。带导柱标准模座的常用形式及导柱的排列方式有： 后侧导柱、对焦导柱、中间导柱、四导柱、后导柱窄形、三导柱。

本模具采用中间导柱模座，L=63-630mm，适用于横向送料和由单个毛坯冲制的较精密的冲压件。

下模座厚度H（上模）取25mm，上模垫板厚度H

图5.5.1 上模座

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图5.5.2 下模座

技术要求

1.采用标准模架中间导柱模架，标准是GB/T2851.5-1990

2.冲模零件不允许有裂痕，工作表面不允许有划痕，机械损伤，锈蚀等表面缺陷，

3.冲模凹模工作孔不允许有 倒锥度

4.冲裁的凸凹模刃口及侧刃等必须锋利不允许有崩刃和机械损伤， 5.零件图上未标明的倒角尺寸，除刃口外所有锐边都倒角1?45度或倒圆角。

取5mm，固定板厚度取H(固)15mm，下模座厚度H（下）取25，那么该模具的闭合高度：H(闭)=114mm

可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-6.3最大装模高度（150mm），可以使用。

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模柄

模柄主要分为：整体式、带台阶的压入式、带螺纹的压入式、凸缘式、浮动式。

本模具采用带螺纹的旋入式模柄。垂直精度较差，主要用于小型模具。 选用M18?1.5

8垫板设计

图5.6 垫板

垫板厚度一般为3~10mm，取5mm。

垫板材料常用T7或T8工具钢，热处理硬度为48~52HRC。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度R?0.32~0.63um。

本设计中，由于生产批量较大，给凸模的后面加上淬过火的凸模垫板，目的是增加凸模的强度，防止凸模的后座回缩，增加使用寿命。

9.紧固及其他零件

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螺钉与销钉是用于模具零件进行固定与定位的元件。螺钉的直径与布置

见图5.1.2.

螺钉选用内六角为宜。一般设计时应不少于3个螺钉，凝乳被连接的深

度，铸铁为2d，钢为1.5d。销钉设计为2个，连接件的销钉孔应同时钻、铰，销钉与孔采用H7/m6过度配合，孔壁的表面粗糙度应达到Ra1.6um，压入连接件与被连接件的深度为1.5d和2.5d。矩形板件的销钉应去对角布置。

6模具总装配图

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图.6.1 总装图

1-上模座;2-导套；3-模柄；4-螺钉；5-销钉；6-卸料螺钉；7-导套；8-导柱；9垫板；10-凸模；11-凸模固定板；12-弹簧；13-卸料板；

通过以上设计，可得到如图所示模具总装图。模具上模部分主要由上模

板、垫板、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模座、导料销等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。

条料送进时采用固定挡料销作为粗定距。操作时完成第一步冲压后，把

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条料抬起向前移动，用落料孔套在固定挡料销上，并向前推紧。

7冲压设备的选定

通过校核，选择开式双柱可倾压力机JG23-6.3能满足要求。其主要技术参数如

下：

公称压力：63KN 滑块行程：35mm 最大闭合高度：150mm 连杆调节长度:35mm 垫板尺寸：35mm 模柄孔尺寸：30mm～55mm 工作台尺寸：200×310mm 作台孔尺寸：110×160?140mm 大倾斜角度：45°

8模具主要零件加工工艺规程的编制

8.1垫板的加工工艺

1.备料（外购标准模块85?85?6） 2.按图纸要求画线， 3.在钻铣床上加工 4.检验 5.入库

8.2凸模固定板的加工工艺

1.备料（外购标准模块85×85×18） 2.按图纸要求画线，

3.在钻铣床上加工1个凸模孔和2个销孔4个螺钉通孔 4.攻4×M8螺纹孔

5.在电火花满走丝上加工落料凸模孔 6.检验 7.入库

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8.3凸模的加工工艺 1.备料 2.锻造模块

3.在刨床上先刨一平面 4.以该面为基准按图纸要求画线 5.在数控铣床上铣出图纸上的外形 6.按图纸要求做热处理 7.检验 8.入库

8.4卸料板加工工艺

1.备料（外购标准模块85×85×10） 2.按图纸要求画线，

3.在钻洗床上加工2个螺钉通孔 4.在铣床上加工剩余的部分 5.检验 6.入库

8.5凹模加工工艺

1.备料（外购标准模块85×85×22） 2.按图纸要求画线，

3.在钻铣床上加工2个销孔和4个螺纹孔 4.攻丝

5.用点火花加工工作刃口 6.按图纸要求做热处理 7.检验 8.入库

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小结

通过这次课程设计使我对模具行业的发展现状及未来的发展趋势有了更深刻的了解，通过整个模具设计流程并在在老师的悉心指导下，使我掌握了冲压模具的总体设计思路及在模具设计中经常出现的一些问题、及处理方法，对设计中一些常规方法了有了进一步的了解，为以后的工作打下了坚实的基础。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。通过计算机辅助手段实现了对模具零件的三维造型，同时利用软件完成了相关零部件的装配过程，实现了模具结构的总装配，同时，使用了 CATIA 完成了相关结构及图型。这次课程设计让我巩固了专业知识，对知识有了更深刻的认识。

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参考文献

1成虹.冲压工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，1996.7 2郝滨海.冲压模具简明设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.11 3刘华刚.冲压模具设计与制造[M].北京：化学工业出版社，2006.1 4马修金.锻造工艺与模具设计[M].北京：北京理工大学出版社，2007.9 5王树勋，吴裕农.典型模具结构图册[M]第2版.广州：华南理工大学出版社，

2005.4

6东北工学院机械设计与机械制图教研室.机械零件设计设计手册[M].北京：冶

金工业出版社，1974.4

7张红英，朱怀忠.机械工程材料及热处理[M].北京：科学出版社，1998.6 8陈德立.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，1999.

9陈于萍，高晓康.互换性与技术测量基础[M].北京：高等教育出版社，2006.1

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/btjx.html