单工序落料模具设计说明书.doc

课程设计说明书

题目：单工序落料模具设计

一、课程设计目的 1
二、工件简图 2
三、工艺分析 2
3.1 生产方案的制定 2
3.2材料分析 3
3.3精度分析 3
3.4操作与定位方式 3
四、工艺计算 4
4.1排样设计与计算 4
4.2料宽设计 4
4.3画排样图 5
4.4送料步距 5
4.5材料的运用率 5
4.6冲裁工艺力计算 5
4.7刃口尺寸计算 6
4.8凹模高度 7
4.9凸模长度拟定 7
4.10选择标准模架 7
五.设备选择 8
六、 装配图及零件图绘制 8
七、 参考文献 9

一、课程设计目的
本次落料模具设计有着重要的意义，能巩固课本中学的知识，熟悉相关资料，理清设计思绪，练习绘图及文献检索的能力，培养和提高分析，解决问题的能力，学习冲压工艺与模具设计的具体方法和环节，为毕业设计打下基础。
（1）树立对的的设计思想。在设计中理论联系实际，从实际出发解决实际问题。
（2）经行一次冷冲压模具设计的实际训练。通过设计巩固相关理论知识，为以后的工作做好准备。
（3）通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等培养模具设计的基本技能。
（4）如何选取合适的排样，，需要通过材料运用率、搭边值、步距的计算，从而选择最合理、最有经济效益的排样方案。

二、工件简图

材料为Q235，板厚为t=3mm，生产批量：大批量

三、工艺分析
3.1 生产方案的制定
冲裁工序可分为单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁。
冲裁组合方式的拟定应根据下列因素决定。
1生产批量：一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批量和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。
2工件尺寸公差等级：复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，由于它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低，在级进冲裁中采用导正销结构，课提高冲裁件精度。
3对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中档的工件，由于制造多副单工序模的费用比复合模具昂贵，也常采用复合冲裁，但工件上孔与孔之间或孔与边沿之间的距离过小时， 采用级进冲裁。
4模具制造、安装调整和成本：对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为好。应为模具制造、安装调整较易，成本较低。
5操作方便与安全：复合冲裁出件或清除废料比较困难，工作安全性较差。级进冲裁较安全。
综上分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的规定下，模具制导致本低、寿命长、造作方便又安全的工艺方案。该工件涉及落料和弯曲两个基本工序，可有以下工艺方案：
方案一：先冲圆孔，后落料，最后弯曲
方案二：先落料，后冲圆孔，最后弯曲
3.2材料分析
Q235为碳素结构钢，抗拉强度为432-461MPa,抗剪强度为304-373MPa,屈服强度为253MPa,具有很好的冲裁成形性能，符合冲裁工艺。
3.3精度分析
零件图未标注公差，按精度规定为IT14计算，普通冲裁即可满足图样规定。

3.4操作
为减少成本，可采用手工送料方式。
四、工艺计算
4.1排样设计与计算
1.尺寸计算将(工件按中性层展开)
（1）直边段为a，b
a=30-3-3=24mm
b=80-3-3=74mm
（2）圆角边段为c
由于R/t=3/3=1>0.5,则该圆角属于有圆角弯曲，根据中性层长度不变原理计算。
查资料[1]表4.3得，k=0.42
c=π（r+kt）/2=3.14×(3+0.42×3)/2
=6.69mm
(3)弯曲毛坯展开总长度：
L=a+c+b=24+74+6.69=104.6mm

尺寸比较精确，采用一定量的搭边值，查《冷冲压模具课程设计与毕业设计指导》表3-8得：a=2.2mm,a1=2.5mm.

4.2料宽设计
工件展开长度为104.6mm，所以原料料宽为B=104.6+2x2.5=109.6mm，查《冷冲压模具课程设计与毕业设计指导》表3-9得：△=（0.15-0.20）t，可取t=0.6，所以料宽公差为109.60 -0.6mm.

4.3画排样图

4.4送料步距
h=30+2.2=32.2mm
4.5材料的运用率
排样时，在保证工件质量的前提下，要尽量提高材料的运用率。
η=A/bh=104.6x30/(109.6x32.2)=88.9%

4.6冲裁工艺力计算
冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁工艺力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁工艺力，以适应冲裁间隙的规定。冲裁工艺力涉及冲裁力F、卸料力F卸、推件力F推和顶件力F顶。该落料工艺不需要计算顶件力。
冲裁件周长L=2（L1+L2）=269.2mm
材料厚度t=3mm
取Q235钢的抗剪强度τ=350MPa.
冲裁力F=1.3Ltτ=1.3x269.2x3x350KN=122.5KN.
查《冷冲压模具课程设计与毕业设计指导》表3-17得：
Kx=0.035 Kt=0.045 Kd=0.05
卸料力Fx =KxF=122.5x0.035=4.29KN.
推件力Ft=KtF=122.5x0.045=5.51KN.
顶料力Fd= KdF=122.5x0.05=6.12KN.
总工艺力FΣ=F+Fx+Ft =132.3KN
4.7刃口尺寸计算
以凹模为基准，工件基本尺寸为104.6mm，30 mm，由于工件无公差，取磨损系数x=0.5，查《冷冲压模具课程设计与毕业设计指导》表3-9取Δ为0.6.根据材料及料厚，查《冷冲压模具课程设计与毕业设计指导》表3-8，拟定Zmax=0.64，Zmin=0.46.
凹模由Dd=(Dmax-xΔ)0+1/4Δ得：
D1=（104.6-0.5×0.6）+0.15 0=104.3+0.15 0mm
D2=(30-0.5×0.6)+0.15 0=29.7+0.15 0mm
凸模由dd=（Dd-Zmin）0-1/4Δ得：
d1=(104.3-0.46)0 -0.15=103.840 -0.15mm
d2=(29.7-0.46)0 -0.15=29.240 -0.15mm

4.8凹模高度
H=Kb=0.24x104.6=25.1mm
式中，b—凹模孔的最大宽度（mm）
K—因数，查《冷冲压模具课程设计与毕业设计指导》表3-22，取K=0.24。
凹模壁厚c=（1.5-2）H.取c=47.85mm.
4.9凸模长度拟定
凸模长度H=H1+H2+H3+H4+a=15+15+10+1+20=51mm
式中 H1—凸模固定板厚度15mm
H2—固定卸料版高度10mm
H3—导料板高度10mm
H4—凸模进凹模深度1mm
a— 附加长度，无特殊规定取20mm

4.10选择标准模架
该工序采用后侧导柱模架，查《冲压模具设计师速查手册》：
上模座：200×160×45mm
下模座：200×160×55mm
导 柱： 28×180mm
导 套：28×110×43mm
模具闭合高度190-235,取210mm
五.设备选择
压力机设备选择考虑到压力机的使用安全，选择压力机的吨位时，总工艺力FΣ一般不应超过压力机额定吨位的80%。查《冲压模具设计师速查手册》，选择压力机为J23-16F。
工称力：160KN
滑块行程：20mm
最大装模高度：205mm
工作台尺寸（前后×左右）：300×450mm
模柄孔尺寸：Ф40×60
六、 装配图及零件图绘制
见附图：一张A3装配图和两张A4零件图

七、 参考文献
1.《冲压工艺及模具设计》
2.《冲压模具设计实用教程》
3.《冲压模具简明设计手册》 TG385.2-62/H15
4.《AutoCAD2023从入门到精通》 TP391.72/C03
5.《冲压工艺与模具》 吴伯杰主编 电子工业出版社
6.《塑性成型工艺与模具设计》高锦张主编 机械工业出版社
7.《中国模具设计大典3》 高锦张主编 江西科学技术出版社
8.《冲模图册》 李天佑主编 机械工业出版社
9.《冷冲压模具设计》 江维健主编 华南理工大学出版社
10.《工程图学简明教程》 董培蓓主编 天津大学出版社