托板冲压模具设计说明书.doc

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1、目录冲压托板零件图-3第1章 ：托板零件冲压公艺性分析-4第2章 ：托板冲压工艺方案设计及优化-7第3章 ：托板冲压工艺设计计算-10第4章 ：托板冲压模具参数计算-14第5章 ：冲裁件总装-19第6章 ：托板冲裁模主要零部件设计与选用-19第7章 ：冲裁模具使用说明书-23结束语参考文献 冲压托板零件图第一章：托板零件冲压公艺性分析一、托板零件的质量及尺寸精度要求1、精度冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般落料间公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,冲裁可达到的冲裁件公差列于表4.2,由互换性与技术测量知该图纸最高精度选9级精度,对于=2mm的托板冲压生产完全可以

2、达到所需产品的精度要求,故可使用冲压生产。2、粗糙度冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材料塑性,材料厚度、冲裁间隙、冲模结构及凹凸模工作部分表面粗糙度等因素有关。本托板产品粗糙度为6.3um满足3.212.5um的要求。2、 托板零件对冲压加工的适应性1、材料冲压所用的材料不仅要求满足冲压件的使用要求,还应满足冲压工艺的要求和后续加工要求。冲压工艺对材料基本要：具有良好的冲压成型性能；具有较高的表面质量；材料的厚度公差应符合国家标准。由已知,本设计冲压的托板材料为08F,查表3.2抗剪强=230310Mpa,抗拉强度b=275380Mpa,屈服点s=180Mpa,满足其生产条件下的托板冲压。所以,

3、08F适用于冲压制造。2、形状由图2可知,该托板零件形状简单、对称,厚度t=2mm,适合冲压,可以有利于材料的合理利用,节约材料。3、外处角的尖角冲裁件外转角处要尽量避免尖角,应以圆弧过渡,以便于模具加工,减少热处理开裂,减少冲裁时尖角处崩刃和过快磨损。冲裁件小圆角半角查4-2可知：落料时,交角90；软钢0.25t=0.50.25;冲孔时,交角90,软钢0.45t=0.90.3,故可知其外处尖角都不能符合要求,应与客商协调解决,如果顾客不同意我的建议。那么就不用继续设计了。如果顾客同意,那就与顾客签字确认。如图：4、过长悬臂与凹槽尽量避免冲裁件上过于窄长和凸出悬臂和凹槽,否则会降低模具寿命和冲

4、裁件质量。由托板零件图可知,该零件无过长悬臂和凹槽,故满足其冲压要求。5、小孔的冲压问题因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应该太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能、凸模强度和模具结构等。已查表2-3知b=400Mpa ,再查表4-3得托板上最小孔的直径为1.3t1.32mm=2.6mm。由分析托板零件图知,托板唯一的且最小的孔的直径为：dmin=10mm因为dmin2.6mm,所以托板满足其冲压的要求。6、孔间距和孔边距因本零件只有一个孔,故不存在孔间距；由图知：托板零件对称,故其最小边距为10mm,故可知不影响冲压生产。3、 托板零件的生产批量参考托板零件图及相关要求可知,托板生产为大批量生产适用

5、于冲压制造。第二章：托板冲压工艺方案设计及优化一、冲压工艺设计的容和设计原则1、工艺类型对于一般冲压件,通常考虑外形采用冲孔,为了保证模具强度和孔变形,一般采用两次或多次工序,当冲件形状复杂时通常可将外、形分布冲出,由本图纸知该冲压件只需两个工艺类型冲孔+落料2、工艺次数有图纸知此冲压件工艺次数为两次落料+冲孔3、工艺次序先冲孔后落料4、工艺组合方式方案一单工序模先冲孔后落料方案二单工序模先落料后冲孔方案三复合模先落料后冲孔方案四级进模先冲孔后落料方案五级进模先落料后冲孔二、方案分析及选择方案一单工序模先冲孔后落料单工序模是指在压力机的一次行程只完成一种冲裁工序的模具,冲孔+落料的单工序模是先

6、冲孔后落料的方式完成产品。单工序模设计结构简单,模具导向精度高,寿命长,安装方便,但是生产率低,不适合于中批量或大批量生产模具制造的工作量和成本较低,在生产过程中也不安全,需采用一定的安全措施,方案二单工序模先落料后冲孔此单工序模类同上一方案的工序,于前者刚好相反,而在工艺上采用先落料后冲孔的话,落料时会影响冲件的尺寸精度,此冲压件由两模完成,成本低,效率低,只适合于小批量生产。方案三复合模先落料后冲孔复合模是指在压力机的一次行程中在模具的同一个工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的冲模,复合模的精度可达IT10IT8级,由于此冲压件最高精度为IT9级,所以精度等级适合于此冲压件,复合模平

7、整度高,模具制造的工作量和成本比单工序模稍高,适合于中批量和大批量生产,但生产率较低,安全性不高,加工速度比较慢,复合模冲孔和落料是同时进行的,所以不需要考虑先冲孔后落料或者先落料后冲孔,由本图知此冲压件为大批量生产,所以乐意采用此复合模方案四级进模先冲孔后落料级进模式指在压力机的一次行程中,依次在同一模具的不同工位上同时完成多道工序的冲裁模,由于该冲压件形状简单,模具制造的工作量和成本比复合模低,适合于中、大批量生产、且比较安全。因为该冲压件的精度是IT9级而级进模的冲压件精度为IT13IT10级,所以不利于该冲压件的选择,又因模具复杂时制造麻烦对机械要求高,对工人技术要求高,安装复杂、制造

8、周期长,由于此冲压件结构简单,先冲孔后落料符合该冲压生产。方案五级进模先落料后冲孔此方案同时具有方案四的优点,但是先落料后冲孔的话,在落料的同时就相当于一个单工序模,不符合级进模的要求,所以此种方案不适合于选用。终上所述方案一和方案二只适合小批量生产,而此冲压件是大批量生产,所以方案一、方案二都不适合选用。方案五不符合要求,也不选用,方案四精度不适合选用,所以方案四也不选用,所以最终选择方案三复合模第三章：托板冲压工艺设计计算一、 排样1、排样方法 有废料排样指：沿冲件全部外形冲裁,冲件和冲件之间,冲件与条料边缘之间都留有搭边。常用于冲裁形状复杂,尺寸精度要求高。 少废料排样指：沿冲件部分外形

9、切断或冲裁,冲件和条料边缘有搭边。一般用于形状较规则,某些尺寸精度要求不高的冲件。 无废料排样指：沿直线或曲线切断条料而获得冲件,无任何搭边。可用于形状规则对称、尺寸精度不高或贵重金属冲件。2、材料利用率一板料或条料、带料上冲裁件的材料利用率An/BL 式中A-一个进距冲裁件的实际面积;n-一板料上冲裁件的总数目;L-板的长度;B-板料的宽度;一个进距材料利用率为：=A/Bs100%式中A-一个进距冲裁件的实际面积;B-条料宽度； s-进距。3、搭边与条料宽度计算搭边 搭边值一般由经验确定,查表4.12为搭边值经验数据表之一。由于圆角r2t,t=2mm,故查得冲件间搭a1=1.2mm,侧边搭边

10、a=1.5mm。条料宽度因本托板生产用导料板导向且具有侧压装置,所以条料宽度计算公式为：B0-=Dmax+2a0-式中：Dmax-条料宽度方向冲件最大尺寸； a-侧搭边值；参考表4.12-条料宽度的单向偏差。分析材料利用率全进距=An/BL100%A为单个冲件表面积n为板料最多冲件个数B为条料宽度L为条料长度条料宽度与搭边、料边的计算托板横排：根据冲压工艺及模具-设计与实践66页可知,圆形或圆角r2t的工件,a1=1.2 a=1.5托板竖排：根据冲压工艺及模具-设计与实践66页可知,圆形或圆角r2t的工件,a1=1.8 a=2.53.4条料的宽度B,采用初级定位B1= Dmax+2a=30+1

11、.52=33B2= Dmax+2a=58+2.52=63查GB/T708-1988得：t=2mm时,选用长为2200mm,宽为1000mm的冷轧钢板。查表4.13得,条料宽度偏差B1=33B2=63根据材料利用率公式=An/BL100%托板横排材料利用率=100%=65.1%托板竖排材料利用率=100%=61.5%横竖,应选托板横排为最终排样方案。托板横排示意图如下四、冲压力与压力中心的计算1、冲压力的计算冲裁力综合考虑影响冲裁力的因素,平刃口模具的冲裁力按下式计算：F冲=K.L.t.bL-冲件周边长度,L=58mm；t-材料厚度,本设计中t=2mm；b-材料的抗减强度,查表2-3b=216-

12、304MpaK-考虑模具间隙的不均匀,刃口的磨损,材料的力学性能与厚度的波动因素修正系数,故一般K=1.3。在本设计中冲件的周边长度：L=3822624142 =7682826mm=181.64mm冲裁力F冲=K.L.t.b=181.64mm1.32mm310Mpa =146401.84N卸料力、推件力与顶件力的计算 卸料力 FX=K.X.F冲=0.06146401.84N=8784.1104N 推件力 FT=n.KT.F冲=50.55146401.84N=36600.46N 顶件力 FD=KD.F冲 =0.06146401.84N=8784.1104N=200570.5208N 总推力一般不

13、超过压力机额定功率的百分之八十 得：F机250KN=25吨2、压力中心的计算根据该托板零件图可知,该零件结构简单且对称,故零件的压力中心在零件的重心即板件中心孔10mm的中心孔上。第四章：托板冲压模具参数计算一、冲裁间隙1、间隙对冲压力的影响试验表明单面间隙介于料厚5%-10%时,冲裁力降低不多,不超过5%-10%在正常情况间隙对于冲裁力的影响不很大,Ft、Fd、Fx受间隙影响较大,间隙增大冲裁件光面变窄,当单面间隙增大为料厚15%-25%卸料力几乎为零。 2、间隙对模具寿命的影响凸凹模间隙小易产生凸模折断相互啃刃等现象,磨损后刃口尺寸变化影响冲裁件的尺寸精度、模具寿命减小,在保证冲裁件质量的

14、前提下,应选用较大的间隙值,若采用小间隙就必须提高模具硬度和精度减小模具粗糙度、减小摩损。3、冲裁间隙值得确定计算法Z=2t1-h0/ttan式中：t-材料厚度； h0-产生裂痕时凸模挤入材料的深度； h0/t-产生裂痕时凸模挤入材料的相对深度;-剪裂纹与垂线间的夹角。查表法 因本托板材料为08F,厚度t=2mm,查表4.21可得Zmin=0.246mm,Zmax=0.360mm,故本托板模具间隙围为0.246-0.360mm。由于模具在使用过程中,由于模具工作部分的磨损,间隙将有所增加,故取间隙值Z=0.250mm。二、冲裁模具刃口尺寸的计算1、计算三原则1落料时以凹模为基准,间隙放在凸模上

15、 ；冲孔时以凸模为基准,间隙放在凹模上。2凹模刃口尺寸不断变大,设计时应该靠近下限；凹模刃口尺寸不断变小,设计时应靠近上限。3模具设计精度应比冲压件精度高2-3级。2、刃口尺寸的计算1凹凸模分开制作 因为本托板为矩形和圆形的结合体,且分开制作不能保证质量,故一般不采用此方法。结合本冲压件外形尺寸和复合凸模冲压确定采用凹凸模配合制作,它更适合冲裁薄板件的冲件。2凹凸模配合制作由于冲件为冲孔件,故以凸模为基准配作凹模,对于圆形冲孔时则有：dmin=dmax+x0-4查表4.24得,磨损系数=0.75d=10+0.750.030-0.034=10.0750-0.075查表4-10得Zmax=0.36

16、0mm,故冲件凸模以实际刃口尺寸配作,双面间隙值0.246-0.360mm,冲孔凹凸模刃口尺寸标注如下图所示：由于外形为落料,以凹模为基准 ,凹模磨损后变大的情况：A1、A2、A3、A4刃口尺寸计算公式为：Ad=Amax-x+/40查表4.24得：1=3=4=0.5, 2=0.75,所以有：Ad1=58-0.50.74 +0.74/40=57.63+0.1850Ad2= 38-0.50.62+0.22/40=7.835+0.0550Ad3= +0/40=38Ad4=30-0.50.52+0.52/40=29.74+0,130查表4.21得：Zmin=0.246mm,Zmax=0.360mm,故

17、落料凸模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作,保证多面间隙值, 0.246mm0.36mm,故选Z=0.35,落料凹凸模刃口尺寸标准。落料凹凸模刃口尺寸的标注如下图：三、模具闭合高度由公式：Hmax - 5mmH模Hmin +10mm由表3.14得：Hmax =250mm Hmin =Hmax - 70mm =180mm综上：Hmax - 5mmH模Hmin +10mm 245mmH模190mm第五章：冲裁件总装图1-上模座 2-垫板 3-凸模固定板 4-落料凹模 5-橡胶 6-凸凹模固定板7-模柄 8-销钉 9-导套 10-推件板 11-螺钉 12-下模座 13-挡料销 14-冲孔凸模 15-凸凹

18、模 16-导料销 17-打杆 18-导柱根据冲压模具设计实践100例设计。第六章：托板冲裁模主要零部件设计与选用一、工作零件1、凸模凸模的结构形式与固定方法由冲压件图可知,应采用圆形凸模,并且采用台肩式固定。凸模长度计算 根据托板的结构而定,该冲压件适合采用刚性卸料,所以当采用刚性卸料时,凸模长度可按下列方式计算：凸模固定板厚度卸料板厚度导料板厚度 h 附加长度=20mm+22mm+8mm+15mm=65mm2、凹模凹模的外形结构设计与固定方式根据托板的外形尺寸,确定为标准园凹模,用螺钉、销钉定位固定,要保证他们之间的距离。凹模刃口的结构形式由冲压件图可知为圆形孔,所以选择直筒型刃口。凹模轮廓

19、尺寸的确定由于本冲压件简单对称,所以为简单对称形状刃口的凹模,由于压力中心即为刃口对称中心,所以凹模的平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,即 L=+2c B=b+2c式中沿凹模长度方向刃口型孔的最大距离mmb沿凹模宽度方向刃口型孔的最大距离mm c凹模壁厚mm查表4-29知,由于条料宽度为30mm,厚度为2mm知c=2432mm,取c为30mm. B=30+230=90mmL=+2c=58+30+230=148mm F冲裁力凹模材料修正系数,由于08F为合金工具钢,取=1凹模刃口周边长度修正系数,由表4-30知=1.12=11.12=27mm二、定位零件1、挡料销根据冲裁模结构

20、可知,固定挡料销广泛用于冲压中小型冲压件的挡料定距。所以该托板适合用固定挡料销。选用标准件GB6992、导料销固定式导料销与固定式挡料销基本一样,可从标准中选用。选用GB/T7648.2-2008三、卸料和出件装置1、卸料装置根据冲压件图可知,采用刚性卸料装置。2、出件装置推件装置：根据冲裁模结构可知,采用刚性推件装置。四、模架及其零件1、模架冲裁模模架已经标准化,根据冲裁模结构可知,选用导柱模模架。由冲压件图可知,选用后侧导柱模架。选用标准模架GB94372、导向零件导向零件一般都采用对上下模进行导向,以保证上模相对于下模的正常运动。导向零件有导柱、导套、导板,并都已标准化。根据冲裁模结构可

21、知,选用A型可卸导柱,A型导套。3、上下模座设计冲模时,模座的尺寸规格一般根据模架类型和凹模周界尺寸从标准中选取。选用GB9437模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装确定,所以设计的模座必须和所选压力机工作台和滑块的有关尺寸相配合,并进行必要的校核。上下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致,其孔距公差要求以下。模座材料根据工艺要求和模座的重要性作用,一般选用HT200或HT250.也可选用Q235或Q255.五、其它支撑和固定零件1、模柄 模柄的结构形式较多,并已标准化。根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模柄的结构类型,选用压入式模柄,生产中最常用。选用GB700.2、凸模固定板

22、和垫板 凸模固定板和垫板的轮廓形状及尺寸均已标准化,可根据上述尺寸确定原则,从相应标准中选用。垫板选用GB699六、紧固件1、冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉,螺钉和销钉都以标准化。模具设计时,螺钉和销钉的选用应注意以下几点:同一组合中,螺钉的数量一般不少于3颗。螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺大小和凹模厚度等条件确定。螺钉之间,螺钉与销钉之间的距离,螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离,均不宜过小。各被联接件的销孔应配合加工,以保证位置精度。综上所述：螺钉选用4GB/T5782,销钉选用1GB/T199.1.第七章：冲裁模具使用说明书1. 确定模具在机床上安装正确无误2. 安合模数次3. 按模

23、具设计参数调试模具并生产4. 将材料沿导料销18送入模具里面,上模随压力机下行,首先,上卸料块17与板料接触并将板料压在凹凸模3上,弹簧16被压缩。随之凸模15与板料接触,冲孔开始。于此同时凹模16与板料接触,落料开始,弹簧20被压缩。冲孔落料完成后,上模随压力机上行,上模与下模分开。此时卸料开始,上卸料块17将制作从凸模上卸下,下卸料块4将制作外轮廓线以外的板料从凸凹模3卸下。当上模上升到最高点后,开是第二次冲裁。5. 冲裁过程中若发现有异常声音应立即停止运行,排除故障后再进行使用。6. 冲裁完毕后将模具从压力机上卸下。7. 按模具维护说明书存放。安全维护说明书8. 在冲裁模使用之前在必要的

24、部分涂上润油并检查工作零件无损坏。9. 在冲压时确保模具安装准确。10. 确认型面上无异物。11. 在冲裁过程中时刻检查废料是否排放顺畅,若出现堵塞等情况应立即停止机床。对废料进行疏通后再使用。12. 在冲裁过程中不允许用手去清理废料。13. 在冲裁过程中若发现有异常声音,应立即停止机床,排除故障后再使用。14. 冲裁完毕后,模具每次使用后必须保养,用纱布和油石光滑型面。模具使用说明书及维护方式一、模具安装模具安装在最大闭合高度245的开式力机上安装前,检查压力机上的上下模具安装表面清理干净,并检查有无在修模后遗留物防止正常安装和意外事故的发生。安装时,根据模具闭合高度的调整压力机滑块的高度,

25、使滑块在下止点时使其底面与工作台之间规定位置,将滑块再将于下止点,然后调节滑块的高度,使其模柄进入模柄孔,并通过滑块上的压块与螺钉将模柄固定。安装完后,将压力机滑块上调,开动压力机,空行程次将滑块将于下止点,固定下模座。再进行试冲,逐步调整滑块所需的高度。将压力机上的卸料板调到需要的位置。二、模具的工作过程压力机滑块上升后,模具打开,把调料从总装图中所示位置送入利用导料销与挡料销进行定位,定位后确定后松开压力机离合,滑块下行模具开始工作,凸模与板料接触,同时凹模与板料接触,冲孔与落料同时进行,弹簧被压缩。冲孔落料完成后,上没随压力机上行,上模与下模分开。此时卸料开始,上卸料快将制件从凸模上卸下

26、,下卸料块将制件外轮廓线以外的板料从凸凹模卸下。当上模上升到最高点后,开始第二次冲裁。三、模具的维护、按总装图纸正确装配模具,并保证模具结构如图所示、按设计说明书中所选压力机最大闭合高度245的开式压力机安装模具在工作台面上,并正确安装模具,保证模具中心与压力机的中心重合结束语经过了一学期的磨练,我现在才了解了冲压的一点点皮毛。而起在假期里一个人静静的思考这一次设计感觉受益匪浅, 通过这个托板冲压模具的设计,让我收获了很多并且对自己的专业有了比较深刻的了解。首先,由于这个设计需要自己思考完成,让我真正了解了模具的结构、设计和制造。其次,在完成这个设计的过程中碰到实在不能解决的问题,和老师、同学研究解决,让自己理解到了团结的含义。然后,因为模具行业的快速发展,许多问题用原有的资料已不能解决,我们就上网查询相关的信息,让我学会了如何利用网络资源。如果有时间也可以自己到企业去体验一下,锻炼一下自己。在这个过程中,我发现了我的许多的不足,比如设计时不知道到哪里去找资料,设计做的慢等等。下学期我会更加努力得学,补足我的不足,学更多的知识。参考文献 【1】 冲压工艺及模具-设计与实践 主编 洪奕【2】 机械工程设计基础 主编 黄淑荣【3】 简明机械零件设计实用手册 主编 胡家秀【4】 计算机基础应用 主编 建华【5】 机械制造技术 主编 王茂元【6】 工程材料与材料成型工艺 主编 王记安