腰带扣冲压工艺制定及冲压模具设计

四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1腰带扣冲压工艺制定及冲压模具设计摘要本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计；是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容包括对制件成型工艺的分析，如何确定工艺方案、排样及选择压力机型号。确定模具的总体结构、凸凹模的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性。关键词工艺分析 冲压方案 排样 尺寸计算 零件结构随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑料的重要条件。特别是近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需要形状的零件或制品，这种专用工具统称模具。模具在国民经济中所占据的地位日益显著，可以说人类的衣、食、住、行，没有拿一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电子、四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文2通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母” 。随着我国国民经济的迅速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。模具工业不但在国民经济中占据重要地位，在世界市场上也是独树一帜。世界模具市场总体上供不应求，市场需求在 600 到 650 亿美元。如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。模具按制造的产品分类，可以分为塑料模具（又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具） 、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据的比重大。本文以防护罩的模具设计为例，详细论述塑料的工艺特性、ABS 塑料的工艺参数、型腔和型芯的结构形式、模具的机构设计、模架的选择原则，力求做到理论联系实际和反映国内外先进水平。如图 1 所示零件为腰带扣，材料为 Q235A，材料厚度 t=2mm，大批量生产。一、零件冲压工艺性分析（一） 零件材料 该腰带扣所选用的冲裁材料为 Q235A 钢，该类钢属于普通碳素结构钢，具有比较优良的冲裁性能。四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文3（二） 零件结构从零件图可知，该零件结构简单，上下左右对称，在零件外形轮廓连接处使用了 4R2 圆角光滑连接，比较适合于冲裁。（三） 零件尺寸精度除尺寸 12 其公差等级为 IT11 级（冷冲模设计与指导附录）外，其余尺寸均为未注公差的自由尺寸，在冲压工序中一般按IT14 级来确定。查冷冲模设计与指导附录可得各零件尺寸公差为：外形尺寸：65 ，24 ，30 ，R2 ，R30 ；内形尺寸：10 ；孔中心距：370.31。（四） 结论以上零件各组成尺寸的精度要求，都满足冲裁工艺要求二、冲压工艺方案完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有冲孔、落料两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。（一） 方案一采用单工序模生产方式，先落料再冲孔。该方案模具结构简单，需要两道工序、两副模具才能完成零件的加工，生产效率低，生产四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文4过程中由于零件较小，操作也不很方便。同时孔边距尺寸 12 精度不易保证。（二） 方案二冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。级进模生产适用于产品批量大、模具设计、制造与维修水平相对较高的外形较小零件的生产。（三） 方案三采用复合模生产，落料与冲孔复合。考虑到零件尺寸 12 精度较高，结构简单，为了提高生产率和保证精简的尺寸精度，决定采用复合模进行生产。从工件的尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，复合模采用倒装式结构以及弹性卸料、定位钉定位方式。三、排样（一） 确定搭边值查冷冲压工艺及模具设计表 2-8，两工件之间搭边a1=2.2mm，工件边缘搭边a=2.5mm，歩距为 32.2mm。条料宽度 B=(D+2a) =(65+22.5) =70 （查冷冲压工艺及模具设计表 2-9 得=0.6）四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文5如图 2 所示为零件排样图。（二） 材料利用率一个歩距内材料利用率：=A/BS100%=1780/(7038.2)100%=66.5%查钢板标准，选用 900mm1000mm 的钢板，每张钢板可以剪成14 张条料(70mm900mm)，每张钢板可以冲 322 个零件，因此材料总利用率：=nA/LM100%=3221780/(9001000)100%=63.7%四、冲裁力（一） 落料力F 落=1.3tL=1.32215.96450=252.67kN（二） 冲孔力F 冲=1.3tL=1.32210450=73.48kN（三） 卸料力F 卸=K 卸F 落=0.05252.67=12.63 kN四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文6（四） 推件力F 推=nK 推F 冲=60.0573.48=22.04kN（五） 总冲裁力F 总=F 落+F 冲+K 卸+F 推=252.67+73.48+12.63+22.04=60.82kN五、压力中心由于工件 x、y 方向都对称，因此压力中心为工件的几何对称中心 x0=32.25，y0=0。六、凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸计算详见表 1。表 1 凸、凹模刃口尺寸计算基本尺寸及分类 冲裁间隙 磨损系数 计算公式制造公差计算结果(D1max)=65D1d=64.63凸模配作保证双面间隙0.2460.36(D2max)=24D2d=23.74同上落料凹模(D3max)=30Zmin=0.246Zmax=0.36Zmax-Zmin=0.36-0.246=0.11工件公差为 IT14级，故x=0.5Dd=(Dmax-x)/4D3d=29.74凸模配作保证双面间隙四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文70.1230.18R2Dd=1.88同上基本尺寸及分类 冲裁间隙 磨损系数 计算公式制造公差计算结果冲孔凸模(Dmin)=10同上 同上dp=(dmin+x)同上dp=10.18凹模配作保证双面间隙0.2460.36孔边距L1=同上工件公差为 IT11级，故x=0.75Lp=(L1min+x)同上 L1p=11.97孔中心距L2/2=370.31同上 x=0.5Ld=(L2min+x)/8 L2d=370.078接上表七、工作零件结构设计（一） 凹模尺寸凹模厚度 H=Kb(15mm)=0.2865=18.2mm凹模边缘壁厚 C(1.52)H=(1.52)18.2=(27.336.4)实际取 C=30mm。四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文8凹模边长 L=b+2C=65+230=125mm。查标准 JB/T7643.1-2008，凹模宽 125mm。因此确定凹模外形尺寸为 12512518mm；将凹模板做成薄板形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为 12512514mm。（二） 凸凹模尺寸凸凹模长度 L=h1+h2+h=14+10+24=28mm其中，h1 为凸模固定板厚度；h2 为弹性卸料板厚度；h 为增加高度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等） 。（三） 冲孔凸模尺寸冲孔凸模长度 L 凸=h1+h2+h3=14+12+14=40mm式中，h1 为凸模固定板厚度；h2 为空心垫板厚度；h3 为凹模板厚度。八、其他模具结构零件根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查标准JB/T7643.1-2008，确定其他模具结构零件，见表 2.表 2 其他模具结构零件序号 名称 长宽高 材料 数量1 上垫板 1251256 T8A 12 凸模固定板 12512514 45 13 空心垫板 12512512 45 14 卸料板 12512510 45 15 凸凹模固定板 12512516 45 16 下垫板 1251256 T8A 1四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文9根据模具零件结构尺寸，查 GB/T2855.1-2008 选取后侧导柱125125(160190)标准模架一副。九、冲压设备选用根据总冲压力 F 总=352kN、模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用 J23-63 开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要技术参数如下：公称压力：630kN；滑块行程：130mm；行程次数 50 次 /分；最大闭合高度：360mm；连杆调节长度：80mm；工作台尺寸（前后左右）：480mm710mm。十、冲压工艺规程示例表 3 所示为工艺流程卡片。表 3 工艺流程卡片材料 毛皮种类 零件名称 零件号 共 页车间工作程序型别Q235 板料 腰带扣 第 页工序号 工序名称 工作地 页次 设备名称设备类型工件等级工时定额 附注1 切料 剪床2 冲裁 压力机 J23-633 去毛刺4 检验 游标卡尺更改单编号签字日期更改单号编号签字日期工艺员 车间主任四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文10工艺组长工艺室主任表 4 所示为冲压检验卡片。表 4 冲压检验卡片零件名称 零件号 工序号 共 页车间 检验图表 型别腰带扣材料 硬度Q235A项目号 检验类容 检验工具1 各主要尺寸 游标卡尺更改单编号签字日期