托板的冲压工艺分析及模具设计

托板的冲压工艺分析及模具设计摘要：本设计介绍了冲压级进模具的结构设计及其工作过程。通过对冲裁图样零件工艺性的正确分析，设计了一套冲孔落料级进模。通过冲裁力、卸料力等计算，确定模具结构。本设计包括了模具成型零件凸模、凹模及其他零件，如卸料板、固定板、垫板、导柱、导套等的设计和选用过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，冲裁机构与送料挡料以及其它结构的设计过程，并着重对模具的设计部分作了详细介绍。该模具性能可靠，运行平稳，能提高产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键词：冲孔，落料,级进模,模具结构SplintAnalysisofStampingProcessandDesignofDieforValvePlateAbstract:Compoundprogressivediestructuredesignandworkingprocesswasintroduced.Throughtotechnologicalcorrectanalysisoftheblankingpatternscomponents,hasdesignedacontinualblankingpunchingdieblanking.Dietypewasdeterminedthroughthecalculationofblankingforceandejectingforce.Thisdesignintroducedthemoldformationcomponentsincludingtheplunger,thelowerdieandothercomponentslikeunloadtheyardlumber,thedeadplate,thebackingstrip,theguidepillar,theguidebusherandsoondesignandselecttheprocess,thetechnologicalparameterschoiceandthecomputationoftheimportantcomponents,theblankingorganizationandthefeedingkeepoffthematerialaswellasotherstructuredesignprocess,andtohasmadethedetailedintroductionemphaticallytomoldsdesignparts.Thedieworksstablesothattheproductqualityandefficiencyhasbeenimprovedandworkingintensityandproductioncosthasbeenreduced.Keywords:piercing,blanking,progressivedie,diestructure任务书设计题目：托板的冲压工艺分析及模具设计1设计的主要任务及目标（1）通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识、初步掌握冲压模具设计的流程,熟练掌握使用各类工具书籍。（2）通过毕业设计使学生初步达到工程师所具备的基本素质。2设计的基本要求和内容（1）完成冲压件的工艺性分析（工艺分析、工艺方案确定、工艺计算）。（2）进行冲压模具的结构设计和计算（主要零部件的结构设计、模具结构设计及模具工作部分尺寸计算等）。（3）完成模具总装配图及模具主要零部件图的绘制。（4）编写模具毕业设计论文。3主要参考文献1王孝培.冲压设计资料M.北京：机械工业出版社，1989.122李天佑.冲模图册M.北京：机械工业出版社，1988.113王芳.冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出版社，1991.104进度安排设计各阶段名称起止日期1开题报告2014.3.12014.3.152工艺分析及计算2014.3.12014.4.153模具结构设计及计算2014.4.12014.5.154绘制图纸及编写设计说明书2014.5.12014.6.165毕业答辩2014年6月中旬5托板零件图目录1前言.12零件的工艺性分析.22.1经济性分析.22.2材料分析.22.3结构与尺寸分析.22.4冲裁件精度与表面粗糙度分析.33冲压工艺方案设计.43.1冲压工序类型.43.2冲压工序次数与顺序.43.3冲压工序的组合方式.44工艺计算.64.1排样.64.2确定送料步距、板料宽度与导料板间的距离.74.3确定排样图.75设备的选择.115.1冲裁力的计算.115.2压力机的选择.125.3确定压力中心.126模具计算.146.1模具间隙.146.1.1间隙的作用.146.1.2间隙的确定.146.2冲裁模刃口尺寸计算.156.2.1计算原则.156.2.2压力中心.157冲裁模主要零部件的设计与选用.187.1冲孔凸模.187.1.1凸模的结构形式与固定方法.18I7.1.2凸模的长度计算与强度校核.187.2落料凸模.207.3凹模.207.3.1凹模的结构形式与固定方法.207.3.2冲裁凹模的刃口形式.207.3.3凹模的外形尺寸的确定.207.3.4凹模强度的校核.217.4其他零件.217.4.1挡料装置.217.4.2导料装置.227.4.3导正装置.237.4.4卸料装置.237.4.5上、下模座.247.4.6导柱与导套.247.4.7模柄.247.4.8凸模固定板和垫板.257.4.9定位与紧固零件的选用及校核.258模具的使用及维护说明书.278.1模具的使用说明：.278.1.1模具安装.278.1.2模具的工作过程.278.2模具的维护说明.28结论.30参考文献.31致谢.32附录.3301前言大学四年我学习的专业是：材料成型及控制工程，专业方向是模具方向。因此，我们学习了很多有关模具的专业知识。这次毕业设计我的毕业设计题目是：托板的冲压工艺分析及模具设计。它是我们所学的冷冲模设计里的一部分，也是我们一门重要的专业课。所以，我们具有这样的专业基础知识的储备。在毕业指导老师的细心指导下，在同学们的帮助下，我一定能够完成好自己的毕业设计。本次设计的主要任务及目标：（1）通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识、初步掌握冲压模具设计的流程,熟练掌握使用各类工具书籍。（2）通过毕业设计初步达到工程师所具备的基本素质。（3）通过毕业设计了解生产实践中模具设计的具体流程，做到心中有数，完善所学知识，并注重在以后工作和学习中得到积累。本次设计的基本要求和内容：（1）完成冲压件的工艺性分析（工艺分析、工艺方案确定、工艺计算）（2）进行冲压模具的结构设计和计算（主要零部件的结构设计、模具结构设计及模具工作部分尺寸计算等)（3）完成模具总装配图及模具主要零部件图的绘制（4）编写模具毕业设计论文。本设计说明书主要包括了七个部分。其中的第2章的零件工艺性分析，第3章的冲压工艺方案设计，第4章的工艺计算，第5章的设备的选择，第6章的模具的计算，第7章的冲裁模主要零部件的设计与选用，第8章的模具的使用及维修说明书。在这次设计中，我发现了很多以前忽视过的问题，也学习到了不少有用的知识，重新梳理了自己的知识结构，也收获了很多有用的东西。通过毕业设计我找到了模具设计的基本步骤与方法，以适应以后的学习与工作。由于自己的知识有限和缺乏实践经验，所以设计中难免有不足之处望指导。12零件的工艺性分析2.1经济性分析通过以下几方面对冲压件托板的经济性成本进行分析(1)通过查阅资料可得知，材料的费用占总成本的6070，另加上工人的的劳工费及加工时所需要的电费及机床的维修费。(2)托板的批量，由用户提供的图纸所知，该冲压件需要大批量生产，适合用冲压的方式加工，可以采用级进模、复合模、以及单工序模进行冲压。(3)由实际生产过程可知，在加工时充分对材料利用，提高材料的利用率，充分利用材料的缝隙，以循环利用废料。(4)在大批量生产过程中，采用硬质合金钢在延长模具的使用寿命以减少单件产品所耗模具的费用。综上所述，该零件的生产批量为大批量生产。因此，从经济性上来说适合采用冲压来加工。2.2材料分析冲压所用的材料，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的要求。冲压工艺对材料基本要求是：a、具有良好的冲压成型性能b、具有较高的表面质量c、材料的厚度公差应符合国家标准由零件设计要求知，该零件的材料是08F，属于低碳钢。查冲压设计资料可知，这种钢板冲压性能良好，材料抗剪强度为216304MPa,抗拉强度为275383MPa。（在下面的计算中抗拉强度取为300MPa）。屈服点s=177MPa.满足其生产条件下的托板冲压，所以08F符合材料适用性。2.3形状与结构分析2（1）形状由零件图可知，该零件的形状简单规则，且以两条互相垂直的中心线分别对称，有利于材料的合理利用，节约材料，提高模具寿命，降低冲件成本。（2）内外处的夹角冲裁件的内外形转角处要尽量避免夹角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时夹角处的崩刃和过快磨损。在各直线或曲线的直接处，除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构处，宜有适当的圆角。但是经过和指导老师商量，这种托板有着特殊的用途，所以它的尖角不能改成圆角，只有通过选用耐磨材料才提高模具的使用寿命。因此，在选用模具材料是，特别是在零件尖角出的模具材料必须提高它的耐磨性能和硬度。（3）是否有悬臂和凹槽要尽量避免冲裁件上过于窄长的凸出悬臂和凹槽。否则会降低模具寿命和冲裁件质量。而该零件没有这种情况，因此不用考虑。（4）孔径冲孔时，受凸模强度的限制，孔径不宜过小。其最小孔径与孔的形状、材料的机械性能和材料的厚度等有关。查冲压设计资料表2.3用自由凸模冲孔的最小尺寸1，硬钢d1.3t=2.6mmh(18mm)max4328956.故所设计也是合理的7.2落料凸模20由于落料凸模属于非圆形凸模，其固定部分任做成圆柱形台阶式固定形式。其长度和冲孔凸模相同，所选材料也和冲孔凸模相同。故其承受能力和抗弯能力是符合设计要求的。其形式见零件图。7.3凹模7.3.1凹模的结构形式与固定方法常见的凹模结构形式有整体式凹模和组合式凹模两种形式。这里我们选用整体式凹模。用螺钉和销钉直接固定在模板上，这种凹模制造简单。7.3.2冲裁凹模的刃口形式根据实用模具技术手册图7.18凹模的孔口形式选择C型刃口形式4。这种刃口为锥形，孔内不易积有工件或废料。孔型所受的胀力、摩擦力小。所以，凹模的磨损及每次的刃磨量小。但刃口强度较低且刃口尺寸在修模后略有增大。一般用于形状简单、精度要求不高和较薄的冲裁件。刃口形式如下所示图7.2凹模刃口形式7.3.3凹模外形尺寸的确定凹模外形尺寸包括凹模板的平面尺寸LB（长宽）及厚度尺寸H。查冲压设计资料表2.401.凹模厚度H与壁厚C，可得H=25mmC=34且工件b=62mm所以L=b+2C=62+234=130mm凹模宽度B的确定B=步距+2C=32+234=100mm21所以凹模的外形尺寸为LBH为13010025mm7.3.4凹模强度的校核凹模强度校核主要是检查其厚度H。因为凹模下面的模座或垫板上的洞口较凹模洞口大，使其凹模工作时受弯曲，若凹模厚度不够便会产生弯曲变形，以致损坏。查冲压设计资料表2.46凹模强度计算公式选择最后一个1：矩形凹模（装在有矩形洞的板上）)1(32minbaPHP冲裁力（N)许用弯曲应力（MPa）凹模最小厚minH度所以=8.42130MPaAFpz25.4389故需要垫板,垫板厚度查冷冲压模具设计指导表12.3可知3，选取垫板厚度6mm.垫板选用材料为Q235号钢，热处理：淬火HRC4348.267.4.9定位与紧固零件的选用及校核（1）螺钉与销钉的选用螺钉、销钉在冲裁模中起紧固作用，设计时主要是确定他们的规格和紧定位置。螺钉、销钉的种类繁多，应根据实际需要选用。螺钉最好选用内六角的，它紧固牢靠，钉头不外露，模具外形美观。螺钉、销钉规格应根据冲压工艺力大小、凹模厚度等确定。查冷冲压成型工艺与模具设计表4.42螺钉规格选用6。由凹模厚度25mm,选用内六角圆柱头螺钉为M1070，4个。螺钉柠入的深度不能太浅，否者紧固不牢靠，也不能太深，否则拆装工作量大。圆柱销钉配合深度一般不小于其直径的2倍，也不宜太深。圆柱销选用直径为70,4个。对于上模座的紧固和定10位，螺钉选用内六角圆柱头螺钉为M840,4个。销钉选用圆柱销直径为50的，84个。螺钉和销钉采用45号钢，螺钉头部淬火，销钉淬火，都为HRC43-48（2）螺钉与销钉的校核冲模上广泛采用圆柱销作凸模、凹模与模具连接的定位原件，有时也用于凸模与固定板连接中的支承元件。当销钉受载荷较大时，需对其强度进行校核。由于在此次模具中圆柱销都只起定位作，并且模具在工作时，它们不承受很大的径向力，因此不需要进行强度校核。冲模上广泛采用内六角螺钉作紧固件，当螺钉承受较大载荷时，应核算其需用载荷。螺钉在工作时，主要承受拉应力，其许用载荷按下式计算：P42dP一个螺钉的许用载荷d螺钉的最小直径许用应力（MPa)，对于上模座上的M8和下模座上的M10的内六角圆柱头螺钉校核，查冲模设计与制造实用计算手册表3.6紧固螺钉（GB70-76）的许用载荷和表3.8冲模主要材料的最大许用应力11。可知M8的螺纹内径d=6.6mm许用载荷P=4100N.M10的螺纹内径d=8.4mm许用载荷P=4100N45钢的最大许用拉伸应力为140MPa27所以M10的螺钉=7754.5NP=6650N强度符合要求140.82M8的螺钉=4787.2NP=4100N强度符合要求6.28模具的使用及维护说明书8.1模具的使用说明8.1.1模具安装模具安装在型号为J23-25：250KN，最大闭合高度270mm的开式双柱可倾压力机上。安装前，操作者应通读模具装配图样，了解以下内容：冲制零件和本工序冲制的形状、尺寸和技术要求，冲压材料性能、厚度和提供状态；冲制零件的冲压工艺流程、工序间的关系和各工序要点；冲模结构特点和工作原理，坯料或工序间的定位方法，压边、卸料、推件方式和结构形式；待安装的压力机是否符合模具设计、工艺要求，模具闭合高度、冲压工作行程是否在压力机参数的允许范围内，压力机的公称压力是否满足冲压力的要求；压力机的工作台面（含垫板上平面）和滑块底面尺寸是否能满足冲模的正确安装；冲模上下模座的安装槽孔位置必须与压力机各安装槽孔相适应；检查压力机上的上下模具安装表面清理干净，并检查有无在修磨模具后遗留物防止正确安装和意外事故的发生。安装时，开动压力机，将压力机滑块上升到上死点位置；将压力机上滑块的模柄孔中的滑块下部的前压块取出；将模具放在压力机台面规定位置上；用压力机行程尺检查滑块底面至冲模上平面间距离是否大于压力机行程，可以调节丝杠，保证该距离大于压力机行程；根据模具闭合高度的调整压力机滑块的高度，使滑块在下止点时其底面与工作台面之间规定位置，将滑块再停于下止点，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3-5，开动压力机，空行程1-2次将滑块停28于下止点，固定下模座。再次开动压力机，使滑块空行程运动数次，确认模具上下模运动正常无阻碍。清理模具零件工作部分和导柱、导套油污、异物，导柱涂润滑油。再次检查模具和压力机，无误时可以进行试冲，逐步调整滑块所需的高度。首件检查合格后，可正式生产。8.1.2模具的工作过程压力机滑块上升后，模具打开，该模具咋工作过程中，板料沿导料板送进模具直至碰到始用档料销。上模向下运动，上、下模闭合。冲孔凸模向下运动冲出四个小孔，废料自然漏下。上模向上运动，同时刚性卸料装置将板料刮出凸模表面，使其落下。板料再次送入，条料碰到固定销进行初定位，当落料凸模前端的导正销进入先前冲出的小孔时，进行精确定位，实现对工件的冲裁，工件自然漏料。上模向上运动，同时刚性卸料装置将板料刮出凸模表面，使其落下，继续下一个工作循环。8.2模具的维护说明：1）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的压力机（J23-25：250KN，最大闭合高度270mm的开式双柱可倾压力机）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。2）打开模具确认模具型面无异物，确定定位销位置正确。确定模具导板面无异物。打开压力机，空合模数次，保证能正确运动和定位。3）按模具设计参数调试模具并生产。4）模具使用过程中操作人员应该在模具前端两侧。模具使用时应该经常检查模具的工作台面和工作刃口，清除材料的积瘤，排除在不正确使用过程中的废料。以免发生废料胀模，导致模具破裂。5）模具在使用过程中发出异常声音应立即停止工作，由现场的模具工检查并排除故障，模具应该在存放状态装卸。6）请客户严格按照上述程序使用模具，严禁人体或异物在模具工作区间内，否则会造成人身伤害，损坏。7）模具每次使用后应保养压料面，型面应除材料积瘤。8）存放前清洁压料面，型面和导板面，并要涂油后方合模存放。299）模具应该放在木方上，并保证摆放不倾斜。以保证导柱导套正确配合。10）建议客户每生产3000到5000件后，要保养模具以及延长使用寿命。11）定期检查模具上零件是否损坏，如有损坏及时更换。12）工作时注意安全，防止发生意外事故。13）模具在工作过程中会产生大量的热量，因此每天只能总则一定的时间后则要停机休息，否则会降低模具的寿命。14）模具在使用过程中必然会产生磨损，尤其是模具的工作部分，因此在使用一段时间之后，在模具的修磨量范围内的话则可以对模具进行修磨，从而保证了冲件的质量要求。当然就延长了模具的使用寿命，故降低了生产成本。15）模具的非工作部分要涂上保护漆，在工作一段时间和之后要定期的涂刷，以保护模具。30结论本次毕业设计的题目是：托板的冲压工艺分析及模具设计。由托板零件图知，托板材料为08F，厚度为2mm,精度为IT11级，批量为大批量生产。通过对托板的工艺性分析可知，托板零件的生产完全符合材料要求，符合经济性原则。在选择工艺方案时，通过前面对比多种工艺方案可知，最终确定为先冲孔后落料的级进模生产。原因是这种模具生产效率高，并且成本低；先冲孔后落料也能减少定位误差，用先冲好的孔进行定位方便落料工序。在定位方面，模具采用导料板，固定挡料销，测压装置，配上导正销，完全能够满足零件的精度要求；在卸料上，采用刚性卸料板，即可满足零件要求，也可提高效率；在取件上，采取下出料自然漏料方式，不仅操作简单易行，而且可以大大提高生产效率。生产实际可以验证，本次设计的模具结构，在完全满足使用要求的情况下，生产效率大幅度提高，制品尺寸稳定，材料消耗降低。在当今手工具迅速发展及广泛应用的情况下，追求产品价格及质量的竞争日益剧烈。采用先进的冲压成形技术是一行之有效的最佳途径，它既能提高产品质量及材料利用率，又可明显减少机械加工工时，从而大大降低了产品成本。这些都充分说明本次的模具设计是成功的。通过这次比较完整的模具设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态。此次毕业设计锻炼了我综合运用所学专业基础知识和解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等专业能力。在跟指导老师的这一个学期里，我把自己这大学四年的知识进行了整理，形成了知识网络，也对模具设计有了新的认识。31参考文献1王孝培.冲压设计资料M.北京：机械工业出版社，1989.122李天佑.冲模图册M.北京：机械工业出版社，1988.113王芳.冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出版社，1991.104陈锡栋，周小玉.实用模具技术手册M.北京：机械工业出版社，20035冲模设计手册编写组编著.冲模设计手册M.北京：机械工业出版社，19996李齐强.冷冲压成型工艺与模具设计M.北京：科学出版社，20127任嘉卉.公差与配合手册M.北京：机械工业出版社，1991.88丁松聚.冷冲模设计M.北京：机械工业出版社，