程恳托板冲压工艺及模具设计说明书

1、托板冲压工艺及模具设计说明书单位：重庆工业职业技术学院机制304班设计者：程恳时间：2013.112014.4前言模具是现代化工业生产的重要工艺转杯，是利用其特定的形状成型具有一定的形状和尺寸的制品工具。模具作为一种生产工具已经广泛应用于各行各业，其发展之快，模具需求量之多是前所未有的，今天，在国名经济的各个工业部门越来越多的依靠模具来进行生产加工，模具已成为国民经济的基础工业，已成为当代工业的重要手段和工艺发展的方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为增进我们对模具的了解和加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在冲压课开课之际，老师特别为我

2、们安排了此次设计。此次设计也是我们在学习基础理论课，技术基础课和专业基础课的基础上所设置的一个重要的实践性教学环节。本说明书用到了很多我们已经学过的课程，还用到了一些课外的资料裁完成了这个课题设计，如：冲压模具及设备、机械制图、机械制造基础、模具加工工艺公差与配合等多门课程。查资料用得最多的是中国模具大典具体的标准件尺寸都是从上面参照取得。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，自己认真的设计制作。其中遇到了很多自己无法解决的问题，在尺寸精度设计上通过询问了周进同学得以顺利的设计，在装配图的资料寻找上通过给洪老师打电话在洪老师的指导后，之后顺利的在网上百度找到了合适的的装配

3、图。对于刚刚接触冲压模具的我难免有不少错误，希望在此次设计中的错误的地方能在老师的指导下依依改正，谢谢。目录前言2一托板的工艺性4二、冲压工艺方案的设计7三冲压工艺计算10四、冲压设备的选择15五、托板冲压模具计算17六、托板冲裁模结构设计23七、冲裁模具主要零部件的设计与选用24 八、冲模工作零件的材料选用及热处理要求27模具使用及维护说明书28总结31参考文献32一、托板零件冲压工艺性分析 冲压件：托板生产批量：大批量材料：08Ft=2mm 1.批量：由用户提供的图纸可知：该托板零件生产批量为大批量，根据冲压工艺的特点，该零件适合采用冲压。2.材料：由用户提供的图纸可知该托板零件材料为08

4、F。根据冲压模具及设备P28表2-3知道08F材料是冲压常用金属材料，因此该托板零件的材料适合于冲压。3.结构与尺寸的分析3.1形状：由用户提供的图纸可知该托板零件的形状简单、规则，有利于材料的合理利用，以便节约材料，减少工序数目，提高模具寿命，降低冲压成本，因此该托板零件的材料适合于冲压。3.2内外形尖角分析：由用户提供的图纸可知该托板零件所有外角为直角，不利于加工。不方便进行热处理工艺，易崩刃和磨损，因此不满足于冲压。应找到 用户与其一起协商，将该托板零件所有的外角改成半径为R=2的圆角，该图纸才适合于冲压。具体方案如下：a. 假如客户同意，那修正后的图纸将经过我们公司及用户方重新会签过后

5、生效，用户方亲笔签字同意按此图验收，并落下对方的亲笔签名（签名时写上明确的日期），同时加盖用户方公司的公章（用户签名及公章不得复印，反则合同取消，最后复印几张图纸存档备用。修改后图纸如图所示：b. 假如用户方不同意，我方拒绝与其签订合同或者将每个零件的价格成倍增长后再签订合同。 3.3突出悬臂和凹槽的分析：由用户提供的图纸可知该托板零件上不存在突出的悬臂和凹槽，因此该托板零件适合于冲压。 3.4孔的直径大小分析：由用户提供的图纸可知该托板零件的材料牌号问08F，厚度t=2mm，根据冲压模具及设备P28表2-3可知，该托板零件材料的抗剪强度为216-304Mpa，然后根据抗剪强度查冲压模具及设备

6、P88表4-3可知，该托板零件的孔的最小直径1.3t=2.6mm, 由用户提供的图纸可知该托板零件的孔的直径10mm大于2.6mm，因此该托板零件适合于冲压。4托板零件的精度与断面粗糙度分析。4.1精度由用户提供的图纸可知该托板零件的由用户提供的图纸可知该托板零件本尺寸为58的公差为0.74，且公差精度等级为IT14，基本尺寸为30的公差为0.52，且公差精度等级IT14。基本尺寸为8的公差为0.22，且公差精度等级为IT13级。基本尺寸为10的公差为0.0.3，且公差精度等级为IT8IT9级,，所以该托板零件基本满足冲裁件对精度的要求。（注：各基本尺寸查互换性与技术测量P19表2-3可得）4

7、.2粗糙度由用户提供的图纸可知该托板零件的粗糙度为Ra=6.3，厚度t=1mm根据冲压模具及设备P90可知Ra=6.3在金属材料断面粗糙度值3.212.5um之间，因此该托板零件适合于冲压总结:该托板零件适合于冲压二、冲压工艺方案设计与优化1冲压工序性质由用户提供的图纸可知该托板零件形状简单，规则，所消耗的材料少，批量大，具有良好的工艺性，所以可从零件图只管确定工序性质，所以根据冲压模具及设备P2表1-1生产该托板零件采用落料和冲孔两道工序（如弓箭平整度要求较高，可增加校平工序）。2工序数量的确定由用户提供的图纸知，该托板零件形状简单，因此其内外形只需一次冲孔和落料工序。3冲压顺序的确定由之前

8、对用户提供托板零件的冲压工艺性分析和该托板零件为带孔的冲裁件，冲压顺序可参考如下： 如果选用单工序模冲裁一般先落料、其次冲孔。 如使用级进模冲裁时，则先冲孔后落料。4工序组合方式由用户提供的图纸可知该托板零件结构简单。该零件冲压工序采用单工序模分散冲压或者采用复合模或者级进模冲压均可。5冲压工艺方案的分析和确定由用户提供的图纸可知该托板零件形状结构，并对其结构分析可知所需的基本工序为落料、冲孔两种，故可能的冲压工艺方案有以下几种：方案1：先冲孔后落料 单工序模方案2：先落料后冲孔 单工序模方案3：落料与冲孔级进冲压方案4：冲孔与落料级进冲压分析比较上述4种工艺方案，可以看出：方案1：先冲孔后落

9、料 单工序模 优点：模具结构简单寿命长，制造成本低，冲压件质量较高，先冲孔后落料，先冲孔可作为后续工序的定位之用。 缺点：工序分散需要两个模具，占用设备多，工作人员也增加，从成本和经济效益方面来说不好，而且在转换工序的时候工作人员难以操作，最后其不适于大批量生产且安全性较低，故不适合该托板零件的冲压。方案2：先落料后冲孔 单工序模 优点：由工艺路线可知冲压次数为两次，组合方式为单工序模，该方式模具结构简单，寿命长，制造成本低，冲压件质量比较高。 缺点：同方案1，故不适合于该托板零件的冲压方案3：冲压于落料复合冲压 序比较集中，占用的模具少，对于员工和设备的要求较少，占地面积小，在冲裁复杂形状时

10、模具制造的工作量和成本比级进模低，生产效率高，而且冲孔和落料同时进行，冲孔不会受到后工序的影响，冲压比较平整。 缺点：模具结构比较复杂，制造模具困难，不方便维修且寿命低，该托板零件中的孔10的精度很难达到，对于操作工人的技术要求较高对神北京的要求较高。方案4：冲孔于落料级进冲压 优点：工序比较集中，所需模数量少，设备数量少，减少了工作人员，生产效率高，容易实现机械化，安全性较高，方便管理，冲压工件的精度高，且由冲压模具及设备P133表4-25可知级进模冲裁简单形状时制造成本和工作量成本比复合模低，而由用户提供图纸可知该托板零件形状简单对称，规则，同时级进模适合于大批量生产。 缺点：模具结构复杂

11、，制造困难，不方便维修，寿命低，同时级进模冲压工序对设备要求高，因此提高了生产成本优化结论：方案1、2明显不适合于该冲压件；案3的安全性较方案4较低，且方案4更适合于冲压简单形状的冲压件，结合图纸和经济和客户要求考虑，最终方案4是最适合该冲压的方案，即冲孔落料级进冲压。三、托板冲裁工艺计算1.拍样分类1.1有废料排样1.2少废料排样1.3无废料排样由客户提供的图纸可知，该托板零件尺寸精度要求不高，且形状规则，结构简单，为了不浪费材料，应选择少废料排样2.条料宽度及料边和搭边2.1料边及搭边的确定由用户提供的图纸可知该托板零件厚度t=2mm，最大宽度Dmax=58,查冲压模具及设备P107表4-

12、18可知，搭边值a1=2.2，料边值a=2.5设 计 计 算 内 容备 注一、条料宽度：B=（Dmax+2a+Z） =（58+2x2.5+0.5） =63.5mm二、导料板间距离 ：B=B+Z=Dmax+2a+2Z=30+2x2.2+2x0.5=35.4mm冲压模具及设备P106公式4-13、4-14可计算2.2定位方式及条料宽度的确定由用户提供的图纸可知该零件精度要求不高，可采用初定位（即导料板导向且无侧压装置）了解可知该定位为人工送料，手工定位，且操作者均为右手用力，导正销装左侧，分别查冲压模具及设备P108表4-20、4-19可知Zmin=0.5, =0.6根据条料宽度查冲压模具及设备P

13、30表25，选出了板料的规格为：2000x1000mm3.排样方式经过上述分析可得出，该托板零件的排样方式分为一下4种板料横裁第一种：第二种：第三种：第四种：4.材料利用率.第一种排样（横裁）：每板条料数n=（100063.5）15条 余47.5mm每条零件数n2=（2000-2）35.457.6个A1=3830+82 +282+1/44（42-22）1/4 4(4422) =1372.96mm2每板个数n=nx n2=1556=840个200063.5=31个840+31=871个材料利用率=（871x1372.96）/（2000x1000）x100%59.7%第一种排样（横裁）：每板条料数

14、n=（100035.4）28条 余8.8mm每条零件数n2=（2000-2）63.557.6个每板个数n=n3+n4=868个故材料利用率：2=（868x1372.96）/（2000x1000）x100%59%第三种排样（纵裁）：每板条料数n5=（200063.5）31条 余31.5mm每条零件数n6=（1000-2）35.428个每板个数n=n5+n6=868个故材料利用率：3=（868x1372.96）/（2000x1000）x100%59%第四种排样（纵裁）：每板条料数n7=（200035.4）56条 余17.6mm每条零件数n8=（1000-2）63.515个每板个数n=n7+n8=8

15、40个故材料利用率：4=（840x1372.96）/（2000x1000）x100%57.6%总结：通过以上计算得出数据可知：采用第一种排样法时利用率是最高的，故采用第一种排样方法：四、冲压设备的选择1冲裁力的计算1.1冲裁力根据冲压模具及设备P110公式4-18知F=KLT&,根据用户所提供的图纸t=2mm，查冲压模具及设备P28，表2-3得抗剪强度&=260Mpa，冲压周边长度L=79.4 F冲=KLt =53.674KN1.2卸压力根据用户提供的图纸可知该托板零件厚度t=2mm查冲压模具及设备P110表4-22知Kx=0.045即Fx=KxF冲=0.04553.674KN=2.14KN1

16、.3推件力或顶件力根据用户提供的图纸可知t=2mm，查冲压模具及设备P110表4-22，知Kt=0.055，Kd=0.06即Ft=nFtF=30.05553.674=8.856KN Fd=Kd=0.0653.674=3.22KN因考虑到使工件能顺利推出故应取较大力，又FtFd所以选择推出装置：Ft=8.856KN1.4冲压力的计算因产品的卸料方式未定，所以列举以下几种卸料方式：a. 弹性卸料和下出件：P=P冲+Px+Pt=64.640KNb. 弹性卸料和上出件：P=P冲+Px+Pd=58.934KNc. 刚性卸料和下出件:P=P冲+Pt=62.530KNd. 刚性卸料和上出件时：P=P冲+Pd

17、=56.894KN经过比较选出冲压力最大的卸料方式，即a.弹性卸料和下出件，综上所述，冲压力F=P冲+Px+Pt=64.64KN2.设备的选用 根据计算出的冲压力考虑到设备的安全性，所以P安=P/0.8=80KN查冲压模具及设备P41表3-5选用压力机型号为“开式双柱可倾式压力机J23-10”其标准压力为100KN3.压力中心的确定 分析冲裁件图可知，该零件为对称形零件，故其压力中心为零件的中心，即零件孔的圆心。五、托板冲压模具计算1.冲裁模具凹凸模之间的间隙Z由用户提供的图纸可知，该托板零件厚度t=2mm冲裁件材料08F是常用金属材料，根据冲压模具及设备P93表4-10“冲裁模初始双面间隙Z

18、”可知该冲裁件Zmin=0.246，Zmax=0.360如果不考虑其他因素，鉴于模具在使用中会磨损，在设计新模具时应采用较小的间隙值，但实际生产中各方面因素都得考虑周全，间隙过小，材料的挤压和摩擦增大，易产生凹模胀裂使凹凸模相互啃刃的现象出现。对于用户提供的图纸零件来说，其边缘质量要求不高，孔的精度等级要求高，孔的质量好，同时我选择的是级进模对该零件进行加工，如果间隙太小，模具在使用过程中间隙会越变越大，严重影响模具寿命，凹凸模磨损后刃口处形成圆角，冲裁件质量无法保证，因此间隙值应适当增大。对于该冲裁件卸料方式我选择的是弹性卸料和下出料，根据经验间隙Z不宜过大。综上所述：为减小模具的磨损，是模

19、具的寿命增长，保证冲裁件质量的情况下，选择间隙适当增加，故Z取Z=0.282.冲裁模刃口尺寸的计算为了方便制造，制造成本低调整方便，检验方便，装配方便，则应选择配做来制作模具。a. 落料件取决于凹模尺寸由用户提供的图纸可知，该冲裁件均属于冲压模具及设备P99表4-15A类尺寸，所以计算公式为：Ad=(Amax-X) 查冲压模具及设备P97表4-14知X1=0.5，X2=0.5，X3=0.5，X4=0.75，X5=0.75设 计 计 算 内 容备 注凹模尺寸：Ad=(Amax-X) Ad1=(58-0.5x0.74)=57.63Ad2=(38-0.5x0.62)=37.69Ad3=(30-0.5

20、x0.52)=29.74Ad4=(8-0.75x0.22)=7.835Ad5=(0.5-0.75x0.25)=0.3125由用户提供的图纸可知，该冲裁件均属于冲压模具及设备P99表4-15A类尺寸，所以计算公式为：Ad=(Amax-X) 查冲压模具及设备P97表4-14知X1=0.5，X2=0.5，X3=0.5，X4=0.75，X5=0.75 凸模刃口尺寸按凹模实际人口尺寸配做，保证双面间隙值为0.280mmb. 冲孔件尺寸取决于凸模尺寸 根据用户提供图纸可知，该冲裁件属于冲压模具及设备P99表4-15B类，计算公式为 bp=(bmin+X) 查冲压模具及设备P99表4-14知X=1所以bp6

21、=（10+1x0.03）=10.030-0.0075图纸如图所示：3.模具的闭合高度H的计算在之前的设计中选定了设备型号为J23-10，因此模具的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，这样才能把模具装到设备上，即（HmaxT）5（HminT）10，查冲压模具及设备P41表3-5可得：最大闭合高度Hmax=180mm 最小闭合高度Hmin=145mm当垫板高度T=35mm时，120mmHm140mm故120mmHm140mm4.弹簧的选用假设考虑了模具结构，初定弹簧个数为4，则每个弹簧预压力为Fy=Fx/n=2140/4=535N初选弹簧规格按2Fy估算弹簧的极限工作弹力Fj即：

22、Fj=2Fy=1070N，查GB/T2089-1994初选弹簧规格为dD2h0=63590，Fj=1478N，hj=20.9mm 计算所选弹簧的预压量hyhy=FyhjFj=535N20.9mm/1478N7.56mm 校检所选弹簧是否合适h=hy+hx+hm=19.1mmhhj=20.9mm故合适 所选弹簧规格、符号GB/T2089-1994 63590六、托板冲裁模结构设计通过在网上查询最终在百度搜索托板零件冲裁模具设计，在百度文库中国模具设计大典P178图19.2-47找到类似的图纸，之所以选择该图，是因为该图同为冲孔落料级进模，而且也是平板的，冲出的零件也是托板零件，只不过有四个孔，与

23、我们要冲的零件相似，有参考价值。在原图的基础上我更改了冲压的凸凹模因为之前的图纸托板是冲四孔，另外我还增加了2-卸料弹簧，可以增长模具的寿命。1上模座 2.卸料弹簧 3.卸料螺钉 4.垫板 5落料凸模 6.螺钉7.模柄 8.紧固螺钉 9.冲孔凸模 10.销钉 11.凸模固定板 12.导套13.卸料板 14.导柱 15.凹模固定板 16.冲孔凹模 17.落料凹模18.下模座 19.始用挡料销 七、托板冲裁模具主要零部件的设计及选用（一）工作零件1.凸模设计 为了保证强度，刚度及便于加工和装配，由于该零件尺寸大，所以凸模采用圆滑过度的阶梯型。查冲压模具及设备p134表图452中的a型，具体尺寸件见

24、中国模具大典。凸模最大长度L应满足：L90d2/=90x102/=70mm故取凸模长度为70mm2.凹模的设计 (1) 凹模的外形结构与固定方法和凹模的刃口结构。 为了方便配，固定方便，简单而且该冲压件尺寸不大，所以选着零件尺寸大，查冲压模具及设备p137表图457中的a型，即圆凹模，它们的配合关系为H7/m6，它与凹模固定板配合，然后通过凹模螺钉，销钉件凹模固定板固定在模座上，为了满足刚度要求，凹模刃口尺寸为6mm，由于该冲压件是中大批量生产，零件形状简单，精度要求不高，厚度为2mm，所以选着直角刃口。（2） 凹模轮廓尺寸计算如下： 查资料冲压模具及设备P140表4-29，选取凹模壁厚c=3

25、8mm。 沿送料方向的凹模长度为： L=l+2c=40+64+2x38=180mm 垂直于送料方向的凹模宽度为： B=b+2c=58+2x38=134mm 凹模厚度为： H=K1K2=30mm（二）定位零件由用户提供的图纸可知，该冲压件尺寸精度要求不高，为了装配方便、固定方便，定位零件可采用导料销，条料从右向左进料，设置两个，为位于条料的同一侧，一个设在后侧并固定在凹凸模固定模板上d=6mm，一个固定在凸凹模固定板上d= 5mm（三）卸料与出件装置 根据之前的设计，该零件的卸料方式为弹性卸料加下出件，故采用弹性卸料装置，所以在这我选用卸料螺钉，弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸即所

26、以它的规格为200X160，厚度取凹模厚度的0.60.8倍，所以取20mm。冲孔凹模与卸料板的双边间隙取0,2mm，它们的配合关系为H7/n6,卸料螺钉采用阶梯行螺钉，螺钉数量为4个，大小为M12.长度一致，置选取刚性推件装置。（四）模架及其零件1模架的选择由用户提供的图纸可知，该托板冲裁零件形状简单，尺寸较大尺寸精度要求不高，且之前设计该零件采用左右送料故采用冲压模具及设备P156 图4-81中b后侧导柱模架。模架尺寸查中国模具设计大典可知：上模座尺寸：200mmx160mmx45mm（GB/T2855.5）下模座尺寸：250mmx160mmx55mm（GB/T2855.6）导柱尺寸：28m

27、mx180mm（GB/T2861.1）导套尺寸：110mmx43mm（GB/T2861.6）2 导柱、导套安装尺寸要求 根据用户提供的图纸可知该冲裁件为大批量生产，为了保证模具具有较高的精度和寿命，一般采用导向零件对上、下模进行导向，以保证上模对于下模的正确运动，则选用导柱、导套导向，导柱与模座的配合H7/h6，导柱与模座的配合H7/m6,导柱与导套的配合H7/h6。（五）其它支成和固定零件模柄已经标准化，查冲压模具及设备p160图4-87中的c型凸缘模柄，用三个螺钉固定在上模的座的窝孔内，它的规格为查冲压模具及设备32mmX79mm，其配合为H7/js6冲模中用的紧固件螺钉和销钉，其中螺钉起

28、连接固定作用，销钉起定位作用则：查冲压模及设备查表“螺钉规格选用”得选用M6螺钉。螺钉之间、螺钉与销之间的距离、销钉螺钉距凹模刃口及边缘的距离均不应过小，以防降低模板强度，其最小距离查冲压模及设备表427得A=14 B=17 C=5销钉直径取6mm。八、冲模工作零件的材料选用及热处理要求根据冲压模具及设备表94凸模：材料Cr4W2MoV 工作硬度5458HRC凹模：材料Cr4W2MoV工作硬度6062HRC上、下模座：材料HT250模柄：Q275导柱、导套：T10A 20钢渗碳深度0.50.8淬火回火6062HRC凸凹模固定板：Q275卸料板:Q275导料板：45 淬火回火4348HRC导料销

29、：45垫板:T8A 淬火回火5458HRC螺钉：45 头部淬火回火4348HRC销钉：45 淬火回火4348HRC弹簧：65Mn 淬火回火4045HRC模具使用及维护说明书一、 模具安装模具安装在型号为J23-25:250KN,最大闭合高度是205的开式双柱可倾式压力机上。安装前，检查压力机上的上下模具安装表面的清洁干净，并检查在有无在修磨模具后遗留物防止阻碍准确安装和意外事故。安装时，根据模具闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下止点式其底面与工作台之间规定位置，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35m

30、m，开动压力机，空行程12次将滑块停于下止点，固定下模座，在进行试冲，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、 模具的工作过程级进模工作过程与复合模工作过程不一样，它是这样工作的：模具是上在压力机上面的，压力机滑块上升后，模具打开，把条料送入利用导料销与始用挡料销进行初定位，定位确定后松开压力机离合，滑块下行模具开始工作即完成完成级进模中的第一次工序（先直径是10mm的孔），模具打开，被压缩的弹簧要回复长度，给卸料板一定的卸料力，卸料板将余下的条料卸下后走一个步距30mm，闭合模具冲10mm的孔，再打开模具，再闭合模具同时冲孔和落料。以导料销与固定挡料销定位再重复上述动作完成冲裁件的成形，冲裁件通过自然卸料方式排出，再以以上次的废料边在导料销和挡料销重新定位，准备下次冲裁。三、 模具的维护1、 确定模具导料部分无杂物。2、 打开压力机，空合模数次，保证正确运动和定位。3、 按模具设计参数调试模具并生产。4、 模具使用生产过程中操作人员应在模具前端两侧。5、 模具使用时应该经常检查模具的工作台面和工作刃口，清理材料的积瘤，排除灾不正确使用过程中的废料，以免废料涨模，导致模具破裂。6、 按总装图正确装配模具，并保证模具结构（见装配图）7、 按设计说明书中所选的