毕业设计（论文）-铁心压板冲压工艺与模具设计

1、铁心压板冲压工艺与模具设计摘 要： 模具是制造业的重要工艺根底，在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是连接板冲孔、落料复合模设计，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的上下。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成局部。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以连接板冲孔、落料复合模设计主要介绍了冲压模具设计的全过程： 1经工艺分析工艺计算，间隙值的选择，确定了

2、该设计工艺流程及冲模结构形式。 2同时对所设计的模具分别进行了分析说明， 3对压力机做出了合理的选择， 4整个过程采用AutoCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。 关键字：冲压模；复合模；连接片；冲裁间隙；冲压工艺。Abstract: Die process is the important basis for the manufacturing sector, manufacturers in China die of special equipment manufacturing. This design is Lianjie Ban punching, blanking comp

3、ound die design, die directly reflect the structure of the high and low level of stamping technology. Optional material should be considered the work of mold, the force, punching pieces of material, the accuracy of press parts, molds and production quantities of materials processing plant performanc

4、e and existing conditions and other factors. Selection of Punch Punch is determined the type and tonnage. Sheet metal stamping cold machining processing is an important component. It is very broad application. However, due to the traditional processing there is a stamping process options unreasonabl

5、e, stamping gap choice is too large, presses do not match, and so on. In this paper, to Lianjie Ban punching, blanking the main compound die design stamping die design on the whole process: 1. The process of analysis, the gap value of the options, determine the design process and die structure. 2. A

6、t the same time, the molds were designed by an analysis that 3. The press has made a reasonable choice, 4. AutoCAD software used throughout the process of drawing two-dimensional mold assembly drawing plans and individual parts.Keyword: stamping die; compound die; connection tablets; blanking gap; s

7、tamping process.1 前言冷冲压技术从最初的作坊式生产到现在的专业化模具工业生产，从无到有开展迅速。而我国模具工业在近20年来开展更是迅速，模具及模具加工设备市场需求潜力巨大，开展前景广阔。随着工业的开展，工业产品的品种、数量越来越多，对产品质量和外观的要求，更是日趋精美、华美。所以改革开放20多年以来，我国已成为使用各类模具的大国，其中，汽车、摩托车与家电产品生产用的各类模具的年需求量已占全国模具总量的60%以上。但是，我国模具生产能力和水平，与国外相比那么差距颇大，造成20世纪90年代模具进口量占全国模具销售总额的1/3以上，达6亿10亿美元。改革开放以来，随着国民经济的高速

8、开展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速开展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速开展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业开展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国参加WT

9、O之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短、“精度高、“质量好、“价格低等要求效劳的模具产品，研究、开发、改良模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。本设计说明书是根据?冷冲压工艺及模具设计?、?冷冲压模具设计指导?、?冲模设计手册?、?中国模具设计大典?编写的。设计了一副简单的复合模，该工艺过程中利用了冲孔和落料等工艺方法。由于缺乏经验、知识有限、时间仓促，该说明书中难免出现一些缺乏之处，请老师和同学们多多指教，谢谢大家的支持！本说明书由湖南生物机电职业技术学院模具设计与制作专业07级355班谢意伟主编，刘真挚、张军老师审核。在编写的过程中得到了刘真挚、张军

10、、张秀玲等老师指导和帮助，同时还得到了同学们的提示，特在此表示衷心的感谢！由于水平有限，缺点错误再所难免，欢送大家指正！2 设计任务书零件名称：铁心压板生产批量：大批量材料及厚度：20钢，1.5mm零件图形：3 冲裁工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否那么，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。3.1 几何

11、形状该冲裁件外形简单，形状规那么，且成几何中心对称。3.2 最小孔距、孔边距经计算冲裁件的上下孔之间的距离C1=30，-67.58/2=7.5，大于最小孔边距1.5，尺寸明显足够，所以零件适合冲裁。3.3 冲孔最小尺寸为了防止冲裁时凸模折断或压弯，冲孔的尺寸不能太小，冲孔的最小尺寸取决于材料的性能，凸模的强度和模具结构等，查表3-8参考文献1冲孔最小尺寸为d=t=1.5小于5，即得此孔能够冲出。3.4 冲裁件的精度和断面粗糙度该产品的尺寸公差和行位公差都没有要求。可按IT10IT14级精度补标工件尺寸公差，根据?实用冲压工艺及模具设计手册?，非圆形冲压件按国家标准“非配合尺寸的公差数值IT14

12、级选取，模具公差那么按IT11确定。 按“入体原那么把尺寸公差逐个改为单向公差，目的是方便与以后的刃口尺寸计算。该原那么如下：落料件属于外形局部，上偏差为零，下偏差为负相当于基轴制标注，只小不大；属于内形局部上偏差为正，下偏差为零相当于基孔制标注，只大不小。冲孔件属于内形局部的上偏差为正，下偏差为零相当于基孔制标注，只大不小；属于外形局部的上偏差为零，下偏差为负相当于基轴制标注，只小不大。边距或距离的尺寸，按标注3.5 材料20钢属于碳素钢，冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工抗拉强度 b (MPa)：410(42)， 屈服强度 s (MPa)：245(25)， 伸长率 5 ()：

13、25 断面收缩率 ()：55，具有良好的冲压性能。结论：此零件适合冲裁4 确定冲压工艺方案确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比拟其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。4.1 方案种类该零件包括冲孔，落料两个根本工序，可以采用以下三种方案：(1)先落料再冲孔 采用单工序模生产(2)落料冲孔复合冲压 采用复合模生产(3)冲孔落料连续冲压 采用级进模生产4.2 方案的比拟与分析方案1先落料在冲孔，采用单工序模加工，工件尺寸精度较低，冲压生产率低，对材料宽度要求不严，生产平安性差，但模具制

14、造较易，结构简单，制造周期短，价格低，通用性好适于中小批量生产，和大型件的大量生产。方案2：采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小，且冲孔落料复合模可以直接落料。但复合模结构复杂，制造精度要求高，本钱高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案3：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，本钱较高，所以一般适用于大批量生产的小型冲压件。 比拟方案一与

15、方案二和方案三，根据所给工件的尺寸、形状简单、生产批量等情况，决定采用利用冲孔落料复合模进行加工。4.3 方案确实定由零件尺寸可知，查表3-28参考文献1得最小壁厚为mm即凸凹模壁厚大于允许的最小壁厚，所以为便于操作完全可以采用复合模结构。复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。考虑到工件成形后，如何脱模方便。正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只须在上模装一推出装置，借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。考虑到工件成形后，如何脱模方便，故采用倒装式复合模，因该制件较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可以对冲孔小凸

16、模起导向作用和保护作用，和定位钉定位方式。5冲模类型和结构形式根据零件的冲裁工艺方案，采用倒装式冲孔落料复合模进行加工。零件是大批量生产，安排生产可采用自动送料方式，虽然增加了本钱，但是大大提高了生产率，零件尺寸较大，厚度较高，为保证孔的精度及较好的定位宜采用倒料销导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用活动挡料销。考虑零件尺寸较大，为了使冲裁件质量好，平直度较高，因此采用弹压卸料方式，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下的方式进行。 6 冲裁工艺计算6.1 排样及裁板方式确定在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低本钱的有

17、效措施之一。6 排样排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置即材料的经济利用，与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。零件外形近似矩形，轮廓尺寸为，根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到；但能采用有废料和少废料的排样方法。考虑到操作方便并为了保证零件精度，排样方式采用直排有废料排样。排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：件的尺寸和形状。材料

18、的硬度和厚度。排样的形式直排、斜排、对排等。条料的送料方法是否有侧压板。挡料装置的形式包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。根据零件形状两工件间取搭边值a=3，侧边取搭边值根据a1=3由式3-12参考文献1确定步距S=L+a1=45+3=48本模具采用有侧压装置查表3-14参考文献1得条料宽度公式B=Dmax+2a即得B=82.58+2*3=88.58式中B：条料宽度尺寸 D：单排时坯件展开宽度 a1：侧搭边值5 材料利用率的计算当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及

19、排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证平安生产。直排排样图如下图材料利用率：=A0/A式中：材料利用率 A0：工件的实际面积：A：计算冲所用材料面积，包括工件面积与废料面积A0=82.58*45-=A0/A=67%5.2 冲压力计算.力的计算计算冲压力的目的是为了合理的选用压力机和设计模具。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲压的要求。该模具采用倒装式复合模。平刃口冲裁时，其冲裁力F0可按下式计算：F0=L

20、t其中 F0冲裁力N；t材料厚度，t为mm；材料抗剪强度，为MPa； L冲裁周长，L为mm。 考虑到模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度的偏差等因素，实际所需冲裁力还必须增加30%，即F=KF0=KLt其中：为平安系数t=查表得=335MP(参考文献一)5 计算工序冲压力由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用以下经验公式计算：查附表1参考文献1取材料的抗拉强度=270Mpa落料力Fl=KLt式3-10参考文献1Fl=1.3x(45x2+82.58x2+15x2)x1.5x335=186281N 冲孔力F2=KLt式3-10参考文献1

21、F2=1.3x4x3.14x5x1.5x335=41024N卸料力F卸 =K卸Fl式3-15 参考文献1F卸=0.05x186281=9314N推件力F推=nK推F2式3-16参考文献1Ft=13538N式中L冲裁时材料发生剪切变形处的周长KK卸、K推分别为卸料力、推件力系数，查表3-18参考文献1 n同时卡在凹模内的废料个数，n=h为凹模洞口深度，t为料厚n=6 查表3-27参考文献1在此取h=6Fz=Fl+F2+F卸+F推=41024+186281+13538+9314=250KN5.3 确定压力中心因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的对称中心弹性元件厚度尺寸的设计采用橡

22、胶块作为弹性元件具有承受载荷比弹簧大，平安与安装调整方便等优点。橡胶块的选用包括决定其品种、高度及截面尺寸等等。考虑磨具结构，选用两块片状的聚氨酯橡胶，每个橡胶承受的预压力为F=F 卸料力/2=9314/2=4657N确定橡胶截面面积A按预压量20%计算 P=740N/cm2 压缩20%时橡胶的压强 A=F/P=4657/740 cm2 =630mm2 选用高度为15mm的橡胶预压时的高度为12mm5.5 冲模刃口尺寸及公差的计算5.5.1查表冲模设计应用实例2-12得凸凹模制造公差 凸=+0.020 凹= -0.020 校核：Zmax-Zmin=0.030 |凸|+|凹|=0.040 不满足

23、Zmax-Zmin|凸|+|凹|条件，但相差不大，可调整如下：凸模： d凸=dmin+x0-凸=5+0.5x0.30-凸0-凸凹模： d凹=dmin+x+Zmin+凸005.5.2落料局部对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口局部0-0.87 450-0.62 300等尺寸会增大，属于A类尺寸；尺寸0会减小，属于B类尺寸，尺寸、不变，为C类尺寸。查表2-7得 那么： Ad1=(D1x1) +1/40 =+/40+0 Ad2=(D2x2) +2/40 =+/40+0Ad3=(D3x3) +3/40 =+/40+0Bd4=(D4+x4) 0-4/4 =

24、0-0.74 /40Cd5= Cd6=D6=30相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙值Zmin Zmax=0.090 5.6压力机型号的选择 压力机的种类很多，分类方法不同，如按驱动滑块的力可分为机械压力机、液压压力机、气动压力机等。由于机械压力机加工速度比液压机快得多，高的生产效率是其绝对的优势，因此采用机械压力机。冲压设备选择的要求：压力机的行程大小，应能保证成型零件的取出与毛坯的放入。压力机的工作台面尺寸应大于冲模的平面尺寸，还需留有安装固定的余地，但是在过大的工作台上安装很小尺寸的冲模时，工作台的受力条件也是不理想的。所选的压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。 模具的闭合高度

25、H0：模具在闭合时，上模座的上外表到下模座的下外表之间的距离。 压力机的闭合高度H：滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。该距离一般是可以调整的，故一般的压力机均有最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin。4.压力机的吨位要与总的冲压力相适应。 由前面的总裁力250kN计算,我们初选JH21-45 450KN的压力机 根本参数如下:型 号： JH21-45公称压力KN： 450公称力行程mm：滑块行程mm： 120行程次数次/min： 80最大闭合高度(mm)： 270闭合高度调节量mm： 60滑块中心至机身距离mm： 225工作台尺寸左右 81 工作台尺寸前后 440工作台孔尺寸mm

26、： 150模柄孔尺寸直径mm: 50模柄尺寸深度mm： 60电动机功率KW6 冲裁模主要零部件的结构设计6.1 模具总体设计根据已确定的工艺方案，分析可知模具结构可采用前后送料，挡料销定距，导料销定位，弹性卸料装置卸料，下漏料方式的倒装式冲裁，模具结构形式可采用后置导柱标准模架。模具结构草图，如以下图所示：1.下模座 2.导柱 3.凸凹模固定板 4.弹簧 5.卸料板 6.落料凹模板 7.空心垫板 8.导套 9.上模座 10.螺钉 11.模柄 12.打杆 13.圆柱销 14.凸模 15.垫板 16. 凸模固定板 17.推件块 18.导料销 19. 凸凹模6.21 工作零件设计1冲孔凸模外形尺寸确

27、实定采用台阶式圆凸模其中d=， d1=d+2=， D= d1+3.85=11mmL=h固定板+h落料凹模+t+2mm=20mm+25mm+2mm=2落料凹模外形尺寸确实定刃口形式选择常用的直壁刃口,刃口直壁处高度取h=9mm外形尺寸AB，凹模厚度H、凹模壁厚C可根据最大刃口尺寸b和材料厚度t查表决定。其中b=；t=； b1=45 mm查表取那么：H=kb25mm；C=36mm；A=b1+2C117mm；B=b+2C155mm故落料的凹模尺寸取：155mmX117mmX25mm3凸凹模H= h 凸凹模固定板+ h卸料板+ h弹性元件-1h 凸凹模固定板=60%80%H整体式凹模时的厚度那么取h

28、凸凹模固定板=20mmH=20+14+15-1=48mm 定位零件确实定定位销和挡料销的设计平板毛柸冲孔时，一般采用定位销来保证前后两工序的相对位置精度，该工件为简单外形的工件，可以以外形定位。该副模具中定位销和挡料销的设计相同，采用活动挡料销的形式 卸料零件的设计1卸料板尺寸的设计卸料板厚度与卸料力的大小、模具结构有关，经查表得卸料板的厚度为14mm卸料板155mmX117mmX14mm2卸料螺钉的设计固定板，垫板尺寸1固定板 固定板外形尺寸与凹模外形尺寸可以一致或根本一致，厚度根本等于凹模的厚度，但必须大于15mm，可自行决定，本模具固定板厚度取20mm固定板155mmX117mmX20m

29、m2垫板垫板尺寸与凹模尺寸根本相同，厚度可取小些。垫板155mmX117mmX10mm模架、模柄的选择(1)模架随着冷冲压技术的开展和新型模具材料的出现，模具结构也发生了一定的变化，虽然模具的结构类型很多，但对其根本要求是一致的。即不仅能冲出合格的零件，适应生产批量的需要，而且要求操作方便，生产平安、寿命长、本钱低，以及制造和维修方便。随着冷冲模国家标准实施以来，在设计模具时对冲模模架的选择一般都是按国家标准来选的模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座160mm125mm35mm，下模座160mm125mm40mm，导柱25mm150mm，导套25mm85mm33mm。

30、2模柄选择旋入式B型模柄又根据所初选的压力机，从而得到的模柄孔尺寸参数d: 根本尺寸 50mm 极限偏差h:70mm h2:20mmh1:8mmd2(H7):根本尺寸：8mm 极限偏差d3:17mm d0:42mmd1:38mm主要零件材料的选择及热处理按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内，并将各零件标出统一代号。(1)上模座： 上模座的作用是与压力机相连接，将模具的上模局部安装在压力机上。根据?中国模具大典?上所推荐，选用HT200。不必进行热处理，因为上模座在模具工作中只承受冲击力，要求材料具有较好的强度和韧性。(2)凸模固定板、垫板 凸模固定板、垫板在模具

31、工作过程中，承受卸料组件、冲头传递过来的较大的冲击载荷。因此要求材料有较好的强度、硬度和一定的韧性。根据?大典?推荐，选用45，热处理到HRC4348。(3)凸模固定板 凸模固定板，主要起固定凸模的作用。上模的冲头、小导柱都是固定在固定板上。该板几乎不承受载荷，对材料没有什么较大要求，根据?中国模具大典?推荐，选用45即可。(4)卸料板 卸料板在工作过程中起到卸料和压料的作用。工作时，通过卸料板把条料紧紧的压在凹模板上，接着冲头开始工作，易保证产品精度。凸凹模开始别离时，卸料板通过弹簧的作用，将条料卸下。根据推荐，选用45 (6)凹模板垫板 由于在工作过程中承受很大的冲击载荷，根据?中国模具大

32、典?推荐，选用45钢，热处理到HRC4348。(7)下模座 其作用与上模座相似，根据?中国模具大典?推荐，选用HT200。8其他机构设计凸模均采用台阶固定见以下图，易于加工和装配。由于台阶只起到固定作用，不必承受很大的冲裁力，因此尺寸没有太多特别要求，凸模与凸模固定板的配合采用H7/m6。该凸模不属于细长或冲厚料的凸模，可不用校核。本副模具中凹模采用T10A，经热处理至HRC5258。各型腔采用线切割加工，加工精度为IT7IT9，各凹模镶件加工精度同型腔，配合为H7/r6，已确保凹模精度。凸凹模采用铆钉固定的固定方式。 螺钉、销钉在冲模中起紧固定位作用，设计时主要确定它们的规格和紧定位置。螺钉

33、选用内六角的，它紧固牢靠，钉头不外露，模具外形美观。模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点：1.同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个被联接件为圆形时为36个，为矩形时48个，并尽量保证定位可靠。2.螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定。螺钉规格可查表，销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度不能太浅，也不能太深，一般可取其公称直径的1.52倍。3.螺钉之间、螺钉与销钉之间，螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低模板强度，其最小距离可查表。4.各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销钉与销钉之间采用H7/n6或H

34、7/m6配合,查表可选用螺钉规格为M10。附录：外文翻译In Wang Zuoliangs translation practices, he translated many poems, especially the poems written by Robert Burns. His translation of Burns “A Red, Red Rose brought him fame as a verse translator. At the same time, he published about ten papers on the translation of poems.

35、Some argue that poems cannot be translated. Frost stresses that poetry might get lost in translation. According to Wang, verse translation is possible and necessary, for “The poet-translator brings over some exciting work from another culture and in doing so is also writing his own best work, thereb

36、y adding something to his culture. In this transmission and exchange, a richer, more colorful world emerges. (Wang, 1991:112). Then how can we translate poems? According to Wangs understanding, the translation of poems is related to three aspects: A poems meaning, poetic art and language. 1A poems m

37、eaning “Socio-cultural differences are formidable enough, but the matter is made much more complex when one realizes that meaning does not consist in the meaning of words only, but also in syntactical structures, speech rhythms, levels of style. (Wang, 1991:93).2Poetic art According to Wang, “Blys point about the marvelous translation being made possible in the United States only after Whitman, Pound and Williams Carlos Williams composed poetry in speech rhythms shows what may be gained when there is a genuine revolution in poetic art. (Wang, 1991:93