托板冲裁模具设计说明书

1重庆工业职业技术学院托板冲压工艺及模具设计说明书2系部机械工程学院姓名吴浪专业模具设计与制造班级14模具302学号201410230225指导老师洪奕3前言在老师的指导和同学的帮助下，对冲压工艺一窍不通的我慢慢了解冲压。这是我的第一个设计，遵循“理论联系实际，体现应用性、综合性和先进性，勇于创新”的原则，结合老师的指点，查阅相关资料编写而成的。本设计参考了《机械制图》、《互换性与技术测量》、《金属材料及热处理》、《冲压工艺及模具》以及教材书《冲压工艺及模具—设计与实践》等参考资料，以实际经验为依据，注重工艺和加工。本说明书的主要特点是：1、根据从事成型工艺及模具设计工程应用型人才的实际要求，理论以“必须、够用”为度，着眼于加强专业知识，积极吸纳新技术，体现了应用性、实用性、综合性和先进性。2、本设计介绍了冲裁模具的设计思路和方法，着重介绍了工艺方案的确定，重要尺寸的计算、主要零件的设计。3、各部分均选用了较多的应用实例，重点部分精选了综合应用实例，应用性和可操作性强，便于生产和识读。通过本设计，我深刻体会到了“书到用时方很少”这句话，以前的基础知识没怎么学好，设计时步步艰难。只要一个数据出错，后面全错，必须认真查阅相关书籍，4不能有半点马虎。不过也扩展了知识面，学到了不少的东西。由于编者水平有限，错误及不妥之处在所难免，希望老师和广大读者批评指正。编者5目录第一章冲裁件的工艺分析···········51.1冲裁件的批量和材料1.2冲裁件的结构和尺寸1.3冲裁件的精度和粗糙度第二章冲压工艺流程设计及优化·····82.1冲压工艺类型2.2冲压工艺次数2.3冲压工艺顺序2.4冲压工艺组合方式第三章冲裁件的工艺参数计算······123.1排样3.2定位方式3.3方案分析3.4模具中心压力的确定3.5冲裁力的计算与冲裁设备的确定第四章冲裁模具参数计算·········224.1冲裁模具间隙的选用和确定4.2冲裁模具刃口尺寸计算6第五章模具总装图··············26第六章冲裁模具零部件设计·····286.1冲裁模具工作零件设计6.2冲裁模具卸料与出件装置设计6.3弹簧和橡胶的选用6.4冲裁模具定位零件设计6.5标准模架与与导向零件设计6.6其他支承固定零件后记···························40参考文献·······················4178第一章冲裁件的工艺分析1.1冲裁件的批量和材料1、批量由零件图中的相关要求可知：该零件的生产批量为大批量，所以为提高生产效率，降低生产成本，该零件适合冲压。2、材料由零件图中的相关要求可知：该零件所用材料为08F,据《金属材料及热处理》P101页可得：08F为优质碳素钢，9其强度低且硬度、塑性、韧性好、易于冲裁、弯曲、拉深，所以该零件适合冲压。1.2冲裁件的结构和尺寸1、形状由零件图分析可知：该零件形状相对简单，成对称结构。而冲压要求零件形状相对简单、规则，有利于材料的合理利用，提高模具的使用寿命，所以该零件适合于冲压。2、尖角由零件图分析可知：该零件外形有90度的尖角，为提高模具寿命，便于模具加工，零件的内、外形转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，最小圆角半径查教材表4-3，落料时交角大于等于90度的软钢最小圆角半径为0.25t=0.5mm，所以建议将零件所有90度尖角改为R0.5的圆角，并与客户会签。3、悬臂与凹槽为提高模具寿命及零件质量，尽量避免零件过于窄长和凸出悬臂和凹槽。由零件图分析可知：该零件无过长悬臂和凹槽，所以该零件适用于冲压。4、冲孔的最小尺寸冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不宜太小，冲孔的最小尺寸取决于材料的性能、凸模强度和模具结构等。有零件图分析可知：零件只有一个圆形孔，查教材表3-210可知，08F的抗剪强度为230-310Mpa。再查表4-4得：无导向凸模冲孔最小尺寸为2.6mm，由零件图可知，零件唯一的最小的孔的直径dmin=10mm2.6mm，所以零件满足冲压要求。5、孔间距和孔边距因为零件只有一个孔，所以不存在孔间距。由零件图可知，零件为对称结构，其最小边距为10mm，故不影响生产。1.3冲裁件的精度和粗糙度1、精度等级冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料件公差等级最好低于IT9级。根据零件图查《互换性与技术测量》表2-3，零件长度58-0.74的精度等级为IT14级，零件宽度30-0.52的精度等级为IT14级，外圆尺寸R8-0.22的精度等级为IT13级，内孔尺寸的精度等级为IT8级，其余未标注尺寸为自由公差，按IT14级计，所以该零件满足精度要求。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、冲模结构和凹凸模工作部分表面粗糙度有关。用普通冲裁方式冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度值Ra一般可达3.2~12.5um,由零件图可知该零件的11表面粗糙度为6.3um，满足使用要求。查教材4-8，毛刺高度在试模时小于等于0.05mm,生产时小于等于0.15mm,故满足使用要求。综合上述分析，该零件适合冲压。冲压件图12第二章冲压工艺流程设计及优化2.1冲压工艺类型由冲压件图可以看出，该零件所需的基本工序为落料、冲孔。2.2冲压工艺次数由冲压件图可以看出，该零件的工艺次数分为落料和冲孔两个工序。2.3冲压工艺顺序根据第一章算出零件的孔边距为10mm，如果先冲孔，零件的形状和尺寸很有可能受后续工序的影响，导致变形，所以不宜先冲孔后落料，为减少定位误差和避免尺寸计算，应先落料后冲孔。故零件的冲压工艺顺序为先落料后冲孔。2.4冲压工艺组合方式单工序模方案1：落料→冲孔方案2：冲孔→落料复合膜方案3：落料+冲孔方案4：冲孔+落料13方案5：落料、冲孔同时进行级进模方案6：落料→冲孔方案7：冲孔→落料组合方式分析方案1：采用单工序模，制造成本低，尺寸和冲压件的厚度不受限制，但冲压出来的工件精度低，冲压多工序的冲裁件时，要经过多次定位和变形，产生累积误差大，生产效率低，生产时安全性低，只适合小批量生产。由冲压件图可以看出，该零件生产批量大，若采用单工序模，增加了生产周期，从冲裁质量、经济性、安全性上看，该零件不适合采用单工序模，故不采用单工序模，否定方案一。方案2：采用单工序模，分析同方案1，故不采用方案2。方案3：采用复合模，由教材表4-10可知，复合模的加工精度可达IT9-IT8级，孔与外形的位置精度较高，冲压件平整，冲压件厚度在0.05～3mm之间，适合大批量生产，能实现废料重新利用，在调校和试模中虽技术要求高，但难度不大。但操作性能不方便，需要手动进行卸料，不太安全。由冲压件图可知，零件加工精度一般，厚度为142mm，结构简单且大批量生产。从冲裁质量、经济性方面来看，复合模明显优于单工序模，本方案满足其生产要求，故暂时保留方案3.方案4：采用复合模，分析如方案三，与方案3工艺顺序相反，一般情况下，有落料和冲孔时，应采取先落料后冲孔以减少定位误差和避免尺寸换算。故不采用方案4.方案5：采用复合模，分析如方案3.但若冲孔与落料同时进行，不但对模具磨损大，而且冲裁时精度互相影响，冲裁质量差，故不采用方案5.方案6：采用级进模，由教材表4-10可知，级进模的加工精度可达IT13~IT10级，冲压件料厚为0.6~6mm之间，冲裁时自动送料，冲件和废料从下模漏下，操作方便安全，可采用高生产效率的高速压力机。在加工形状简单的工件时模具制造成本和工作量低于复合模，适合大批量生产，无论从生产批量、生产效率还是安全性上来看都符合零件的生产要求。由前面的计算可知，零件内孔精度要求较高，若采用级进模，加工精度达不到要求，需要后期加工，延长生产周期，故不采用级进模。否定方案6.方案7：采用级进模。分析同方案6，与方案6工艺顺序不同。故不采用方案7.15综合以上分析，确定采用方案3为宜，即冲压工艺组合方式为采用复合模，落料+冲孔。第三章冲裁件的工艺参数计算3.1排样1.排样方式①有废料排样②少废料排样③无废料排样由冲压件图可以看出，零件结构简单，尺寸精度不高，可选择无废料排样，但无废料排样难以保证尺寸精度，且难以实现材料完全利用。故采用少废料排样为宜。2、排样形式由教材表4.11分析可知，选择具体形式为直排最佳。3、板料纵裁和横裁的选择板料一般都是长方形的，故有纵裁和横裁两种方法。横裁和纵裁各有横排和竖排两种方式。163.2定位方式1.初级定位初级定位定位不太准确，适用于单工序模或精度不高的复合模。2.中级定位中级定位比初级定位准确，适用于复合模。3.高级定位高级定位定位最准确，适用于级进模。综合以上分析，由零件图可知，该零件精度较高，可采用中级定位，导料板且有侧压装置的模具。3.3工艺参数的计算根据排样方式可分为四种方案：方案一：纵裁→竖排方案二：纵裁→横排17方案三：横裁→竖排方案四：横裁→横排方案分析：查教材表4-15，C=5mm由冲压件图可以看出，零件面积A1=38×30+16×2×2+82×π-4×（41-41π×41）=1404.85mm218方案一搭边值：查教材表4-12，a1=2.2mm，a=1.8mm条料宽度：查表4-13，△=0.6mmB0-0.6=(Dmax+2a)0-0.6=61.60-0.6导料板间距：A=B+C=66.6mm条料步距：S=Dmax+a1=32.2mm查《冲压模具及设备》表2-5，选择长为2000mm，宽为1000mm的板料板料条数：n1=1000÷61.6=16.23取整数16每条条料上的零件数：n2=2.322.22000=62.03取整数62一张板料上的零件数：n=n1×n2=992材料利用率：η=BLnA1×100%=69.68%方案二搭边查教材表4-12得，a1=1.5mm,a2=2.2mm查表4-14△=0.2mm条料宽度B0-0.2=(Dmax+2a)0-0.2=34.40-0.2导料板间距离A=B+C=39.4mm条料步距S=Dmax+a1=59.5mm板料条数n1=4.341000=29.09取整数29每条板料上零件数n2=5.595.12000=33.59取整数33一张板料上的零件数n=957材料利用率η=BLnA×100%=67.22%19方案三搭边值查表4-12a1=1.5mma2=2.5mm查表4-14△=0.2条料宽度B0-0.2=(Dmax+2a+c)0-0.2=350-0.2导料板间距离A=B+C=40mm条料步距S=Dmax+a1=59.5mm板料条数n1=352000=57.14取57每条板料上的零件数n2=5.595.21000=16.76取整数16一张板料上的零件数n=n1n2=912材料利用率η=BLnA×100%=64.06%方案四搭边值查表4-12a1=2.0a=1.8条料宽度查表4-13△=0.6B00.6=(Dmax+2a+c)0-0.6=61.60-0.6导料板间距离A=B+C=66.6mm条料步距S=Dmax+a1=31.8mm板料条数n1=6.612000=32.46取整数32每条板料上的零件数n2=8.310.21000=31.38取整数31一张板料上的零件数n=n1n2=992材料利用率η=BLnA×100%=69.68%由上述分析可知，方案一和方案四的材料利用率最大，但因为纵裁裁板次数少，冲压时调换材料次数少，工人操作20方便，生产率高，所以通常情况下选择纵裁为宜，故采用方案一，即纵裁→竖排。排样图3.4模具中心压力的确定由冲压件图可以看出，该零件是对称的，所以其压力中心是零件的中心，即零件的圆孔中心。3.5冲裁力的计算和冲裁设备的确定1.计算冲裁力按F冲=KLtτ计算因所用模具为复合膜则21L=38×2+2×4+14×2+2π×8+2π×5=193.68mm查教材表3.2得τ=300Mpa由零件图可知，t=2mmK常取1.3则冲裁力F=1.3×193.68×2×300=151.0704KN2、卸料力、推件力、顶出力卸料力F卸=K卸F查教材表4-18得K卸=0.045K