托板冲裁模具设计

托板冲裁模具 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 1.材料 2.结构 3.尺寸精度 1.排样 2.裁板 3. 计算工序压力、总压力，选择压力机 4. 压力中心的确定 5. 凸、凹模刃口尺寸及公差的计算 6. 各主要零件结构尺寸的确定 课题（设计）题目 冲裁模设计——托板 课题的根据：1）说明本课题的理论，实际意义 2）综述国内外有关本课题的研究动态和自己的见解 许多的专家认为本世纪就是模具行业高速发展的时期。 1）从理论上来说，我们首先要掌握冲压模具方面的知识。就先打个比方：给你一个 零件，你能够从它的用途，生产类型（大批量或小批量生产），去确定它的工艺方案，然后从这点出发去考虑冲压方式以及过程。同时我们从多方面去还要考虑涉及到模具这块内 容对该冲压过程中影响的一些问题。总而言之，现有的理论知识都是为了以后的实际工作 打下基础的。所以呢，我们就要努力学好理论方面的知识。 但是实际过程中我们需要考虑到的会更多，现有的理论知识还远远不够。但是，如果 我们已经掌握了好了知识，在实际过程当中又能够灵活地运用的话，那印象就会深刻多了。 还有了解压力机的工作原理，技术参数和它的选用原则，还有正确的使用和维护以及常见 的故障和它的排除方法。因此，我们就要去了解冲压模具方面的知识以及有关的一些冲压 设备的型号和规格等等。 2）自从我国加入WTO以来，我国的机械制造行业特别是模具制造业得到了空前的迅 猛发展 。为了抓住这个难得的发展机会，各企业加快了结构调整步伐，特别是企业的组 织结构产品结构技术结构都得到了合理的调整。 有些专家认为，我国的模具行业日趋大型化，而且精度也越来越高，并且在逐步发展 多功能复合模具。因为它除了冲压成型零件外，还要担负一些较易的组装任务。通过它生 产出来的不再是成批的零件而是成批的组件。这样的话，既可以缩短了产品的生产周期， 今后在不同领域将得到发展和应用。 从这可以看出来我国的模具制造业还有广阔的发展空间，前景还是相当的可观。目前， 有的知名企业还与国外的一些模具协会合作，分享交流心得，为我们开展中外合作提供了 良好的条件。 纵然有这么多的优势，但是还有许多不足的地方。与发达国家相比，无论是在技术上 还是在管理上，都存在着较大的差距，特别是缺乏中高级技术人才和管理经营人才，还远 远不能满足发展的需求。所以呢，在以后的发展过程中，应该要全面普及CAD/CAM/CAE 技术，完成高速铣削加工，模具扫描及数字化系统，还有提高模具的标准化程度，优质材 料及先进表面处理技术，模具自动加工系统的发展。以上这些都是我国长远发展的目标。 课题的主要内容： 1）首先要对零件图进行分析，由零件图形去确定毛坯的形状和尺寸，根据所给的零 件图形去确定它的总体冲压工艺方案，由给定零件的相关技术要求确定合理的冲压方法。 2）由冲压工序的性质、数目和它的顺序去决定冲模的类型和结构形式，再从这些方 面去选择合理型号规格的冲压设备。 3）冲模的设计和一些相关的计算。首先根据冲裁件的质量选择冲裁模的间隙；然后 再去确定凹模和凸模的刃口尺寸的值；再就是根据冲裁件的工艺性去确定它的排样方式以 及它的搭边值、材料利用率、冲裁力和它的压力中心；最后就要懂得在压力机上安装和调 整冲模以及一般要注意的事项。 4）编写该冲裁件的冲压工艺文件和一些典型零件的数控加工工艺方案的设计以及制 作工艺卡片。 研究方法： 1）首先要有一份必要的说明文书，以图文并存的形式让看的人能一目了然，觉得条 理清晰，有根有椐。 2）手工绘制的模具零件图和装配图，用CAD/CAM绘制的模具零件图以及它的总装图 编写它的工艺方案 3）有条件的话就到相关的模具厂实习或者参观 完成期限和采取的主要措施： 要完成本课题的时间主要分为以下几个阶段 第一阶段：2006年5月28号——2006年6月25号写开题和修改开题报告，最后再打印出来再上交。 第二阶段：2006年7月——2006年12月查阅有关的资料完成毕业的撰写，编写说明文书，冲压工艺文件的编写和数控加工工艺方案的设计。 第三阶段：2006年12月里就修改、检查论文，确定没有错误然后就打引出来，手工 绘制零件图和它的总装图；用CAD绘制零件图形。 第四阶段：把毕业论文和图纸交给指导老师，然后准备毕业答辩。 主要参考资料： 1）《冲压模具简明设计手册》 2）《模具加工丛书》 3）《冷冲压模具设计与制造》 4）《冷冲压工艺及模具设计》 5）《冲压手册》 6）《中国模具设计大全》 6）机械制图、金属材料、热处理等有关的书籍 指导教师意见： 签名： 年 月 日 如图1所示零件：托板 生产批量：大批量生产 材料：08F t=2? 设计该零件的冲压工艺和模具。 序 言 自从我国加入WTO以来，机械制造行业迎来了空前发展的机遇， 也正逐步向成为“世界制造中心”而努力着。为了提高竞争力，我国 的制造行业开始广泛的使用数控技术和模具技术。而我国的模具工业 在近20年来更是迅猛发展，模具及模具加工设备市场需求潜力巨大， 前景也很广阔。 模具生产便于实现自动化，生产效率高，操作简单，特别是在冷 冲压技术方面应用广泛。而冷冲压在技术上和经济上有着它自身的特 别之处，因而在现代工业生产中占有重要的地位。现在有这么一句话： 一个国家模具工业发展的水平能反映出这个国家的工业现代化程度。 而我国的模具制造业相对于发达国家来说还比较落后，技术也有 待提高。为了了解这方面的知识，借着这次做毕业设计的机会，我选 择了冲压模具设计以提高认识。 ：姜桂洁 2007.1.12. 1. 该冲裁件用的是08F冲裁，而08F是碳素结构钢，它具有良好的冲压成型 性能。 2. 工件的内形、外形应该要尽量避免有尖锐清角，以免产生毛刺和塌角，避免 过紧公差。为了提高模具寿命，建议将所有90?的清角改为R=1的圆角。 零件图上的所有尺寸均未注公差，属于自由尺寸。按IT14级确定工件尺寸的偏差，以外形尺寸按基轴制、内形尺寸按基孔制以及定位尺寸取其中间偏差， 各尺寸偏差为： 58?0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、Φ3.5+0.3；14?0.22、 17?0.22 以上特点：该制件符合冲裁工艺性，所以适合冲裁。 托板所需的基本冲压工序为落料、冲孔，可以拟出以下的几种方案： 方案一：先落料后冲孔 方案二：先冲孔后落料 方案三：冲孔、落料一次复合冲裁 方案四：冲孔、落料连续冲裁模 若采用方案一、方案二，工序分散，则生产率低，工件尺寸的累积误差大， 而且还会影响到孔的定位精度。 若采用方案三，冲裁时结构紧凑，生产率较高，冲出制件精度高、平整。但 是，模具结构复杂，制造难度大，成本较高；而且操作不安全，需要采取安全措 施。 若采用方案四，采用工序集中原则，生产率比复合模要高，可保证零件的尺 寸精度和孔的定位精度。但是可以减少模具和设备的数量，容易实现自动化，操 作比较安全。 由于工件尺寸精度要求不高，形状不大，料厚（2?）而且还是大批量生产这个特点。为了保证孔的定位精度及冲模的生产率。将以上四种方案进行比较后， 采用方案四，根据方案四来决定采用导正钉进行定位，刚性卸料装置，自然漏料 方式的连续冲裁模具的结构形式。 因为排样方法的不同，材料的利用率也不同。合理的排样对冲裁件质量和模 具寿命等有着影响。 零件外轮廓尺寸为58×30，考虑到操作方便和保证制件精度，决定采用单 排有废料排样。 （1）条料宽度的计算和步距的确定 由于塔边值对冲裁工艺有着很大的影响，它能够补偿条料送进时的下料误差和定 位误差，可以保持条料的刚性，还可以避免冲裁时毛刺掉入模具间隙，从而提高 了模具的使用寿命。 63表3-13）可确定它的搭边值。根据查表（《冷冲压工艺及模具设计》中P 厚度两工件间按矩形取其搭边值a=2,而侧边则按圆形取其搭边值b=1.5。 （2）步距 连续模的步距S=D+a=30+2=32mm （3）该冲裁件采用的是有侧压装置，查表（《冷冲压工艺及模具设计》中 表3-14） 可得到条料宽度B的：B-Δ=（Dmax+2b）-Δ =（58+2×1.5）-Δ =61-Δ 查表（《冷冲压工艺及模具设计》中P64表3-15）可得到Δ=0.6 所以：条料宽度B=61-0.6(mm) 由此，可以画出排样图，如右图 排样图 步距S= 30+ a=30+2=32（mm） 根据所确定的搭边值和步距 选用板料规格为2mm×900mm×1800mm,采用纵裁， 剪切条料尺寸为61mm×900mm. 一块板可裁的条数： n1=1800/61=29条，余50mm 每条可冲零件的个数： n2=900/32=28个，余12.5mm 每板可冲零件的总个数： n= n1×n2=29×28=812个 托板面积 A=Л8×8+64+38×30-4Л1.75×1.75 =1302 材料利用率 η=n A。/A×100％ =812×1320/900×1800 ×100％ =66.2％ 由于该制件采用刚性卸料装置和下出料（自然漏料）方式冲裁模 查表（《冷冲压工艺及模具设计》中附表1）得到δ=380MPa 查表（《冷冲压工艺及模具设计》中表3-18）KT=0.055， 它是推件力、系数 落料力F1=KLtδ=2.2[2(58-16)+2(30-16)+16π] ×2×380 =271265.28 冲孔力F2=KLtδ=2.2×4π×3.5×2×380 =73501.12 推件力FT=nkTF 其中n=3 =3×0.055×(271265.28+73501.12) =56886.46 总压力P= F1+ F2+FT =271265.28+73501.12+56886.46 =401652.86 冲床的公称压力，应大于或等于计算出的总压力的1.1~1.3倍；最大闭合高 度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上 述要求，结合工厂实际，可选J23-63开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。 为了避免压力机的滑块受到偏心载荷而损坏导轨及模具，就必须使得模具的 压力中心与滑块轴线重合。 该冲裁件是个对称几何图形，则落料时的压力中心是O1，冲孔时压力中心是 O2 设冲裁压力中心距离O1为x，根据力矩平衡原理， F1x=（32-x）F2 算得x=6.8 F2 压力中心 该制件既有落料件又有冲孔件，按照凸模与凹模刃口尺寸确定的原则。保证 双面间隙为0.25~0.36mm （1）落料时以凹模为基准件来配作凸模，在使用过程中凹模刃口尺寸有变 大、变小和不变这三种。 a.变大的有：58、38、30、16、R8 均未注公差，按IT14查公差表确定其公差，用基轴制标注各尺寸为 58?0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、8-0.12 其计算公式：AA=（Amax－xΔ）+δ 查表（《冷冲压工艺及模具设计》中表3-7）得到： X=0.5,δ=Δ/4 将已知数据代入公式得： A1=（58-0.5×0.74）+0.74/4=57.63+0.19 A2=（38-0.5×0.62）+0.62/4=37.69+0.16 A3=（30-0.5×0.52）+0.52/4=29.74+0.13 A4=（16-0.5×0.44）+0.44/4=15.78+0.11 A5=（8-0.5×0.24）+0.24/4=7.88+0.06 b.凹模磨损后所有的尺寸都没有变小 c.尺寸不变的有：14和17 均未注公差，按IT14查公差表确定其公差，各尺寸为：14?0.22、17?0.22 其计算公式：CA=（Cmin+0.5Δ）?0.5δ 取δ=Δ/4 将已知数据代入得： CA1=（13.78+0.5×0.44）?0.5×0.44/4=14?0.055 CA2=（16.78+0.5×0.44）?0.5×0.44/4=17?0.055 （2）冲孔时以凸模尺寸为基准。 其中Φ3.5没有标注公差，按IT14查公差表确定公差，用基孔制表示Φ3.5+0.3 计算公式为：dT=(dmin+ xΔ)-δT dA=(dT+Zmin)+ δA = (dmin+ xδ+Zmin) + δA 查表（《冷冲压工艺及模具设计》中表3-3,3-4,3-5）得到： δT=0.02?,δA=0.03?,Zmin =0.25?,Zmax=0.36?,x=0.5 校核条件： |δT |+|δA |= 0.02+0.03=0.05，（Zmax -Zmin）=0.36-0.25=0.11 满足条件|δT |+|δA |?（Zmax -Zmin） 将以知数据代入公式，得到 dT=（3.5+0.5×0.3）-0.02=3.65-0.02 dA=（3.65+0.25）+0.03=3.9+0.25 （1）凹模外形尺寸的确定 凹模的厚度H的确定 30.1P H= P取总压力401652.86 将数据代入得到： H=34? 凹模长度L的确定 W=2.1H=31；工件b=58 1 L=b+2W=58+2*31=120mm 1 凹模宽度B的确定 B= 步距+工件宽+2W 2 取：步距=32；工件=30；W=1.5H 2 B=32+30+2*39 2 =140mm （2）凸模长度L的确定 1 凸模长度计算为： L=h+h+h+Y 1123 其中 导料板厚h=8；卸料板厚h=12；凸模固定板厚h=18; 凸模修磨量Y=18123 则： L=8+12+18+18=56mm 1 产品型号 零（部）托板 共 （厂名） 冷冲压工件名称 页 艺 产品名称 零（部） 第 卡片 件型号 页 材料牌号及规材料技术要毛坯尺寸 每毛坯可制件数 毛坯重辅助材料 格 求 量 08F2×900× 条料2×6128 1800 ×900 工序号 工序名工序内容 加工简图 设备 工艺装备 工 称 时 0 下料 剪板61×900 1 冲孔 冲4个Φ3.5的 J23-63 孔 连续模 2 落料 按零件形状落 J23-63 料 连续模 3 检验 按零件图样 绘制 审会签 日期 核日期 日 期 更改更改 标处签日标处签日 记数字期记数字期文件号 文件号 按确定的模具形式及参数，从冷冲压模具标准库中选取所需的标准件。 工件图 材料：08 料厚：2 排样图 技术要求 本模具选用1级精度的模架 2.模架技术指标见"冷冲模模架技术条件" 必须具备模架检测报告和冲模 零件检测单及检测报告单方可进行装配 4.装配后进行试模，试模工件 毛刺不得高于0.02 1.下模座 2.凹模 3.螺钉 4.承料板 5.导料板 6.始用挡料销 7.卸料板8、22.导柱 9、21.导套 10.挡料钉 11.冲孔凸模 12.上模座 13.凸模固定板 14.圆柱销 15.垫板 16.模柄 17.防转销 18. 内六角螺钉 19.圆柱销 20.螺钉 23.导正销 24.螺钉 25.簧片 此次设计的托板只绘制凸凹模、凹模、凸模固定板和卸料板四个零件图样。 反柳后与凸模固定板一起磨平 凹凸模 其余 落料凹模 其余 凸模固定板 其余 配钻 卸料板 其余 比例材料数量下模座：1 制图姜桂洁湖南信息学院2系数控0403班审核 比例数量材料上模座：1 姜桂洁制图湖南信息学院2系数 控0403班审核 其余 技术要求1.表面硬度HRC40~45 数量比例材料1：1451导正销37制图姜桂洁湖南信息学院2系数控0403班审核 其余 材料比例数量 始用挡料销：1 制图姜桂洁湖南信息学院2系数审核控0403班 其余 比例数量材料导柱：1制图姜桂洁湖南信息学院2系数审核控0403班 其余 材 料数量比例 ：1 姜桂洁湖南信息职业技术学院数控0403班 螺 钉 制图 审核 材料数量比例承料板：1 姜桂洁制图湖南信息学院2系数 审核控0403班 材料比例数量 导套：1制图姜桂洁湖南信息学院2系数控0403班审核 材料比例数量导料板 制图姜桂洁湖南信息学院2系数控0403班审核 1. 凹凸模加工工艺规程的编制 2. 落料凹模加工工艺规程的编制 工序号 工序名称 工序内容 设备 工艺装备 1 毛坯锻造 锻造毛坯尺寸为：60×60×27 配料车间 2 热处理 退火 车间 以左端面为基准，粗、精铣右 端面，然后掉头铣左端面至尺 3 铣 寸要求； 数控立式平口钳 以上底面为基准，粗、半精铣铣床 上、下两底面 4 磨 互为基准磨上、下两底面至尺磨床 寸要求 M7120A 5 钻 钻Φ6.2、Φ6的孔 数控立式 钻床 6 热处理 校验硬度HRC56-60 加热炉 7 磨 精磨上、下两底面，使表面粗磨床 糙度达到要求 M7120A 8 特种加工 线切割Φ3.5的小孔 H78-1电 动抛光机 9 钳工 去毛刺 平行夹头 10 检验 按零件图样 工序号 工序名称 工序内容 设备 工艺装备 1 毛坯锻造 锻造毛坯尺寸为：122×102×配料车间 27 2 热处理 退火 车间 以左端面为基准，粗、精铣右 端面，然后掉头铣左端面至尺 3 铣 寸要求； 数控立式平口钳 再以上底面为基准，粗、半精铣床 铣上、下两底面。 4 磨 互为基准磨上、下两底面至尺磨床 寸要求 M7120A 5 热处理 校验硬度HRC56-60 加热炉 6 磨 精磨上、下两底面，使表面粗磨床 糙度达到要求 M7120A 7 特种加工 电火花Φ3.5的小孔 H78-1电 动抛光机 8 钳工 去毛刺 虎口钳 9 检验 按零件图样 大学的三年时光已匆匆地飞逝而去，回首过去，感到的只是虚度 光阴。幸亏这次的毕业设计让我感觉到以往的知识没白学，老师讲的 还有一定的用处的。通过这次的毕业设计，我的自学能力得到了更进 一步的提高，绘图软件方面如：CAD、CAM和pro/E有了很大的帮助。 此次的设计，使我对模具制造业方面有了正确的认识，也把学过 的知识点系统地概括一遍。能够顺利地完成毕业设计，我要感谢徐老 师对我的指导与帮助，同时也要感谢帮助我的同学。 设计者：姜桂洁 2007年1月12日