本科毕业设计论文--托板冲压工艺及模具设计固态成型工艺及模具课程设计.doc

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1、固态成型工艺及模具课程设计设计题目： 卡板零件的冲压工艺及模具设计 姓 名： 吴佳鹏 学 号： 学 院： 专业班级： 指导教师： 高术振 前言本设计在介绍冲压成型和计算方法的基础上，讲述常用冲压设备的选用、结构、使用、维护等方面的基础知识，客观简单分析的冲压工艺、冲压模具、冲压设备、冲压材料及冲压件质量与经济性的关系。由于由于这是我第一次接触冲压模设计，水平有限，书中错误和缺点在所难免，恳请广大读者批评指正。 编者 2016年12月目录前言第一章 托板零件冲压工艺性分析.5第二章 冲压工艺流程设计及优化.9第三章 冲工艺组合方式分析.11第四章 排样设计.12第五章 托板冲压模具参数计算.18

2、第六章 托板冲裁模主要零部件设计与选用.24结束语36参考文献.37托板零件图：一托板零件冲压工艺性分析1.批量经济分析根据该托板零件图得知，该零件为大批量生产，非常适合于冲压成型。2.材料的适用性由托板零件图可知，该产品的材料为08F，根据冲压模具及设备表2-3（29页）得知，08F适合冲压，并且为常用冲压材料。3.托板的形状与结构3.1 形状与结构由客户提供的托板零件图可知：该托板零件形状简单、规则、对称，且零件较小，非常适合冲压成形。3.2 内外处尖角由客户提供的托板零件图可知，该托板零件共有8处内外处尖角。然而尖角在冲压过程中非常难以加工，并且冲压模具在加工过程中容易崩刃，所以在日常冲

3、压生产中通常将尖角加工为圆角。若客户对尖角部分要求不大，尖角处也没有装配关系，则与客户进行协商，绘制出经过协商后的零件图并重新签约。就该托板零件而言，根据查冲压模具及设备表4-2（88页）可知，08F为软钢，最小圆角半径应取R0.25t，即该托板零件的8处尖角的最小半径应为R=0.25t，t=2mm，所以该托板零件的8处尖角均改为R0.5mm的圆角。3.3 过长的悬臂与凹槽根据客户提供的托板零件图可知，该托板零件没有过长悬臂及凹槽。因此该托板零件在冲压成形中不用考虑过长悬臂及凹槽。3.4 小孔冲压该托板零件只有一个直径为25mm的内孔，25mm1.5t，所以冲裁的尺寸完全符合生产的特性及凸模强

4、度、模具结构。3.5 孔间距与孔边距该冲裁件托板只有一个中心孔，因此不需要考虑孔间距。孔边距则为：(70-25)/2=22.5mm，22.5mm（11.5）t，故符合冲裁件对孔边距的要求。二.托板冲压工艺流程设计及优化1.冲压工艺类型2.冲压工艺次数3.冲压工艺顺序 4.冲压工艺组合方式5.其它辅助工序2.1冲压工艺类型根据该托板冲压工艺图可以看出，其所需的基本工序为落料，冲孔。2.2冲压工艺次数由托板冲压工艺图可看出，其工艺次数可分为落料，冲孔2个工序组成。2.3冲压工艺顺序当多工序冲压件有冲孔和落料时，一般先落料再冲孔，以减少定位误差和避免尺寸换算。2.4冲压工艺组合方式1）单工序模先落料

5、后冲孔、先冲孔后落料2）复合模冲孔+落料、落料+冲孔3）级进模先冲孔再落料2.5其它辅助工序由于此托板零件结构简单，无其它机加、非机加（如焊接、热处理）等其它辅助工序。三.冲压工艺组合方式分析1）单工序模单工序模制造成本较低，尺寸和冲压件的厚度不受限制，但冲压出来的工件精度低、冲压件平整度差、生产效率低，生产时的安全性低，需要采取安全保护措施，只适合小批量生产。由该托板零件的冲压工艺图可知，该托板零件的生产批量较大，若采用单工序模就加长了生产周期，故不采用单工序模。2）复合模复合模的加工精度可达到IT10IT8级，压料较好，冲压件平整，尺寸在300mm以下，冲压件厚度在0.05mm3mm之间。

6、冲裁复杂零件时它的模具制造成本和工作量低于级进模，操作是出件困难且不太安全，也需要采取安全措施，适合大批量生产。根据该托板工艺图可以看出，该托板零件的加工精度一般，厚度为2mm，且结构简单、生产批量为大批量，若采用复合模，明显优于单工序模。3）级进模级进模的加工精度可以达到IT13IT10级，冲压件尺寸在250mm以下，冲压件厚度在0.1mm6mm之间，工序间可以自动送料，冲件和废料一般从下模漏下，生产效率较高，模具制造的工作量和成本在制造形状简单零件时比复合模低，比较安全，可使用高速压力机，适合大批量生产。若该托板零件采用级进模生产，无论是生产效率、生产批量还是产品尺寸均符合该零件的生产要求

7、，但由于级进模加工精度达不到要求，故不采用。（25内孔精度达不到要求，需要后期加工，延长生产周期）综合分析：单工序模由于生产效率、生产批量、冲件精度均达不到该托板零件的产品要求，故不采用。级进模虽然生产效率、生产批量都能达到产品要求，但由于冲件的内孔精度达不到该托板零件的产品要求，也不能采用。复合模无论是生产效率、生产批量还是产品精度都符合该托板零件的产品要求，故被采用。根据该托板零件的冲压工艺顺序确定复合模：落料+冲孔为最终的冲压工艺方式。四.排样4.1排样排样的是否合理，将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命，因此排样在冲压件的前期准备工作中十分重要。排样可分为以下3种

8、： 有废料排样 少废料排样 无废料排样对于3种排样的分析：有废料排样对冲压件的尺寸有保证，冲出的产品质量较好，而且模具寿命较高，但它的材料利用率较低，增高了产品的生产成本，用于形状复杂、尺寸精度要求较高的零件。少废料排样的材料利用率较高，用于形状简单、尺寸精度要求不高的零件。无废料排样用于形状结构简单、尺寸精度要求不高的零件，但不易操作加工。本托板零件的形状结构简单、尺寸精度要求不高，本应选用无废料排样，但由于无废料排样难以保证零件的尺寸精度，而且 无废料排样本身就难以实现，因此本托板的排样方案应选择少废料排样。4.2材料利用率全进距=100% A为单个冲件表面积 n为板料最多冲件个数 B为条

9、料宽度 L为条料长度4.3条料宽度与搭边、料边的计算托板横排：根据冲压模具及设备107页可知，圆形或圆角r2t的工件，a1=1.2 a=1.5托板竖排：根据冲压模具及设备107页可知，圆形或圆角r2t的工件，a1=1.8 a=2.54.条料的宽度B，采用初级定位B1= Dmax+2a=70+1.52=73B2= Dmax+2a=160+2.52=165查冲压模具及设备31页t=2mm时，选用长为4400mm，宽为2000mm的冷轧钢板。根据材料利用率公式=100%托板横排材料利用率=100%=65%托板竖排材料利用率=100%=61.5% 记得乘2横竖，应选托板横排为最终排样方案。托板横排示意

10、图如下导料销与条料之间的最小间隙Zmin，查冲压模具及设备表420，知Z=0.5mm，所以Bo=B+Z=73mm+0.5mm=73.5mm4.5压力计算冲压力P=P冲裁+P卸+P顶（或P推）冲裁力P1=KLtb =1.3（3.1440+80X2+402+60+3.1425）2250 =327665N卸料力F卸=P1K卸 =3276650.05 =16383.25N顶料力P顶=P1K顶 =3276650.06 =19659.9N推件力P推=P1nK顶 =3276650.0555 =90107.88NP冲=P1+P卸+P推=327665+16383.25+90107.88=434156.13NP（

11、实）冲=( P1+P卸+P推)0.8=542695.16N查冲压模具及设备表3-4，开式固定台压力机主要参数规格表得此托板需要的冲压力应大于200吨，所以应选JA21-35开式固定台压力机。4.6压力中心的计算由该托板零件图可以看出该托板上下、左右均对称，所以压力中心应在该托板的对称中心（10的圆心）上。五.托板冲压模具参数计算5.1模具凸凹模间的间隙1）间隙对冲压件质量的影响间隙越大，模具的寿命可以延长，但冲件的质量普遍不高，反之，间隙越小，冲件的质量越高，但模具的寿命会进一步缩短。因此，在保证冲压件质量的前提下，应选较大的间隙，若采用较小的间隙就必须提高模具的硬度和精度，从而减小模具的粗糙

12、度，减小模具磨损，得以在保证冲压件质量的前提下，延长模具的使用寿命。2）间隙对冲压工艺的影响试验表明，冲件的单面间隙在材料厚度的5%20%范围内时，冲裁力的降低不多，一般不超过冲裁力的5%10%。间隙对Fx、Fo的影响较为显著，而当单面间隙增大到材料厚度的15%25%时，卸料力几乎为零。3）冲裁间隙的确定一般采用经验法来确定。查冲压模具及设备表4-10得（93页）Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm由于此托板冲件对尺寸要求不高，又采用的初级定位，故应取较大的间隙值，即Zmax=0.360mm5.2冲裁模刃口尺寸的计算1）冲裁模具刃口尺寸计算三原则落料时应以凹模为基准，先确定凹模，

13、再确定凸模。 冲孔时应以凸模为基准，先确定凸模，再确定凹模。凹模的刃口尺寸在设计时，其基本尺寸应靠近下限值。 凸模的刃口尺寸在设计时，其基本尺寸应靠近上限值。模具的设计精度应比冲件的精度高23级。2）冲裁模具刃口尺寸的计算A、凹凸模分开制作B、凹凸模配合制作本托板的外形尺寸简单，且为复合模，因此采用凹凸模配合制作。 该冲裁件中心孔为冲孔件，故应以凸模为基准。技术要求凹模刃口尺寸按凸模实际刃口尺寸配作 保证双面间隙为0.34mm 由于外形尺寸为落料，以凹模为基准 5.3模具闭合高度由所选设备JA21-35可知，它的最大闭合高度为Hmax=280mm，Hmin=220mm（220-T）Hm（280

14、-T）-5，T=5215mmHm270mm5.4弹簧的选用（1）选用弹簧的三原则 为保证卸料正常工作，在非工作状态下，弹簧应该预压，其预压力Fy应该大于等于单个弹簧承受的卸料力。即FyFx/nFy弹簧的预压力（N）Fx卸料力（N ）n弹簧数量弹簧的极限压缩量应该大于或等于弹簧工作时的总压缩量。即hjh=hy+hx+hm hj弹簧的极限压缩量（mm） h弹簧工作时的总压缩量（mm） hy弹簧在预压力作用下产生的预压量（mm） hx卸料板的工作行程（mm） hm凸模或凹模的刃磨量（mm），通常取hm=410mm。选用的弹簧能够合理的布置在模具的相应空间。（2）卸料弹簧的选用及计算1）初定弹簧个数n

15、=4，则每个弹簧的预压力为FyFx/n=P卸/44096N2）初选弹簧规格。按2Fy估算弹簧的极限工作压力FjFj=24096N=8192N查标准GB/T2089-1994,初选弹簧规格为dD2h0=3.52060，Fj=8190N，hj=20.9mm3）所选弹簧的预压量hyhy=Fyhj/Fj=4096N20.9mm/8190N10.45mm4）校核所选弹簧是否合适。卸料板工作行程hx=t+1mm=3mm，取刃磨量hm=6mm，则弹簧工作时的总压缩量为h=hy+hx+hm=10.45mm+3mm+6mm=19.45mmhhj，故所选弹簧合适。弹簧安装高度Ha=Ho-Hy=60mm-10.45

16、mm=49.55mm取整Ha=50mm七.托板冲裁模主要零部件设计与选用7.1落料凹模1）根据对该托板零件形状分析，该托板冲裁模落料凹模应为整体式落料凹模尺寸为LBHL=l+2c B=b+2c H=Kb1其中l=160mm，b=70mm，K=0.38，c=80mm，b1=160mmL=160mm+280mm=320mm,标准为320mmB=70mm+280mm=220mm,标准为220mmH=0.38160mm=60mm但由于卸料弹簧的安装高度为50mm，所以空心垫板的高度H=50mm将空心垫板与落料凹模做成整体，则H=50mm+60mm=110mm7.2推件块由于要完全要使冲件完全推出，所以

17、其尺寸也应该按该托板的基本尺寸加工。但25的孔应略大于25mm，取26mm。如图7.4圆形冲孔凸模该托板冲裁凸模刃口尺寸应按前面4.2中所计算出的凸模刃口尺寸计算，而它的长度应等于L=h1+h2+ha，h1=22mm0.8=17.6mm，h2=30mm，ha=50mm所以冲孔凸模的长度为L=17.6mm+30mm+50mm=97.6mm,由于要保证凸模的强度，故将凸模设计成阶梯式，如图7.5凸模固定板凸模固定板的尺寸LBH其中基本尺寸L=125mm，B=100mm，H=0.8H凹=22mm0.8=17.6mm，凸模固定板的尺寸125mm100mm17.6mm7.6凹凸模固定板凹凸模固定板基本尺

18、寸与6.5凸模固定板基本尺寸相同125mm100mm17.6mm7.7垫板垫板的基本尺寸LBH，由于垫板的厚度H通常在3mm10mm之间，所以垫板的基本尺寸为125mm100mm8mm7.8卸料板卸料板的基本尺寸为125mm100mm13mm7.9上下模座由于上下模座的长度应比凹模长40mm70mm，而宽则根据具体情况来定，厚度为凹模的11.5倍，上模座要比下模座厚度小5mm10mm，所以上模座尺寸为225mm170mm33mm下模座尺寸为225mm170mm40mm7.10导柱与导套导柱的基本尺寸为LD，L=模具闭合高度-（导柱上端面与上模座顶面的距离+导柱底面与下模座的距离）=218.6m

19、m-(10mm+3mm)=205.6mm，D=24mm导柱导套7.11圆柱销7.12导料销与挡料销该模具的挡料销与倒料销均选用4的圆柱销7.13模柄7.14卸料弹簧7.15螺钉结束语时间飞逝，寒假将至，而这学期的冲压模具课程设计让我度过了一个美好而充实的学期，在这一学期的学习中让我认真了解了模具的结构、设计等诸多方面；在学习中同时也遇到了许许多多的困难，但是在老师和同学们的探讨下都得到了良好的解决，掌握了知识与经验，使我对这门学科产生了浓厚的学习气氛，但还有诸多不足的地方，以待下学期进一步的学习与改善。在以后的学习中我会更加的努力，争取尽可能多掌握技能，为以后打下结实的基础。参考文献1、冲压模具及设备. 2、互换性与技术测量. 3、机械制图与AutoCAD.4、冲压工作实用手册 28 / 28