零件的工艺性分析

1、39托板冲压工艺和模具设计说明书 单 位:重庆工业职业技术学院 部 门: 机械工程学院 设 计 者: 张 何 指导教师: 洪 奕 学 号： 201210230430 2014年2月9号目录前言4第一章.零件的工艺性分析5一 经济性分析5二 材料分析5三 结构与尺寸分析5四 精度与表面粗糙度分析6第二章冲压工艺流程设计与优化8一冲压工艺设计基本内容8二冲压工艺方案分析和确定9第三章冲压工艺计算11一排样类型11二材料利用率11三排样方式12四冲压力与压力中心计算16第四章冲裁模具参数计算20一冲裁间隙20二冲裁模具刃口尺寸计算21三模具闭合高度确定24第五章托板冲裁模具设计25 第六章冲裁模主要

2、零部件的设计28一工作零件28二定位零件30三卸料与出件装置31四模架及其零件31五其它支承与固定零件32六紧固件33模具的使用及维护说明书34一模具的使用说明：34 1.模具安装34 2.模具的工作过程34二.模具的维护说明：35参考文献37结束语38前言通过一学期冲压模具及设备的学习，我学到了很多知识，获益匪浅。在老师的指导以和同学的鼎力相助下我的托板冲压工艺及模具设计说明书由此诞生。在此我衷心感谢我的老师和帮助过我的同学。本设计说明书主要包括了六个部分。第一部分为零件工艺性分析，第二部分为冲压工艺方案设计，第三部分为工艺计算，第四部分为模具计算，第五部分为冲裁模主要零部件的设计与选用，第

3、六部分为模具的使用及维护说明书。由于时间有限以及本人的能力问题，所以错误与不正的地方在所难免，欢迎读者给予指正。第一章 零件的工艺性分析一. 经济性分析由商家提供的托板零件图可知，该零件为大批量生产，因此从经济上来说适合采用冲压加工。二 材料分析由商家提供的托板零件图可知，该零件材料为08F，根据冲压工艺及模具设计与实践表3.2可知，08F为常用冲压金属材料。因此适合采用冲压加工。三结构和尺寸分析1. 形状 由商家提供的托板零件图可知，该零件形状简单、对称，厚度t=2mm。适合采用冲压加工。2. 内外处角的尖角 冲裁件内外转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少

4、冲裁时尖角处崩刃和过快磨损。冲裁件小圆角半角查冲压工艺及模具设计与实践表4.3可知，落料时，交角90°，软钢0.25t=0.50.25，因此其内外处尖角都不符合要求，应与客商协调解决，并由客商签字确认。3. 过长悬臂与凹槽 由商家提供的托板零件图可知，该零件并无过长悬臂与凹槽，因此适合采用冲压加工。4. 小孔的冲压问题 因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应该太小，冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模强度和模具结构等，根据冲压工艺及模具设计与实践表4.5可知，硬钢圆形孔直径d=0.5t=1mm10mm，因此适合采用冲压加工。5. 孔间距与孔边距 由商家提供的托板零件图可知，该零件只有一个孔，

5、不存在孔间距问题，而托板零件对称，故其最小边距为10mm，不影响冲压生产，因此适合采用冲压加工。四精度与表面粗糙度分析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IT10级，冲孔件公差等级最好低于IT9级，零件图中孔100+0.030的公差等级在IT8IT9之间，其它尺寸公差等级均低于IT11级，因此满足精度要求。表面粗糙度值为Ra6.3mm，满足加工条件。经客户签字确认过后的图纸如下:第二章冲裁件工艺流程设计与优化一冲压工艺设计基本内容1. 工艺类型 工艺类型是指成型冲压件需要的冲压工序种类，如落料、冲孔切边拉伸翻孔、胀形整形都是冲压加工常见的工序，结合本设计来看则有落料

6、和冲孔两种类型。2. 工序数量 工序数量是指不同性质进行相同次数的工序重复进行的数量。工序数量的确定主要取决于几何形状的复杂程度尺寸大小和精度材料冲压成型性能模具强度等，并与冲压性质有关。3. 工序顺序 工序顺序是指各工序的先后顺序，主要取决于冲压变形规律和零件质量要求，如果工序顺序的变更不影响托板质量，则应当根据操作定位及模具结构等结构因素确定。4. 组合方式 一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成，因此制定工艺方案时，必须考虑采用单工序模分散冲压还是将工序组合起来采用复合模或级进模冲压。二. 冲压工艺方案分析和确定1. 方案1：单工序模落料+冲孔 方案2：单工序模冲孔+落料 方案3：复 合

7、 模落料+冲孔 方案4：复 合 模冲孔+落料 方案5：级 进 模落料+冲孔 方案6：级 进 模冲孔+落料2. 分析方案及确定 （1）. 方案1：此方案为单工序模，用此方案生产托板尺寸和厚度不受限制，生产设备维护成本低，且生产操作较为方便。但是这个方案的缺点有冲件精度低冲件平整度差生产率低适合中小批量生产，并且不安全，需采用安全措施。结合本设计来看，本设计为大批量生产的托板，而方案1生产率低，故排除方案1.（2）. 方案2：同方案1都是单工序模，唯一不同的就是工序顺序相反。因此，结合本设计生产大批量托板的条件可知，本方案不适合生产托板，故排除方案2.（3）. 方案3：本方案是复合模生产，工序顺序

8、是先落料后冲孔。本方案生产优点有冲件精度为IT10IT8级，冲件平整，适合大批量生产。缺点有操作时出件较为困难，速度不宜太高，安全性较差需采用安全措施。结合本设计的要求，即厚度t=2mm，材料为08F，生产批量为大批量生产，精度要求为IT8级的托板，因此本方案其生产要求，故暂时保留方案3.（4）. 方案4：本方案和方案3都是复合模生产，具有相似的优缺点，所以也满足本设计的要求。但是，它们唯一的区别就是工序相反，本方案为先冲孔后落料。由于一般多工序冲压时，有落料和冲孔，则先落料后冲孔，能够减少定位误差和避免换算尺寸，同时由于本设计中的孔的精度要求高，因此应当先落料后冲孔，故排除方案4.（5）.

9、方案5：本方案为级进模，工序顺序为先落料后冲孔。本方案生产产品的优点有工序间可自动送件，故生产效率高，可以使用高速压力机，冲件小时多排冲压法应用较多，模具制造的工作量和成型较复合模低，适合大批量生产，而且安全性高。级进模的缺点有冲件精度为IT13IT11级，精度较低，且冲件平整度较差，质量要求高时要求校平。结合本方案要求来看，可以查出本设计精度要求为IT8级，方案5的精度达不到要求，故排除方案5.（6）. 本方案和方案5都是级进模，只是工序相反。因为本设计的精度要求为IT8级，故排除方案6.综上所诉，故选择方案3即复合模落料+冲孔。第三章冲压工艺计算一排样类型1. 有废料排样：冲裁件质量好，模

10、具寿命高，但材料的利用率低，常使用于冲裁件形式复杂精度尺寸较高的冲件。2.少废料排样：冲裁件质量较差，同时边缘毛刺易于被凸模带入间隙，影响模具的寿命，但材料利用率较高，冲模结构简单，一般用于形状较简单，某些精度要求不高的冲件。3：无废料排样：冲裁件质量和模具使用寿命都很低，材料利用率高，生产率高，但精度不高。二材料利用率1.一张板料上冲裁件的材料利用率：=An/BL 式中：A一个进距内冲裁件的实际面积 n一张板料上冲裁件的数目 L板料的长度 B板料的宽度2.一个进距内材料利用率：=A/BS×100% 式中：A一个进距内冲裁件的实际面积 B条料宽度 S进距三排样方式与计算分析1. 排样

11、方式 分为横材和纵裁分别有以下四种方案 方案1：纵裁横排 方案2：纵裁竖排 方案3：横裁竖排 方案4：横裁横排2. 计算分析 由商家提供的托板零件图可知，可采用初级定位，采用导料板导，且无侧压装置，查冲压工艺及模具设计与实践表4.13和表4.15可知：Cmin =0.5mm =0.8mm 零件面积：A=38×29+3.14×0.5²+3.14×8²+16×4-3.14×5²+37×0.5×2=1326.245mm² 方案1：查冲压工艺及模具设计与实践表4.12得a=1.5mm a=1.

12、8mm 表4.13和表4.15可知：Cmin =0.5mm =0.8mm 条料宽度：B -0 =(58+18×2+0.5)-0.80=62.1-0.80mm 导料板间距：B0=B+C=Dmax+2a+2Cmin=30+2×1.8+2×0.5=34.1mm条料进距：S=Dmax+a1=31.5mm 板料选择为1000mm×2000mm 每块板料条数：n1=200062.132条 每条零件数：n2=1000-1.531.531个 每块板料总数：n=n1n2=32×31=992个 材料利用率：=nABL×100%=992×1326

13、.2451000×2000×100%65.78%方案2：查冲压工艺及模具设计与实践表4.12得 a1=2.0mm a=2.2mm 查表4.13和表4.15得Cmin=0.5mm =0.7mm条料宽度：B-0=（Dmax+2a+Cmin）-0=(30+2.2×2+0.5)-0.70=34.9-0.70mm 条料进距：S=58+2.0=60.0mm 导料板间距：B0=B+C=34.9+0.5=35.4mm 每块板料条数：n1=200034.957条 每条板料零件数：n2=1000-2.060.016个 每块板料零件总数：n=n1n2=57×16=912个 材

14、料利用率：=nABL×100%=912×1326.2451000×2000×100%60.47% 方案3：查冲压工艺及模具设计与实践表4.12得 a1=2.0mm a=2.2mm 表4.13和表4.15得 Cmin=0.5mm =0.7mm 条料宽度：B-0=（Dmax+2a+Cmin）-0=（30+2.2×2+0.5）-0.70=34.9-0.70mm 条料进距：S=58+1.5=59.5mm 导料板间距：B0=B+C=34.9+0.5=35.4mm 每块板料条数：n1=100034.928条 每条板料零件数：n2=2000-2.059.53

15、3个 每块板料零件总数：n=n1n2=28×33=924个 材料利用率：=nABL×100%=924×1326.2451000×2000×100%61.27%方案4：查冲压工艺及模具设计与实践表4.12得 a1=1.5mm a=1.8mm 表4.13和表4.15得 Cmin=0.5mm =0.8mm 条料宽度：B-0=（Dmax+2a+Cmin）-0=(58+2×1.8+0.5)-0.80=62.11.80mm 条料进距：S=30+1.5=31.5mm 导料板间距：B0=B+C=62.1+0.5=62.6mm 每块板料条数：n1=10

16、0062.116条 每条板料零件数：n2=2000-1.531.563个 每块板料零件总数：n=n1n2=16×63=1008个 材料利用率：=nABL×100%=1008×1326.2451000×2000×100%66.94%通过以上计算可知，方案4的材料利用率最高，但是考虑到实际操作时条料不宜过长，所以采用方案1即纵裁竖排。四. 冲压力和压力中心的计算1. 冲压力的计算（1）. 冲裁力 综合考虑影响冲裁力的因素，平刃口模具的冲裁力按下式计算 F冲=KLtb L冲件周边长度 L=37×2+13×2+2×4+3.

17、14+3.14×8×2+3.14×10=192.78mm t材料厚度 t=2mm 材料的抗剪强度，查冲压工艺及模具设计与实践表3.2得b=310MPa K考虑模具间隙的不均匀，刃口的磨损，材料的力学性能和厚度的波动因素修正系数，一般K=1.3 冲裁力 F冲=KLtb=192.78×1.3×2×310155381N （2）. 卸料力推件力与顶件力的计算 卸料力 F卸=K卸F冲 查冲压工艺及模具设计与实践表 4.18得 K卸=0.06 F卸=K卸F冲=0.06×155381=9323N 推件力 F推=nK推F冲 K推推件系数 n

18、梗塞在凹模内的冲件数（n=）；一般取35查冲压工艺及模具设计与实践表4.18 K推=0.05 n=4 F推=nK推F冲=4×0.05× 顶件力 F顶=K顶F冲F顶顶料力系数；F冲 冲裁力 查冲压工艺及模具设计与实践表4.18 F顶=0.06F顶=K顶F冲=0.06×1553819323N2 .压力机所需总压力的计算（1）.弹性卸料装置和下出件模具FQ=F+F卸+F推=155381+9323+31077=195781N（2）.弹性卸料装置和上出件模具FQ=F+F卸+F顶=155381+9323+9323=174027N（3）.刚性卸料装置和下

19、出件模具FQ=F+F推=155381+31077=186458N由图可知冲压件的表面质量要求一般，为保证设备的使用安全。所以选择弹性卸料装置和上出件模具。3 .压力机公称压力和设备型号选择F压FF压所选压力机的吨位；F冲裁时的总工艺力；当采用弹性顶件装置的倒装式复合模时F=F+F卸+F推+F顶 =155381+9323+31077+9323 =205104N为保证压力机的使用安全F一般不超过压力机吨位的F压=25.7吨查冲压工艺及模具设计与实践表35选JC23JC35开式双柱可倾式压力机。4 .压力中心的计算 由商家提供的托板零件图可知，该零件结构简单对称，故零件的压力中心在零件的重心即板件中

20、心孔10mm的中心孔上。第四章 冲裁模具参数计算一、冲裁间隙1、间隙对冲压力的影响试验表明单面间隙介于料厚5%-10%时，冲裁力降低不多，不超过5%-10%在正常情况间隙对于冲裁力的影响不很大，Ft、Fd、Fx受间隙影响较大，间隙增大冲裁件光面变窄，当单面间隙增大为料厚15%-25%卸料力几乎为零。 2、间隙对模具寿命的影响凸凹模间隙小易产生凸模折断相互啃刃等现象，磨损后刃口尺寸变化影响冲裁件的尺寸精度、模具寿命减小，在保证冲裁件质量的前提下，应选用较大的间隙值，若采用小间隙就必须提高模具硬度和精度减小模具粗糙度、减小摩损。3.冲裁间隙值的确定 Z2=（t-b）tan=t(1-bt) tan式

21、中：Z2单边间隙 t材料厚度 b光亮带宽度，即产生裂纹时凸模挤入的深度 bt产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度 剪切纹与垂线间的夹角由商家提供的托板零件图可知，冲裁件的精度要求一般，查冲压工艺及模具设计与实践表4.19得：t=2mm 0.22mmZ0.26mm新模具建议取偏小值，Z=0.23mm二.冲裁模具刃口尺寸的计算1.计算三原则（1）落料时以凹模为基准，间隙放在凸模上 ；冲孔时以凸模为基准，间隙放在凹模上。（2）凹模刃口尺寸不断变大，设计时应该靠近下限；凹模刃口尺寸不断变小，设计时应靠近上限。（3）模具设计精度应比冲压件精度高2-3级。2.计算方法 （1）凸模与凹模分开加工工作性质工件尺寸

22、凸模尺寸凹模尺寸落料查书表4.23、4.24查公差与配合表2-3冲孔同上因冲孔间隙一般比落料间隙小分开制作图样：（2）凸模与凹模配合加工工作性质落料尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料A类按凹模尺寸配制其，双面间隙为0.23mm冲孔B类按凸模尺寸配制其，双面间隙为0.23mm配合制作图样：分析比较：分开加工适用于圆形或简单形状的冲裁件，且分开加工对凹凸模的精度取向基准有所不同。配合时加大了对调试人员的难度，虽然在制作室缩短了实间，但在后面的加工生产中会出现诸多的问题。配合加工适于复杂或薄料工件，且配合制作虽然在制作时间比分开制作时间稍长，但在后面的加工生产中出现的问题少。所以此冲压件选取：配合加工。三模具

23、闭合高度确定Hmax-H1-5mmH模Hmin-H1+10mm 查冲压工艺及模具设计与实践表3.14：Hmax=280mm 最大封闭高度Hmin=220mm 最小封闭高度H1=60mm 垫片厚度封闭高度调节量60mm215mmH模170mm 预选H模=190mm第五章托板冲裁模具设计本模具与冲裁件德外形相似，只需改变凸凹模的尺寸即可。资料来源：冲压模具结构设计100例李明望 P19页 1.12 卡板冲孔落料复合模。说明：本模具是倒装式复合模，采用刚性推荐装置把卡在凹模中的冲件推出，刚性推件装置由打杆5、推杆8、推杆7和推件板13组成。冲孔废料直接由冲孔凸模15从凸凹模19内孔推出，无顶件装置。

24、第六章冲裁模主要零部件的设计一.工作零件1.凸模(1)凸模的结构形式与固定方法由图纸可知，应用圆形凸模并且采用台肩式固定冲压工艺及模具设计与实践P123，取图4.60（a）(2)凸模长度计算由前面分析可得此冲裁模为倒装式复合模，采用刚性卸料且无顶出装置：L=h1+h2+h3+h(3)凸模的强度与刚度校核一般情况下凸模的强度与刚度在允许范围内。2.凹模（1） 凹模的刃口形式由于此冲压件的批量为大批量，精度一般，所以选用：柱形刃口筒形凹模。(2)凹模外形尺寸凹模厚度：（查冲压工艺及模具设计与实践表4.37 K=0.28）凹模壁厚：(3)复合模中凸凹模的最小壁厚查冲压模具及设备倒装式复合模取a=4.

25、9mm(4)凹模的固定及主要技术要求查冲压工艺及模具设计与制造P127图4.67选用（a）较合适：二.定位零件1.挡料销根据冲裁模结构可知，采用活动挡料销。查冲压工艺及模具设计与实践P133图4.78（a）2.导料销根据冲裁模结构可知，采用导料销。查冲压工艺及模具设计与实践P131图4.73（c）三.卸料与出件装置1.卸料装置根据冲裁模结构可知：采用弹性卸料装置。2.岀件装置（1）推件装置根据冲裁模结构可知：采用刚性推件装置。（2） 顶件装置根据冲裁模结构可知：无顶件装置。四.模架及其零件1.模架根据现在模具行业可得，冲模模架已经标准化。根据冲裁模具可知选用导柱模架，由图纸可知此冲裁件较小，精

26、度一般，纵向送料比较方便，产房的空间充足。所以选用后侧导柱模架：2.导向零件导向零件：导柱、导套、导板等且大多数已标准化。由图纸可得此零件结构简单，材料08F批量为大批量综合分析查冲压工艺及模具设计与实践取P135图4.48（a）及P136（b）较合理。五.其他支承和固定零件的设计与选用1.模柄根据模具大小，上模结构模架类型及精度等查冲压工艺及模具设计与实践取P138图4.88（b）：2.凸模凹模固定板凸模、凹模固定板已标准化只需稍加工即可使用。3.垫板由前面分析、计算的垫板厚度60mm，直径150mm从标准中选取。六紧固件冲模中用到的紧固件主要是螺钉、销钉，且模具设计时都以标准化，螺钉的选用

27、应主意以下几点：（1）同一组合中螺钉的数量一般不小于3颗；（2）螺钉与销钉的规格应根据冲压工艺力和凸模厚度等条件确定；（3）螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离距均不应过小；（4）各别连接件的销孔应配合加工，以保证位置精度；模具的使用及维护说明书一模具的使用说明：1. 模具安装模具安装在型号为JC23-25：250KN，最大闭合高度=200的开式双柱可倾压力机上。 安装前，检查压力机上的上下模具安装表面清理干净，并检查有无在修磨模具后遗留物防止正确安装和意外事故的发生。 安装时，根据模具闭合高度的调整压力机滑块的高度，使滑块在下止点时其底面与工作台面之间规定位置，

28、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3-5，开动压力机，空行程1-2次将滑块停于下止点，固定下模座。再进行试冲，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。2.模具的工作过程压力机滑块上升后，模具打开，把条料从总装图中所示位置（正面）送入利用导料销和定位销进行初定位，冲裁开始时，落料凹模推件块首先接触条料。当压力机滑块下行时，凸凹模的外形和落料凹模共同作用下冲出零件外形。与此同时，冲孔凸模凸凹模在内孔共同作用下冲出零件内孔。冲裁变形完成后，滑块回升时，橡胶反弹力作用于推件块并使其把卡在落料凹模内的零件推出，而卸料板在弹簧反弹力的作用下将条料从凸凹模推出，从而完成一次完整的冲裁过程。二.模具的维护说明：1. 按总装图纸正确装配模具，并保证模具结构如图所示。按设计说明书中所选的压力机（JC23-35：350KN，最大闭合高度=280的开式双柱可倾压力机）安装模具在工作台面上，并正确安装模具，保证模具中心与压力机的中心重合。2. 打开模具确认模具型面无异物，确定定位销位置正确。确定模具导板面无异物。打开压力机，空合模数次，保证能正确运动和定位。3. 按模具设计参数调试模具并生产。4. 模具使用过程中操作人员应该在模具前端两侧。模具使用时应该经常检查模具的工作