L形垫板冲压工艺及冲孔落料复合模具设计说明书

1、摘 要为了实现L型垫板的自动化生产加工，本文设计了一种基于复合模的冲压工艺和模具方案，该复合模实现了对L型垫板的冲孔工序和落料工序，是符合实际生产加工的冲压方法。对于其他同L型垫板的尺寸、材料和形状类似的工件，通过具体分析计算后，也可以将此模具设计方法作为参考，为工厂实际生产工件和现代模具行业的发展作出了应有的贡献。首先，对L型垫板进行了工艺分析，从垫板的材料和结构方面入手分析确定了复合模冲压方案，复合模结构简单，成本低，寿命长，并且操作方便、安全可靠，能够冲裁出符合质量要求的工件。其次，设计了模具的结构零部件，包括自动送料送料机构、定位方式、弹性卸料板卸料方式、模架以及模具导向结构导柱导套等

2、结构零件。再次，对模具工艺参数做了详细分析与计算，包括工件的排样方式、步距、条料宽度、材料利用率和冲压力，最终确定了冲压机型号和冲压机参数。最后，设计了模具的主要成型零部件，包括冲凸模、凹模和凸凹模的结构，计算了凸凹模刃口尺寸。在此过程中充分考虑到加工精度、加工成本和加工效率，此模具结构不但能省料，材料利用率高，而且导向精度也比较高，容易实现自动化，降低人工生产成本，符合工件实际生产的总体需求。 另外，将二维制图软件AutoCAD和3D绘图软件应用在此模具结构设计中，辅助L型垫板冲压模具设计，包括冲压模具的总体结构设计，包括冲孔凸模、落料凹模、凸凹模和顶件块详细设计。AutoCAD制图的辅助节

3、省了时间，部件尺寸更精准，大大提高了模具设计效率。关键词: 冲压工艺；模具设计；L型垫板；AutoCAD制图；3DAbstractIn order to realize the automatic production and processing of L-shaped cushion plate, this paper designs a stamping process and die scheme based on compound die. The compound die realizes the punching and blanking processes of L-shape

4、d cushion plate, which is a punching method in line with actual production and processing. For other workpieces similar to the size, material and shape of L-shaped cushion plate, the die design method can also be used as a reference after specific analysis and calculation. It has made due contributi

5、ons to the actual production of workpieces and the development of modern die and mould industry. Firstly, the technology of L-shaped cushion plate is analyzed, and the stamping scheme of compound die is determined from the material and structure of cushion plate. The compound die is simple in struct

6、ure, low in cost, long in life, convenient in operation, safe and reliable, and can punch out workpieces that meet the quality requirements. Secondly, the structural parts of the die were designed, including automatic feeding mechanism, positioning mode, elastic discharging plate discharging mode, d

7、ie frame and guide pillar sleeve of the die guiding structure. Thirdly, the die process parameters are analyzed and calculated in detail, including the layout mode, step distance, strip width, material utilization ratio and stamping force. And the stamping machine model and stamping machine paramete

8、rs are determined.Finally, the main forming parts of the die were designed, including the structure of punch, concave die and punch and concave die, and the edge size of the punch and concave die was calculated. In this process, the processing accuracy, cost and efficiency are fully taken into accou

9、nt. The die structure not only saves material, but also has high material utilization rate. It is easy to realize automation, reduces the production cost and meets the overall needs of the actual production of the workpiece. In addition, the two-dimensional drawing software AutoCAD is applied to the

10、 design of the die structure to assist the design of the stamping die for L-shaped cushion plate, punch die and ejector block. The assistant of AutoCAD drawing saves time, makes the size of parts more precise, and greatly improves the efficiency of die design. Key words: stamping process;mould desig

11、n; L type backing plate;AutoCAD drawing;3D目 录 HYPERLINK l _Toc27925 1 前言 页4 模具结构零部件的设计4.1 送料方式、定位方式的确定送料机构的选择关系着生产效率的高低与产品质量的高低，为了降低人工成本和时间成本，L型垫板冲压模具采用自动送料机构，大大提高了生产效率。8定位方式采用导料板，当板材的一端送入自动送料机构后，导料板将自动将板材导正，自动送料机构和导料板一同对板材起到输送、定位和压紧的作用，使冲压工序连续顺利进行，实现自动化加工。4.2 推件方式的确定由于工件尺寸较大，模具结构除使用常用的卸料机构弹性卸料板外，还设

12、置了推板和推杆，将产品推离模具，更有利于产品从模具上跌落，如图4.1所示。图4.1 L型垫板冲压模具中的推板与推杆4.3 模架的确定第一种模架是滑动导向对角导柱模架。9此导向方式有两个导柱作为导向，且两个导柱成中心对称，在对角线的两个角上。其前后左右都可以送料，而且导向平稳不歪斜，常用在落料模、复合模以及级进模中，工作速度较快的压力机常选用对角导柱模架，对角导柱模架不如其他两种模架的导向精度高，前后左右都可以进料，由于两个导柱在对角线的两角处，所以放件、取件不方便；第二种模架是滑动导向后侧导柱模架。此导向方式操作空间比较大，适用于小型尺寸工件的加工制造；第三种模架是滑动导向中间导柱模架。中间导

13、柱模架的导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。此导向方式省料，导向精度较高，虽不能左右进料，但操作比较方便；第四种模架是四导柱模架。此导向方式有四个导柱作为导向，四个导柱分别安装在模具四个角的位置，呈中心对称。其导向精度比较高，适用于生产尺寸比较大、批量较大的工件。四导柱模架前后左右都可以进料，这种模架的刚度好，导向精准而且平稳。10由于工件尺寸较大，需要导向较平稳的模架，所以选择四导柱模架，该模架导向平稳且导向精度高，符合模具设计要求的同时符合工件实际生产需求。L型垫板冲压模具的四导柱模结构如图4.2所示。图4.2 L型垫板冲压模具的四导柱模结构示意图图4.3 L型垫板冲压模具总体布局结

14、构示意图5 模具工艺参数的确定5.1 排样方式的确定冲压件在板料或者条料上的布置方式叫做冲压的排样方式，常用的工件的排样的样式一般分为三种，有废料排样、少废料排样和无废料排样。搭边是指冲裁模排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料。搭边能够补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。所以搭边在模具排样中非常重要，不能只追求少废料而减小搭边甚至去掉搭边，再冲压工件加工尺寸和精度允许的情况下可以合理的增加搭边，适当增加工件与工件之间的距离，适当增加工件与条料边缘的距离。因为有废料排样使冲压加工精度高，模具磨损小，凸模凹模受力均匀，模具寿命长，

15、所以L型垫板的排样选择有废料排样。根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、斜排、单列排、多列排、对头排等多种多样的排列方式。因为工件外部轮廓有折边，左右结构不对称，所以工件采用单列斜排排样方式，L型垫板排样方式如图5.1所示。排样紧凑，废料少，能够节约板料或条料，减少材料的浪费，布置方式合理，节约生产成本，符合生产工件精度需求。图5.1 L型垫板单列斜排排样示意图5.1.1 搭边值与步距的确定搭边值与材料形状、尺寸和厚度等多因素有关，根据冲压模具设计手册查表确定工件的最小搭边值为2mm，本文确定工件与工件的搭边值为4.85mm，工件与条料边缘的搭边值为2mm，符合冲压模具设计搭边值的基本

16、原则。步距是在冲压生产过程中，工件或条料每次进给的距离，是生产完一个工件后进行下一个冲压生产时向前移动的距离，步距是由工件尺寸的大小和搭边值的大小来决定的，步距的大小值等于送料方向上工件轮廓尺寸的最大值与搭边值之和，步距的计算公式如5.1所示。S=L+b (5.1)式中 S冲裁步距；L在送料方向上毛坯尺寸的最大值；b沿送进方向的搭边值。步距还可以用另外一种方式确定，尤其适用于对斜排或对排的排样方式，其方法是：首先在工件上任意位置选取一点，然后再其相邻的工件的同一位置选取另一点，两点之间的距离就是步距。在这里我们采用这种方法来确定L型垫板的步距，其值为120mm。5.1.2 条料宽度的确定L型垫

17、板条料的宽度计算公式15如5.2所示： (5.2)式中 BL形板弯曲件所需条料的宽度；D工件在宽度方向的尺寸；a侧搭边最小值；宽度偏差。5.1.3 材料利用率材料利用率是指冲压工件的面积与冲压所需材料的面积比值（%）。L型垫板条料的材料利用率计算公式5如5.3所示： =A/BS100% (5.3)=(200140-0.52020-12080-2202)/(120240)100%=54.47%式中 材料利用率A一个步距内工件的实际面积（mm2）；B条料宽度（mm）；S冲裁步距（mm）。5.2 冲压力的计算5.2.1 冲裁力的计算冲裁力是指冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是选用压力机和设计冲压模

18、具的重要依据之一。L型垫板模具冲裁力计算公式如5-4所示。 或 (5.4)式中 调节器附件周边长度（mm）； 材料厚度（mm）； 材料抗减强度（）； 修正系数； 材料的抗拉强度（），一般情况下，材料的。落料冲裁力为：F=598.4kN冲孔冲裁力为：F=221.1kN5.2.2 卸料力与推件力的计算冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力。卸料力和推料力可以依据以下公式5-5和5-6来计算： (5.5) (5.6)式中冲裁力（）；、分别为卸料力、推件力系数，K卸取0.11，K推取0.07。5.2.3 总冲压力的计算模具总冲压力为模具各个工步

19、的冲压力总和。 (5.7)6 凸凹模刃口尺寸计算6.1 凸凹模结构尺寸概述 用于成形工件内表面或外表面的零件统称为成型零部件。成型零部件有凸模和凹模，亦称作上模和下模，在压力机对板材进行冲裁时，会对凸模或凹模产生巨大的压力和冲击，所以成型零部件不但要具有一定的结构、尺寸、精度，还应当具有较大的强度、刚度，以减少成型零部件的损坏甚至报废，延长模具寿命。模具的凸模，又称上模、阳模、冲头等，是冲压模具最主要的工作部件之一。凸模以外形为工作表面的零件，用于成型工件的圆孔、方孔或是其他复杂形状的内表面，本文中用于成型两个直径为40mm的圆孔，L型垫板冲压模具的冲孔凸模结构尺寸如图6.1所示。图6.1 L

20、型垫板冲压模具的冲孔凸模结构尺寸示意图L型垫板冲压模具的落料凹模结构尺寸如图6.2所示。图6.2 L型垫板冲压模具的落料凹模结构尺寸示意图L型垫板冲压模具的凸凹模结构尺寸如图6.3所示。图6.3 L型垫板冲压模具的凸凹模结构尺寸示意图6.2 凸凹模刃口尺寸的确定模具刃口尺寸有两种计算方式，分别加工法和配做法，在此选用配做法加工，容易保证其最小合理间隙值。第一类尺寸A：凸凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不断增大；Aj=(Amax-x)第二类尺寸B：凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不断减少；Bj=(Bmin+x)第一类尺寸C：凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸不会变化。 Cj=(Cmin+)其中

21、，x为磨损系数，工件精度为IT14，取x=0.5尺寸类型公称尺寸计算公式计算结果A20014060C20BC30Cj=Cmin40120表6.2 工作零件刃口尺寸计算7 冲压设备的校核与选定7.1 压力机型号及参数确定压力机种类多种多样，选择合理的压力机可以提高工件质量和模具寿命，20根据工序性质、冲压件几何尺寸、模具的外形尺寸和冲压力大小来选择适合本产品加工的冲压设备。本模具在冲裁过程中总的冲压力，根据冲压设备的类型和工作特点，结合复合模的结构形式和尺寸大小、工件的尺寸大小、冲裁力大小、复合模闭合高度等结构和参数选择型号为J31-160压力机，J31-160型号的机械压力机可以满足各项生产要

22、求，其规格及参数如表7.1所示。表7.1 J31-160型号压力机规格及参数型号J31-160公称压力/KN1600滑块行程/mm160最大闭合高度/mm360装模高度调节量/mm120滑块中心线至床身距离/mm375滑块底面尺寸/mm前后560左右510模柄孔尺寸/mm直径75深度90电动机功率/KW15外形尺寸（长宽高）/mm195020003755净重/Kg148007.2 冲压设备的校核在冲压设备选定之后需要对其进行校核，校核标准有多方面，但是最主要的是模具的闭合高度在AutoCAD制图上直接标注得出，L型垫板冲压模具闭合高度为275mm，而J31-160型号的压力机最大闭合高度为36

23、0mm，装模高度调节量为120mm，所以压力机选用合理。8 总结本文的主要内容为L型垫板冲压工艺及模具设计。首先阐述了课题研究的主要目的、意义和国内外研究现状。通过查阅国内外文献资料，借鉴参考了模具设计手册中的设计优点，在原有的基础上加以创新和改进，在已有的模具技术研究基础上对课题进行设计，对L型垫板的冲压模具进行完整的设计。拟定模具设计方案并进行工艺参数计算，设计了一款适应目前生产技术的L型垫板的冲压模具。首先，通过冲裁件工艺性分析包括零件材料分析和零件结构分析确定了冲压模具设计方案，是同一个位置完成工件中的落料和冲孔两个工序的复合模，该结构方案结构简单、成本低、操作简单，易于实现自动化。其

24、次，进行了模具结构零部件的设计，包括送料方式、定位方式、卸料方式和模架样式，采用自动送料机构和导向精度较高的四导柱模架作为导向方式，在此过程中充分考虑到加工精度、加工成本和加工效率，设计出了符合大批量生产的总体结构；再次，确定了模具工艺参数，包括对排样方式、冲压力详细的分析和计算，确定了排样方式为少废料的斜排排样方式，分析计算了搭边值、步距、条料宽度、材料利用率，分析计算了冲裁力、卸料力、推件力和总冲压力，最终确定了冲压设备的型号，本课题选用的J23-10号压力机符合生产加工需求；最后，确定了凸模和凹模的结构尺寸，分析了凸、凹模尺寸变化规则与规律，进行了凸、凹模刃口尺寸计算。本文的模具结构在保

25、证工件尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率，能够实现工件的机械化和自动化生产，提高了生产效率的同时节约了人工成本，满足模具结构设计要求，比较符合实际工厂的加工生产。另外，本文利用AutoCAD二维制图软件设计了模具的总体结构以及各个主要零部件的结构，在此基础上，对冲压结构的总体布局和主要零部件进行了二维。通过对课题的研究和设计，我们认识到模具在生活生产中的重要地位，认识到了模具生产的优点，使我们必须把理论知识和模具设计与制造的实践相结合。运用综合知识去设计新的产品。通过这次塑料注射模具的设计，我对塑料注射模有了认识上的提高，在设计过程中不但复习了关于塑料的性质、塑料模各个部件的结构

26、特点，还把以前较分散的知识体统话，有了更好的了解。另外，现在一些绘图软件的开发使得模具的图形设计比较简单快捷，提高了绘图质量，并且提高了绘图效率。在作图或是查阅资料的同时虽然遇到很多麻烦和困难，但是通过自己不懈的努力，还有同学的帮忙，终于把问题解开，体会到了茅塞顿开的感觉，体会到了问题解决后的喜悦，我会再接再厉去做好每一次模具设计，不断的提高自己。最后，我们应该做的就是掌握正确的模具设计方法和思路，设计出更实用，更有技术含量的模具。但是随着技术不断创新，冲压模具设计与加工技术快速发展，虽然本文对L型垫板做了总体模具设计和各个零部件的设计，但是仍然有些技术待进一步探索和研究：（1）模具各个零部件

27、的加工工艺路线。工件的加工质量、工件尺寸精度和模具寿命跟模具每个零部件的尺寸息息相关，所以制定合理准确的加工工艺路线尤为重要；（2）另外需要说明的是模具的安装。模具的安装合理与否直接关系到冲压行程的可行性和模具的使用寿命，所以模具的安装步骤非常重要，要制定正确合理的模具安装顺序和手册，要严格按照模具安装手册进行安装。致谢在本课题写作研究的过程中，班组里的几位老师，给予我悉心的指导与帮助，他们就是我向前进的旗帜，在此向几位老师表示深深的感谢！同时感谢班里的几位同学，大家互相团结、互相协作、互相帮助，使我顺利完成学习和实习。衷心感谢同学们在L型垫板冲压工艺及模具设计上和论文写作上给予的热情帮助，感

28、谢他们热心帮我解决设计过程中遇到的疑惑或者凸凹模刃口尺寸计算上遇到的算法难题，他们认真负责的学习劲头也深深影响了我，让我端正了学习工作态度，在以后的社会工作中更是受益匪浅。感谢机械工程学院的小伙伴们，感谢这么多岁月里你们的陪伴与关心。感谢师兄师姐在专业知识上的指导和生活上的关心，感谢各位同学在我收集资料、论文写作上给予的帮助和生活上的照顾。我们就是一个大家庭，大家一起科研、一起奋斗、一起欢乐，有你们才使得我的大学生时光变的如此丰富多彩。参考文献1 卢险峰. 冲压加工新技术第一讲 冲压加工基本工序和冲模的分类简述J. 金属加工:热加工, 1996(6):24-25.2 李大成. 冲压工艺与模具设计M. 2007.3 李文彬, 王玲军, 南庆季. 多工序冲压生产的自动化J. 锻压装备与制造技术, 2006, 41(4):26-28.4 郑家贤. 冲压工艺与模具设计实用技术M. 2005.5 洪慎章. 冲压成形设计数据速查手册M. 2015.6 刘苍林. 机械零件结构工艺性分析的重要性J. 陕西国防工业职业技术学院学报, 2009(2):26-27.7 薛啟翔. 冲压工