卡板冲孔落料复合模设计说明书

卡板冲孔落料复合模摘 要：本篇课题是对卡板的研究，首先对工件的材料和结构进行分析以及精度进行分析。材料方面，工件生产材料选用08F。结构方面呈上下对称的工件外形，厚度2mm, 精度方面，工件没有特殊要求，采用IT14精度等级，经过分析，44工件有落料、冲孔2个工序。综上所述我们可以使用落料冲孔复合摸来对卡板生产。首先需要对卡板进行分析，从而得出最适合的设计方案，通过卡板的工件图我们可知其有落料冲孔2个工序。对于工件材料的选择，首先要分析材料的通用性、性价比以及材料的精度能否达到对工件的生产。然后确定合适的模具工艺方案，可以从单工序模、复合模和级进模三种方案来进行对比。确定出哪一种最适合生产，通过对比分析，最终采用复合模来完成制作。关键词：卡板；落料冲孔；复合模 Composite die for punching and blanking of chuckAbstract: This topic is the study of the card. Firstly, the material and structure of the workpiece are analyzed and the accuracy is analyzed. In material aspect, 08F is selected as the production material of the workpiece. The shape of workpiece is symmetrical in structure. The thickness is 2mm. In precision, the workpiece has no special requirements. IT14 precision grade is adopted. After analysis, 44 workpieces have two processes of blanking and punching. In summary, we can use blanking and punching compound touch to produce cardboard.Firstly, we need to analyze the card, so as to get the most suitable design scheme. Through the workpiece diagram of the card, we can know that there are two processes of blanking and punching. For the selection of workpiece materials, first of all, it is necessary to analyze the universality of materials, cost-effective ratio and whether the accuracy of materials can achieve the production of workpieces. Then determine the appropriate die process plan, which can be compared from three schemes: single process die, compound die and progressive die. To determine which is the most suitable for production, through comparative analysis, the final use of composite die to complete the production.Key words: Precision grade; Profile pad; Scheme comparison 目 录1绪 论31.1 设计研究的内容31.2 课题研究思路41.3 课题研究应注意的问题42 分析零件的工艺性52.1 冲裁件图形52.2 工艺分析52.2.1分析冲压材料的性能52.2.2分析产品结构62.2.3尺寸精度62.3 冲裁方案的确定63冲压工艺参数计算73.1 排样的设计73.2 计算材料利用率83.3 各工位冲裁力的计算93.4 计算卸料力以及推件力93.5 冲压力的总和104 选择压力设备和压力中心的计算114.1 冲压设备的选择114.2 压力中心的计算115模具总体结构设计135.1 模具类型的选择135.2 送料方式135.3 定位方式选择135.4 卸料和出件的方式145.5 导向方式的选择146凸凹模刃口尺寸计算166.1 冲裁间隙的选择166.2 计算凸、凹模刃口尺寸177模具零件结构197.1 落料凹模设计197.1.1 落料凹模尺寸的计算197.1.2 凹模刃口的选择217.1.3 凹模精度与凹模材料的确定217.2 冲孔凸模的设计217.2.1 冲孔凸模结构217.2.2 材料的确定227.2.3 精度的确定227.3 其他板尺寸确定227.3.1 卸料板设计227.3.2 凸模固定板设计237.3.3 垫板设计248标准件的选用258.1 上下模座的选用258.2 模炳的选用268.3 卸料螺钉的选用278.4圆柱销和螺钉的设计279校核模具高度和压力机289.1 冲压设备的校核289.2 冲压设备的选用2810总 结29参考文献30致 谢3139宝鸡文理学院本科毕业论文1绪 论中国模具工业协会的统计，中国的模具产值为世界之最。模具制造水平是一个国家制造业水平重要标志。足以证明模具在工制造和日常生活中的重要作用。模具料成型加工中的重要的一种工艺装备。我们也可以在日常生活感觉到无论是航空、航天、轻工、军工、还是机械、汽车、信息、交通、建材、医疗、生物、能源、电子通讯、家电等工业产品中都能看到模具所起到的作用。他们中有需要借助模具才能加工成型得零部件占有将近80%。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。由于我们所见到的都是生产后的成品，但其实他们都是运用到模具进行冲压制件，批量话进行工业化生产。最终流入市场，成为能够足够满足我们需求的产品。这个时候我们见到的成品的价值是远远超过模具本身的价值的。2005-2015年期间全球模具行业处于稳步上升阶段，市场规模在2015年已达到 1,150亿美元。其中需求量最大的模具行业是汽车行业占到了总行业的 34%；其次是电子行业的约 28%；产品最具有竞争力的国家德国、日本、韩国、美国、中国。随着各国工业升级战略的实施，世界模具行业必将继续保持其良好的发展态势。我国作为模具产业最大的国家，有 将近30,000模具制造厂点，约 100 万人从业人员，约 100 万人，2017 年全国模具总销售额达到1890亿元.冲压模具约占总销售额的37%。相比国外，我国模具工业起步较晚，从一开始的模具生产单一化，供需不合理的起步阶段，遇到改革开放的契机，积极引进国外先进技术理念，进行学习模仿到和本国情况进行很好的结合，成功的自主研发新的钢种的快速发展的阶段，在这一阶段模具发展逐步成型；随着国民经济的不断发展，综合国力的日益增强，对于工业产品需求的增加，已经逐步成型的模具行业正式进入产品之间的竞争和品牌之间的竞争，一些具有技术优势的国外模具行业进军中国模具市场，随着竞争阶段的深入，愈来愈多的模具行业也开始在品牌和服务上做更多的投入，为开拓更高阶段的模具市场奠定基础。1.1 设计研究的内容根据卡板的产品图纸分析，选择成型设备和设计模具。 减少材料消耗，确保产品质量以及促进模具的整体设计需要良好的工艺分析。模具设计：在设计的开始间段，应分析材料的整体结构，并应选择适当的方案来确定材料适合零件生产的材料。1.2 课题研究思路卡板冲压模具一般的研究思路：（1）分析工件的冲压过程，并确定材料是否适合生产产品（2）通过分析，我们可以确定我们生产这种产品需要使用哪种模具，以及来进行设计需要采用哪种结构。（3）因为该产品需要落料、冲孔2个步骤，所以要先分析该产品，然后才能计算出生产该产品所需要的数据。（4）以计算得到的结果为根据选用合适的冲压设备。（5）根据计算完工艺的参数，把模具的整体结构设计出来，首先，我们需要计算工作零件相关的一些尺寸，然后根据这些尺寸确定，选择标准零件。（6）用绘图软件绘出模具的整体装配图以及重要零部件的设计图，并提交指导老师审阅。（7）打印装订计算结果和绘制的图纸，完成设计。1.3 课题研究应注意的问题设计中常见的问题：如何使用更少的材料来生产更多的产品，提高生产率，解决方案是通过合理的布局实现最完美的效果。通过一系列计算选择合适的压力，确定冲压力，确保压力机的压力在允许的范围内，并确定满足模具设计的要求封闭模具的尺寸精度。保证刃口尺寸，一个好的刃口尺寸可以极大的增加产品的合格率。2 分析零件的工艺性2.1 冲裁件图形图2.1 零件简化图如图2.1所示卡板零件，它的材质为08F，制裁件的厚度是2mm。制件的公差要求IT14，生产的制件是大批量生产件，所以制件的时候要大大提高工件的加工效率。2.2 工艺分析2.2.1分析冲压材料的性能表2.2 冲压材料的强度板料材料型号抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延展率（%）碳素钢08F30038026023如图2.1所示为本次设计模具的产品，选用的材料为08F，制裁件厚度为2mm，卡板未注公差使用IT14，要求需要大批量生产，设计的时候需要考虑如何提高生产效率和生产精度。2.2.2分析产品结构通过图2.1可以知道本产品属于上下对称图形，结构简单，中间需要冲裁出一个半径12.5mm的圆形孔，外形可以直接冲裁，加工难度一般，适合大批量生产。2.2.3尺寸精度在设计的过程中，模具零件的精度与所生产产品的质量有着重要的联系，零件的精度高，相对的生产出的产品质量就好；模具的零件精度低，则生产的产品质量也会随之下降，未注公差一般都是选用IT14级，未注粗糙度，一般按Ra6.3来分析和考虑。2.3 冲裁方案的确定该零件所需的基本冲压工序为冲裁、切废和弯曲等，可以拟订出如下三种方案：方案一：采用简单模进行加工，即落料使用落料模，冲孔使用单工序冲孔模；方案二：采用复合模进行加工，即落料和冲孔使用落料冲孔复合摸；方案三：采用级进模冲裁。方案分析比较方案一中的模具结构简单，但需要多道工序和模具，生产率较低，生产成本过高，难以提高大量生产时的生产效率。方案二中只需1副模具，冲裁件的几何精度和尺寸精度较高，生产率比方案一高，但相对于方案一模具结构较复杂，操作比较繁琐。方案三只需一副，操作方便安全，生产率最高，模具结构较方案一复杂，冲出的零件精度介于方案一和方案二之间，成本较高，但由于产品本身的精度要求不高，因此能满足产品的精度要求，满足使用要求。对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。3冲压工艺参数计算3.1 排样的设计1.设计时，有以下几种排样方式：1）有废料的方式在工件之间和侧边有搭边值，所以在冲切的过程中，产生的废料较多。2）少废料的方式顾名思义，就是在生产工件时有只有少量废料产生，所以设计的时候废料出现在工件之间和侧搭边，从而避免了一部分废料，目的是达到废料较少。3）无废料的方式排样过程中，工件和工件之间采用无缝对接，为避免了所有废料的产生，工件和工件之间采用无缝对接，不过工艺废料除外，这种排样只适合于精度不高的工件生产，是因为工件之间直接连接，工件的质量得不到保证 2.确定搭边值因为需要确保精度，工件厚度较小，所以利用弹性卸料，通过查询搭边值表格得知工件的最小搭边值为a=2.2mm、侧面a=1.8mm。 3.步距选用与宽度计算步距就是冲压过程中，每冲一个工件，所往前的距离。这个距离一般是指定位板沿着送料进给上，工件的外轮廓数值与产品之间的间隙搭边之和。步距公式为： (3-1)S=L+b=72.2mm宽度计算公式如下： (3-2)B163.6mm图3.1 排样图3.2 计算材料利用率材料利用率定义为： (3-3)式中 材料利用率A冲压制件所需要的测量面积，由CAD软件测得：mm2B排样板料的总宽度S排样工件和工件的两点的距离 3.3 各工位冲裁力的计算常用的冲压力计算经验公式： 或 (3-4)式中 冲压制件所需要的测量周长（mm）； 生产的厚度（mm）; 材料选择的抗剪性能（）； 公式中的系数，在平常的设计中都是取为1.3。 材料选择的抗拉强度（），一般情况下，材料的，取。计算结果如下：制裁件落料的总周长是：425.6mm制裁件冲孔的总周长是：78.5mm制裁件需要的冲压力总和：3.4 计算卸料力以及推件力制裁件卸料力和推件力的计算： (3-6) (3-7)式中冲裁力（）；、卸料力、推件力、顶件力的系数。计算推力时，一次有卡住了7个制裁件，并将数据考虑在内以进行计算： (3-8)通过查表得 所需的两种生产力计算结果是：3.5 冲压力的总和经过上面几种生产力的计算，本次制件所需要的总的生产力就是这几种生产力相加：4 选择压力设备和压力中心的计算4.1 冲压设备的选择一定要选择合适的压力机，为满足正常的生产需要选择合适的压力机，需要根据上面计算的总的冲压力，来确定。首先我们需要选取J23-63型号的压力机，可以通过表4.1查出具体参数：表4.1是压力机J23-63的技术参数：（冲压模具简明设计手册表13.10，P389）表4-1 压力机规格及参数型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63工程压力/KN31.563100160250400630滑块行程/mm2535455565100130最大闭合高度120150180220270330360闭合高度调节量25303545556580工作台尺寸前后160200240300370460480左右250310370450560700710垫板尺寸厚度25303540506580横槟孔尺寸直径25303040405050深度45505560607080最大倾斜角/（）454535353030304.2 压力中心的计算压力中心的计算方式为：各分力对某个坐标力的合力对该轴方向的力矩等于轴方向的力矩之代数。所求模具的压力中心为求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0，y=0），即。 图4.1 压力中心将凸模刃口的轮廓形状按比例画出，选坐标XOY。如图4.1所示。计算出8vb制件的压力中心坐标公式：故得模具压力中心的坐标值为（0，0），为了设计加工方便，仍然选择图中所示的原点为压力中心。5模具总体结构设计5.1 模具类型的选择通过对产品的分析和各种方案的比选择，使用复合模来生产该产品是最优的方案。5.2 送料方式一般冲压模具设计的三种送料方式为：导料板送料、导向销送料、以及另一种浮顶导向销送料方式。复合模采用导料销送料。导料销的外形一般如下图5.1所示：图5.1 导料销示意图5.3 定位方式选择一般冲压模具设计一共有二种定位方式：、侧刃定位以及另一种挡料销定位方式。为有效的保证生产的精度，复合模使用挡料销定位，根据制件的外形以及模具的结构，确定选用挡料销定位。挡料销的外形一般如下图5.2所示：图5.2 挡料销5.4 卸料和出件的方式本设计中卡板的厚度比较小，厚度为2mm，是最适合的卸料方式是采用弹性卸料的方式。出件方式分为两个常用的方式，根据出件的方向划分，第一种是常见的漏料方法，直接通过漏料孔漏下所生产出来的工件，这种方法易于设计，但是对于生产工件的精度有较大的影响，所以不适合本次设计。第二中方法是通过顶件器将工件顶出，一般适用于正装复合模，虽然生产的产品精度高，但是操作有点麻烦，由于工件精度要求一般所以我们选用第一种方案。5.5 导向方式的选择（1） （2） （3） （4）图5.3导柱模架（1）中间导柱上、下模座：节省材料节省成本，比较适合对称的零件（2）后侧导柱上、下模座 ：常用的一种模架，设计时候比较灵活多变，而且上料和取件都比较方便。（3）对角导柱上、下模座 ：便于定位，有利于导向。 （4）四角导柱上、下模座：使用的成本比较大，一般适用于大型零件的加工根据设计需要选用第二种导柱：A32h6200 GB/T2861.1 导套：A45H6100 GB/T2861.6图5.3导柱和导套示意图6凸凹模刃口尺寸计算6.1 冲裁间隙的选择根据题目中冲裁模的双边间隙，选取材料间隙为0.246、0.36。冲压模具设计使用手册如下表6.1所示：表6.1 材料间隙表材料厚度08、10、20、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙（或无间隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 计算凸、凹模刃口尺寸工件尺寸有三种，每种对应的计算公式也不一样：（1）类尺寸：生产中刃口产生磨损，尺寸慢慢变大。Aj = (Amax-x)/j（2）类尺寸：生产中刃口产生磨损，尺寸慢慢变小。 Bj = (Bmin+x)/j（3）类尺寸：生产中刃口产生磨损，尺寸不变。 Cj = (Cmin+)公差取IT14，所以x=0.5。在工件的尺寸中，A类尺寸：、B类尺寸：具体的尺寸计算如下表6.2：表 6.2 计算刃口尺寸表磨损类型带偏差尺寸计算公式凸凹模刃口尺寸注释A保证双边间隙为0.246-0.36。B7模具零件结构7.1 落料凹模设计7.1.1 落料凹模尺寸的计算凹模设计可以先采用计算最小尺寸进行，我们首先将最小尺寸计算出来，然后再通过最小尺寸结合实际情况决定，完成最终的设计。最小尺寸计算如下：凹模边的壁厚 （7-1）凹模板型孔距边的距离尺寸 （7-2）凹模板的边长 （7-3）凹模板的边宽 （7-4）式中：b1为:生产制件的最大长度； b2为：生产制件的最大宽度； K-生产系数，查表7.1。表7.1 K值材料宽度s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表7.1得：K=0.2。计算落料凹模板的尺寸根据公式（7-1）可：凹模厚度：计算凹模边壁厚根据公式（7-2）：取一定合适的计算的结果，计算处最终确定凹模板的壁厚取50mm。结合模具结构,矩形凹模最为适合，取整：图7.1 落料凹模7.1.2 凹模刃口的选择图7.2凹模刃口结构形式根据分析我们选用C型。7.1.3 凹模精度与凹模材料的确定凹模属于比较重要的工作零件，一般选择T10A、Cr12等等材料，在本次设计中经过分析，选用了Cr12，选用 IT7级的精度。7.2 冲孔凸模的设计7.2.1 冲孔凸模结构凸模高度公式：L=h1+h2+H (7-5)式中: h1-取固定板的尺寸，选取：h1=20mm； h2-推件器的厚度，如果包含弹性元件的高度：27mm，。 H-附加长度。由公式(7-5)得： L=20+27+2=49(mm)凸模结构图如图7.4所示：图7.4 冲孔凸模7.2.2 材料的确定凸模在冲模中为比较重要的零件，要求具有比较高强度和耐磨性，所以选择比较耐磨且强度较高的Cr12。7.2.3 精度的确定凸模是一个重要零件，它需要非常高的强度和耐磨性要求，所以选择材料的过程中一定要选用那种特别耐磨的材料，精度选用IT7就行。7.3 其他板尺寸确定7.3.1 卸料板设计以确保冲头或冲模的平稳运动为目的，需要计算排出板的接触部分的间隙。一般间隙为0.1mm。在设计卸料之前模具的外形一般都已经成形，所以可以根据凹模的外形进行选择卸料板的外形。经常都是根据经验选择卸料板的厚度。这里选择14mm，卸料板的外形尺寸最终确定为：图7.5 卸料板7.3.2 凸模固定板设计冲孔板正如其名称，它最大的作用是修复冲孔。它可以固定冲头，加工模具是在上模或下模上完成。 在工作过程中，为了保证冲头不会被打破，选择冲孔板和冲头是很重要的。 常见的组合是H7 / m6，经验表面的作用是最大程度地保护模具寿命。厚度计算如下： （7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度； H凹-凹模厚度。根据公式（7-6）得凸模固定板厚度为：取凸模固定板的厚度为20mm。图7.6 凸模固定板7.3.3 垫板设计选择垫板外形的时候由于模具设计已经基本规范化，所以长度可以直接按凹模的长度来设计，同样宽度也是按凹模的宽度。选择高度一般是根据经验选择的，最终确定垫板的外形为200mm131mm12mm。图7.7 垫板8标准件的选用8.1 上下模座的选用最节省材料和成本的是中间导柱,最适合加工对称的零件；后侧导柱模架是最常用的一种模架，适合比较零活多变的设计模式，特点是容易送料和取出工件。对角导柱模架能够具有良好的对中性，有利于导向，适合用于加工大型的冲压件。冲压件来说比较少见是四角导柱。综上所述我们选用后侧导柱模架GB/T 2851.3。表7.2 模架组合名 称数 量材 料规 格标 准上模座1下模架1导 柱220导 套2208.2 模炳的选用图7.8模柄示意图此次模具为级进模，选用凸缘式的模柄，模柄设计的时候要选择和压力机匹配的尺寸，一定要比比模柄孔的深度要小。结合模具和压力机的选择，选择的模柄型号为：A50 JB/T7646.3-19948.3 卸料螺钉的选用一般都是选择圆柱头内六角卸料螺钉的卸料螺钉，根据GB2867.5-1981，选用合适的螺钉的尺寸规格为M12。8.4圆柱销和螺钉的设计基于最小孔边距与螺钉长度，上模螺钉选择内六角螺钉M1265，下模选择内六角螺钉M1265。圆柱销选择取决于最小孔边距与螺钉长度，上模选择M1265，下模选择M1270。9校核模具高度和压力机9.1 冲压设备的校核闭合高度的意思就是模具工作完成，当压力机达到最低点时，模具的高度，所以闭合高度就是模具闭合时各个板的厚度之和：公式介绍：指模具上模座的厚度；：代表模架中下模座的尺寸；：意思是模具中垫板的高度，如果有垫板，我们需要对模具有上垫板和下垫板进行求和计算。：表示模具中凸模的高度。：表示模具中凹模的厚度。：表示模具运动到最低点，凸模与凹模配合的尺寸。数据代入进行计算： =245.2(mm）根据上面的校核，确定压力机在闭合的时候尺寸符合设计所需要的要求。9.2 冲压设备的选用由上面的计算结果可以知道，我们选择的压力机是符合要求的，所以经过计算选择的J23-63号压力机是符合要求的。10总 结本次的设计过程当中，我有很多的收获和体会。主要有如下几点：(1)经过自己的努力，我终于完成了这次毕业设计，我感到非常充实，它是我对大学生活的一个完美的结尾，对我步入社会的一个良好开端。(2)我熟练掌握了CAD绘图软件的基本操作，学会了如何设计简单冲压模，为以后的工作打下了坚实的基础。(3)本次毕业设计，是我对的专业课程的一次总结，这次设计不仅提高我解决实际问题能力，还让我也认识到自己或多或少地存在着一些不足之处，通过以后的工作来弥补和改进，我一定可以做得更好。在今后的学习和工作中，我会力求做到理论与实践相结合，努力学习新的现代设计理论、计算技术，不断完善自己。作为一名即将走向社会并有意于在模具方面发展的新手来说，我将会努力从以下两个方面提高自己：第一，在原有的工业设计思维的基础之上，继续学习模具设计以及产品结构设计的专业技能。工业设计一旦脱离了生产实践，它将永远只是一个概念，无法产生实际的经济价值。在学校，我们学习的主要是加工制造的专业技能，但如果能在日常的学习过程中贯穿一些工业设计的思想，这对未来中国企业的转型将会产生极大的推动作用。因此我将会在以后的工作过程中有意识地接触工业设计。第二，不断提高自身的创新意识。一个缺乏自主创新能力的企业同样也缺乏生命力，终将不能可持续发展。而企业的创造力来源于员工的创新意识。因此要让中国的企业转型，就必须在走上工作岗位之前具备一定的创新能力，这就需要我们在学校学习的过程中有意识地拓展自我的知识面提高自我的专业技能。参考文献1 任海东、苏君. 冷冲压工艺与模具设计.郑州：河南科学技术出版社20072 徐政坤.冲压模具及设备. 北京：机械工业出版社2005.13 刘家平.机械制图.郑州：河南科学技术出版社20064 康宝来、于兴芝.机械设计基础.郑州：河南科学技术出版社2006 5 徐政坤.冲压模具及设备. 北京：机械工业出版社2005.16 李云程 模具制造工艺学.北京：机械工业出版社 2007.17 孙凤勤.冲压与塑压设备.北京：机械工业出版社 2007.88 王秀凤.冷冲压模具设计与制造.北京：航空航天大学出版社 2005.49 许发越.模具标准应用手册.北京：机械工业出版社 199410 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