T型垫板冲压工艺分析与模具设计.doc

摘 要
本套模具设计是垫板冲裁模的设计及加工制造全过程。垫板的作用是承受凸模或凹模的轴向压力。为了保证模具的正常工作一般采用5-12mm,外形尺寸与固定板相同。
设计内容是从零件的工艺性分析开始的。根据工艺要求来确定设计的大体思路计算出利用率、压力、推件力…….主要零部件包括凸模凹模以及其他的如定位零件、卸料板、导柱导套等。
通过对零件的了解可知有冲孔和落料2个工序。材料为10号钢，具有良好的冲裁性能，适宜冲裁。工件外形结构简单，形状规则，生产批量为大批量生产，再经过方案比较，故选择复合冲裁作为该副模具工艺生产方案即比较加工又便于经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料出件方式导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案；仅接着根据模具的装配原则，完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。

关键词：垫板 模具 冲压

II

引 言
引 言
模具生产的工艺及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定产品的质量，效益，决定着一个国家制造业的国际竞争力。
鉴于模具在国民经济的发展有十分的重要的地位和作用。国家颁布了(《关于当前产业政策要点的决定》中，把模具列为机械工业技术改造序列第一位、生产和基本建设序列第二位。当前要加强技术改革创新完善体系。
在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。

T型垫板冲压模具设计
目 录
摘 要 I
引 言 II
目 录 III
1 冲压件的工艺性分析与方案确定 1
1.1 冲压件工艺性分析 1
1.2 冲裁工艺方案的确定 2
2 主要设计计算 2
2.1 排样方案的确定及计算 2
2.2 冲压力的计算 3
2.3 压力中心的确定及相关计算 5
2.4 工作零件刃口尺寸计算 6
3 模具总体设计 8
3.1 模具类型的选择 8
3.2 定位方式的选择 8
3.3 卸料﹑出件方式的选择 8
3.4 导向方式的选择 9
4 凸模、凹模、凸凹模的结构设计 9
4.1 凸模结构的设计 9
4.2 凹模结构的设计 9
4.3 凸凹模的的结构设计 10
5 模具材料的选用和模架的选择 11
5.1 模具材料的选用 11
5.2 模架的选择 13
6 主要零部件的设计 13
6.1 定位零件的设计 13
6.2 导料板的设计 14
6.3 卸料部件的设计 14
7 模具总装图 14
8 冲压设备的选择 16
9 模具的装配和工作过程 16
9.1 模具的装配 16
9.2 模具的工作过程 17
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20

15

1 冲压件的工艺性分析与方案确定
1.1 冲压件工艺性分析
工件名称：垫板
零件简图：如图1所示
生产批量：大批量
材 料：10钢
材料厚度：

图1 零件图
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。
⑴ 冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。
⑵ 冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。
⑶ 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。
⑷ 腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。
⑸ 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。
此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为10号 钢良好的冲压性能，适合冲裁。该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。根据所标注的尺寸公差可知，冲裁件内外形所能达到的经济精度为，工件的未标注尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，孔中心与边缘距离尺寸公差为。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。
1.2 冲裁工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。
方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
方案二：先落冲孔复合冲压。采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本较高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，制造难不大，成本相对比较低些，并且操作十分方便工件精度也能满足要求。
方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求但由于本副模具比较简单，仅有冲一个的孔采用该方案造价相对比较高，由于需要再定位装置精度很难达到工件上所标注的尺寸公差，故而采用该方案不符合市场经济规律（降低成本提高生产效率）。
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二复合冲裁为佳。

2 主要设计计算
2.1 排样方案的确定及计算
设计复合模，首先要设计条料的排样图。垫板的形状具有一头大一头小的特点，直排样时材料利用率低，应采用直队排样，如图2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转1800，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隙中冲裁出第二部分工件。搭边值取由表2.1查得最小搭边值：。表1 最小搭边值a
卸料板型式
条料厚度t/mm
搭边值/mm
用于圆形及r>2t
用于矩形 L<50
用于矩形 L>50
a
a1
a
a1
a
a1
弹性卸料板
~0.25
1.2
1.0
1.5
1.2
1.8~2.6
1.5~2.5
0.25~0.5
1.0
0.8
1.2
1.0
1.5~2.5
1.2~2.2
0.5~1.0

1.8~2.6
1.5~2.5
1.0~1.5
1.3
1.0
1.5
1.2
2.2~3.2
1.8~2.8
1.5~2.0
1.5
1.2
1.8
1.5
2.4~3.4
2.0~3.0

图2 排样图
计算冲压件毛坯面积：

条料宽度：

布距：

一个步距距的材料利用率：

式中一个布距内冲裁件数目
冲裁件面积
条料宽度
布距

2.2 冲压力的计算
平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N）
可按下式计算：

式中： 冲裁件周长
材料厚度
材料抗剪强度
材料抗剪强度，材料厚度
⑴ 落料力

⑵ 冲孔力

⑶ 落料时的卸料力

查表2.2：取

表2 卸料力、顶件力、推件力系数
材料及厚度/mm

钢

0.065~0.075
0.1
0.14
0.1~0.5
0.045~0.055
0.065
0.08
0.5~2.5
0.04~0.05
0.055
0.06
2.5~6.5
0.03~0.04
0.045
0.05
>6.5
0.02~0.03
0.025
0.03
铝、铝合金
0.025~0.08
0.03~0.07
紫铜、黄铜
0.02~0.06
0.03~0.09
故
⑷ 冲孔时的推件力

取图3的凹模刃口形式，，则个
查表2.1：
故
选择冲床时的总冲压力为：

该模具采用弹性卸料和下出料方式。
根据计算结果，冲压设备拟选J23-40。

图3 凹模刃口形式

图4 压力中心
2.3 压力中心的确定及相关计算
确定模具压力中心按比例画出零件形状，选坐标系，如图4所示。因零件左右对称，即，故只需计算。
将工件冲裁周边分成基本线段，求出各段长度及各段的重心位置：

故压力中心C坐标为：（0，46.27）
有以上计算结果可看以出，若选用J23-40冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。
2.4 工作零件刃口尺寸计算
在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法计算。查表2.3得间隙值 ，。
表3初始双面间隙Zmax、Zmin
材料厚度t/mm
08、10、35
09M2、Q235
Q345
40、50
65Mn
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
<0.5
极小间隙
0.5
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.6
0.0.048
0.072
0.048
0.072
0.048
0.072
0.048
0.072
0.7
0.064
0.092
0.064
0.092
0.064
0.092
0.064
0.092
对冲孔 ，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：
查表2.4的凸、凹模制造公差：
表4 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差
基本尺寸
凸模公差
凹模公差
基本尺寸
凸模公差
凹模公差

0.020
0.020
180-260
0.030
0.045
>18-30
0.020
0.025
260-360
0.035
0.050
30～80
0.020
0.030
360-500
0.040
0.060
80～120
0.025
0.035
>500
0.050
0.070
120～180
0.030
0.040

校核：
满足 条件
查表2.5得因数
按式

表5 磨损系数
材料厚度t/mm
非圆形冲件
圆形冲件
1
0.75
0.5
0.75
0.5
冲件公差Δ/mm
1
<0.16
0.17~0.35
>0.36
<0.16
>0.16
1~2
<0.20
0.21~0.41
>0.42
<0.20
>0.20
2~4
<0.24
0.25~0.49
>0.50
<0.24
>0.24
4~
<0.30
0.31~0.59
>0.60
<0.30
>0.30
对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用分开加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：

下平面超出凸凹模断面1mm，所以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采用H7/h6配和。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8×16。
图8 导正销
6.2 导料板的设计
导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定两导料板的宽度，导料板的厚度按表选择。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。
6.3 卸料部件的设计
[1]卸料部件的设计
卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。
卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC.
[2]螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉。公称直径为12mm,螺纹部分为M10×10mm。卸
料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模断面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

7 模具总装图
该复合冲裁模将凹模即小凸模装在上模上，是典型的倒装结构，图9所示为本例的模具总图。
模具上模部分主要由上模板、垫片、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。两个导正销控制条料送进的导向，固定挡料销控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉、弹簧组成。冲制的工件由推件杆推简办推销和推件块组成的刚性推件装置推出。
条料送经时采用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销利用条料上和孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置电话设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成后，当导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm而完成精确定距，用这种方法定距，精确可达到0.02mm。

9 装配图

8 冲压设备的选择
通过校核，选择开式双柱可倾压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下：
公称压力：
滑块行程：
最大闭合高度：
连杆调节量：
工作台尺寸：
垫板尺寸：
模柄孔尺寸：
最大倾斜角度：

9 模具的装配和工作过程
9.1 模具的装配
根据复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修，具体装配见表11。
表11垫板复合模的装配
序号
工序
工艺说明
1
凸、凹模预配
（1）装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。
（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。
2
凸模装配
以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板7的形孔中，并拧紧牢固
3
装配下模
（1） 在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；
（2） 在下模座、导料上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝
（3） 将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉
4
装配上模
（1） 在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将凸模与固定板的组合装入凹模；
（2） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺孔、销孔；
（3） 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；
（4） 将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；
复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导正销、承料板；切纸检查，合适后打入销钉。
5
试冲愈调整
装机试冲并根据试冲结果作相应调整

9.2 模具的工作过程
模具属于复合模其工作过程一般是在一次冲裁过程中能够完成所有的成形过程（冲孔与落料）。工作时，条料由卸料板上面送入，依靠导料销和挡料销来对条料进行正确的定位，上模下行卸料板与推件块压紧板料，然后凸凹模完成冲孔工作，上模继续下行，工件要推件块的压紧即而完成落料，上模回升时，由卸料板及推件块完成卸料。

结 论
随着我国经济的发展，模具对于现代工业来说是十分重要的，尤其是冲压技术的应用。在各个领域几乎都要用到与人们的生活息息相关。
在此次设计过程中用到了很多以前上课时学的知识，尤其是老师上课教给我们的一些分析问题、解决问题的思想在这次项目中都得到了很好的印证。这段时间的磨练，特别是最后两个月的时间，使我的意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。
当然通过这次毕业设计，也留给我了一些教训和遗憾。在这段时间的前一阶段，由于没有深刻认识到毕业设计的复杂性和反复性，请各位老师批评指正。

致 谢
时间过的真快，转眼间大学生活就要结束，这段令人难忘的时光将成为美好的回忆。心中有好感概，是不想离开，是遗憾，但更多的感激，这三年来有那么多的同学和老师给我了极大的帮助和关怀，我在这三年中不仅学到了技能知识，还知道了做人的道理。
经过几周的精心查阅书籍和精心的设计，功夫不负有心人，我的设计终于弄完了。在这次的毕业设计中，承我的指导老师程洋的悉心教导，并得到其他几位同学的关心和帮助。
为此，再次感谢我们的指导老师在百忙之中给予我们设计的精心指导和极大的帮助。同时，也感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！谢谢！

参考文献
参考文献
[1王芳.《冷冲压模具设计指导》.机械工业出版社，2010.7
[2韩洪涛.《机械制造技术》北京：化学工业出版社，2003.7
[3]郭纪林.《塑料模具冲压成型技术》. 北京:清华大学出版社，2009.8
[4]蔡希林.《AutoCAD2006》.北京:清华大学出版社，2006，3
[5]武友德.《模具设计与制造》.机械工业出版社，2009.1.1
[6]吴元徽 .《模具材料与热处理》.大连理工大学出版社。2009.6