支架片连续模具设计（PDF38页）

1第一章冲压冲裁件的工艺分析图2-1零件示意图（1）冲压技术要求：①材料：10钢；②材料厚度：1mm；③生产批量：大批；④未注公差：按IT14级确定。（2）经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。（3）工件的结构形状:制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。结论：该制件可以进行冲裁,制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和计算精度。23第二章确定工艺方案根据工件的工艺分析的基本过程分为：（1）测单工序模具冲压，冲压，弯曲。（2）落料冲孔，弯曲模冲压过程。（3）切割弯曲连续冲压模具、冲压。（4）切割，折弯、冲孔复合冲压模具。（1）和程序（2）属于单工序模具。因为这个产品不适合大批量生产，生产效率低，劳动强度大，操作不安全，所以不推荐。程序（3）只需要一副模具，模具结构复杂、艰难的过程。完成后的密封保持清洁模具，冲压模具材料的影响的速度，操作方便。程序（4）也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，加工精度也能满足要求。通过比较上述四种方案，冲压生产采用方案三为最好。4第四章冲压模具总体结构设计4.1模具类型根据零件的冲压工艺方案,采用级进冲压，所以模具类型为级进模。4.2定位方式因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控件条料的送进步距采用固定当料销定距。4.3卸料与出件方式因为工件厚度为1mm，相对较薄，卸料力也不大，故采用弹性卸料装置卸料。4.4导向方式的选择为了提高模具寿命和工件的质量，方便安装调整，该级进采用侧导柱的导向方式。5第五章模具设计工艺计算5.1计算毛胚尺寸相对弯曲半径；R/t=1/1=1＞0.5（5-1）式中：R-弯曲半径（mm）；t-材料厚度（mm）。由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径。表5-1板料弯曲中性层系数r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811,2x0.210,220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.21.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5由公式X=r/t查表得X=0.32L=L1+L2+L3+1/2π(ro+xt)×2=19+6+19+0.5×π（1+0.32×1）×2=44.14mm根据计算得：工件的展开尺寸为20×44.14mm,5.2排样按材料的利用率排样。可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。因少废料排样对模具寿命影响较大，无废料排样定位误差大，故选用有废料排样。按布置形式排样。可分为直排、对排、多排和混合排。排样设计及材料利用率计算排样即冲裁件在材料上的布置方式，排样设计的6工作内容包括选择排样方法，确定搭边的数值，计算条料宽度与送料步距，合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样方案是模具结构设计的依据之一。5.3搭边值的确定边缘定位误差的补偿，用来保持材料具有一定的硬度的质量，以及保证充足的材料成分。边过大，浪费材料。反之边很小，冲裁时更加容易变形或断裂，不仅增加了密封的毛刺，有时把凸模损坏，擦除边缘模板，减少寿命，从而影响加工的材料。通常，边缘值的经验值列在表2。边缘扫描实验时，是一个正常的数据。边缘是浪费，所以应该采取小，但非常小的带边值模容易使上边缘磨损。表210钢边缘值如下：表5-2搭边a和a1数值经查表得：两工件之间的搭边al=1.25.4条料宽度与步距的确定带钢宽度的计算有三种情况需要。7（1）工作时条料宽度的压缩装置。（2）不工作时条料宽度的压缩装置。（3）有间距的侧刃时条料的宽度。在距侧刃时条料的宽度。（4）压缩模装置，使料带导料长度。无模压力测量装置的胶带宽度考虑过程引起的营养，使摆杆侧表面的边缘部分，以补偿减少的价值，减少了由于物质的量的增加，宽条的摆动。带的宽度B=H=45.34mm45.34mm这样一步5.5材料利用率的计算冲裁零件的面积为：F=L×H=20×44.14=882.8mm2由毛坯的长与宽可知毛坯的规格为：800×2000（mm）所以该毛坯的送料步距，采用横裁法时的可冲件数与毛坯的利用率根据相应数据与毛坯的规格可做如下几个具体分析：（1）送料步距为：h=D+a1=44.14+1.2=45.34mm（2）一个步距内的材料利用率为：N11=Nf/(Bh)×100%（3）N为一个步距内冲件的个数。N11=Nf/(Bh)×100%=1×882.8/(20×45.34)×100%=97.35%（4）横裁时的条料数为：N1=2000/20=100可冲100条（5）每条件数为：N2=(800-a)/h8=(800-1.2)/45.34=17.64可冲17件（6）板料可冲总件数为：n=n1×n2=100×17=1700（件）（7）板料利用率：N12=nF/(800×2000)=1700×882.8/(800×2000)×100%=93.80%（8）纵裁时的条料数为：N1=800/20=40可冲40条（9）每条件数为：N2=(2000-a)/h=(2000-1.2)/45.34=44.1可冲44件（10）板料可冲总件数为：n=n1×n2=40×44=1760（件）（11）板料利用率：N12=nF/(800×2000)=1760×882.8/(800×2000)×100%=97.1%因为纵裁时的材料利用率大于横裁时的材料利用率，所以该零件采用横裁法。9图5-3排样图工序1到6为落料，7到9为弯曲。10第六章冲压力与弯曲力计算6.1计算冲裁力的公式为了选择合适的计算冲裁力，模具设计中有对冲压模具强度进行的测试。须大吨位冲压强度计算，以满足需求。普通平刃冲模冲裁力FP，按式（6-2）计算：tLKFP（6-2）式中：-材料抗剪强度；L-冲裁周边总长；t-材料厚度。系数K考虑切边凸模磨损间隙的波动变化（或分布）；润滑、材料的机械性能和厚度公差等因素带来的变化1～3。在此模具中KP取1.3。表6-1抗剪强度材料名称材料牌号材料状态力学性能抗剪MPa/抗拉MPab/屈服强度MPas/伸长率(%)弹性模量E/MPa优质碳素结构钢10F已退火216～333275～4101863015F245～363315～4502808255～333275～4101963018610255～353295～4302062919415265～373335～4702252619820275～392355～500245252061125314～432390～54027524195根据表5查出10的抗剪强度为255～353取350材料厚度t＝1mm落料周边总长为L=45.34×2+20×2=130.68mm由公式（6-2）tLKFP落=1.3×1×130.68×350=59.45KN即冲裁力为59.45KN2冲孔力冲F的计算冲孔周边总长为L=4×3.14×4+3.14×16=100.48mm冲孔力由公式（6-2）计算：tLKFP冲=1.3×1×100.48×350=45.72KN即总冲裁力F=59.45+45.72=105.17KN卸料力PQKFF（6-3）推件力PQFnKF11（6-4）式中：PF-冲裁力（N）；K-卸料力系数，其值为0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）；1K-推料力系数，其值为0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值）。卸料力、推料力的系数通过查表6-2确定，卸料力系数取K=0.05，推件力系数取1K＝0.055。由公式（6-3）得卸料力PQKFF=0.05×118.91=5.95KN12顶件力F2=K2Fp（6-5）=0.06×118.91=7.15KN表6-2卸料力、推件力、顶件力系数材料厚度mmK1K2K钢≤0.10.065～0.0750.10.140.1～0.50.045～0.0550.0630.080.5～2.50.04～0.050.0550.062.5～6.50.03～0.040.0450.056.50.02～0.020.0250.03铝、铝合金、黄铜0.025～0.080.02～0.060.03～0.070.03～0.090.03～0.070.03～0.096.2弯曲力的计算为了选择时计算模具设计所需的压力和弯曲，需要确定抗弯强度等诸多因素的影响，比如材料的性能，结构，弯曲模等，此外，去除表面的工作质量，也影响抗弯强度的大小。因此，理论分析方法很难准确计算。在实际生产中，通常根据材料的厚度、宽度，根据以往经验计算的公式。（1）自由弯曲V形弯曲件公式：FV自=0.6KBt2δb/r+t（6-6）U形弯曲件公式：FU自=0.7kKBt2δb/r+t（6-7）（2）弯曲强度和弯曲强度增加材料的厚度和宽度成正比。冲头直径虽然增加可以降低抗弯强度，但会使回弹增加弯曲。FQ=(0.3~0.8)F自3、L形弯曲件L形件的直角垂直弯曲，相当于弯曲U形件的一半，而且应设置压料装置，13所以可近似的取其弯曲力为:FL=(FU自+FQ)/2即由图可知FU自=0.7kKBt2δb/r+t=0.7×1.3×20×12×350/1+1=6.37KNFQ=(0.3~0.8)F自=0.5×6.37=3.19KNFL=(FU自+FQ)/2=(6.37+3.19)/2=4.78KN4、压弯时的冲压力包括：弯曲力和校正力FF=QA（6-8）式中：Q-单位面积上的校正力；A-弯曲件被校正部分的投影面积；由图可知A=20×20=400mm2；由表可得Q=80Mpa。表6-3单位面积上的校正力由表6-3可得：即F校=400×80=32000N=30KN材料料厚材料料厚～33～10～33～10铝30～4050～6010#～20#钢00～120黄铜60～8080～10025#～35#钢100～120120～150146.3总的冲压力的计算根据模具结构总的冲压力：F=F冲+F卸+F推+FL+F校=105.37+5.95+7.15+4.78+30=153.14KN为保证冲压力足够，一般冲裁弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大百分之30左右。根据总的冲压力，初选压力机：开式双柱可倾压力机J23-2515第七章模具压力中心与计算为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，导致滑块和导轨间和模具导向零件之间非正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具模具压力中心的确定，根据下列原则：（一）冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。（二）对称分布形状相同的工件，模具压力中心为中心对称重合的部分。（三）3元件轴向力代数和等于各轴扭矩力。建立协同坐标xy，（x=0，y=0）。X0=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……LnY0=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln可知压力中心Y0=10X0=X1F1+X2F2+X3F3+X4F4/F1+F2+F3+F4=22.67×59.45+56.54×22.86+76.84×11.43+85.68×11.43/59.45+22.86+11.43+11.43=42.77压力中心（42.77,10）16第八章冲裁模间隙的确定模具设计要合理选择切割断面质量差距，确保满足产品要求所需的尺寸精度，冲裁力小，使用寿命长，但冲裁力的质量提出了更高的要求，模具的合理间隙，不相同的值彼此接近。考虑制造误差、磨损、生产使用通常只选择一组适当的合理间隙范围，有最大的合理间隙，和最小的合理间隙称为Cmin。考虑使用过程中模具的磨损间隙增大，因此模具的设计和制造采用最小合理间隙值Cmin。断面质量间隙的大小有重要影响，此外，还对模具的寿命，冲裁间隙，冲裁力的动力与冲裁件的尺寸精度都有影响。间隙越小，压力作用更大，摩擦更严重，从而降低模具寿命。由于材料、加工精度和装配间隙的限制，大间隙冲孔侧之间的摩擦减小，虽然增加了模具寿命，但出现不平