冲压毕业设计

支撑件的冲压工艺与模具设计第1页共32页绪论模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备.先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业。美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”.在德国模具被冠以“金属加工业中的帝王”之称。在我国.1998年3月在《国务院关于当前产业政策要点的决定》模具被列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置.目前,我国冲压模具在产值占模具总产值的40%以上,处于主导地位。冲压是一种先进的少无切削加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用.据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料的12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%.随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、在洛阳中国一拖的生产实习，我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是有了全新的理解。在指导老师的细心指导下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料，通过这些实践，我熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍，更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步具备了设计工作者应有的素质。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中难免有不妥之处，肯请各位老师指正。河南机电高等专科学校毕业设计说明书第一部分落料与冲工艺孔1制件的工艺性分析1.1制件的总体分析该制件为支撑件,所用材料为Q235。制件形较为简单,但需要多道工序才能完成。对精度要求不高，材料的利用率较高。从制件图上可以看出，必须先通过落料和冲工艺孔，然后再进行弯曲，需要两套模具，很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，所以在此先主要对弯曲工艺进行分析。包括弯曲件的精度、圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等。1.1.1弯曲的直边高度零件符合工一般弯曲件为了避免稳定性不好，要求直立部分高度H2.5t,很显然满足此艺性要求。1.1.2孔边距为防止孔弯曲时发生变形，应使孔位于变形区之外。即：L≥2t.所以，此零件完全符合要求。1.1.3最小弯曲半径根据所用材料，查表3.2.2可知最小弯曲半径为0.6t.1.5≥0.48所用该弯曲件符合要求。1.2冲裁件的孔边距与孔间距为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小，其最小许可值当取：C≥(1～1.5)t根据已知工件的尺寸可得：C1=6.8C2=13t=0.8所以工件的尺寸符合上述要求。冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯，查表支撑件的冲压工艺与模具设计第3页共32页2.7.3而知工件上孔的直径当大于或等于0.35倍的料厚，即d≥0.35t，由任务书零件图易于看出工件尺寸符合要求。1.3冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件上的未注公差等级定为IT14级，查表确定工件尺寸如图1：图1零件展开图河南机电高等专科学校毕业设计说明书2工艺方案的确定该零件包括：冲孔、落料和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案供选择：方案一、先落料后冲孔再弯曲，采用单工序模生产。方案二、落料-冲孔复合冲压再弯曲，采用一副复合模和一副弯曲模生产。方案三、冲孔-落料-弯曲连续冲压，采用级级进模生产。对各种方案的分析：方案一、模具结构简单，但需要三道工序，三副模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求。方案二、只需二副模具，冲压件的几何形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，尽管模具结构较模具一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难，方案三、只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差，模具制造困难，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂。通过以上三种方案的分析比较，并根据设计要求确定该工件的冲压生产采用方案二为佳，并选择倒装复合模。支撑件的冲压工艺与模具设计第5页共32页3主要工艺参数计算3.1冲裁的工艺计算3.1.1制件尺寸的确定从制件图上可以看出，必须先通过落料冲孔，然后再进行弯曲，需要两套模具，很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，所以在此主要对弯曲工艺进行分析。该制件为冲孔落料弯曲件，圆角半径R=1.5，材料的料厚为t=0.8，R＞0.5t。这种弯曲件由于变形不严重，所以按中性层展开的原理，弯曲前制件的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。根据弯曲制件图可知：LZ=L1+L2+πα（r+χt）/180式中：LZ————坯料展开总长度α————弯曲中心角χ————中性层位移系数（取0.32）计算得：LS1=45.22LS2=65.223.2排样的设计与计算根据工件的形状选择有废料排样，且为直排的形式，虽然材料的利用率低于少废料和无废料排样，但工件的精度高，且易于保证工件外形的的圆角。3.2.1确定搭边与搭肩值搭边和搭肩值一般是由经验确定的查表取最小搭边值为a1=1.8㎜最小搭肩值为a2=1.5㎜尺寸在样板上的标注如图2河南机电高等专科学校毕业设计说明书图2排样图3.2.2计算送料步距和条料的宽度按如上排样方式，并根据工件的尺寸确定送料步距为搭肩值与工件宽度之和。即：L=a2+46=47.5㎜查表2.5.4而知条料宽度单向偏差值为0.50，由公式计算如下：B00.5=(Dmax+2a1)00.5=(65.22+2×1.8）00.5=67.8200.5所以确定条料的宽度B为：68㎜3.2.3计算材料的利用率：一个步距内的材料的利用率μ=A/BS×100%支撑件的冲压工艺与模具设计第7页共32页=（65.2245.22-12.812.8）/47.5×68100%=65%所以在不考虑料头、料尾和边余料等材料消耗的情况下材料的利用率为65%，而在考虑以上因素计算一张板料总的利用率时则需要根据证章板的长宽尺寸而定，在此省略不述。3.3冲压力的计算并初步选取压力机的吨位3.3.1冲裁力的计算冲裁力的大小随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化，本模具采用普通平刃口模具冲裁，其冲裁力F按下式计算：F=KLtΓb由查表而知工件材料的抗剪强度极限值Γb为350N/㎜²K值取1.3材料厚度t为0.8㎜冲孔冲裁力：P孔=3165N落料冲裁力：P落=79361N3.3.2卸料力、推件力及顶件力的计算：卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的，所以在选择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算：查表2.6.1而卸料力、推件力和顶件力系数分别为：Kx=0.045Kt=0.55Kd=0.06则：卸料力：Fx=Kx*P落=0.04579461=3576推件力：Ft=nKtFn=h/t河南机电高等专科学校毕业设计说明书h:凹模洞口的直刃壁高度取h=5（表2.9.4）Ft=kt*P孔*n=522N顶件力：Fd=KdF=0.06*(3165+79461)=4958N3.4压力机的公称压力的确定：压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz，由于本模具采用的是弹性卸料装置和下出料方式：所以：Fz=P孔+P落+Fx+Ft+Fd=91763N查手册选择压力机的公称压力为：200KN。滑块固定行100mm(最大闭合高度)160mm闭合高度调节量80mm(标准型)工作台尺寸(左右×前后)450×300mm(标准型)工作台孔尺寸(左右×前后)100×80mm(标准型)工作台孔尺寸(直径)100mm3.5压力中心的确定及相关计算：模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受偏心载荷，导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。而本模具所冲裁的制件形状较对称，分析工件外形尺寸易知其压力中心在弯曲线附近即Y0=51.08mm具体计算如下：L1=3.82Y1=41.4L2=6.8Y2=43L3=60Y3=46L4=46Y4=23支撑件的冲压工艺与模具设计第9页共32页L5=66Y5=0L6=33Y6=17.5L7=7Y7=17.5Y0=（L1Y1+L2Y2+L3Y3+……7L7Y）/（L1+L2+L3+……+L7）=17.7mm同理可得：X0=40.6mm3.6工作部分的尺寸计算3.6.1计算凸凹模工作部分的尺寸（冲孔）并确定其公差：该零件在弯曲前属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料获得，而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。查表2.3.3而知：Zmin=0.072Zmax=0.104Zmax–Zmin=0.032因为模具的精度等级为IT14级取X=0.5设凸、凹模分别按IT9、IT10级精度制造，分别计算Dt、Da如下：采用凸模与凹模配做法。以落料凹模冲孔凸模为基准件,第一类尺寸：A=(Amax-X)0.250Aa=44.910.1550Ba=64.850.1850第二类尺寸：B=(Bmin+X)00.25河南机电高等专科学校毕业设计说明书Ct=12.21500.17Dt=6.1500.75第三类尺寸：C=(Cmin+0.5)+-0.125E=200.065F=150.054落料凸模的基本尺寸与凹模相同，冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，不必标注公差。支撑件的冲压工艺与模具设计第11页共32页4模具总体设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用倒装复合冲压，所以模具类型为倒装复合模。4.2定位方式的选择在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定位。4.3导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该模具采用中间导柱的导向方式。河南机电高等专科学校毕业设计说明书5模具主要零部件的设计5.1工作零件的结构设计5.1.1凹模的设计在本模具中采用螺钉和销钉将凹模直接固定在支撑件上,凹模刃口为直壁式,凹模采用销钉和螺钉固定时要保证螺钉(或沉孔)间、螺孔与销孔间及螺孔与凹模刃壁间的距离不能太近,否则会影响模具的寿命。壁厚40查表2.9.4确定凹模厚度为20㎜。凹模厚度H=kb=0.3×65.22=19.57mm取20mm(查表2.9.5得k=0.3)凹模壁厚C=（1.5～2）H=15mm～20mm取凹模厚度H=20mm，凹模壁厚C=32mm凹模宽度B=b+2c=96.8mm取标准值B=100mm凹模长度L取130mm确定凹模尺寸为100mm×130mm×20mm尺寸在凹模图上的标注如图3图3凹模图5.1.2冲孔凸模的设计：支撑件的冲压工艺与模具设计第13页共32页冲孔凸模长度：L=Ht+LzHt为凸模固定板厚度，Lz为土模自由长度。Ht=(1.1~1.5)HaHa为落料凹模厚度Lz取20所以L=17.6+20=37.6上靠标准取405.1.3落料凸模(凸凹模)结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式。其总长L为：L=h1+h2+t+h=45