回油管夹片的冲压基本工艺与模具设计.docx

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回油管夹片的冲压基本工艺与模具设计

摘要……………………………………………………………………………………

ABSTRACT………………………………………………………………………….

1前言………………………………………………………………………………….1

2工艺方案制定......................……...………………………….…..….…………...2

2.1零件工艺性分析………………………………………………………...…..2

2.2拟定冲压工艺方案与模具构造形式………………………….…………2

3毛坯计算与排样方案……………………………………………..….…………..3

3.1毛坯计算…………………………………………………………………..3

3.2排样，计算条料宽度及运用率……………………………………………..5

4落料-冲孔复合模设计…………………………………………………………..9

4.1定位方式选取…………………………………………………………….9

4.2推件装置………………………………………………………………….....9

4.3卸料装置………………………………………………………………….....9

4.4导向方式选取………………………………………………………….....9

4.5冲压压力计算…………………………………………………………….9

4.6模具压力中心计算………………………………...…...……………….12

4.7冲裁模间隙拟定………………………………………………..……......12

4.8刃口尺寸计算.………………………………………………..………..13

4.9冲裁刃口高度计算………………………………………………..……….14

4.10工作零件构造设计与其她模具构造零件………………………………..15

4.10.1落料凹模…………………………………………………………..16

4.10.2冲孔凸模…………………………………………………………..16

4.10.3卸料橡胶设计…………………………………………………..17

4.10.4凸模固定板设计………………………………………………..18

4.10.5卸料板设计……………………………………………………..18

4.10.6凸凹模尺寸………………………………………………………18

4.10.7模座选用………………………………………………………..19

4.10.8导柱、导套选用…………………………………………………19

4.10.9冲模闭合高度拟定……………………………………………..20

4.10.10模柄选用……………………………………………………….20

4.10.11卸料螺钉尺寸计算…………………………………………...20

4.10.12螺钉与销钉选用…………………………………………...…21

4.10.13模具材料选用…………………………………………………21

5弯曲模设计…………………………………………………………………...…22

5.1最小弯曲半径拟定…………………………………………………...…22

5.2弯曲回弹计算………………………………………………...................22

5.3弯曲力计算……………………………………………………….……..23

5.4压力机选用………………………………………………………...……25

5.5弯曲模圆角半径……………………………………………...…………25

5.6弯曲凸模和凹模间隙计算…………………………………...…………26

5.7活动凹模设计……………………………………………………...……27

5.8弯曲凸模设计……………………………………………………...……29

5.9弹性橡胶设计………………………………………………………...…29

5.10模架模柄设计选用…………………………………………….………30

5.11螺钉与销钉用…………………………………………………….……30

5结论......................……….………….………………..….…….....…..….………...32

参照文献......................……….…………………..….…..……………….………….33

道谢......................…………….……………………..…….…………...…………….34

1前言

当代生产朝着大批量，高效率生产发展方向，以提高生产率和生产规模来创造更大效益，生产上采用专用设备生产方式。

模具，做为高效率生产工具一种，是工业生产中使用极为广泛与重要工艺装备。

采用模具生产制品和零件，具备生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具备良好互换性；操作简朴，对操作人员没有很高技术规定；运用模具批量生产零件加工费用低；所加工出零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其他加工工艺办法难以加工、形状比较复杂零件制品；具备容易实现生产自动化特点。

2工艺方案制定

2.1冲裁弯曲件工艺分析

材料08料厚0.35mm，大批量生产

材料08为极软优质碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具备良好深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能。

用以制造易加工成形，强度低深冲压或深拉延覆盖零件。

工件构造形状：

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，应注重模具材料和构造选取，保证磨具复杂限度和模具寿命。

2.2拟定工艺方案及模具构造形式

工件构造形状:

该工件需要进行落料，冲孔，弯曲三道基本工序，尺寸较小。

制件为大批量生产，应注重模具材料和构造选取，保证磨具复杂限度和模具寿命。

依照制件工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案;

（1） 落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。

（2） 冲孔——落料——弯曲；持续模冲压。

（3） 落料冲孔（复合模）——弯曲（单工序）。

方案

（1）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完毕一种冲压工序冲裁模。

由于此制件生产批量大，尺寸又较小，这种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不适当采用。

方案

（2）属于持续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几种不同位置上同步完毕多道冲压工序模具。

由于制件构造尺寸小，厚度小，持续模构造复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大加工难度，因而，不适当采用该方案。

方案（3）属于复合冲裁模加单工序加工，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同步完毕数道冲压工序模具。

采用复合模冲裁，其模具构造没有持续模复杂，生产效率也很高，又减少工人劳动强度，而弯曲工序采用单工序简朴以便，因此此方案最为适当。

在拟定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。

大多数状况优先采用倒装式复合模，这是由于倒装式复合模虫孔废料可以通过凸凹模从压力机工作台孔中漏出。

工件由上面凹模带上后，由推荐装置推出，再由压力机附上接件装置接走。

条料由下模卸料装置脱出。

这样操作以便并且安全，能保证较高生产率。

而正装式复合模，冲孔废料由上模带上，再由推料装置推出，工件则由下模推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。

故本零件采用倒装式复合模构造。

3毛坯尺寸计算与排样

3.1毛坯计算

相对弯曲半径为：

R1/t=3/0.35=8.75>0.5

R2/t=4/0.35=11.4>0.5

式中：

R——弯曲半径（mm）

 t——材料厚度（mm）

由于相对弯曲半径不不大于0.5，可见制件属于圆角半径较大弯曲件，应当先

求变形区中性层曲率半径β（mm）。

β=r0+kt（3-1）

式中：

r0——内弯曲半径

 t——材料厚度

  k——中性层系数

查表，K=0.5

依照公式

β1=r1+kt

  =3+0.5×0.35

  =3.175（mm）

β2=

r2+kt

=4-0.5X0.35

=3.825

计算展开尺寸示意图

依照零件图上得知，圆角半径较大（R>0.5t），弯曲件毛坯长度

LO=∑L直+∑L弯（3-2）

式中：

 LO——弯曲件毛坯张开长度（mm）

  ∑L直——弯曲件各直线某些长度（mm）

  ∑L弯——弯曲件各弯曲某些中性层长度之和（mm）

∑L弯

=6+19

=25

∑L直=（18.5-5.6）×2

=25.7

因此

LO=25+25.7

=50.7

因此该零件展开图为：

3.2排样、计算条料宽度计算及步距拟定

排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下工艺余料，称为搭边。

搭边作用是补偿定位误差，保持条料有一定刚度，以保证零件质量和送料以便。

搭边过大，挥霍材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不但会增大冲件毛刺，有时尚有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，减少模具寿命。

或影响送料工作。

搭边值是废料，因此应尽量取小，但过小搭边值容易挤进凹模。

因此要拟定合理搭边值.

查搭边值得a=2a1=1.5

（1）冲裁件面积是:

A=50.7×12-2π×3.52

=531.4mm2

（2）条料宽度为：

B=50.7+2a

=54.7mm

（3）进距为：

h=12+a1

=12.5mm

排样拟定

在冲压生产中，节约金属和减少废料具备非常重要意义，特别是在大批量生产中，较好地拟定冲件尺寸和合理排样是减少成本有效办法之一。

冲裁件排样

排样是指冲件在条料、带料或板料上布置办法。

冲件合理布置（即材料经济运用），与冲件外形有很大关系。

依照不同几何形状冲件，可得出与其相适应排样类型，而依照排样类型，又可分为少或无工艺余料排样与有工艺余料排样两种。

考虑到该制件生产大纲与加工条件，采用条料加工有余料排样。

材料运用率

衡量材料经济运用指标是材料运用率。

一种进距内材料运用率为

η=

                      （3-3）

式中：

A——冲裁件面积（涉及冲出小孔在内）（mm2）；

B——条料宽度（mm）；

H——进距（mm）.

η=531.4/（54.7×13.5）×100%

=72%

纵裁时条料数为：

 n1=500/54.7

=9.1 可冲34条，

每条件数为：

 n2=（1000-a）/h

=（1000-2）/13.5

  =74.0 可冲74件，

板料可冲总件数为：

  n=n1×n2=9×74=666（件）

板料运用率为：

  n12=（nF/500×1000）

 =（666×531.4/500×1000）×100%

 =70.1%

横裁时条料数为：

 n1=1000/B

 =1000/54.7

  =18.2 可冲18条，

每条件数为：

  n2=（500-a）/h

 =（500-2）/13.5

 =36.8可冲36件，

板料可冲总件数为：

 n=n1×n2=18×36=648（件）

板料运用率为：

  n12=（nF/500×1000）

 =（648×531.4/500×1000）×100%

  =69%

由此采用纵排法其排样图如下图

4.落料，冲孔复合膜设计

4.1定位方式选取

由于该模具采用是条料，控制条料送进方向采用导料销，控制条料送进步距采用导正销定距。

由于板料厚度t=0.35mm,属于较小厚度板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模影响,为了不至于削弱模具强度,在送给方向采用一种弹簧挡料装置活动挡料销

4.2推件装置

在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模某些落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。

刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳本地推出凹模。

但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。

由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置构造紧凑，维护以便，故这套模具采用刚性构造。

4.3卸料装置

复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因而需要在下模设立卸料装置。

在下模弹性卸料装置普通有两种形式：

一种是将弹性零件（如橡胶），装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模板下。

由于该零件条料卸料力不大，故采用前一种构造，并且使用橡胶作为弹性零件

4.4导向方式选取

为了操作以便，以便安装调节，该复合模采用后侧导柱导向方式。

4.5冲裁力计算

计算冲裁力是为了选取适当压力机，设计模具和检查模具强度，压力机吨位必要不不大于所计算冲裁力，以适当冲裁规定，普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp普通可以按下式计算：

Fp=KptLτ（3-4）

式中  τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；

L——冲裁周边总长（mm）；

t——材料厚度（mm）;

系数Kp是考虑到冲裁模刃口磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值变化或分布不均），润滑状况，材料力学性能与厚度公差变化等因数而设立安全系数Kp，普通取1.3。

总冲裁力、卸料力、顶件力、和总冲压力

由于冲裁模具采用弹压卸料装置。

总冲裁力涉及：

F——总冲压力。

Fp——总冲裁力。

Fq——卸料力

Fz——顶件力

总冲裁力：

Fp=F1+F2  （3-5）

F1——落料时冲裁力。

F2——冲孔时冲裁力.

据惯用金属冲压材料力学性能查出08抗剪强度为300（MPa）

落料时周边长度为：

L1=2×（50.7+12）=125.4（mm）

依照公式

 F1=KptLτ

  =1.3×0.35×125.4×300

  =17.117（KN）

冲孔时周边长度为：

L2=2πd=2×3.14×7=44（mm）

  F2=KptLτ

  =1.3×0.35×44×300

  =6.006（KN）

总冲裁力：

Fp=F1+F2=17.117+6.006=23.123（KN）

卸料力Fq计算

Fq=KxFp（3-6）

 K——卸料力系数。

　查表得KＸ＝0.05

依照公式　Fq=KＸFp

　　　＝0.05×23.123

　　　　＝1.156（KN）

顶件力Fz计算

 F=KdFp（3-7）

 Kd——顶件力系数。

 查表Kd取0.08

依照公式 Fz=KdFp

  =0.08×23.123

 =1.850（KN）

依照模具构造总冲压力为：

F=Fp+Fq+Fz

=23.123+1.156+1.850

=26.129（KN）

依照总冲压力，初选压力机为开式双柱可倾压力机J23—10。

其基本参数如下：

公称压力：

100KN

滑块行程：

45mm

最大闭合高度：

180mm

封闭高度调节量：

35mm

工作台尺寸：

240×370

模柄孔尺寸直径:

30mm

深度:

55mm

垫板厚度：

35mm

4.6模具压力中心计算

模具压力中心是指诸冲压合力作用点位置，为了保证压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块中心相重叠。

否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，减少了模具和压力机使用寿命。

模具压力中心，可安如下原则来拟定：

1、对称零件单个冲裁件，冲模压力中心为冲裁件几何中心。

2、工件形状相似且分布对称时，冲模压力中心与零件对称中心相重叠。

3、各分力对某坐标轴力矩之代数和等于诸力合力对该轴力矩。

求出合力作用点坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具压力中心。

Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln

Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln

由于该零件是一种矩形图形，属于对称中心零件，因此该零件压力中心在图形几何中心处

4.7冲裁模间隙拟定

设计模具时要选取合理间隙，以保证冲裁件断面质量、尺寸精度满足产品规定，所需冲裁力小、模具寿命高.冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中一种非常重要工艺参数。

考虑到模具在使用过程中磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。

依照实用间隙表查得材料厚度为0.35mm08刚最小间隙为极小间隙

可以依照经验公式计算合理间隙数值，即

Z=mt（4-1）

式中，Z合理间隙mm

m与材料性能及厚度关于参数，查表知m=0.06~0.09.取0.09

t材料厚度mm

依照公式合理间隙值为

Z=0.09×0.35

=0.0315mm

4.8刃口尺寸计算

冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注办法，即分开加工和配做加工两种办法。

前者用于冲件厚度较大和尺寸精度规定不高场合，后者用于形状复杂或波板工件模具。

对于该工件厚度只有0.35（mm）属于薄板零件采用配合加工！

此办法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保存一定间隙值，因而，只在基准件上标注尺寸制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做所留间隙值。

这δp与δd就不再受间隙限制。

依照经验，普通模具制造公差普通可取δ=△/4（精密模具制造公差可选4~6μm）。

这种办法不但容易保证凸、凹模间隙枝很小。

并且还可以放大基准件制造公差，使制造容易。

在计算复杂形状凸凹模工作某些尺寸时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一种凸模或凹模上会同步存在三种不同磨损性质尺寸，这时需要区别对待。

第一类：

凸模或凹模磨损会增大尺寸；

A=（Amax-x△）+＆0（4-2）

第二类：

凸模或凹模磨损或会减小尺寸；

B=（Bmin+x△）+＆0（4-3）

第三类：

凸模或凹模磨损后基本不变尺寸；

C=（Cmin+0.5△）

＆（4-4）

其中:

Amax——工件最大极限尺寸；

Bmin——工件最小极限尺寸；

C——工件基本尺寸；

△——工件公差；

x——系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料时偏向最小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸），x值在0.5~1之间，与工件精度关于可查表或按下面关系选用。

工件精度IT10以上 x=1

工件精度IT11~IT13 x=0.75

工件精度IT14 x=0.5

δA、0.5δA、δA——凹模制造偏差，普通取δA=△/4。

落料某些以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配备。

冲孔某些以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。

既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。

保证合理间隙值。

零件图标注尺寸

零件极限偏差

凹模尺寸分类

零件公差

刃口尺寸

落料凹模

50.7

50.7-0.740

A

0.74

50.330+0.185

落料凹模

12

120-0.43

A

0.43

11.7800.11

冲孔凸模

7

70.360

B

0.20

70-0.09

4.9冲裁刃口高度

下表刃口高度

料厚

≤0.5

＞0.5～1

＞1～2

＞2～4

＞4

刃口高度h

≤6

＞6～8

＞8～10

＞10～12

≥14

查表，刃口高度为h≤6（mm）

4.10工作零件构造设计与其她模具构造零件

4.10.1落料凹模

（1）凹模尺寸

凹模厚度    H=Kb（4-5）

=0.3×100=15.2mm（≥15mm）

取H=16

其中K查表K=0.3。

凹模边沿壁厚 C≥（1.5-2）H（4-6）

C=2×16=32

凹模边长     L=b+2C=50.7+2×32=114.7mm

查表知L取125mm

凹模宽B=12+2c=76

查表知B取80mm

因而拟定凹模外形尺寸为125×80×16mm

（2）刃壁形式

由于此复合模构造简朴，同步材料较薄，结合冲模凹模刃壁形式表选取直口形式凹模。

（3）凹模固定形式

运用销钉和螺钉固定在下模座上。

因此凹模零件图为：

4.10.2冲孔凸模设计

（1）凸模固定形式

采用压入法固定凸模

（2）凸模高度

冲孔凸模尺寸：

L凸=h1+h2-t

式中：

h1——凸模固定板厚度，

h2——凹模厚度。

t——材料厚度

其中

凸模固定板厚度

h1=（0.6~0.8）H（4-7）

=0.8×16

=12.8

取h1=14

L凸=h1+h2-t

=14+16-0.35

=29.65

依照凸模固定形式及与其他零件配合状况，取凸模高度：

h=29.65（mm）

凸模零件图为：

4.10.3弹性橡胶设计

橡胶工作高度为

S工=t+1+S修（4-8）

=0.35+1+4

=5.34

橡胶自由高度

H自=4S工（4-9）

=4×5.35

=20.4

橡胶装配高度

H装=0.85×H自（4-10）

=17.3

橡胶断面面积

A=F/p（4-11）

=1156/0.5

=2312（mm2）

选用4个卸料橡胶

每个橡胶半径r为

r=

=13.5（4-12）

H/D=20.4/27

=0.75

0.5

橡胶高径比在0.5至1.5之间，因此所选用橡胶垫规格合理。

橡胶装模高度为17.3mm。

4.10.4凸模固定板设计

凸模固定板作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座对的位置上。

它外形尺寸普通与凹模一致，此处取H=16mm。

固定板与凸模或凸凹模之间普通为H7/n6或H7/m6配合，此处取H7/m6，且压装后应将凸模固定板与凸模端面一起磨平。

凸模固定板材料选用Q235。

4.10.5卸料板设计

卸料板作用是当冲模完毕一次冲压后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作能继续进行。

由于此零件厚度较小，采用弹压卸料版其外形尺寸等于或稍不不大于凹模板尺寸，可选用卸料板尺寸为L×B×H=125×80×12。

4.10.6凸凹模尺寸

凸凹模内、外缘均为刃口，内、外缘之间壁厚取决于冲裁件尺寸，为保证凸凹模强度，凸凹模应有一定壁厚。

查表知凸凹模最小壁厚为a=1.4mm

由零件图知该凸凹模壁厚远不不大于最小壁厚，满足条件。

凸凹模长度：

L=h1+h2+h=16+12+19=47mm

其中h1：

凸凹模固定板厚度；h2：

卸料板厚度h：

增长高度（涉及凸凹模进入凹模深度，弹性元件安装高度）。

4.10.7模架设计

模座分带导柱和不带导柱两种，依照生产规模和生产规定拟定与否带导柱模座。

本模具模架依照凹模外形尺寸和模具送料取件等综合因素选用原则模架，构造形式为后侧导柱模架查表

选用模架为：

其标注为：

125×80×130~~150IGB/25/3-1990

其详细尺寸为

上模座L×B×H：

125×80×25

下模座L×B×H：

125×80×30

导柱：

20×10

导套：

20×65×23

4.10.9导柱导套拟定

导柱、导套作用是对上、下模进行导向，以保证上模相对于下模对的运动，从而提高模具精度及延长模具寿命。

可以依照原则件表，选用原则导柱、导套。

按原则选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面