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冲压工艺及模具设计课程设计
贵州大学2012-2013年
《冲压工艺及模具设计》课程设计报告
实验名称:
冲压工艺及模具设计课程设计
专业班级:
材料成型及控制工程1班
姓名:
学号:
指导教师:
评定成绩:
教师评语:
指导老师签名:
2013年12月日
冲孔-落料件冲压工艺及模具设计
目录
第一章零件设计任务1
第二章冲裁件的工艺分析2
2.1工件材料2
2.2工件结构形状2
2.3工件尺寸精度2
第三章冲裁工艺方案3
第四章模具结构形式的选择4
4.1模具的类型的选择5
4.2卸料装置5
4.2.1.条料的卸除5
4.2.2卸料方式5
4.3定位装置5
4.3.1.送料形式5
4.3.2.定位零件:
5
4.4.模架类型及精度5
4.4.1.模架5
4.4.2.精度6
第五章冲压工艺计算:
7
5.1.排样7
5.1.1.排样方案分析7
5.1.2.计算条料宽度7
5.1.3.确定布距:
8
5.1.4.计算材料利用率8
5.2.冲压力计算9
5.2.1.冲裁力计算9
5.2.2.卸料力、顶件力的计算10
5.3.压力中心的计算11
5.4.模具工作部分尺寸及公差11
5.4.1.落料凸凹模尺寸11
5.4.2.冲孔凸凹模尺寸12
第六章主要零部件设计13
6.1.凹模的设计13
6.2.凸模的设计14
6.2.1.冲孔凸模:
15
6.2.2.落料凸模15
6.2.3.凸模的校核:
15
6.3.固定板的设计16
6.3.1.凸模固定板:
16
6.4.模架以及其他零部件的选用16
第7章校核模具闭合高度及压力机有关参数17
7.1校核模具闭合高度17
7.2冲压设备的选定17
第8章设计并绘制模具总装图及选取标准件18
第9章结论19
第10章参考资料……………………………………………………………………………20
第1章零件设计任务
材料为ST12,材料厚度为2mm,大批生产。
本产品分为冲孔-落料、拉深-翻边两道工序,根据拉深-翻边件毛坯展开计算公式,得到冲孔-落料工序的工件平面图。
材料:
ST12材料厚度:
2mm
未标注尺寸按照IT10级处理.
第二章冲裁件的工艺分析
2.1工件材料
ST12是普通冷轧钢,与q195、SPCC、DC01牌号材质基本相同。
ST12力学性能:
屈服强度aMPa≤280;抗拉强度MPa≤270~410;断后伸长率(L0=80mm,b=20mm)%≥28;表面质量:
FC-高级的精整表面,FB-较高级的精整表面。
适合冲裁加工。
2.2工件结构形状
工件结构相对简单且对称,外形为直径为Ф125mm的圆,有两个直径为Ф10.5mm的两个小圆孔,一个直径为Ф38mm中心大孔。
满足冲裁的加工要求。
孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于7mm,普通冲裁即可满足要求。
2.3工件尺寸精度
零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为:
零件外形:
125;
零件内形:
10.5、38;
孔心距:
80±0.2。
利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。
第3章冲裁工艺方案
3.工艺方案
完成此工件需要冲孔、落料两道工序。
其加工工艺方案分为以下2种:
(一)方案种类。
根据制件工艺性分析,要加工此零件,分析出以下两种方案。
方案一:
一次性实现落料和冲孔,一次性完成零件的生产,采用复合模。
方案二:
先冲孔,后落料,采用单工序模。
(二)方案比较。
方案二:
属于单工序冲压。
模具结构简单,制造方便,但需要两道工序,成本相对较高,生产率低。
第一道工序完成之后,进入第二道工序,必然会加大误差,使工序质量和精度会较差,达不到所需要的要求,不易满足生产的要求。
再加之此制件生产批量大,尺寸较小,这种方案生产率低,一般不宜采用。
方案一:
为复合冲裁模,在同一部位同时完成了零件的生产,对于这种大批量生产零件,大大的提高了生产效率。
(三)方案的确定。
综上所述,本设计模具采用冲孔--落料复合模。
第四章模具结构形式的选择与确定
4.1模具的类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用复合模方式冲压。
复合模有两种结构形式:
正装式复合模和倒装式复合模。
考虑到该工件成形后,脱模方便性,正装式复合模成形后工件留在下模,需要向上推出工件,取件不方便;倒装式复合模成形后工件留在上模,只需要在上模装一副推件装置即可脱模,所以本设计采用倒装式复合模。
4.2卸料装置
根据模具冲裁的运动特点,该模具采用弹性卸料方式比较好,因而在此选用弹簧。
采用推件块,利用模具的开模力来推工件,既安全有可靠。
即采用刚性装置取出工件。
4.3定位装置
4.3.1.送料形式
虽然零件的生产批量较大,但合理安排生产,可用手工送料方式能够达到批量要求,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式。
采用横向送料方式,即由左向右送料。
4.3.2.定位零件:
因为该模具采用的是,控制条料的卷进方向采用导料销,控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。
4.4.模架类型及精度
4.4.1.模架
方案1.若采用四导柱模架,则导柱对称分布,受力平衡,滑动平稳,能承受级进模高速冲压次数。
方案2.若采用对角导柱模架,则受力平衡,滑动平稳,可纵向或横向送料;
方案3.若采用后侧导柱导柱模架,可三方送料,操作者视线不被阻挡,结构比较紧凑。
综上,结合本冲孔、落料复合模的特点,另外考虑到送料与操作的方便性,模架采用后侧式导柱的模架,用导柱导套导向。
选用方案3。
4.4.2.精度
由于零件材料厚度一般,尺寸中等,由于零件精度要求不是很高,但冲裁间小,
因此采用I级模架精度。
第五章冲压工艺计算:
5.1.排样
5.1.1.排样方案分析
方案一:
有废料排样沿冲件外形冲裁,在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证,因此冲件精度高,模具寿命高,但材料利用率低。
方案二:
少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响,冲件质量差,模具寿命较方案一低,但材料利用率稍高,冲模结构简单。
方案三:
无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些,但材料利用率最高。
通过上述三种方案的分析比较,综合考虑模具寿命和冲件质量,该冲件的排样方式选择方案一为佳。
考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。
5.1.2.计算条料宽度
根据零件形状,查<<冲压模具设计手册>>工件之间搭边值a=1.5mm,工件与侧边之间搭边值a1=1.8mm,条料是有板料裁剪下料而得,为保证送料顺利,规定其上偏差为零,下偏差为负值—△
公式(5-1)
式中:
Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;
a1---冲裁件之间的搭边值;=1.8mm。
△—板料剪裁下的偏差;(其值查表5)可得△=0.30mm。
B0△=125+2×1.8+0.2
=129
故条料宽度为,所以条料宽度在125~129mm。
5.1.3.确定布距:
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距,每个步距可冲一个或多个零件。
进距与排样方式有关,是决定挡料销位置的依据。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
进距确定的原则是,最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值;最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料,并有一定的间隙。
送料步距S=62.5mm+62.5mm+1.5mm
=126.5(mm)
排样图
5.1.4.计算材料利用率
一个步距内的材料利用率
η=A/BS×100%
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积;
B—条料宽度;
S—步距;
5.2.冲压力计算
5.2.1.用平刃冲裁时,其冲裁力F一般按下式计算:
F=KLtτb(公式5-3)
式中 F—冲裁力;
L—冲裁内周边长度之和;
t—材料厚度;
τb—材料抗剪强度;
K—系数,系数K是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数,一般取K=1.3。
查表取τb=250Mpa
F=KLtτb
=1.3*3.14*(2*10.5+38)*250*2=120.42KN
5.2.2卸料力、推料力的计算
n~梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t=1);
h~直刃口部分的高(mm);
t~材料厚度(mm)
(KX、KT为卸料力、推件力系数,其值查表可得)
KX=0.05;KT=0.06
卸料力FX=KXF=0.05*120.42=6.02KN
推料力FT=nKTF=1×0.06×120.42=7.22KN
所以总冲压力FZ=F+FX+FT=120.42+6.02+7.22
=133.66KN
根据冲压力计算结果拟选压力机规格为:
应选取的压力机公称压力:
25t.
因此可初选压力机型号为J23-25。
5.3.压力中心的计算
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合,否则,会使冲模和力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨之间产生过大的摩擦,模具导向零件加速磨损,降低模具和压力机的使用寿命。
该零件为中心对称图形,其几何中心即为压力中心。
5.4.模具工作部分尺寸及公差
5.4.1落料凸凹模基本尺寸计算
适合采用凸凹模配作加工。
配作法加工的特点是模具的间隙由配做保证,工艺比较简单,无需较核[δT+δA]≤Zmax—Zmin的条件,并且还可以放大基准件的制造公差,使制造容易,所以采用配作法加工。
(A)落料凹模刃口尺寸。
落料的轮廓尺寸为125。
按磨损情况分类计算:
)凹模磨损后增大的尺寸,按《冷冲压工艺及模具设计》公式:
DA=(Dmax-X△);计算,取δA=△/4=0.075,制件精度为IT14级,故X=0.5
DA1=(125-0.5×0.3)=124.85(㎜)
)凹模磨损后不变的尺寸,按《冷冲压工艺及模具设计》公式:
CA=(Cmin+X△)±0.5δA:
计算,取δA=△/4=0.1,制件精度为IT14级,故X=0.5
80±0.2:
Cd1=(79.8+0.5×0.4)±0.4/8=80±0.05(㎜)
(B)落料凸模刃口尺寸计算
制件精度不高,为IT12级,确定刃口间隙时主要考虑模具寿命,故应该取较大间隙。
查表得:
Zmax=0.160mmZmin=0.120mm
所以Z=Zmax=0.160mm
落料凸模刃口尺寸
B1=(124.85+0.16)0-0.075=125.010-0.075mm
5.4.2冲孔凸凹模尺寸计算
(1)冲两个小孔(Ф10.5mm)
查表得Z=0.06mmZ=0.10mm,则
Z-Z=0.10mm-0.06mm=0.04mm
由表查得:
10.5为IT14级,取x=0.75,凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造,则
d=(d+xΔ)=(10.75+0.75×0.05)mm=10.788mm
d=(d+Z)=(10.788+0.120)mm=10.908mm
校核:
+Z-Z
0.008+0.0120.10-0.060.02<0.04
故满足间隙公差条件。
(2)冲中心大孔(Ф38mm)
查表得Z=0.06mmZ=0.10mm,则
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- 冲压 工艺 模具设计 课程设计