冲压件工艺性分析 Prepared on 22 November 2020
一、止动件冲压件工艺性分析
1、零件材料:为Q235-A 钢,具有冲裁;
2、零件结构良好的冲压性能,适合:相对简单,有2个φ20mm 的孔;孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为14mm (φ20mm 的孔与边框之间的壁厚)
3、零件精度:全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。 查表得各零件尺寸公差为:
外形尺寸:01130-、062.048-、074.060-、03.04-R 、0
74.060-R 内型尺寸:052.0020+
孔中心距:60±
二、冲压工艺方案的确定
完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有落料、冲孔两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看,该零件的冲压可以有以下几种方案。
方案一:落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案二:冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,工件最小壁厚14mm 大于凸凹模许用最小壁厚,模具强度好,制造难度中等,并且冲压后成品件可通过卸料板卸下,清理方便,操作简单。
方案二也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求,但是模具结构复杂,制造加工,模具成本较高。
结论:采用方案一为佳
三、模具总体设计
(1)模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用复合模冲压,所以模具类型为复合模。(2)定位方式的选择
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。
(3)卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是倒装式复合模生产,所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。
(4)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,该倒装式模采用导柱导向方式。
四、排样方案确定及材料利用率
(1)排样方式的确定及其计算
设计倒装式复合模,首先要设计条料排样图,采用直排。
方案一:搭边值取2mm和3mm(P33表2-9),条料宽度为135mm
(采用无侧压导料装置,条料与导料板间隙为1mm),步距为63 mm,一个步距的材料利用率为73% 。
冲件面积A:
A =
条料宽度B :
B =130+2×2+1=135mm 步距S : S =60+3=63mm
一个步距内的材料利用率η: η=
1s s ×100%=63*1355535.6186×100%=73%
每张钢板的材料利用率η: η=
总
s s 1*23×100%=135*15005535.6186*23×100%=%
查板材标准,宜选950mm ×1500mm 的钢板,每张钢板可剪裁为7张条料(135mm ×1500mm ),每张条料可冲23个工件,故每张钢板的材料利用率为%。
方案二:搭边值取2mm 和3mm (P33表2-9),条料宽度为135mm (采用无侧压导料装置,条料与导料板间隙为1mm ) ,步距为138 mm ,一个步距的材料利用率为% 。 冲件面积A : A =
条料宽度B : B =60+2×2+1=65mm 步距S :
S =130+3=133mm
一个步距内的材料利用率η: η=
1s s ×100%=65*1335535.6186×100%=%
每张钢板的材料利用率η: η=
总
s s 1*23×100%=65*15005535.6186*11×100%=%
查板材标准,宜选950mm ×1500mm 的钢板,每张钢板可剪裁为14张条料(65mm ×1500mm ),每张条料可冲11个工件,故每张钢板的材料利用率为%。
结论:采用方案一为佳
五、主要设计计算
1、冲压力的计算 1、落料力F 落:
F 落=KLt τb =×355××300=207675N
式中:F 落—落料力(N );
L —冲裁周边的长度(mm ); T —材料厚度;
b —材料的抗剪强度(Mpa ),查表得退火Q235材料钢为
300Mpa ;
K —系数,一般取K=。
2、卸料力F 卸:
F 卸=K 卸×F 落=×207675= (KX 查P27表)
式中:K 卸—卸料力因数,其值由表查得K 卸=
3、冲孔力:
=×2π×10×2×300=48984N
F
冲= KLt b
4、推件力
推件力计算公式:F推=n K推×F冲
式中:K推—推件力因数,其值查表得K推=;
n—卡在凹槽内的工件个数:n=h/t=6
推件力为:F推=6××48984=
5、模具总冲压力为:
采用弹性卸料,下出件,冲压工艺总力FZ:
FZ=F+FX+FT+ F
冲=207675 ++48984+=
根据计算结果,冲压设备拟选J23-35。
2、压力中心的确定及相关计算
模具压力中心是指冲压时各冲压力的作用点位置。为了保证压力机和模具正常工作,应使冲模的压力中心与压力机的滑块中心相重合。否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨之间产生很大的磨损,以及模具导向零件的磨损。
冲模的压力中心按如下原则确定:
(1)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
(2)工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
(3)形状复杂的零件,多空冲模,级进模的压力中心可用解析法求出冲模的压力中心。如下图所示:
由于冲件 X 方向对称,故压力中心 x0=0mm
y0=
8
7
6
5
4
3
2
1
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
L
L
L
L
L
L
L
L
Y L
Y
L
Y
L
Y
L
Y
L
Y
L
Y
L
Y
L
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
=
8.
62
8.
62
29
5.
77
29
48
130
48
24
*
8.
62
24
*
8.
62
48
*
29
60
*
5.
77
48
*
29
24
*
48
24
*
48
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
=
其中: L1=48mm, y1=24mm
L2=130mm, y2=0mm
L3=48mm, y3= 24mm
L4=29mm y4=48mm
L5= y5=60mm
L6=29mm y6=48mm
L7= y7=24mm
L8= y8=24mm
计算时,忽略边缘 R4的圆角。
由以上计算可知,冲压件中心的坐标为(0,)
六、凸凹模刃口计算
落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中
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。 1、落料模具工作零件刃口尺寸计算
落料部分以落料凹模为基准计算,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此均属于A 类尺寸,零件图中落料部分的尺寸偏差如下:
01130-mm mm 48062.0- mm 60074.0-R mm 40
3.0-R
查(冲压工艺及冲模设计,p20表2-4)可知: 凸模和凹模的最小间隙为:Z min = 凸模和凹模的最大间隙为:Z max =:
查(冲压工艺及冲模设计,表2-6)可知因数x 为: 当Δ≥时,x= 当Δ<时,x=
模具按IT14级制造
查(冲压工艺及冲模设计)可知:
D d =d
x D δ+?-0
)( D p =0min d p
Z D δ--)(
a 、对于01130-mm 的制造公差表(表2-5)查得p δ= , d δ= 满足|p δ|+|d δ|≤Zmax -Zmin 。
d D =()02
.001*5.0130-=02
.005.129+
p D =()0014.0132.05.129--=
0014.0368.129- b 、对于mm 48062.0-的制造公差表(表2-5)查得p δ= , d δ= 满足|p δ|+|d δ|≤Zmax -Zmin 。
d D =()015
.00
5.0*62.048-=05
.0069.47+
p D =()001
.0132.069.47--=0
01.0558.47- c 、对于mm 60074.0-R 的制造公差表(表2-5)查得p δ= , d δ= 满足|p δ|+|d δ|≤Zmax -Zmin 。
d D =()02
.00
5.0*74.060+-=02
.0063.59+
p D =()0012.02/132.063.59--=
0012.0934.58- d 、对于mm 403.0-R 的制造公差表(表2-5)查得p δ= , d δ=
满足|p δ|+|d δ|≤Zmax -Zmin 。
d D =()012
.00
5.0*3.04+-=012
.0085.3+
p D =()0008
..02/132.085.3--=0
008.0784.3- 落料部分相应的凸模尺寸配制,保证其双面间隙为:~。 2、冲孔模具工作零件刃口尺寸计算
冲φ052.0020+的孔时,凸模外形为圆孔,故模具采用凸、凹模分开的加工
方法制造,以冲孔凸模为基准计算,其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下: 查(冲压工艺及冲模设计,表2—4)可知:
凸模和凹模的最小间隙为:Z min = 凸模和凹模的最大间隙为:Z max =:
查(冲压工艺及冲模设计,表3—5)得因数x 为:x= 查(互换性及其测量技术,标准公差表)得: 凸模按、凹模按IT14级查,可知:δp =,δd = 校核:Z max -Z min =满足条件:Z max -Z min ≥δp +δd 条件
查(冲压工艺及冲模设计,2-3)可知:
d p =0
p
x d δ-?+)(
d p =0
01
.052.0*5.020-+)(=001.026.20- d d =d
Z d p δ
++0
min )( d p =015.00
132.026.20)(+=015.0039.20 3、孔心距尺寸计算:两圆孔之间的位置公差Δ为 查(冲压工艺及冲模设计)可知因数x 为:x= 查(冲压工艺及冲模设计)可知:
L d =L ±?8
1
=64±74.0*8
1=64±
七、工作零件的结构设计
1、凹模板厚度:H=kb 式中:b —凹模刃口的最大尺寸
K —系数,考虑板料厚度的影响,见表2-23 b=130mm
查表2-23知,k= H=×130=26mm
落料凹模壁厚:C ≥(~2)H=(39~52)mm 则取:C=40mm
凹棋板边长: L=b+2C=130+2×40=210mm 查GB/,凹模板宽为160mm 。
故确定凹棋板外形为:250×250×26mm ,将凹模板做成薄板形式并加空心垫板后实际凹棋板外形为:250×160×20mm 。 2、凸凹模尺寸:
凸凹模长度:L=hl+h2+h
=14+18+24
=56 (mm)
其中: h1:凸凹模固定板厚度
h2:一弹性卸料板厚度
h 附加长度(包括凸模进入凹棋深度,弹性元件安装高度等)
凸凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为24-10=14mm,据强度要求查表得,该壁厚为 mm 即可,故该凸凹模侧壁强度足够.
3、冲孔凸模高度尺寸:
L=h1+h2+h3=22+12+20=54mm
其中:h1—凸模固定板厚度,
h2—空心垫板板厚度
h3—凹模板厚度
凸模板强度校核:
该凸模板长径比为:L/d=54/20=<10
所以此凸模不属于细长杆,强度足够
4、其他模具零件结构尺寸和模架的选定
根据倒装模形式特点:凹模板尺寸并查标准JB/,确定其他模具模板尺寸列于下表中:
根据
零件
结构
尺
寸,差表GB/选取后侧导柱250×250标准架一副。
八、冲压设备的选定
根据总冲压力F总=,模具闭合高度,冲床工作台尺寸等,并结合现有设备,选用J23-35开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备置垫块。其主要工艺参数如下:
公称压力:350KN
滑块行程:100mm
行程次数:50次/分
最大闭合高度:2900mm
连杆长度:60mm
模柄孔尺寸(直径×深度):40mm×60mm
九、小结
在自己的努力和指导老师的帮助之下,我们完成了课程设计的任务,通过设计,我对冷冲模设计过程有了更进一步的了解。设计不仅是对前面所学知识检验,而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下:第一 .学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动的过程,产品的设计应按科学程序进行,一般包括课题调研、拟定设计方案,总体设计,零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程,一个产品须经过多次改进,才能完善和成熟。
第二.提高了综合专业的能力。以前课程设计所接触的课程知识比较窄。这次设计是把模具每个零件设计出来,需要比较全面的知识。
第三.提高了收集资料和查阅手册能力。收集资料是做课业设计的前期准备工作,只有广泛收集有用的资料才能设计出较好的产。
第四、培养了严谨的科学作风。在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上,因此,在设计过程中必须要有高度的责任心,要有严肃认真的工作态度。
总之,对我们技师班学生来说,经历了这次课业设计,为今后事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。
最后,衷心的感谢指导老师悉心的教导!
十、参考文献
[1] 魏春雷徐慧民.冲压工艺与模具设计 [M].北京:北京理工大学出版社,2011
[2] 肖亚慧陈显亭.模具工工作手册 [M].北京:化学工业出版社,2017
[3] 杨关全匡余华.冷冲压设计资料与指导[M].大连:大连理工大学出版社,2017