支架冲孔压弯切断连续模设计

摘要本设计题目为端盖冲压成形工艺与模具设计，体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲压模具设计的基础知识，为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识，首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了端盖冲压模具设计时要注意的要点，通过对制件进行工艺分析，可确定制件的成形加工用一套复合模即可。从控制制件尺寸精度出发，对端盖冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算，以确定各工作零件的尺寸，从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述，并应用CAD进行各重要零件的设计。关键词：复合模；工艺分析；模具零部件的加工工艺。Thetopicofthisdesignistheshellcoverstampsforminghandicraftanddesignfordie.Therequirement，contentanddirectionofthedesignofthestampsformingplatepartsareembodiedonthisstampingdiedesign.Thedesigner’sfoundationknowledgeofthestampingdiedesignisreinforcedandisabletodesignmorecomplexstampingdiethroughthedesign.Thisdesigntheelementaryknowledgewhichdesignsusingthestampingformationcraftandthedie,firsthasanalyzedtheworkpieceformedcraftandthedieformingstructuretotheworkpiecequalityinfluence.Introducedtheshellcoverfi第一章绪论2llingpiecestampingdiedesignwhenmustpayattentiontothemainpoint,throughcarriesonthecraftanalysistotheworkpiece,maydeterminetheworkpiecetheformedprocessingusessetofsuperposabledies.Embarksfromthecontrolworkpiecesizeprecision,countershellcoverfillingpiecestampingdieeachmaindimensionhascarriedonthetheoreticalcalculation,bydeterminedeachworkcomponentsthesize,designsfromthedietothesparepartprocessingcraftaswellastheassemblycraftandsooncarriesonthedetailedelaboration,andcarriesoneachimportantcomponentsusingCADthedesign.Keywords:compounddie；processanalysis；processingofdieparts.第一章绪言冲压加工技术始于18世纪末至19世纪初，因为产业革命促成动力制造技术的发展，以机械化方式来加工金属板就逐渐成为主流。其后，由于轧辊机（RollingMill）的发明，生产者利用它来高速、连续地生产金属板。不过，利用冲压技术来生产各种精细要求的产品，实际上却是19世纪末20世纪初期的事。此期间随着金属板制造方法及成型技术的改进，以及大量生产的需要，冲压加工和其所需的机械已日臻高速且大型化。今天的冲压加工技术仍然不断地在改进，而其发展进步远比往昔更为迅速惊人。尤其在自动化的推动下，冲压加工已成为工业成产中降低成本不可或缺的最佳方法之一。冲压技术的快速发展依赖于它独特的成形优点，用冲压的方法来生产成品，不仅速度快，而且批量大，性能、质量都可以得到保障，生产出的各种零件不仅互换性好，而且成本也得到了很大的降低，适应了高速发展的制造业的需求，也满足了人们希望得到物美价廉的生活品质的需要。所谓冲压加工，就是指利用钣金加工机械（SheetMetalWorkingMachine，泛称冲压机械），即冲床或压床（Press），及其专用的工具，即模具（Die），对薄板金属施以冲剪、成型、弯曲、拉伸和压缩等加工，藉以制造各种工业用及家庭用钣金零件与制品。连续模具（ProgressiveDies)是指能在冲床一道工序中完成两个以及两个以上模具工作站作业的一系列薄钣金加工用冲床工具。在各种类型的冲床模具中，连续模具因为具备可确保高效率及高经济价值的特点，所以最适用于大量连续生产。即使是非常复杂的多道工序零件，也几乎都可以利用连续模具加以制造。第四章工艺计算4第二章冲压件工艺分析冲压件的工艺分析就是分析零件的结构、尺寸、公差要求，材料等能否满足冲压技术的要求，也就是分析零件是否适合用冲压的方法来加工制造，要综合考虑制造的技术难度和加工的成本。2.2冲压件结构工艺性及分析冲压要求零件结构尽量简单对称，这样有利于加工成型也有利于节省材料，降低生产成本。该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。冲裁件弯曲拐角部分要避免尖角，出现尖角应改为以圆角过渡。工件图如图1.1所示：图1-12.3模具结构形式该工件需要用到了冲孔、压弯、切断三道工序，而采用级进模可以实现这三道工序在同一副模具上加工，容易实现自动化大批量生产。为实现连续生产，我们还需要采用手动送料，自动卸料装置。2.4模具材料的选择对于模具材料的选用，我们首先要明确，模具的种类很多，就是同属多工位级进模，当它所处的加工条件、加工批量和加工的产品不同时，我们所选用的模具材料也是不尽相同的。没有一种材料可以同时满足高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性和好的可加工性能。因此，对于模具材料的选用，通常要具体条件具体考虑，根据模具本身所需求的材料性质来选择符合要求的一种材料。同时还需要兼顾材料的选用的经济性，在满足性能要求的前提下，选择采购方便产量大的材料。不同的冲压工艺对于模具材料的性能有着不同的要求：对于冲裁，主要要求其刃口部分有高的硬度和耐磨性，良好的抗弯强度和好的韧性。对于弯曲，主要要求其工作部分具有高的耐磨性，其次还要求又良好的抗粘附性和一定的韧性。对于一般材料而言，从整体上来看，材料耐磨性和抗压强度的增加也就意味着其韧性的降低，而材料强度、硬度的增加也就意味着其可加工性能的降低。所以，选择模具材料要综合考虑，需要先分析材料的工作环境，根据其工作内容来分析它的主要失效形式，根据失效形式来选择合适的材料和热处理，如果模具的主要失效形式是疲劳磨损，则应该选择强度硬度高的高合金模具钢，如果模具的主要失效形式是折断断裂，则应该选择韧性较好的低合金模具钢，同时，选择模具材料时应该综合考虑模具材料的可加工性，尽量避免选择难以加工或加工性能差的模具材料。第四章工艺计算6选用模具材料还应该兼顾模具寿命的影响，因为模具的总成本是有多个费用组成的，包括模具材料本身的费用，加工费，模具维护的费用。对于生产批量小，模具寿命短的冲压模具，在满足其他性能要求的前提下，可以选择一般的模具钢材；而对于生产批量大，模具寿命长的模具，要尽可能的选择耐磨性好的材料，保证长时间的冲压加工不会影响产品的质量。由于本模具加工工艺包括冲裁和弯曲，生产批量较大，选择高耐磨性的材料才是最合适的，综合经济性和工作性能的要求，选择冲压工作部分的材料为Cr12MoV.第三章冲压工艺方案的确定确定某个冲压件的冲压工艺方案：首先需要列出冲压所需的全部每一个单工序，例如本冲压件有冲孔，弯边，切断三个单工序，确定各个单工序的工艺能否实现。然后进行工序的组合，根据零件的工艺要求，尺寸精度、综合分析各工序的先后位置，要保证前一道工序不能够对后一道工序产生干涉，同时，应尽量做到，前一道工序有利于后一道工序的定位、加工，这样有利于从整体上精简模具的结构，同时也容易保证零件的加工精度。能够合并在一起的工序要在同一道工序中加工，这样能够提高生产效率，降低生产成本。最后确定一个能保证产品质量、产量，使设备利用率最高，模具成本最低，人力、耗材最少，操作安全方便的方案。方案一：冲大孔→冲小孔→压弯→切断；方案二：大小孔一起冲→切断→压弯。结合以上原则，两种方案都能要保证冲裁件的成形；但是选择方案二只有3工位，比方案一节省了一个工位，模具结构更加紧凑，经济性较好，同时由于两孔同时冲出，相对位置精度更好，所以我们选择方案二。第四章工艺计算4.1毛坯尺寸计算板料弯曲时，外层受到拉应力作用，内层受到压应力作用，所以外层变长，内层变短，而中间部分却保持不变。所以弯曲件毛坯展开尺寸应该按中间层长度不变的原则来计算。图4-1图4-2第四章工艺计算8如上图4-2：毛坯尺寸L=直线长度S+弯曲长度R直线部分长度：S=19+13=32mm；弯曲部分长度：对于R0.5t的弯曲件R=()2rxt（4-2）表4-1中性层位置系数x值查表4-1：r/t=2/3,x=0.27R=2（1+0.271.5）=2.2mm毛坯展开尺寸L=32+2.2=34.2mm（参考文献[1]101P）4.2料带规格的选择：冲压件所处采用的材料是冲压生产的基本要素之一，在冲压工艺及模具设计时，要了解材料的冲压性能，合理地选择材料，才能生产出合格的冲压件，满足产品各个方面的性能要求。冲压生产中常用的材料是金属材料，有时也有一部分非金属材料。金属材料分黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括普通碳素钢板，如Q195、Q235A等牌号，碳素结构钢板，如08、10等牌号。冲压常用的有色金属主要有铝及铝合金、铜及铜合金等，由于它们具有特定的冲压性能，因而广泛应用于冲压件生产。冲压用的原材料大部分是以板料及带料（卷料）形式供货的，对于板料，可按冲压件尺寸大小和模具的工作方式，通过剪裁设备如剪床或模具如落料制成所需形状，如条料和块料。一般较薄的板料，可称为卷料，有各种不同的宽度和长度，比较适用于大批量生产的自动送料。由于采用的是级进模冲压，为实现连续生产，所以根据生产要求和工艺性，选择切边带料。（参考文献[4]8P）4.3排样图的设计与材料利用率的计算4.3.1排样图的设计（一）排样分析零件在条料上的布置方法叫做排样。排样直接影响到材料利用率，模具结构和模具寿命，好的排样不仅仅可以提高生产效率，降低生产成本，而且还可以提高产品的生产精度，真真正正的做到物美价廉。多工位级进模的材料利用率又是比较低的，所以提高材料的利用率，实质上就是降低制件的成本，对于大批量生产来所，提高材料利用率、降低成本是至关重要的。4.3.2材料利用率的计算一个步距内的材料利用率可表示为：100%nABh（4-3）式中：A——一个步距内冲裁件的实际面积（2mm）；n——一个步距内零件数量；B——条料宽度（mm）；h——步距（mm）。总的材料利用率为：1478.252035.7=67%（参考文献[1]67P）4.4冲压工艺力的计算4.4.1冲裁力冲裁力是指从板料或卷料上冲出所需轮廓尺寸的工件或坯料以及在工件或坯料上冲孔时，材料对凸模的最大的抵抗力，也就是说压力机在此时应具有的最小压力。工件的轮廓线长度，材料本身的抗剪切强度和厚度都对冲裁力有影响。同时，冲裁间隙、刃口锋利程度、冲压速度、是否润滑等也对它有较大的影响。综上所述，平刃刀口冲裁力可按下式计算：FKLt（4-4）式中F一一冲裁力L——冲裁件周边长度(mm)；t——材料厚度(mm)；——材料抗剪强度(MPa)；K——系数。是考虑实际生产中的各种因素影响而给出的，通常取K=1.3。实际生产中，包括刃口磨损等因素，一般冲裁力要相应的取大些，所以应取第四章工艺计算10F＝1.3bLtLt（4-5）式中F—