垫圈冲裁工艺设计.

2008-8成都航空职业技术学院机械系模具教研室1垫圈单工序冲裁模——成形工艺设计一2垫圈冲裁工艺设计工作任务：垫圈冲裁工艺设计材料：08钢料厚：t=1±0.15mm批量生产工作任务单3一、冲压工艺性分析材料：08钢——优质炭素结构钢（参见教材P27表1.3.6），硬度较低，具有较好的塑性（伸长率δ=27%），具有良好的冲压成形性能。工件结构：该零件形状简单对称，无异型形状，尺寸中等，经查（教材P75表2.7.2）（金属冷冲压件结构要素JB4378-87）08钢采用无导向凸模冲孔的最小尺寸为d≥1t，φ10远大于1mm，属于经济型冲孔范围。孔边距为5.5mm，远大于凸凹模允许的最小壁厚（教材P104表2.9.6），故可以考虑采用复合冲压工序。尺寸精度：零件图上的两个尺寸均为自由公差，一般按级确定工件的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，各尺寸公差为：φ21-0.52，φ10+0.36。生产纲领：大批量生产适合冲压加工。结论：可以冲裁。4二、冲压工艺方案的确定方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，制造难度和成本都较低，不过需要两幅模具，生产效率较低，机床占用率高。方案二、三均只需要一副模具，生产效率和工件尺寸精度均较高，但模具结构相对复杂，制造难度和成本都较高。通过对上述三种方案的分析比较，该垫圈精度较低，结合本情景的教学需要，比较适合采用结构简单、成本低廉的方案一。三种典型工序介绍5三、相关工艺设计计算1、冲裁间隙：查表2.3.3(教材P56)（GB/T16743-1997），初始双面间隙Zmin=0.1mm，Zmax=0.14mm62、冲裁排样设计：垫圈落料的单排排样：B——料宽；待计算；S——步距：条料每次送进的距离。待计算；a,a1——搭边：排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。查表（教材P65表2.5.2）得a=1.0mm,a1=0.8mm7模具采用无侧压装置的送料方式B-Δ=（Dmax+2a+C）-ΔΔ——见表（教材P67表2.5.4）得0.1mmC——见表（教材P67表2.5.5）得0.5mmB-Δ=（Dmax+2a+C）-Δ=（21+2+0.5）-0.1=23.5-0.1步距S=21+0.8=21.8mm计算料宽B：8计算一个步距的材料利用率η：η=（（πD2/4）/BS）×100%=（（π×212/4）/23.5×21.8）×100%=68.7%材料利用率92、冲裁排样设计：画出落料排样图：排样图10查表GB/T708-1988，选用1000*1500的钢板选板料规格11将1000×1500的钢板按如图裁剪：可以裁剪43张23.5mm×1500mm的条料每张条料可以冲裁（1500/21.8=）68个垫圈毛坯钢板的裁剪12垫圈毛坯落料的冲裁力F：3、冲压力的计算L=πD=3.14×21=65.94mmt=1mmτb=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6）F=1.3×65.94×1×360=30859.92N13垫圈冲孔的冲裁力F：3、冲压力的计算L=πD=3.14×10=31.4mmt=1mmτb=360MPa（查材料性能手册，见前表1.3.6）F=1.3×31.4×1×360=14695.2N14KX、KT、KD查表2.6.1，h查表2.9.4垫圈毛坯落料的卸料力：FX=KXFFX=0.04×30859.92=1234.3968N垫圈毛坯落料的推件力：FT=nKTFFT=6×0.55×30859.92=101837.736N（n=h/t=6/1=6）垫圈毛坯落料的顶件力：FD=KDFFD=0.06×30859.92=1851.5952N3、冲压力的计算垫圈毛坯落料的其他冲压力：15KX、KT、KD查表2.6.1，h查表2.9.4垫圈毛坯落料的卸料力：FX=KXFFX=0.04×14695.2=587.8N垫圈毛坯落料的推件力：FT=nKTFFT=6×0.55×14695.2=48494.16N（n=h/t=6/1=6）垫圈毛坯落料的顶件力：FD=KDFFD=0.06×14695.2=881.7N3、冲压力的计算垫圈冲孔的其他冲压力：16垫圈毛坯落料模采用刚性卸料、下出件的结构：冲压总力FZ=F+FT=30859.92+101837.736=132697.656N≈133KN因此，所选压力机的公称压力必须大于133KN，查表GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63（公称压力630KN）。压力机公称压力的选择17垫圈毛坯冲孔模采用弹性卸料、下出件的结构：冲压总力FZ=F+FT+FX=14695.2+48494.16+587.8=63777.16N≈64KN因此，所选压力机的公称压力必须大于64KN，查表GB/T14347-93“开式压力机型式与基本参数”，可选开式双柱可倾式压力机J23-25（公称压力250KN）。但结合本试验室的条件，选用开式双柱可倾式压力机J23-63（公称压力630KN）。压力机公称压力的选择18垫圈落料模具压力中心的确定：由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在零件的对称中心，即零件圆心。模具压力中心的确定19垫圈冲孔模具压力中心的确定：由于该垫圈是轴对称零件，故，压力中心就在零件的对称中心，即零件圆心。模具压力中心的确定20垫圈冲压工艺卡片冲压工艺卡片的填写结束21222324表2.5.2最小搭边值材料厚度t圆形或圆角r＞2t的工件矩形件边长L＜50mm矩形件边长L≥50mm或圆角r≤2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25～0.51.21.51.82.02.22.50.5～0.81.01.21.51.81.82.00.8～1.20.81.01.21.51.51.825表2.5.4条料宽度偏差Δ条料宽度B材料厚度t～0.5＞0.5～1＞1～2～200.050.080.10＞20～300.080.100.15＞30～500.100.150.2026表2.5.5导料板与条料之间的最小间隙Cmin材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度B条料宽度B100以下100～200200～300100以下100以上～0.50.50.51580.5～10.50.51581～20.511582～30.5115827表2.6.1卸料力、推件力、顶件力系数材料厚度t（mm）KXKTKD钢≤0.10.065～0.0750.10.14＞0.1～0.50.045～0.0550.630.08＞0.5～2.50.04～0.050.550.06注：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。28表2.9.4冲裁凹模刃口型式及主要参数刃口型式序号简图特点及适用范围直筒形刃口2①刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变；②凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时，刃口直壁部分磨损较快；③用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件；3①特点同序号2，且刃口直壁下面的扩大部分可使凹模加工简单，但采用下漏料方式时刃口强度不如序号2的刃口强度高。②用于冲裁形状复杂或精度要求较高的中小型件，也可用于装有顶件装置的模具。主要参数材料厚度t(mm)α(｀)β(°)刃口高度h(mm)备注＜0.5152≥40.5～1≥51～2.5≥629附表1开式压力机技术规格公称压力/kN4063100160发生公称压力时滑块距下止点距离/mm33.545滑块行程/mm40506070行程次数/次·min-1200160135115最大封闭封闭高度/mm固定台和可倾式160170180220活动台位置最低300最高160公称压力/kN4063100160闭合高度调节量/mm35405060滑块中心到床身距离/mm100110130160工作台尺寸/mm左右280315360450前后189200240300工作台孔尺寸/mm左右130150180220前后607090110直径100110130160立柱间距离/mm130150180220活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离/mm150模柄孔尺寸（直径/mm×深度/mm）φ30×50工作台板厚度/mm35405060