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1/36托板冲压工艺及模具设计说明书单位:重庆工业职业技术学院部门:机械工程学院设计者:指导老师:日期:2011.11.01~2012.2.202/36前言本设计在介绍冲压成型和计算方法的基础上,讲述常用冲压设备的选用、结构、使用、维护等方面的基础知识,客观简单分析的冲压工艺、冲压模具、冲压设备、冲压材料及冲压件质量与经济性的关系。本书作为高职师范学院--模具专业学生及其机械类专业参考使用。本书由重庆工业职业技术学院——机械工程学院——10模具304班陈波主编,机械工程学院教授xx给予指导,xx、xxx等同学提出宝贵意见,在此表示深切感谢。由于由于这是我第一次接触冲压模设计,水平有限,书中错误和缺点在所难免,恳请广大读者批评指正。编者2012年2月3/36目录前言第一章托板零件冲压工艺性分析……...............................................5第二章冲压工艺流程设计及优化……...............................................9第三章冲工艺组合方式分析……...………………………………………………11第四章排样设计.………………………………………………………………………..12第五章托板冲压模具参数计算……...………………………………………….18第六章托板冲裁模结构设计...……………………………………………………23第七章托板冲裁模主要零部件设计与选用……………………………….24第八章模具的使用及维护………………………………………35结束语……………………………………………………………………………………………36参考文献………………………………………………………………………………………..374/36托板零件图:一.托板零件冲压工艺性分析1.批量经济分析5/36根据该托板零件图得知,该零件为大批量生产,非常适合于冲压成型。2.材料的适用性由托板零件图可知,该产品的材料为08F,根据《冲压模具及设备》表2-3(29页)得知,08F适合冲压,并且为常用冲压材料。3.托板的形状与结构3.1形状与结构由客户提供的托板零件图可知:该托板零件形状简单、规则、对称,且零件较小,非常适合冲压成形。3.2内外处尖角由客户提供的托板零件图可知,该托板零件共有8处内外处尖角。然而尖角在冲压过程中非常难以加工,并且冲压模具在加工过程中容易崩刃,所以在日常冲压生产中通常将尖角加工为圆角。若客户对尖角部分要求不大,尖角处也没有装配关系,则与客户进行协商,绘制出经过协商后的零件图并重新签约。就该托板零件而言,根据查《冲压模具及设备》表4-2(88页)可知,08F为软钢,最小圆角半径应取R0.25t,即该托板零件的8处尖角的最小半径应为R=0.25t,t=2mm,所以该托板零件的8处尖角均改为R0.5mm的圆角。3.3过长的悬臂与凹槽6/36根据客户提供的托板零件图可知,该托板零件没有过长悬臂及凹槽。因此该托板零件在冲压成形中不用考虑过长悬臂及凹槽。3.4小孔冲压该托板零件只有一个直径为10mm的内孔,10mm≥1.5t,所以冲裁的尺寸完全符合生产的特性及凸模强度、模具结构。3.5孔间距与孔边距该冲裁件托板只有一个中心孔,因此不需要考虑孔间距。孔边距则为:30-10/2=10mm,10mm≥(1~1.5)t,故符合冲裁件对孔边距的要求。4.工艺性分析(精度及粗糙度)4.1精度冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件的公差等级最好低于IT9级,该托板零件的公差要求如下:①58mm的上偏差为0,下偏差为-0.74,可知其公差为+0.74,查《互换性与技术测量》表2.3(19页)得,该值公差等级为IT14级。②38mm的下偏差、上偏差均要求,因此冲裁时不需要考虑。③30mm的上偏差为0,下偏差为-0.52,其公差为+0.52,查《互换性与技术测量》表2.3知,该值公差等级为IT14级,7/36④R8mm的上偏差为0,下偏差为-0.22,其公差为+0.22,查《互换性与技术测量》表2.3知,该值公差等级为IT13级。⑤10mm的上偏差为+0.03,下偏差为0,其公差为+0.03,查《互换性与技术测量》表2.3知,其公差等级在IT7~IT8级之间。因一般精度的冲裁件采用IT7~IT8级精度的普通冲裁模,因此以上尺寸均符合冲压要求。4.2粗糙度有该托板零件图可知,Ra值为6.3um,而用普通冲裁方式冲裁厚度为2mm及以下的金属板料,其断面粗糙度值Ra一般可达到3.2~12.5um,故该托板零件适合普通冲裁。8/36根据以上所有对托板零件冲压工艺性分析该托板零件适合冲压。故该托板冲压工艺图如下:二.托板冲压工艺流程设计及优化1.冲压工艺类型2.冲压工艺次数3.冲压工艺顺序4.冲压工艺组合方式9/365.其它辅助工序2.1冲压工艺类型根据该托板冲压工艺图可以看出,其所需的基本工序为落料,冲孔。2.2冲压工艺次数由托板冲压工艺图可看出,其工艺次数可分为落料,冲孔2个工序组成。2.3冲压工艺顺序当多工序冲压件有冲孔和落料时,一般先落料再冲孔,以减少定位误差和避免尺寸换算。2.4冲压工艺组合方式1)单工序模先落料后冲孔、先冲孔后落料2)复合模冲孔+落料、落料+冲孔3)级进模先冲孔再落料2.5其它辅助工序10/36由于此托板零件结构简单,无其它机加、非机加(如焊接、热处理)等其它辅助工序。三.冲压工艺组合方式分析1)单工序模单工序模制造成本较低,尺寸和冲压件的厚度不受限制,但冲压出来的工件精度低、冲压件平整度差、生产效率低,生产时的安全性低,需要采取安全保护措施,只适合小批量生产。由该托板零件的冲压工艺图可知,该托板零件的生产批量较大,若采用单工序模就加长了生产周期,故不采用单工序模。2)复合模复合模的加工精度可达到IT10~IT8级,压料较好,冲压件平整,尺寸在300mm以下,冲压件厚度在0.05mm~3mm之间。冲裁复杂零件时它的模具制造成本和工作量低于级进模,操作是出件困难且不太安全,也需要采取安全措施,适合大批量生产。根据该托板工艺图可以看出,该托板零件的加工精度一般,厚度为2mm,且结构简单、生产批量为大批量,若采用复合模,明显优于单工序模。3)级进模11/36级进模的加工精度可以达到IT13~IT10级,冲压件尺寸在250mm以下,冲压件厚度在0.1mm~6mm之间,工序间可以自动送料,冲件和废料一般从下模漏下,生产效率较高,模具制造的工作量和成本在制造形状简单零件时比复合模低,比较安全,可使用高速压力机,适合大批量生产。若该托板零件采用级进模生产,无论是生产效率、生产批量还是产品尺寸均符合该零件的生产要求,但由于级进模加工精度达不到要求,故不采用。(10内孔精度达不到要求,需要后期加工,延长生产周期)综合分析:单工序模由于生产效率、生产批量、冲件精度均达不到该托板零件的产品要求,故不采用。级进模虽然生产效率、生产批量都能达到产品要求,但由于冲件的内孔精度达不到该托板零件的产品要求,也不能采用。复合模无论是生产效率、生产批量还是产品精度都符合该托板零件的产品要求,故被采用。根据该托板零件的冲压工艺顺序确定复合模:落料+冲孔为最终的冲压工艺方式。四.排样12/364.1排样排样的是否合理,将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命,因此排样在冲压件的前期准备工作中十分重要。排样可分为以下3种:①有废料排样②少废料排样③无废料排样对于3种排样的分析:有废料排样对冲压件的尺寸有保证,冲出的产品质量较好,而且模具寿命较高,但它的材料利用率较低,增高了产品的生产成本,用于形状复杂、尺寸精度要求较高的零件。少废料排样的材料利用率较高,用于形状简单、尺寸精度要求不高的零件。无废料排样用于形状结构简单、尺寸精度要求不高的零件,但不易操作加工。本托板零件的形状结构简单、尺寸精度要求不高,本应选用无废料排样,但由于无废料排样难以保证零件的尺寸精度,而且无废料排样本身就难以实现,因此本托板的排样方案应选择少废料排样。4.2材料利用率13/36全进距η=LBnA×100%A为单个冲件表面积n为板料最多冲件个数B为条料宽度L为条料长度4.3条料宽度与搭边、料边的计算①托板横排:根据《冲压模具及设备》107页可知,圆形或圆角r>2t的工件,a1=1.2a=1.5②托板竖排:14/36根据《冲压模具及设备》107页可知,圆形或圆角r>2t的工件,a1=1.8a=2.54.条料的宽度B,采用初级定位B1=Dmax+2a=30+1.5×2=33B2=Dmax+2a=58+2.5×2=63查《冲压模具及设备》31页t=2mm时,选用长为2200mm,宽为1000mm的冷轧钢板。查《冲压模具及设备》表4-19得,条料宽度偏差∶B10△—=330—0.2B20△—=6300.6—根据材料利用率公式∶η=LBnA×100%15/36托板横排材料利用率∶η=2200100046.13261080×100%=65.1%托板竖排材料利用率∶η=2200100046.13261015×100%=61.5%η横>η竖,∴应选托板横排为最终排样方案。托板横排示意图如下∶导料销与条料之间的最小间隙Zmin,查《冲压模具及设备》表4—20,知∶Z=0.5mm,所以Bo=B+Z=33mm+0.5mm=33.5mm4.5压力计算冲压力P=P冲裁+P卸+P顶(或P推)冲裁力P1=K·L·t·τb=1.3×(3.14×16+38×2+14×2+4×2+3.14×10)×2×25016/36=125866N卸料力F卸=P1·K卸=125866×0.05=6293.3N顶料力P顶=P1·K顶=125866×0.06=7551.96N推件力P推=P1·n·K顶=125866×0.055×5=34613.15N∴P冲=P1+P卸+P推=125866+6293.3+34613.15=166772.28NP冲=(P1+P卸+P推)÷0.8=208466N查《冲压模具及设备》表3-4,开式固定台压力机主要参数规格表得∶此托板需要的冲压力应大于200吨,所以应选JA21-35开式固定台压力机。4.6压力中心的计算17/36由该托板零件图可以看出该托板上下、左右均对称,所以压力中心应在该托板的对称中心(10的圆心)上。五.托板冲压模具参数计算5.1模具凸凹模间的间隙1)间隙对冲压件质量的影响间隙越大,模具的寿命可以延长,但冲件的质量普遍不高,反之,间隙越小,冲件的质量越高,但模具的寿命会进一步缩短。因此,在保证冲压件质量的前提下,应选较大的间隙,若采用较小的间隙就必须提高模具的硬度和精度,从而减小模具的粗糙度,减小模具磨损,得以在保证冲压件质量的前提下,延长模具的使用寿命。2)间隙对冲压工艺的影响试验表明,冲件的单面间隙在材料厚度的5%~20%范围内时,冲裁力的降低不多,一般不超过冲裁力的5%~10%。间隙对Fx、Fo的影响较为显著,而当单面间隙增大到材料厚度的15%~25%时,卸料力几乎为零。3)冲裁间隙的确定一般采用经验法来确定。查《冲压模具及设备》表4-10得(93页)18/36Zmin=0.246mmZmax=0.360mm由于此托板冲件对尺寸要求不高,又采用的初级定位,故应取较大的间隙值,即∶Zmax=0.360mm5.2冲裁模刃口尺寸的计算1)冲裁模具刃口尺寸计算三原则①落料时应以凹模为基准,先确定凹模,再确定凸模。冲孔时应以凸模为基准,先确定凸模,再确定凹模。②凹模的刃口尺寸在设计时,其基本尺寸应靠近下限值。凸模的刃口尺寸在设计时,其基本尺寸应靠近上限值。③模具的设计精度应比冲件的精度高2~3级。2)冲裁模具刃口尺寸的计算A、凹凸模分开制作B、凹凸模配合制作本托板的外形尺寸简单,且为复合模,因此采用凹凸模配合制作。①该冲裁件中心孔为冲孔件,故应以凸模为基准,对10的圆形冲孔时∶19/36dp=(dmin+x△)04查《冲压模具及设备》表4-14(97页
本文标题:托板冲压工艺及模具设计
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