说明书 (2)

江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第1页共24页第1章概述1.1冲压的概念冲压就是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定的形状和尺寸零件的一种加工方法。因为常在室温下进行加工，所以称为冷冲压。1.2冲压工序的分类冲压工艺按其变形性质概括起来可分为分两大类，即离工序和成形工序。分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两大类按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形(胀形、翻边、缩口和旋压)四种基本工序，还有其他爆炸、电水、电磁、激光冲击和超塑性的成形方式。生产中不能以一种工序独立作业，有时候要多工序组合加工，灵活运用。1.3冲压工艺的特点与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第2页共24页一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。1.4冲压模具发展方向随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，主要以以计算机辅助设计技术为主，像CAD和PRO/E等绘图软件，CAE/CAM的计算机辅助模拟软件与计算机辅助制造软件。技术经验与软件模拟是未来模具发展的趋势。随着科学技术的发展，模具制造技术越来越先进，模具设计制造向着现代化、标准化和专业化生产方向发展。高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝线切割技术和磨削及抛光加工技术等等，必将成为模具制造技术的主流。江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第3页共24页第2章零件工艺性分析2.1设计任务书如图2-1所示，该零件为衬板，材料为H62的板材，厚度为0.5mm，大批量生产。图2-1衬板零件图2.2冲压材料该冲压件的材料为H62，H62黄铜H62黄铜表示平均含铜量为62%的普通黄铜，在普通黄铜的基础上加入其它元素的铜合金称特殊黄铜，仍以H表示，后面会跟其它添加元素的化学符号和平均成份，如H62为含铜量为60.5%～63.5%,余量为锌含量。其抗剪强度MPa420~260b，抗拉强度MPa420~300b。2.3结构形状工件的结构简单，只需冲孔和落料两个基本工序即可，为一带孔的长方形，长宽分别为31mm和10mm；零件呈轴对称分布，圆孔直径为4mm，零件的左边切掉一块长16mm宽2mm的矩形。江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第4页共24页2.4尺寸精度和粗糙度该工件只有冲孔个落料两个工序，材料H62的铜，在冲孔是应有一定的凸凹模间隙。工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT13级，尺寸精度较低，普通冲裁就能满足要求，不需要采用精冲或修整等特殊冲裁方式。江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第5页共24页第3章生产工艺方案制定3.1工艺方案根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔两种。按其先后顺序组合，可得如下几种方案：（1）先冲孔，后落料，单工序冲压；（2）冲孔——落料，单件复合冲压；（3）冲孔——落料级进冲模，采用级进模生产。3.2工艺方案的比较（1）单工序模：单工序模是指只有一个工位，只完成一道工序的冲模，它可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等。由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。（2）级进模：级进模又叫连续模，压力机的一次行程中，在模具的不同位置完成两道或两道以上的工序。级进模生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制复杂，调整维修麻烦工作精度低。（3）复合模：压力机的一次行程中，在模具的相同位置完成两道或两道以上的工序。采用复合模加工成形，生产率较高，工件精度高，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。综上所述：方案一模具结构简单，但需要两道工序，两幅模具，生产效率低，零件精度较差，在批量较大的情况下不适合使用。方案二只需要一副模具，冲压件形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率较高。方案三也只需要一副模具，生产效率也高，但与方案二相比零件的精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销，模具制装配较复合模具复杂。江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第6页共24页第4章模具结构的选择4.1模具形式复合模又可分为正装式和倒装式。正装式特点：工件和冲孔废料都落在凹模孔，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。倒装式特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大，因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件有两个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便，另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也低，所以从操作方便、模具制造简单等方便考虑，决定采用倒装式复合模。4.2送料方式送料采用自动送料的方式，在一定时间内不需要人工进行操作而自动完成冲压工作，适合零件的大批量生产。4.3定位方式定位方式分为横向和纵向两种。横向定位只能保证条料有正确的送进方向，而纵向定位能控制条料一次送进的步距，可保证纵向搭边值，故选择纵向定位方式为宜，选择弹顶式挡料销纵向定位，安装在复合模的弹性卸料板上，工作是可随凹模下行而压入孔内，操作方便。4.4导向方式导向装置有许多，分为导板式导向装置、导柱导套式导向装置和滚珠式导向装置。针对这次加工的产品精度要求不高，故采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且零件在压力机上的安装比较简单，操作方便，还可降低成本。江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第7页共24页第5章工艺计算5.1排样设计及毛坯尺寸计算设计模具时，条料的排样方案很重要。合理的排样应该是在保证制件质量，有利于建华模具结构的前提下，以最少的材料消耗，冲出最多的合格制件。为提高模具的使用寿命，保证冲裁件的质量，降低生产成本。排样方法很多，有直排、斜排、直对排、混合排、多排和冲裁搭边。对于简单几何形状，如矩形的冲件宜采用直排排样形式。直排可采取无搭边和有搭边的两种方式。（1）无搭边排样方式无搭边排样其产生的废料极少，此种排样方法是沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具的寿命更差一些，但材料的利用率最高。如图5-1所示。图5-1无搭边排样（2）有搭边排样方式此种排样方式是沿冲件全部外形冲裁，在冲裁周边都留有搭边，因此材料的利用率低，但冲件的尺寸完全有冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用这种有废料排样。①确定搭边值；查文献，确定搭边值a，a1。可得当t=0.5mm时，a=0.5,a1=0.5。②确定条料宽度；江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第8页共24页采用无测压装置。所以ZaDB2（5-1）式中D—条料的宽度，Z—导尺与最宽条料之间的最小间隙。查文献得Z=0.2mm。所以条料宽度B=（31+2×2+0.2）=35.2mm。③有搭边排样图，如下图5-2所示。图5-2有搭边排样5.2材料利用率%1001LAnFη（5-3）式中n—板料上实际冲裁的零件数量；1F—个冲裁件的实际面积，2mm;L—条料长度，mm；A—条料宽度，mm。综合两种排样方法，第一种排样相比第二种排样的材料利用率较高，但两者材料利用率区别不大，第一种对模具精度要求高，一般模具无法满足，故不采用第一种，所以选第二种，采用有搭边直排方式。江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第9页共24页5.3冲裁工序总力的计算由工件结构和前面所确定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分：冲一个直径17的大圆孔的力1F、冲四个直径6.4的圆孔的力2F，冲外形轮廓的力3F、采用弹性卸料装置和下出料方式的卸料力xF、推件力TF。考虑到模具刃部被磨损，图凹模间隙不均匀和波动，材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时公式：bKLtF式中：F—冲裁力（kN）；L—冲裁件剪切周边长度（mm）；t—冲裁件材料厚度（mm）；b—被冲材料的抗剪强度（MPa）；K—系数，一般取1.3。为方便计算，可由公式5-5代替上式：bbLtKLtF（5-5）式中：b—材料抗拉强度（MPa）。查资料得MPab300KNKLtFb14.693005.0566.3543.1推件力、卸料力可用以公式5-6,5-7计算：3FnKFTT（5-6）3FnKFxX（5-7）式中：TF—推件力系数，查文献得06.0TK；XF—卸料力系数，由手册查得04.0XF；n—同时卡在凹模的工件（取1n）。代入数据得：KNFX76.214.6904.0江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第10页共24页KNFT45.1214.6906.03冲裁工序总力：KNFFFFTXZ34.8445.1276.214.695.4初选压力机根据的模具的结构形式，综合考虑模具的总体结构尺寸以及冲裁工序总力。查文献初选公称压力为100KN的开式可倾压力机。5.5确定凸凹模间隙，计算图凹模刃口尺寸5.5.1凸凹模刃口尺寸的计算基本原则由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带是因为凹模刃口挤切材料产生的，冲裁件的光亮带是由于凸模刃口挤切材料产生的，一次设计凸凹模刃口应区分冲孔和落料，并遵循以下原则：（1）先确定基准模刃口尺寸设计落料模先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模尺寸而获得，设计冲孔模先确定凹模尺寸，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模间隙获得。（2）遵循冲模在使用过程中的磨损规律冲裁过程中，凸凹模与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，凸凹模间隙越磨越大。设计落料模具时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小尺寸。设计冲孔模具时，凸模基本尺寸应取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。不管冲孔还是落料，冲裁间隙一般选取最小合理间隙值。（3）考虑工件精度与模具精度的关系选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系。既要保证工件的精度要求，也要保证有合理的间隙值，一般取冲模精度较工件精度高2~4级。（4）公差标注遵循“入体”原则江苏技术师范学院冲压模具课程设计说明书第11页共24页工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都要按入体原则标注单项公差。5.5.2凸凹模间隙的确定模具刃口尺寸及公差是影响冲裁尺寸精度的主要因素，模具的合理间隙值也是靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证的，因此正确的确定凸凹模刃口尺寸及公差是冲裁模具设计的关键工作。冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命都有很大的影响。设计模具时，应选用合理间隙值。但分别符合这些要求的合理间隙值并不相同，只是彼此接近。生产中，通常是选择一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合