第一讲工艺方案及排样设计(2H)

项目一冲裁模设计模块一冲裁模具设计深圳职业技术学院项目一冲裁模设计1.0冲压与冲模概念1.冲压（工艺）在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需件的一种压力加工方法。项目一冲裁模设计1.0冲压与冲模概念(续)2.冲模在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冷冲模或冲模）。项目一冲裁模设计1.0冲压与冲模概念(续)3.冲压设备冲压设备主要是指压力机,工作台上面安装冲压模具下模,滑块下面安装上模,滑块上下运动带动上模上下运动,形成模具的开模合模动作。项目一冲裁模设计冲压生产三要素合理的冲压工艺先进的模具高效的冲压设备1.0冲压与冲模概念(续)4.冲压生产三要素项目一冲裁模设计1.0冲压与冲模概念(续）优点：低耗、高效、低成本“一模一样”、质量稳定、互换性好可加工薄壁、复杂零件对工人的技术要求较低缺点：噪音大安全性较差应用：冲压适于批量生产5.冲压加工的特点项目一冲裁模设计1.1引导案例1.1.1冲裁基本概念如图1-1所示，当压力机滑块带动凸模向下运动时，板料就受到凸、凹模的剪切作用而沿一定的轮廓互相分离。图1-1普通冲裁示意图项目一冲裁模设计图1-2冲裁产品当以封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料；当以封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。很明显，图1-2(a)、(b)所示产品可通过落料工序成型，图1-2(c)、(d)所示产品需要冲孔、落料两道工序才能成型。(a)不锈钢指示牌(b)不锈钢标牌(c)垫圈(d)手机装饰板项目一冲裁模设计落料模的工序特征a)模具简图（剖视图）b)材料分离状态项目一冲裁模设计冲孔模的工序特征a)模具简图（剖视图）b)材料分离状态项目一冲裁模设计1.1.2冲裁变形过程板料的分离是瞬间完成的，冲裁变形过程可细分成三个阶段，如图1-3所示。图1-3冲裁时板料的变形过程项目一冲裁模设计1．弹性变形阶段如图1-3(a)所示，当凸模开始接触板料并下压时，板料发生弹性压缩和弯曲。板料略有挤入凹模洞口的现象。此时，以凹模刃口轮廓为界，轮廓内的板料向下弯拱，轮廓外的板料则上翘。随着凸模继续下压，材料内的应力不断增大，达到弹性极限时，弹性变形阶段结束，进入塑性变形阶段。2．塑性变形阶段如图1-3(b)所示，当板料的应力达到屈服点，板料进入塑性变形阶段。凸模切入板料，板料被挤入凹模洞口。随着凸模的继续下压，应力不断加大，直到应力达到板料抗剪强度，塑性变形阶段结束。3．断裂分离阶段如图1-3(c)、(d)所示，当板料的应力达到材料抗剪强度后，凸模继内部扩展。当上下裂纹重合时，板料便实现了分离。凸模继续下行，已分离的材料克服摩擦阻力，从凹模中推出，完成整个冲裁过程续下压，凸、凹模刃口附近产生的微裂纹不断向板料。项目一冲裁模设计1.1.3冲裁变形特点在凸、凹模之间的间隙合理、模具刃口状况良好时，普通冲裁所得工件的断面特征如图1-4所示，冲裁件断面明显地分为四个特征区，即圆角带a、光亮带b、断裂带c和毛刺区d。图1-4冲裁断面特征(a)冲孔件(b)落料件项目一冲裁模设计1.4冲裁模具类型及特点•单工序冲裁模1.冲压精度:一般2.零件平整程度:一般3.生产率:低4.模具制造成本:低1.4.1单工序冲裁模5.生产性质：小批量项目一冲裁模设计1.4冲裁模具类型类型及结构（续）•复合冲裁模1.4.2复合冲裁模1.冲压精度:IT10~IT82.零件平整程度:不平整3.生产率:稍低4.模具制造成本:复杂零件，低于级进模5.生产性质：中批量项目一冲裁模设计1.4冲裁模具类型类型及结构（续）•级进冲裁模1.4.3级进冲裁模1.冲压精度:IT13~IT102.零件平整程度:平整3.生产率:较高4.模具制造成本:简单零件，低于复合模5.生产性质：大批量项目一冲裁模设计表1-1冲裁模具设计工作任务书名称图样及技术要求工作对象(如零件)零件名称：止动片零件尺寸：如图所示生产批量：大批量材料：45钢材料厚度：2mm生产工作要求手工送料，大批量，毛刺不大于0.12mm任务要求编写计算说明书1份(Word文档格式)；绘制模具总装图1张、零件图7～10张(采用AutoCAD绘制)完成任务的思路为了能使本项目顺利完成，应按照表1-32“止动片冲孔落料复合模设计工作引导文”的提示进行模具设计工作，在设计过程中掌握相关的知识技能项目一冲裁模设计1.3相关知识1.3.1冲裁件结构工艺设计规范1．冲裁件的形状和尺寸(1)冲裁件形状尽可能设计成简单、对称，使排样时废料最少。(2)冲裁件的外形或内孔应避免尖角连接，除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外,宜有适当的圆角，其半径最小值参见表1-2。项目一冲裁模设计表1-2冲裁件的圆角半径连接角度≥90°90°≥90°90°简图低碳钢黄铜、铝高碳钢、合金钢0.30t0.24t0.45t0.50t0.35t0.70t0.35t0.20t0.50t0.60t0.45t0.90t项目一冲裁模设计(3)冲裁件凸出臂和凹槽的宽度不宜过小，其合理数值参见表1-3。表1-3冲裁件凸出臂和凹槽的宽度材料宽度B硬钢(1.5～2.0)t黄铜、软钢(1.0～2.0)t紫铜、铝(0.8～0.9)t项目一冲裁模设计(4)冲孔时,孔径不宜过小，其最小孔尺寸见表1-4。表1-4自由凸模冲孔的最小尺寸材料(厚度为t)硬钢软钢及黄铜铝、锌d≥1.3td≥1.0td≥0.8ta≥1.2ta≥0.9ta≥0.7ta≥0.9ta≥0.7ta≥0.5ta≥1.0ta≥0.8ta≥0.6t项目一冲裁模设计(5)孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应过小，其许可值如图1-5所示。图1-5孔边距项目一冲裁模设计2．冲裁件精度冲裁件的内外形经济精度不高于GB1800—86IT11级。一般要求落料件精度最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。公差值参见表1-5、表1-6。表1-5冲裁件外形与内孔尺寸公差0.2～0.50.5～1.01.0～2.02.0～4.04.0～6.0材料厚度零件尺寸公差100.08/0.050.12/0.080.18/0.100.24/0.0120.30/0.1510～500.10/0.080.16/0.100.22/0.120.28/0.150.35/0.2050～1500.14/0.120.22/0.120.30/0.160.40/0.200.50/0.25150～3000.200.300.500.701.00mm项目一冲裁模设计表1-6同时冲出两孔的孔中心距公差mm≤11～22～44～6材料厚度孔中心距尺寸公差50±0.10±0.12±0.15±0.2050～150±0.15±0.20±0.25±0.30150～300±0.20±0.30±0.35±0.40项目一冲裁模设计任务一•试对任务书中的工件进行冲裁工艺分析（判断是否适合冲裁及选择模具种类）项目一冲裁模设计1.3.2排样设计规范条料是冲裁中最常用的坯料，冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计的主要内容包括选择排样形式、确定搭边数值、计算条料宽度、步距及材料利用率、画出排样图。1．确定排样形式排样形式决定了材料使用率，设计时可根据产品形状参考表1-7选择适当的排样形式。项目一冲裁模设计表1-7排样形式排样形式有废料排样少废料及无废料排样适用产品形状直排几何形状简单的制件(如圆形、矩形等)斜排L形或其他复杂外形制件，这些制件直排时废料较多对排T、U、E形制件，这些制件直排或斜排时废料较多混合排样材料及厚度均相同的不同制件，适于大批量生产多排大批量生产中轮廓尺寸较小的制件冲裁搭边大批量生产中小而窄的制件项目一冲裁模设计2．确定搭边值排样时冲裁件与冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。搭边过大，浪费材料；搭边过小，起不到搭边作用。过小的搭边还可能被拉入凸、凹模之间的间隙中，使模具刃口破坏。设计时可参考表1-8确定板料冲裁时的合理搭边值。项目一冲裁模设计表1-8板料冲裁时的合理搭边值圆形或圆角r2t的工件矩形件边长L50矩形件边长L≥50或圆角r2t的工件材料厚度ta1aa1aa1a0.251.82.02.22.52.83.0≥.25～0.51.21.51.82.02.22.5≥0.5～0.81.01.21.51.81.82.0≥0.8～1.20.81.01.21.51.51.8≥1.2～1.61.01.21.51.81.82.0≥1.6～2.01.21.51.82.22.02.2≥2.0～2.51.51.82.02.52.22.5≥2.5～3.01.82.22.22.82.52.8项目一冲裁模设计3．确定送料步距、条料宽度、材料利用率1)送料步距S条料在模具上每次送进的距离称为送料步距(简称步距或进距)。每个步距可以冲出一个制件，也可以冲出几个制件。每次只冲一个制件的步距S的计算公式为S = L + a1(1-1)2)条料宽度B条料是由板料(或带料)剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定条料宽度B的上偏差为零，下偏差为负值(－D)。项目一冲裁模设计无论是手工送料还是自动送料，一般都要在凹模上设导料板，以保证送进的方向。有时为了使板料紧靠一侧导料板送进（可省料），可设侧压装置。项目一冲裁模设计模具的导料板之间有侧压装置时(见图1-6(a))，条料宽度按式(1-2)计算式中：D为冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸；a为冲裁件与条料侧边之间的搭边；⊿为条料宽度下偏差(见表1-9)。0)2(aDB(1-2)(a)有侧压装置时(b)无侧压装置时图1-6条料宽度的确定项目一冲裁模设计表1-9条料宽度偏差材料厚度t条料宽度B～11～22～33～5～50-0.4-0.5-0.7-0.950～10-0.5-0.6-0.8-1.0100～150-0.6-0.7-0.9-1.1150～220-0.7-0.8-1.0-1.2220～300-0.8-0.9-1.1-1.3项目一冲裁模设计(a)有侧压装置时(b)无侧压装置时图1-6条料宽度的确定项目一冲裁模设计当条料在无侧压装置的导料板之间送料时(见图1-6(b)),条料宽度按式(1-3)计算式中：b为条料与导料板之间的间隙(见表1-10)。0)2(baDB(1-3)表1-10条料与导料板之间的单面间隙b无侧压装置有侧压装置条料宽度板料厚度t≤100100～200200～200≤100100≤10.50.51581～50.81158项目一冲裁模设计3)材料利用率h的计算如图1-7所示，冲裁时会产生结构废料与工艺废料，一个步距内的材料利用率可按式(1-4)计算式中：A为冲裁件面积；B为条料宽度；S为送料步距。整张条料的材料利用率可按式(1-5)计算式中：n为条料上实际冲裁的零件数；A为冲裁件面积；B为条料宽度；L为条料长度。(1-4)(1-5)%100BSA%100BLnA总项目一冲裁模设计图1-7结构与工艺废料项目一冲裁模设计4．绘制排样图如图1-8所示，排样图应反映出条料(带料)宽度及公差、送料步距及搭边a、a1值，冲裁时各工步先后顺序与位置，条料(带料)的轧制方向，并习惯以剖面线表示冲压位置。图1-8排样图项目一冲裁模设计任务二试对任务书中的工件进行排样设计（设计排样图、计算材料利用率）