弹簧片冲压工艺分析与冷冲模设计VIP

毕 业 论 文（设计）论文题目 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 姓 名 000000 学 号 0000000000000 院 系 经济技术学院 专 业 机制 指导教师 0000000 职 称 教授 中国合肥二 o 一五年 五月弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 1 页 共 19 页目录1 绪论.21.1 冲压技术.21.2 模具的介绍.21.3 冷模具的介绍.32 工艺分析.32.1 弹簧片的工艺分析.32.2 冲压工艺性分析.33 工艺方案的确定.44 主要的设计及计算.54.1 毛坯尺寸的计算.54.2 排样方式的确定.64.3 载体的设置.74.4 条料宽度的确定.74.5 条料宽度，材料的进距和材料利用率的计算.74.6 冲压力的确定和压力中心的确定.84.7 压力机的选择.84.8 刃口分解设计.84.9 刃口尺寸的计算.95 模具主要零件设计.95.1 凹模和凸模.95.2 卸料版.125.3 上垫板.135.4 设计导向零件.145.5 设计固定零件.146 模具总装图绘制与模具零件材料的选用.14结论.17致谢.17参考文献.18弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 2 页 共 19 页弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计作者：000000 指导老师：00000（ 经济技术学院 机制 ）摘要：在现代的中国，有关机械这一方面的发展是越来越快，从而对模具的要求也是原来越严格，然而其中的冷冲模又是极其重要的。冷冲模具在整个模具行业中占了很大部分，根据专业人士推测，以后的中国，冷模具每年都会保持一定的增长速度，发展的相当快。完成一个制件的一个很重要的手段就是进行冲压，冲压成型的对象的材质往往是比较柔软的金属，比如弹簧片的材质是比较柔软的金属。现在就根据冷冲模具的有关知识，以弹簧片为对象，用级进模对其进行设计，利用 AutoCAD软件画出它的装配图，莫一个零件图，或者有关的图形。确定了制件的设计路线，明确了冲压成型的每一个工艺，并且每一个工艺中所需要的计算与校核，这样以来就可以确定模具安全，稳定，正常的运作。 通过这次的实践，我学到了从课本上没有学到的知识。并且对于课本上的知识，运用的非常好，并且比以前更加的了解。也达到了本课题的正确要求。 关键词 ：弹簧片 冲裁 弯曲 1 绪论1.1 冲压技术这些年来，冲压成型在与高新技术完美结合之后，尤其是与现代化计算机与信息技术以及与现代测控技术的完美结合之后，获得了飞跃式的发展速度。但我国的冲压技术与那些欧美国家相比，还有一段很大的差距，这些差距主要体现在模具装备及其制造工艺上，冲压的基础理论和成型工艺上，这样会导致我国的模具的健康，性能，效率，精度等各个方面不如一些欧美的发达国家。因为有了冲压技术与计算机信息技术的完美结合，工业产品的质量有了前所未有的提高，更新变化快，产品的种类多，批量大，成型形状复杂，精度高，特别是有了 CAD，CAM 等一些辅助软件，有了数控切削加工，数控电加工的技术。在信息化带动的今天，在全球化速度之快的今天，我国的冲压技术必须要提高，这样才能提高我国国家的综合国力。通过国家的改革开放与科学发展，利用强有力的措施，在我们机械人的拼搏下，我国的冲压技术肯定会更上一个台阶，最终达到先进国家的水平。在十三五期间，在新一代中央领导人的带领下，坚持走新型化的工业道路，持续地提高自主创新能力，我们相信我国的冲压技术一定会达到理想的水平。 1.2 模具的介绍 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 3 页 共 19 页大部分人对模具是非常熟悉的，像在一些机械，电工，车辆，仪器，船舶等行业中，用到模具成型的零件就占到 70%左右。因为模具成型精度高，生产效率高，耗能少，统一性好，这些优点是它与别的成型方式最大的不同之处。因此模具生产出的最终产品价值非常高，甚至高出模具本身的百倍。因此判断一个国家的制造业的水平之一就是模具技术。然而其中的冷冲模具又是非常重要的。1.3 冷冲模的介绍冷冲模一般是安装在压力机上的，常温下，通过对板料施加外力，从而使板料变形，从而获得制件的工具。按照工艺的类型可以分为冲裁模，弯曲模，拉伸膜，成型模。按照工序组合程度分，可以分为单工序模，复合模，级进模。2 工艺分析2.1 弹簧片的工艺介绍对此产品工艺性的分析，画出它的零件图和装配图。确定出它的所有的冲压方案，并从中选出最好的方案，在这之后，在每个工序中，进行相关的数据计算。得出模具的结构，最终把模具设计出来。2.2冲压工艺性分析冲压工艺方案和工艺性分析组成了冲压工艺的设计，为了避免更多的材料浪费，为了避免更多的作业时间，为了避免更多的工序数量，得到安全，正常，可靠的优质成品，而且模具非常健康并且长寿，而且使模具有一个简单的结构，减少更多的劳动量和成本，就需要非常好的工艺方案和有优良的工艺性。冲裁件对于冲裁工艺的适应性就叫冲压工艺性，一个制件的结构形状是否复杂，精度要求的高低，技术的要求，形位公差，对工艺的影响是非常之大的，直接影响到模具寿命，冲压件的质量等，所以必须要把其工艺性进行提高，在使用材料的这一项上看，这个零件是采用的塑性很好的AO纯铝，这样就会使它的冲压性能非常好，在零件精度这一项上看，这个零件并没有按IT14公差进行，所以冲压零件精度也能满足精度要求，在工艺这一项上来看，这个零件有落料，拉深，切边，冲孔这四种工序，在弹簧片结构这一项上来看，这个零件利用冲压成型最好。弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 4 页 共 19 页原始资料:工件名称：弹簧片工件简图：如图2-1所示材料：QSn6.5-0.1Y厚度:0.5材料冲压性能非常好，非常有利于冲裁。这个制件的结构并不怎么复杂，主体的部分为阶梯圆筒形，可以用拉伸的方法进行成型。有一个8mm的孔，孔与制件外围的距离分别4mm、4mm，4mm,39mm.这些距离远大于材料厚度0.5mm，是非常满足冲裁的。冲裁时对孔径的要求也是有一点的，通过查资料，此材料的抗剪切强度所对应的孔的直经能满足冲孔时的最小孔的直径的要求，然而材料：QSn6.5-0.1Y本身就有非常好的冲裁性能，便于冲裁工件别的好多尺寸也没有标注尺寸公差，就可以把它当做自由公差，要想更好的进行设计，我们可以取合适的等级精度，若是这样做的话，应该能达到本次课题的预期效果。3 工艺方案的确定 工艺方案的确定就是确定相关的工艺工序，工艺工序之间的排列与合成，工艺参数。冲压方案有好多种，我们要一个一个的方案，一个一个的工序去分析，在经济等因素的考虑下，选择最合理的方案。第一种：利用单工序冲裁模，第一步落料，第二步冲孔，最后成型。在压力机的一次作业行程中，在模具莫一工位中会完成莫一工序的冲压。这样的话，需要非常多的模具，就有很高的成本，但它有非常简单的操作，也有利于维护图 2-1 工件简图弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 5 页 共 19 页与保养，最主要的是它还能大批量生产。从整体上看，优点大于缺点。第二种：利用复合冲裁模，同时进行落料冲孔，最后成型。在模具的莫一工位上在同一时间完成两个或者两个以上的冲压工序。因此，它不需要太多的冲裁模具，但对于冲裁模具的要求非常严格。并且很难维修保养，制造出来的精度也不高。并且在作业中，经常出现问题。 第三种：利用级进冲裁模，按照一定的顺序，将冲裁件的全部工序在一次冲压行程中完成，其中的条料会在不同的工位上完成冲裁。这样就只需一个模具。这样以来，对于精度的要求非常之高。有了非常复杂的操作，但同样也有了非常少的成本。综合上面三种方案优缺点的分析，最适合本课题的应是第一种方案。可以在落料冲孔复合模和成型模上一次性的，非常迅速的完成作业。4 主要的设计及计算4.1毛坯尺寸的计算查 阅 资 料 得)(17.08/)180/ 00txrtxrL （弯 曲当 时90)(57.2/)00ttxr（弯 曲 图 4-1 弯曲毛坯长度弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 6 页 共 19 页式 中 -弯 曲 件 中 心 角 ( )；r-弯 曲 件 内 表 面 的 圆 角 半 径 (mm)；-弯 曲 件 中 性 层 系 数 ；0x-应 变 中 性 层 的 曲 率 半 径 (mm)。所 以 L 展 开 为 43mm。4.2 排 样 方 式 的 确 定在 冲 裁 之 前 ， 必 须 要 确 定 好 排 样 方 式 ， 排 样 方 式 的 合 理 会 影 响 到 材 料 的耗 能 ， 经 济 的 利 用 ， 制 件 的 质 量 ， 模 具 的 健 康 程 度 等 。 当 生 产 大 批 量 制 件 时 ，它 的 材 料 的 成 本 占 到 冲 裁 件 非 常 大 的 一 部 分 ， 估 计 有 60%， 甚 至 比 这 还 多 ，为 了 减 少 成 本 ， 减 少 浪 费 ， 应 该 使 更 多 的 材 料 都 能 用 上 。 所 以 排 样 的 好 与 不好 非 常 重 要 ， 而 材 料 的 利 用 率 又 决 定 了 排 样 的 好 与 不 好 。 材 料 的 利 用 率 等 于零 部 件 的 表 面 积 除 以 所 用 材 料 的 表 面 积 。 = (na/Ch)100%式 中 A-冲 裁 件 面 积 （ 包 括 冲 出 的 小 孔 在 内 ） （ mm） ；n-一 个 进 距 内 冲 件 数 量 ；C-条 料 宽 度 （ mm） ；h-进 距 （ mm） 。为 了 提 高 材 料 的 利 用 率 ， 减 少 成 本 。 应 该 就 要 较 少 废 料 的 表 面 积 。 废 料又 分 为 工 艺 废 料 和 结 构 废 料 。 零 件 与 零 件 的 废 料 和 料 头 和 料 尾 产 生 的 废 料 叫工 艺 废 料 。 而 零 件 本 身 的 轮 廓 产 生 的 废 料 为 结 构 废 料 。考虑到操作的方便，可以选作单排。图 4-2 排样图弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 7 页 共 19 页材 料 的 利 用 率 ： =NA/CL 式 中 A-冲 裁 件 的 表 面 积 ；N-一 张 板 上 冲 件 的 总 数 目 ；L-板 料 的 长 度 ；C-板 料 的 宽 度 。这 一 次 用 的 是 横 排 利用率大概在 65%左右。4 3 载 体 的 设 置在 冲 压 的 进 行 中 ， 条 料 每 一 次 向 着 前 面 送 进 的 距 离 为 步 距 ， 它 的 数 值 大小 是 排 样 沿 送 进 的 方 向 两 个 相 邻 的 毛 坯 之 间 的 最 小 距 离 值 。步 距 的 公 式 为 ： S = L + a式 中 S-冲 裁 步 距L-沿 着 条 料 送 进 的 方 向 ， 毛 坯 的 外 形 轮 廓 的 最 大 宽 度 值 36a-沿 送 进 方 向 的 搭 边 值 1.5S=9.5若 使 对 送 进 ， 定 位 和 导 正 有 着 益 处 ， 并 且 使 末 尾 一 个 工 位 前 的 条 料 的两 侧 的 外 形 完 整 ， 应 该 采 用 双 侧 载 体 。4.4 条 料 宽 度 的 确 定通 过 排 样 结 果 确 定 毛 坯 所 需 要 条 料 的 宽 度 方 向 的 最 小 尺 寸 为 条 料 宽 度 。公 式 为C=D+2B+式 中 C-条 料 宽 度 的 理 论 值 44.5D-垂 直 于 送 料 方 向 毛 坯 的 最 大 轮 廓 尺 寸 。B-侧 搭 边 值 1.3（ 冲 压 工 艺 与 模 具 设 计 ） -条 料 与 板 料 之 间 的 间 隙 0.5（ 冲 压 工 艺 与 模 具 设 计 表 2.12）该 零 件 条 料 宽 度 的 确 定 ：B=43+ 21.3+ = 45.6mm4.5 条 料 宽 度 ， 材 料 进 距 和 材 料 利 用 率 的 计 算弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 8 页 共 19 页通过查表得工件之间的搭边值 A=1.5mm，边距搭边值为 B=1.3mm 设送料进距为 H,材料利用率为 则 H=D+A=8+1.5=9.5mmC=D+2B=43+2*1.3=45.6mm =253/45.6*9.5=0.58 4.6 冲压力的确定和压力中心的确定QSN6.5-0.1Y 所满足的抗拉强度为 350MPa1.落料力此 模 具 的 出 料 方 式 为 固 定 卸 料 和 后 方 出 料 。1）冲裁力。 5KN0.3X1F7.冲落2）推件力，通过查表得出推件力系数 k=0.05，凹模中的卡件数=h/t=6/3=2nF 冲 nkf20.05550.55K N3）卸料力。通过查表得出卸料力系数 K 卸=0.05。F 卸 K 卸 F0.0571.53.5K N4）总冲压力 1F1 F+ F 推+ F 卸71.5+5+0.55+3.5=80.55K N压力中心就在中点，因为此零件是一个旋转件4.7 压力机的选择可以选择开式压力机 JB20-10。因为它的公称压力 F=100kn 大于总冲压力，Hmax-5mm 大于或等于 Hm,Hm 小于或等于 Hm+10mm.它的滑行行程大于成型高度的2-2.5 倍，它的工作台面尺寸比模具尺寸大. 48 刃口分解设计对 于 一 次 性 冲 切 的 这 样 的 边 要 么 是 有 公 差 要 求 的 ， 要 么 采 用 滑 动 配 合 方 式 的 。 为 了 方 便 加 工 ， 刃 口 分 解 必 须 要 充 分 考 虑 加 工 成 型 方 式 和 加 工的 设 备 。 刃 口 分 解 与 重 组 必 须 要 朝 着 模 具 简 单 的 方 向 发 展 ， 最 好 有 非 常 少 次的 分 解 的 阶 段 。 重 组 之 后 应 当 有 一 个 简 化 ， 有 应 当 的 强 度 ， 形 状 有 规 律 ， 方便 加 工 的 凹 模 和 凸 模 。 在 以 下 情 况 下 需 要 进 行 分 解 ， 第 一 种 情 况 ； 零 件 的 外弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 9 页 共 19 页围 表 面 有 毛 刺 ， 且 方 向 各 不 相 同 。 第 二 种 情 况 ； 形 状 非 常 复 杂 ， 有 的 部 位 细而 长 ， 有 的 槽 又 非 常 的 窄 。 分 解 后 ， 内 轮 廓 和 外 轮 廓 在 各 个 阶 段 期 间 应 保 持圆 滑 和 平 直 。 分 解 还 要 满 足 相 应 的 零 件 的 尺 寸 ， 精 度 和 形 状 的 要 求 。 避 免 过多 的 分 段 塔 结 点 ， 避 免 塔 接 点 在 外 形 非 常 重 要 的 地 方 和 零 件 的 薄 弱 之 处 。 4.9 刃 口 尺 寸 的 计 算由给出的题目可知，冲孔直径和冲孔尺寸均为 3.5mm冲 孔 凸