关 键 词：

任务书毕业论文cad图纸 全套机械资料 178 固定垫板冲裁模具设计【任务书毕业论文cad图纸】【全套机械资料】 固定 垫板 模具设计 任务书 毕业论文 cad 图纸 全套 机械 资料

资源描述：

178 固定垫板冲裁模具设计【任务书毕业论文cad图纸】【全套机械资料】,任务书毕业论文cad图纸,全套机械资料,178,固定垫板冲裁模具设计【任务书毕业论文cad图纸】【全套机械资料】,固定,垫板,模具设计,任务书,毕业论文,cad,图纸,全套,机械,资料

内容简介：

固定垫板冲裁模具设计,姓名：刘礼 班级：机制052 学号： 20050434 课题类型： 毕业设计 指导老师： 樊十全老师 专业： 机械设计制造及其自动化,设计零件图样,零件名称：固定垫板 冲压技术要求 材料：Q235 材料厚度：2.5mm 生产批量：月产47万件 精度要求：保证中心孔与外形轮廓的一定位置精度,冲裁模设计程序及步骤,1.冲裁件的工艺性分析和方案确定 1.1零件的工艺性分析 图样所示零件均未标注公差的一般尺寸,按惯例取公差等级IT12 级,符合一般冲压的精度要求,模具精度取 IT9 即可。 图样零件材为 Q235 钢板,能够进行一般的冲压加工,市场上也容易得到这种材料,价格适中。 外形落料的工艺性: 零件属于中小零件,材料厚 t= 2.5mm,外形简单,结构对称,是由圆弧和直线组成,尺寸精度要求一般,因此可用冲裁落料工艺。 冲孔工艺: 冲中心孔孔径为 20 mm,两小孔孔径为 10 mm,中心孔与两个小孔之间距离为5 mm,材料Q235抗剪强度=310380Mpa,一般冲孔模可冲压的最小孔径为dt=2.5 mm,故各孔均符合冲压工艺要求。孔尺寸精度要求一般可采用冲孔工艺。 综合以上几个方面的情况可认为图样所示主要冲压工序的工艺性良好。,2.2确定合理冲压工艺方案 图样所示零件所需的基本工序为冲孔、落料。可拟定出如下工艺方案: 方案1.用单工序模分四次加工,即:冲孔(中心孔)冲孔(小孔)-冲孔(小孔)落料。 方案2.用单工序模和复合模分两次加工,即:落料冲孔(中心孔和小孔) 。 方案3.用复合模一次加工。 方案4.用极进模冲制。 采用方案1、2工序太多会使工件尺寸的积累误差加大,生产率低,操作不方便也不安全,但模具简单,制造周期短,不过工序分散,模具和设备数量要求多。 采用方案3零件生产率提高,尺寸精度较好,使用的设备较少,产品质量高,但复合模具结构复杂,制造精度要求高，成本高且模具寿命较低。,采用方案4生产率提高,尺寸精度可以保证,模具寿命长,但设计制造也复杂。 比较各个方案,方案4适合在大批量生产用任意几何形状板类零件冲裁,而且比较简单，内孔数量不太多，能够保证产品的质量,生产效率也高,使用寿命长。 综合生产成本方案4更经济,现确定用此方案进行生产。 根据给定的产量的要求,按每月22天/每天8小时计,实行单班生产,则每分钟的产量是45件。 因此采用普通板人工送料,即可满足生产的需要。 根据市场的供应情况原材料选1000mm2000mm2.5mm热轧钢板。,3.毛坯排样类型及选择 对所示零件,依据条料的供应形式，被冲零件形状及尺寸变形关系，典型的排样方案有两种如下图:,采用第一种方案要求条料宽度小,模具宽度小,但模具会较长,而且送进步距长,不便实现快速生产。 采用第二种方案模具宽度增加,但模具长度会缩短,送进步距小,便于提高生产效率。 两种方案的材料的利用率相当,在同样保证产品质量的情况下,根据少（无）废料及最佳经济原则，方案二的生产效率较高,所以考虑拟用第二种排样方案。,4零件排样分析 4.1工序排样类型 根据零件的冲压要求,所以该零件的冲压适于落料型工序排样。设定工序排样为：（1）冲中心孔20，（2）冲两个小孔R5，（3）落料。 4.2确定冲裁位置 冲裁位置的确定既是确定凹模形孔的分布位置，工位数及各工位的作业内容，明确零件在模具的冲制顺序。 如图所示 ：,4.3零件排样样图 根据以上几个方向的设计,经综合分析比较,可确定图样所示零件的冲压工序排样图如图所示，采用直排的排样方式，零件的冲制用三工位级进模。 第一工位：冲中心孔 第二工位: 冲小孔 (两个小孔一个工位完成) 第三工位: 落料 冲缺口 外形落料 冲小孔 冲中心孔,4.4确定步距大小 查表（搭边数值表）知，搭边值为： 沿送进方向搭边为 =2 mm 侧向搭边为 =2.5 mm 由此可算出步距初定为： S=c+ =2（5+15）+2=42 mm 式中：c-制品最大宽度（mm） a-零件间侧向搭边值（mm） 由此可以算出一个步距内材料的利用率为： = 100%= 100%=58.3% 式中：A-一个步距内冲裁件的实际面积（mm）； B-条料宽度（mm）； S-步距（mm）。 由利用率可知，排样合理。,4.5计算条料宽度 模具结构采用初始挡料销和挡料杆定距装置，并在条料的送进过程中安有侧压装置，这样能使条料始终紧靠同一侧导料板送进，因此只须在条料与另一侧导料板间留有间隙，故按下式计算，查表得：=0.8,Z=5 条料宽度： B=（Dmax+2a)=（70+22.5)=75 mm 导料板之间的距离： A=B+Z= Dmax+2a +Z =70+22.5+5 =80 mm 式中：B-条料宽度（mm）； A-导料板之间的距离（mm）； -条料宽度的单向（负向）偏差（mm）； Z-导料板与最宽条之间的间隙（mm）； a-侧搭边值（mm）； Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm）。,4.6条料尺寸及步距精度 条料宽度定为 B=75 mm ， 步距为 S=42 mm； 步距精度: 工位数为 n=3 ； 由轮廓尺寸精度查得T1=0.1； 根据冲裁的间隙 从修正系数表中查得 K=1.00； 根据经验公式:T/2 =T1K/21.44=0.0314 取T/2=0.04 T/2-步距对称偏差值； T1-冲件沿送料方向最大轮廓尺寸精度提高三级后实际公差值； n-工位数； k-修正系数。 4.7零件产品材料成本,由钢板尺寸规格1000mm2000mm考虑到材料的利用率和可保持连续冲裁状态的送料稳定,可将板料按下图所示裁成条料进行冲压,这样每块板裁成13条长度为1972mm、宽度为75mm的条料。 每整块钢板可冲的零件数为 47个13=611个,正常情况下每月使用770张钢板，每张钢板的重量约为 13 kg,所以每月需要 10010kg的钢板,设每吨钢材2725元,则算出每个零件的材料成本约为0.058元。,5.冲裁力的计算 5.1冲裁力的分类及计算步骤 按工序排样图所示,该零件冲压力由多个部分组成: 冲孔力 F :由四个部分组成,即F1、F2、F4，其中F1为冲中心孔的力， F2冲为两小孔的力， F4为冲缺口的力。 落料力F3：F3为冲外形轮廓的落料力。 推件力Ft:有三个部分组成,冲中心孔和两个小孔及冲外形轮廓还有冲缺产生的力。,(1).计算冲裁力公式为:F=KLtb F-冲裁力(N); L-冲裁周边长度(mm); t-材料厚度(mm); b-材料抗剪强度(Mpa); k-修正系数，一般K取1.3。 由设计手册查得b=310-380Mpa,取b=343Mpa,修正系数k取1.3。 F1=KL1tb=70006.3 N F2=KL2tb=70006.3 N F4=KL4tb= 33442.5 N (2).计算落料力： F3=KL3tb=1.32(5+5+40)+3.14302.5343=216484.45 N (3)计算推件力公式为:Ft=nKtF,Ft-推件力(N) n -同时卡在凹模内的冲裁件数 K -推件力系数 由表推件力系数查出 k=0.055 ; n=h/t h为凹模型口直壁高度,t为板料厚度. 由模具设计手册查得 h=5 mm,n=5/2=2.5个 推件力： Ft1=nKtF1=20.05570006.3=7700.693N Ft2=nKtF2=Ft1=7700.693N Ft3=nktF3=20.055216484.45=23813.3N Ft4=nKtF4=20.05533442.5=3678.67N 则有: Ft=Ft1+Ft2+Ft3+Ft4=42893.365N (4)总的冲压力近似为: F总=F3+F1(F2)Ft3+Ft1(Ft2) =216484.45+70006.3+23813.3+770069=318004.77N318KN,5.2压力中心的确定 用解析法作法如下: 任意选取一点为原点，送料的反方向为x轴。 如图所示： 由压力中心计算公式:X0=(F1X1+F2X2+F3X3+F4X4)/(F1+F2+F3+F4) Y0=(F1Y1+F2Y2+F3Y3+F4Y4)/(F1+F2+F3+F4) 取X1=157,X2=115,X3=73,X4=10, Y1= Y2= Y3= Y4=40 将F=KLtb代入上面方程,可求得: X0=90.22 Y0=40 即压力中心在落料中心偏右距离为17.22mm的位置。,6. 模具结构示意图,6.冲裁模刃口尺寸计算 6.1落料凸、凹模刃口尺寸计算 落料凸凹模的刃口尺寸由于零件的外形比较复杂,为保证零件冲压精度要求，采用凸、凹模配合加工的方法加工,落料时应以凹模为基准来配作凸模,根据凹模磨损后的尺寸变化情况将零件各尺寸分类:A1，A2，C。如下图所示：,根据零件的形状，凹模磨损后其尺寸变化有两种情况： （1）凹模磨损后变大的尺寸（图中A1、A2 ），即按一般落料凹模尺寸公式计算， 查表得Zmin=0.360 ，Zmax=0.500，=0.75 按行业标准查制造精度得1=0.30 ， 2 =0.25 A =(A - 1) =(70-0.750.30) =69.775 A =(A - 2) =(40-0.750.25) =39.813,1d,1,0,+1d,0,+0.3/4,0,+0.075,2d,2,0,+2d,0,+0.25/4,0,+0.063,(2)凹模磨损后无变化尺寸(图中C),零件尺寸标注为5。 按行业标准制造精度查手册得=0.12 C =c+ =50.12/4=50.03 查表得Zmin=0.360 ,可以保证双边间隙为0.360。 凸模尺寸按凹模实际尺寸配做, A ，A ，C -凹模刃口尺寸 A1 ，A ，C -与A ，A ，C 相对应的冲裁件的基本尺寸 -零件的制造公差 -凹模制造公差 当标注为+ 或- 时取 =/4；当标注为 时取 = /8。 A =69.775 mm，A =39.813 mm，Cd=50.03mm 而凸模的尺寸为相应的 69.775mm；39.813mm；5mm。,d,d,1d,2d,d,1,2,1d,2d,d,d,d,d,d,d,d,1d,0,+0.075,2d,0,+0.063,8.模具的装配图 如下：,谢谢 欢迎各位老师批评指正！,固定垫板冲裁模具设计固定垫板冲裁模具设计1.绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、高效的冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工等其它方法相比，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，冷冲压产品壁薄、质量轻、刚度好。（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，因而是一种省料，节能的无切削加工方法，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，制造成本高。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。 冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数已经被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高了生产效率，降低了成本。因此可以说，如果生产中不采用冲压工艺，许多工业部门的产品提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸、精度要求及生产批量又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；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、尺寸和切断面质量的冲压件（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。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制五种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少，而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用组合工序，即把两个以上的单独工序组成的一道工序，构成所谓复合、级进、复合-级进的组合工序。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在一副模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模、精冲模等；按工序的组合方式可分为单工序模（俗称简单模）、复合模和级进模（俗称连续模）等。尽管有的冲裁俗称简单模很复杂，但总是分为上模和下模。上模一般固定在压力机的滑块上，下模固定在压力机的工作台上。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模等）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下：(1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是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，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究和推广应用旨在提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺，也是冲压技术的发展重要趋势。目前，国内外相继涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。这些冲压先进技术在实际生产中已经取得并将进一步取得良好的技术经济效果。(2).冲模设计与制造方面冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前有两种趋向应给予足够的重视:一是模具结构与精度正朝着两方面发展。一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 二是模具设计与制造的现代化。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，使模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具CAD/CAM/CAE。在这方面，国际上有许多应用成熟的计算机软件，我国不但能消化、应用国外的有关软件，少数单位还能自行开发或正在开发模具CAD/CAM/CAE软件。在一些行业，如汽车行业的主要模具企业，实现了模具CAD/CAM/CAE一体化。尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果与发展方向。(3).冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了适应冲压新工艺的需要，研制了许多新型结构的冲压设备，为了满足新产品少批量生产的需要。目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，为了提高生产效率和安全保障，应用各种自动化装置、机械手乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本丰田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。(4).冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。设计要求:设计该零件的冲裁模冲压件图如下图所示:图1-1冲压技术要求:1. 材料: Q235；2. 材料厚度: 2.5 mm；3. 生产批量：大批量生产，月产 470000件；4. 精度要求：保证中心孔与外形轮廓一般相对位置精度。2.冲裁件工艺性分析和方案确定2.1零件的工艺性分析图样所示零件均未标注公差的一般尺寸,按惯例取公差等级IT12 级,符合一般冲压的精度要求,模具精度取IT9即可。图样零件材为 Q235 钢板,能够进行一般的冲压加工,市场上也容易得到这种材料,价格适中。外形落料的工艺性: 零件属于中小零件,材料厚 t= 2.5 mm,外形简单,结构对称，是由圆弧和直线组成，尺寸精度要求一般,因此可用冲裁落料工艺。冲孔工艺: 冲中心孔孔径为 20 mm,两小孔孔径为 10 mm,中心孔与两个小孔之间距离为5mm。材料Q235的抗剪强度=310380Mpa，一般冲孔模可冲压的最小孔径为dt=2.5 mm，故个孔均符合冲压工艺要求。孔尺寸精度要求一般可采用冲孔工艺。综合以上几个方面的情况可认为图样所示主要冲压工序的工艺性良好。2.2 确定合理冲压工艺方案图样所示零件所需的基本工序为冲孔、落料。可拟定出如下工艺方案:方案1.用单工序模分四次加工，即:冲孔(中心孔)冲孔(小孔)-冲孔(小孔)落料。方案2.用单工序模和复合模分两次加工，即:落料-冲孔(中心孔和小孔)。方案3.用复合模一次加工。方案4.用级进模冲制。采用方案1,2会使工件尺寸的积累误差加大,生产率低,操作不方便也不安全,但模具简单,制造周期短,不过工序分散,模具和设备数量要求多.采用方案3零件生产率提高,尺寸精度较好,使用的设备较少,产品质量高,但复合模具结构复杂,制造精度要求高，成本高，且模具寿命较低；采用方案4生产率提高,尺寸精度可以保证,模具寿命长,但设计制造也复杂；比较各个方案,方案4适合在大批量生产用任意几何形状板类零件，而且形状比较简单，内孔数量不太多,能够保证产品的质量,生产效率也高,使用寿命长,减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现自动化生产，综合的生产成本方案4更经济,现确定用此方案进行生产。根据给定的产量的要求,按每月22天/每天8小时计,实行单班生产,则每分钟的产量是45件,因此采用普通板人工送料,即可满足生产的需要，根据市场的供应情况原材料选1000mm2000mm2.5 mm热轧钢板。3.毛坯排样类型选择由所示零件,依据条料的供应形式、被冲压零件形状及尺寸变形关系，典型的排样方案有两种如下图:图3-1采用第一种方案要求条料宽度小,模具宽度小,但模具会较长,而且送进步距长,不便实现快速生产。采用第二种方案模具宽度增加,但模具长度会缩短,送进步距小,便于提高生产效率。两种方案的材料的利用率相当,在同样保证产品质量的情况下,根据少（无）废料及最佳经济原则，方案二的生产效率较高,所以考虑拟用第二种排样方案。4.零件排样分析4.1工序排样类型根据零件的冲压要求,所以该零件的冲压适于落料型工序排样。设定工序排样为：（1）冲中心孔20，（2）冲两个小孔R5，（3）落料。4.2确定冲裁位置冲裁位置的确定既是确定凹模形孔的分布位置，工位数及各工位的作业内容，明确零件在模具的冲制顺序。如下图所示： 图4-14.3零件排样样图根据以上几个方向的设计,经综合分析比较,可确定图样所示零件的冲压工序排样图如图所示，采用直排的排样方式，零件的冲制用三工位级进模。第一工位：冲中心孔；第二工位: 冲小孔 (两个小孔一个工位完成)；第三工位: 落料。冲缺口 外形落料 冲小孔 冲中心孔 图4-24.4确定步距大小表4-1冲裁金属材料的搭边值（mm）手送料自动送料料厚圆形非圆形往复送料11.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465766568657687768以上76879887注：冲非金属材料（皮革、纸板、石棉等）时，搭边值应乘1.52。查表4-1可知,搭边值为:沿送进方向搭边为=2 mm侧向搭边为=2.5 mm由此可算出步距初定为：S=c+=2（5+15）+2=42 mm 式中：c-制品最大宽度（mm）； -零件间侧向搭边值（mm）。由此可以算出一个步距内材料的利用率为： =100%=100%=58.3%式中：A-一个步距内冲裁件的实际面积（mm）； B-条料宽度（mm）； S-步距（mm）。由利用率可知，排样合理。4.5计算条料宽度模具结构采用初始挡料销和挡料杆定距装置，并在条料的送进过程中安有侧压装置，这样能使条料始终紧靠同一侧导料板送进，因此只须在条料与另一侧导料板间留有间隙，故按下式计算，查表4-2、4-3得：=0.8,Z=5。表4-2条料宽度偏差（mm）部分条料宽度B/mm材料厚度t/mm1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.0表4-3导料板与最宽条料之间的间隙Z（mm）部分材料厚度t/mm无侧压装置有侧压装置条料宽度B/mm条料宽度B/mm100以下100200100200100以下100以上120.51158230.51158340.51158条料宽度： B=（） =（70+22.5） =75 mm导料板之间的距离： A=B+Z=+Z =70+22.5+5 =80 mm式中：B-条料宽度（mm）； A-导料板之间的距离（mm）； -条料宽度的单向（负向）偏差（mm）； Z-导料板与最宽条料之间的间隙（mm）； -侧搭边值（mm）；-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm）。4.6条料尺寸及步距精度条料宽度定为 B=75 mm， 步距为 S=42 mm。步距精度: 工位数为 n=3 ； 由轮廓尺寸精度查得 =0.1；根据冲裁的间隙从修正系数表中查得 K=1.00；根据经验公式: 取=0.04 -步距对称偏差值； -冲件沿送料方向最大轮廓尺寸精度提高三级后实际公差值； n-工位数；k-修正系数。4.7零件产品材料成本计算由钢板尺寸规格1000mm2000mm考虑到材料的利用率和可保持连续冲裁状态的送料稳定,可将板料按下图所示裁成条料进行冲压,这样每块板裁成13条长度为1972mm、宽度为75mm的条料。 图4-3 每整块钢板可冲的零件数为 47个13=611个,正常情况下每月使用770张钢板，每张钢板的重量约为 13 kg,所以每月需要 10010kg的钢板,设每吨钢材2725元,则算出每个零件的材料成本约为0.058元。5.冲裁力的计算5.1冲裁力的分类及计算步骤按工序排样图所示,该零件冲压力由多个部分组成。冲孔力 F : 由三个部分组成,即、，其中为冲中心孔的力，为冲两小孔的力，为冲缺口的力。落料力 F：F为冲外形轮廓的落料力。推件力: 有三个部分组成,冲中心孔和两个小孔及冲外形轮廓还有冲缺产生的力。(1).计算冲裁力公式为: F-冲裁力（N）；L-冲裁周边长度（mm）；t-材料厚度（mm）；-材料抗剪强度（MPa）；k-修正系数，一般k取1.3。由设计手册查得=310380 Mpa ,取=343 Mpa ,修正系数k取1.3,t=2.5 mm。=70006.3 N =70006.3 N =33442.5 N (2).计算落料力 =1.32（5+5+40）+3.1430 2.5343=216484.45 N (3).计算推件力公式： -推件力（N）； -同时卡在凹模内的工件（或废料）数； -推件力系数。表5-1卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铝合金纯铜、黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09注：卸料力系数，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。由表5-1查出推件力系数 =0.055 。 h为凹模型口直壁高度，t为板料厚度。表5-2凹模型口直壁高度（mm）材料厚度t/mm高度h/mm0.5350.555105101015由表5-2查得：h=5 mm， 个。推件力： =20.05570006.3=7700.693 N =7700.693 N =20.055216484.45=23813.3 N =20.05533442.5=3678.67 N则有： =7700.693 N+7700.693 N+23813.30N+3678.67 N=42893.356 N(4).总冲压力近似为：=216484.45+70006.3+23813.3+7700.693=318004.743 N318 KN5.2模具压力中心的确定用解析法作法如下:任意选取一点为原点，送料的反方向为x轴。如下图所示：图5-1由压力中心计算公式: = 取=157, =115 , =73 , =10 ; 40将代入上面方程，可求得：=90.22=40即可压力中心在落料中心偏右距离为17.22的位置。6.冲裁模刃口尺寸计算6.1落料凸、凹模刃口尺寸计算落料凹模的刃口尺寸由于零件的外形比较复杂，为了保证零件冲压精度，采用凸、凹模配合加工法加工。落料时应以凹模为基准来配作凸模。根据凹模磨损后的尺寸变化情况将零件各尺寸分为：、C，如下图所示： 图6-1 图6-2根据零件的形状，凹模磨损后其尺寸变化有两种情况：1. 凹模磨损后变大的尺寸（图中、），即按一般落料凹模尺寸公式计算。冲裁模初始双面间隙表如下表所示：表6-1冲裁模初始双面间隙Z（mm）部分材料厚度08、10、35、09Mn2、Q23516Mn40、50小于0.5极小间隙2.10.2600.3800.2800.4000.2800.4002.50.3600.5000.3800.5400.3800.5402.750.4000.5600.4200.6000.4200.600注：冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙取08钢的25。表6-2系数料厚t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.310.590.600.300.30查表6-1、6-2得=0.360 ，=0.500 ， =0.75 。 按行业标准制造精度查手册得=0.30 ， =0.25 。 ）=（70-0.750.30）=69.775 mm）=（40-0.750.25）=39.813 mm2.凹模磨损后无变化尺寸（图中C），零件尺寸标注为5。 按行业标准制造精度查手册得=0.12。 mm查表6-1得=0.360 ,可以保证双边间隙为0.360。凸模尺寸按凹模实际尺寸配做。，-凹模刃口尺寸；，C -与，相对应的冲裁件的基本尺寸；-零件的制造公差；-凹模制造公差。当标注为+或-时取=/4；当标注为时取=/8，=mm，=39.813mm，=mm以上是落料凹模刃口尺寸的计算方法，落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配合，并保证最小间隙，而凸模的尺寸为相应的 69.775mm；39.813mm；5mm 。6.2冲孔凸、凹模刃口尺寸计算（1）.冲中心孔20凸、凹模刃口尺寸计算，冲孔时以凸模尺寸为基准，按凸模与凹模分别加工法加工。表6-3规则形状（圆形、方形）冲裁凸模、凹模制造偏差（mm）部分基本尺寸凸模偏差凹模偏差180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030查表6-1得：=0.360 mm =0.500 mm -=0.500-0.360=0.140 mm 凸、凹模制造公差分别为： =0.020 mm =0.025 mm +=0.020+0.025=0.045 mm 因为+=0.045-=0.140 mm 故符合条件 查表6-2得：=0.75 ， =0.21。 =（+）=（20+0.750.21）=20.158 mm =（+）=（20.158+0.360）=20.518 mm（2）.冲两个小孔10凸、凹模刃口尺寸计算 查表6-1得：=0.360 mm =0.500 mm -=0.500-0.360=0.140 mm 又查表6-3得：=0.020 mm =0.020 mm +=0.020+0.020=0.040 mm 因为+=0.040-=0.140 故符合条件 查表6-2得：=0.75 =0.15 =（+）=（10+0.750.15）=10.113 mm =（+）=（10.113+0.360）=10.473 mm （3）.两小孔10凹模孔心距尺寸计算 查得孔心距公差=0.25 则有：=（+）=（+）=(40+)=40.1250.031 mm。 （4）.冲缺口凸、凹模刃口尺寸计算因为这一工序是为了使送料连续不断而加的一步，对凸凹模的尺寸精度要求不高，力求能顺利冲断即可。凸模选用标准件圆凸模B2060JB/T8057.2-1995，中心镗光孔8 mm和镗孔的深度为11.8 mm，镗底部螺纹孔6mm，螺纹孔的钻盲孔深度取12mm，螺纹孔的深度为10mm。7.模具工作零件设计7.1凹模外形尺寸确定（1）.凹模厚度H的确定 计算公式：H=ks（不小于15）式中：k-系数，考虑板料厚度的影响； s-垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）。表7-1凹模厚度系数k（mm）s材料厚度t11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.200.302000.100.150.120.180.150.22根据零件排样图，取s=70 mm ，查表7-1得：k=0.35故有：H=0.3570=24.5 mm15 mm 取H=25 mm（2）.垂直送料方向的凹模宽度B 计算公式：B=s+（2.54.0）H =70+321 =133 mm（3）.送料方向的凹模长度L 计算公式：L=+2式中：-送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）； -送料方向的凹模刃壁边缘的最小距离（mm）。表7-2凹模孔壁至边缘的距离（mm）材料宽度B材料厚度t0.80.81.51.53.03.05.040202228323.05.0222530353.05.0283036403.05.0343642463.05.0384248523.05.040455255注：的公差视凹模型孔复杂程度而定，一般不超过8 mm。查表7-2得：=36 mm式中根据零件排样图取=40 mm则有：L=40+236=112 mm7.2凹模孔结构形式 由于冲裁采用刚性卸料装置和自然落料方式进行加工，所以孔结构形式选用阶梯形直刃壁形孔。7.3落料凸模长度的确定采用固定卸料板和导料板冲模，其凸模长度应按下式计算：=+ 式中：-凸模固定板厚度（mm）； -固定卸料板厚度（mm）； -导料板厚度（mm）； -增加长度，它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度（0.51 mm），凸模固定板与卸料板之间的安全距离（一般取1020 mm）等。 其中初定；=20 mm（=0.8H） =15 mm（=0.6H） =10 mm =15 mm（其中凸模进入凹模的深度为4 mm）则有：=+=20+15+10+15=60 mm8.其他装置设计及标准件选择8.1工作单元结构 由于生产批量大，冲中心孔凸模根据国家标准选用圆凸模B（JB/T8057.2 -1995）样式加工，材料选用为Cr12，加工尺寸为设计尺寸。冲中心孔凹模根据国家标准选用圆凹模A（JB/T8057.4-1995）样式加工，材料为Cr12，加工尺寸为设计尺寸。 冲小孔凸模根据国家标准选用圆凸模B（JB/T8057.2-1995），材料为Cr12，加工尺寸为设计尺寸。冲小孔凹模根据国家标准选用圆凹模A（JB/T8057.5-1995）材料为Cr12，加工尺寸为设计尺寸。 冲缺口凹模根据过家标准选用圆凹模A2025 JB/T8057.4-1995Cr12。外形落料凸、凹模和冲缺口凸、凹模都采用国家标准为模型制造，刃口尺寸见尺寸计算，该模具用于大批量生产，故工作零件选用较好材料，凸模和凹模材料选用Cr12MoV。8.2卸料装置设计 该零件有冲孔、落料工序，为了保证零件的质量及生产稳定，选用固定卸料板作为卸料装置，并采用整体式，即卸料板和导料板制成一体。当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，一般在0.20.5 mm之间，板料薄时取小值，板料厚时取大值，固定卸料板厚度应取凹模厚度的0.8倍。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁板料较厚（大于0.5mm）、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。8.3定位定距装置设计在工序排样中，确定了用始用挡料销挡料，在第一，二，三工位上的第一次加工用始用挡料销定位，从而来确定条料进距，后面接着的工序就可以以挡料杆来确定条料进距，挡料杆装在冲搭边的冲缺口凸模下面较长，当上模在上死点时，挡料杆仍不离开凹模刃面，故条料往左送进即被挡料杆挡住。在冲裁的同时，冲缺口凸模将搭边冲开一个缺口，条料可顺利（不用抬料）继续向左送料，实现连续冲裁。在第三工位落料时，由导正销精确定位，这样可以保证垫圈孔与外圆同心。始用挡料销选用508JB/T7649.1-1994型挡料销，选用直径为8 mm，长为48 mm的杆件作为挡料杆，一端以螺纹连接固定在冲缺口凸模中。8.4导正销装置设计本模具工位数不多，冲压精度要求一般，所以采用一个导正销，根据JB/T7649.1-1994导正销采用D型导正销19.9016JB/T7647.4型。8.5送料机构与出件方式本模具才用手工送料，由工序排样图可知，模具第三工位通过落料工序实现产品零件与条料分离。产品由落料槽中落下，所以使用中应注意在第三工位收集冲制好的零件。8.6模具零件的固定 凸模一律使用凸模固定板固定安装于上模座，用螺钉固定和销钉定位，凹模采用整体式结构，凹模固定板用螺钉固定于下模座。凸模固定板和垫板采用4个M12螺钉固定，2个销钉定位，由于冲孔落料凸模平面尺寸都比较小，所以用模板上的型孔配合定位，采用台肩固定，采用H7/n6过度配合。冲小孔时导正销安装在凸模固定板上用台肩固定，落料时安装在落料凸模中。挡料杆用螺纹固定在冲缺口凸模中，始用挡料销用间隙配合安装在第一，二，三工位前22 mm处，侧压块安装在第一工位处及冲缺口处用弹簧片顶住以间隙配合安装在导板上。8.7冲床的选择选用冲床的公称压力应大于计算出来的总压力=318004.77 N318 KN，而=（1.21.3）=1.2318=381 KN。最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5 mm，工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可选用J23-40开式双柱可倾压力机。并需要在工作抬面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。双柱压力机J23-40参数：公称压力：400 KN滑块行程：100 mm滑块行程次数：45次/min最大闭合高度：330 mm最大装模高度：265 mm连杆调节长度：65 mm工作台尺寸（前后mm左右mm）：460 mm700 mm垫板尺寸（厚度mm孔径mm）：65 mm220 mm模柄尺寸（直径mm深度mm）：50 mm70 mm最大倾斜角度：308.8模架的选择按已确定的模具形式及参数，根据特点和排样方案以及纵向送料方式，考虑到开敞性和导向精度要求，从冷冲压模标准中选取标准模架，选用后侧导柱模架。查冷冲模国家标准，选用：A250160200400GB/T2851.3-1990型后侧导柱模架，部分零件尺寸如下：上模座：（GB/T2855.5）250 mm160 mm45 mm下模座：（GB/T2855.6）250 mm160 mm50 mm导柱：（GB/T2861.1）32 mm190 mm导套：（GB/T2861.6）32 mm115 mm48 mm模具开启高度为240 mm，闭合高度为200 mm。8.9模柄的选择 根据上述计算结果，该模具为中小型模具，可采用模柄固定上模，查压力机规格，模柄安装孔径的尺寸为50 mm，查冷冲模国家标准，可选螺钉固定式模柄，规格为B50JB/7643.3。8.10模板基本尺寸确定国家标准中规定：模板的规格由凹模周界LB或D来确定。由工序排样图可知，凹模的工作尺寸基本在112 mm 133 mm左右，圆整后选取矩形凹模为：250 mm160mm25 mmJB/T7643.1，其他模板尺寸取为凹模板平面一致。本零件冲压的最小行程是4 mm，模具开启状态下，凸模下表面到凹模上表面的最小距离取16 mm。其他模板的厚度为：凹模模板厚度为：25 mm垫板厚度为：15 mm固定卸料板厚度：15 mm凸模固定板厚度为：20 mm导板厚度为：10 mm凸模长度为：60 mm8.11模具凸模的强度和刚度校核在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没有必要校核。但是当凸模的截面尺寸很小而冲裁板料厚度较大或根据结构需要确定的凸模特别细长时，则应进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。（1）.承压能力的校核，凸模承压能力按下式校核： =式中：-凸模最小截面的压应力