冷冲压工艺与模具设计课程设计.ppt

冲压工艺及模具设计课程设计例题 设计任务书 题目一 编制图示零件冲压工艺规程及冲裁模设计设计条件 1 生产纲领8万件 年2 钢板3 1500 20003 压力机 160 630 kN开式压力机设计任务 1 编制冲压工艺规程 2 设计冲孔 落料复合模装配图1张 凸 凹模及卸料板零件图 3 编写设计说明书 设计计算与说明 一 编制冲压工艺规程1 冲压件的工艺分析 材料 08F 塑性好 良好的冲裁性能尺寸精度 孔 10为IT12级尺寸60 0 23IT13级其余 自由公差 未注公差尺寸 0 15 一般冲压方法可以达到 设计计算与说明 结构工艺性 冲裁结构工艺性 弯曲结构工艺性 设计计算与说明 2 确定毛坯形状 尺寸零件展开为矩形5段 直边 L1 L5 4段 长度相等的园弧 l1 l4 须判断 考虑中性层内移r t 4 3 1 33 4 中性层内移查表 0 0 34 li 4l1 4 r 0t 2L 2L1 2L2 L3 li 103 5 mm 毛坯尺寸为103 5 36 mm 设计计算与说明 3 排样设计及材料利用率计算排样方式选择 毛坯为矩形 四角为圆弧有搭边中批量计算条料宽度B 查表沿边搭边值a 2 8 工件间搭边a1 2 5剪料公差 0 9拟采用沿导料一侧送料 不考虑导料间隙 B L 2a 103 5 2 2 8 0 9 0 9 110 0 9B计算后实际搭边值为a 3 25mm 进距 A 毛坯宽度 a1 36 2 5 38 5mm 设计计算与说明 采用单列直排有搭边排样 设计计算与说明 a 2 8 a1 2 5 进距A 设计计算与说明 裁板方式选择与材料利用率 纵裁 每张钢板裁条数n1 1500 110 13 条 余70mm 每块条料冲件数n2 2000 2 5 38 5 51 件 材料利用率 13 51 103 5 36 1500 2000 82 3 未考虑结构废料 横裁 每张钢板裁条数n1 2000 110 18 条 余20mm 每块条料冲件数n2 1500 2 5 38 5 38 件 材料利用率 18 38 103 5 36 1500 2000 85 未考虑结构废料 设计计算与说明 裁板优选方式确定 横裁时 材料利用率高折弯线与材料纤维垂直注意 折弯线与材料纤维 钢板轧制方向 平行的排样 容易造成外层 侧 裂纹 尤其r t较小时 采用横裁下料 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 1 确定基本工序和工序顺序 基本工序 工艺分析落料 冲孔 弯曲 单工序模 或冲孔 切口 半落料 弯曲 切断 级进模 弯曲的实现方式 10孔不在弯曲变形区 可在弯曲前冲出 还可作后续定位用 2 6孔为保证孔距尺寸 只能在弯曲后冲 所以工序顺序 落料冲 10孔弯曲冲2 6孔 设计计算与说明 设计计算与说明 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 2 工序组合与工艺方案 海选 及模具结构 由于生产是中批量 应进行适当的工序组合 落料与冲 10孔组合成复合模 复合模须校核凸凹模最小壁厚 最小壁厚为 36 10 2 13mm 查表 允许的最小壁厚为6 7mm 大于允许值 所以落料与冲 10孔可以组合成复合模 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 2 工序组合与工艺方案 海选 及模具结构 续 弯曲与冲裁的组合 可以得到五种方案 一 冲 10孔与落料复合 弯外角成90 弯内角成90 冲2 6孔 设计计算与说明 设计计算与说明 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 2 工序组合与工艺方案 海选 及模具结构 续 二 落料与冲 10孔复合 一次弯四角 冲2 6孔 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 2 工序组合与工艺方案 海选 及模具结构 续 三 冲 10孔与落料复合 在一副模具上先后两次弯四角 冲2 6孔 设计计算与说明 设计计算与说明 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 2 工序组合与工艺方案 海选 及模具结构 续 四 冲 10孔与落料复合 弯外角成90 并弯内角成45 弯内角成90 冲2 6孔 设计计算与说明 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 2 工序组合与工艺方案 海选 及模具结构 续 五 采用级进模 冲 10孔 切口 弯外角成90 同时弯内角成45 弯内角成90 冲2 6孔 切断 4 确定工艺方案及模具工作部分的结构形式 3 方案比较并确定工艺方案 方案比较 方案一 单工序模 模具结构简单 制造方便 但工序数量多 需设备多 效率较低 可用于中小批量生产 方案二 比方案一少一道工序 但弯曲部位变形复杂 外角形状不准确 质量差 方案三 工序数量同方案二 且弯曲四角先后进行 其质量比方案二好 但弯曲凹模须较大的内腔空间 外角直边较短时可选 方案四 基本同方案一 但第一次弯曲校正效果好 弯曲精度容易保证 适合中批量生产 方案五 生产率高 但模具设计 制造复杂 适大批量 综合考虑 本设计确定采用工艺方案四 设计计算与说明 设计计算与说明 5 工艺计算 1 确定工序尺寸 该冲压件尺寸形状比较简单 可以一面分析工序 一面直接在工艺卡片中标注工序尺寸 1 冲孔 落料工序 2 弯外角并弯内角成45 3 弯内角成90 4 冲2 6孔 设计计算与说明 5 工艺计算 续 2 冲压力计算 冲孔 落料工序 须计算 冲裁力 弹性 卸料力 推件力 冲孔废料 查表 材料剪切强度 260MPa 卸料力系数Kx 0 04 推件力系数Kt 0 05 冲孔凹模腔废料数n 取凹模刃口高为8mm n 8 3 3冲孔力 P1 1 3L1t 1 3 10 3 260 31 86 kN 落料力 P2 1 3L2t 1 3 2 30 2 97 5 4 1 4 6 3 260 277 68 kN 冲裁力 P P1 P2 309 5 kN 卸料力 Px KxP2 0 04 277 68 4 8 kN 推件力 Pt nKtP1 3 0 05 31 86 kN 总冲压力 P P Px Pt 325 4 kN 设计计算与说明 5 工艺计算 续 2 冲压力计算 首次弯曲 由于采用校正弯曲 而校正力比弯曲力大得多 故按校正力计算 单位校正力 查表 q 60MPa投影面积A 2 36 16 24 cos45 2036 5校正力P1 A q 2036 5 60 122 2 kN 5 工艺计算 续 2 冲压力计算 第二次弯曲 第二次弯曲按自由弯曲计算 查表 材料强度极限 b 330MPa 安全系数k 1 3弯曲力 P2 0 7 kbt2 b r t 0 7 1 3 36 32 330 4 3 13 9 kN 压料力 Py 0 5P2 0 5 13 9 7 kN 总冲压力 P 2 P2 Py 20 9 kN 设计计算与说明 设计计算与说明 5 工艺计算 续 2 冲压力计算 冲2 6孔 须计算 冲孔力 弹性 卸料力 推件力 冲孔废料 查表 材料剪切强度 260MPa 卸料力系数Kx 0 04 推件力系数Kt 0 05 冲孔凹模腔废料数n 取凹模刃口高为8mm n 8 3 3冲孔力 P1 2 1 3L1t 2 1 3 6 3 260 38 2 kN 卸料力 Px KxP2 0 04 38 2 1 5 kN 推件力 Pt nKtP1 3 0 05 38 2 5 7 kN 总冲压力 P P1 Px Pt 45 4 kN 设计计算与说明 6 初选冲压设备根据总冲压力和有关设备资料 选择压力机 冲孔落料工序 P 325 4 kN 选JG23 40型曲柄压力机首次弯曲工序 P1 122 2 kN 选JG23 25型曲柄压力机第二次弯曲工序 P 2 20 9 kN 选JG23 16型曲柄压力机冲2 6孔工序 P 45 4 kN 选JG23 16型曲柄压力机 分别为40 25 16吨 7 填写工艺卡片 设计计算与说明 设计计算与说明 7 填写工艺卡片 续 设计计算与说明 7 填写工艺卡片 续 设计计算与说明 7 填写工艺卡片 续 设计计算与说明 7 填写工艺卡片 续 设计计算与说明 7 填写工艺卡片 续 设计计算与说明 7 填写工艺卡片 续 冲孔落料模具设计 二 冲孔落料模具设计1 确定模具结构型式 绘制草图模具结构型式 在前面的工艺规程分析拟定时 已确定为复合模 因零件平整度无特别的要求 采用倒装式复合模 卸料方式 因橡胶作弹性元件安装较方便卸料力不是很大推件采用刚性推件装置导向系统 选用中间导柱模架定位系统 选用沿送料方向的活动挡料销定位 不削弱凹模刃口附近强度 导料系统 送料方向一侧设置两个活动导料销 采用橡胶作卸料元件 冲孔落料模具设计 绘制草图 冲 10 0 15孔 落料 2 模具设计计算 1 凸 凹模刃口尺寸计算因零件结构简单 采用分开加工方法制造 须分别计算凸 凹模刃口尺寸对孔 10 0 15 其精度为IT12级 公差 0 15 取系数 0 75 查表得冲孔间隙Zmin 0 46 Zmax 0 64凸模制造公差 p 0 02 凹模制造公差 d 0 02 凸 凹模刃口制造公差也可按IT6 IT7取 公差验算 p d 0 04 Zmin Zmax 0 18 凸 凹模刃口制造公差满足要求 刃口尺寸计算 冲孔以凸模为基准 间隙取在凹模上凸模 dp dmin p 10 0 75 0 15 0 02 10 11 0 02凹模 dd dp Zmin d 10 11 0 46 0 02 10 57 0 02 冲孔落料模具设计 冲孔落料模具设计 对落料103 5 36 R3 其精度为未注公差尺寸 取IT14级 查表 公差分别为 1 0 87 103 5 0 87 2 0 64 36 0 64R3 取IT14级 3 0 3 R3 0 3 取系数 0 5落料间隙Zmin 0 46 Zmax 0 64凸 凹模制造公差 103 5 0 87 p 0 025 d 0 03536 0 64 p 0 02 d 0 03 凸 凹模刃口制造公差也可按IT6 IT7取 由于尺寸103 5 36为圆弧连接 应取相同制造公差公差验算 p d 0 025 0 035 0 06 Zmin Zmax 0 18 凸 凹模刃口制造公差满足要求 刃口尺寸计算 落料以凹模为基准 间隙取在凸模上 取系数 0 5 冲孔落料模具设计 对落料103 5 36 R3 刃口尺寸计算 落料以凹模为基准 间隙取在凸模上凹模刃口 分别对应尺寸103 5 0 87 36 0 64 R3 0 3 Dd1 D1max 1 d1 103 5 0 5 0 87 0 035 103 065 0 035Dd2 D2max 2 d2 36 0 5 0 64 0 035 35 680 0 035Dd3 D3max 3 d3 3 0 5 0 3 0 018 2 850 0 018因尺寸R3为半磨损尺寸 其制造公差取 d3 d2 2 凸模刃口 分别对应尺寸103 5 0 87 36 0 64 R3 0 3 Dp1 Dd1 Zmin p1 103 65 0 46 0 025 102 605 0 025Dp2 Dd2 Zmin p2 35 68 0 46 0 025 35 220 0 025Dp3 Dd3 Zmin p3 2 85 0 46 0 012 2 390 0 012 冲孔落料模具设计 2 模具设计计算 续 2 压力中心计算 0 S1 1 S2 2 Sn n S1 S2 Sn Si i Si 0 S1 1 S2 2 Sn n S1 S2 Sn Si i Si因零件结构简单 对称 压力中心在冲孔 落料件的几何中心上 不必计算 不对称时 必须进行压力中心坐标计算 2 模具设计计算 续 3 橡胶板设计计算1 工作行程压缩量h h1 t h2 h3 1 3 1 5 10 mm 2 橡胶板厚度H h 0 25 0 35 10 0 25 0 35 40 29 取H 35mm 冲孔落料模具设计 h1 凸模滞后量h2 闭合时凸模进入凹模腔深度h3 凸模修模量 冲孔落料模具设计 3 橡胶板设计计算 续 3 橡胶板安装高度H1 0 85 0 9 H 29 5 31 5 mm 取H1 30 mm 预压缩量近似为15 4 橡胶板承压面积A Px qA 11 1 103 0 5 22200 mm2 橡胶板外形尺寸待凹模轮廓尺寸设计后确定 Px 卸料力 工艺计算时已得q 橡胶板单位压力查表 得q 0 5MPa 3 模具零件设计及标准件选用 1 冲孔凸模设计1 压应力校核选用材料Cr12MoV 已知 P1 31 86kN 冲孔力 981 1569MPa 许用压应力 p P1 A 31 86 103 102 4 405 6 2 凸模结构设计采用整体阶梯形凸模 选B型标准圆凸模用固定板定位和固定凸模长度L h1 h2 20 25 45mm 其中 h1 凸模固定板厚度 取为20mm h2 凹模厚度 取25mm 冲孔落料模具设计 3 模具零件设计及标准件选用 2 落料凹模设计1 刃口形式 倒装式 图示 凹模内腔装推件块 为增加刃口强度 取刃口高h 10mm 凹模厚度 H kb 0 24 103 5 24 8 取H 25 mm 系数k 查表 得k 0 24 b 冲裁件最大外形尺寸 2 凹模固定方法 采用圆柱销定位 螺钉紧固 凹模长 L b 2 1 5 2 H 103 5 75 100 取200mm 凹模宽 B b1 2 1 5 2 H 36 75 100 取160mm 凹模轮廓尺寸为 200 160 25 冲孔落料模具设计 冲孔落料模具设计 3 模具零件设计及标准件选用 3 垫板 固定板 螺钉等零件选择1 先验算是否需加垫板 模座材料为HT200 查表 得许用压应力 88 137MPa 冲孔凸模上端直径D1 17mm P1 Pt A 31 86 103 4 8 103 172 4 161 5MPa 故需加垫板 式中 P1 冲孔力 Pt 推件力 A 凸模与上模座接触面积 冲孔落料模具设计 3 垫板 固定板 螺钉等零件选择 续 2 查表或根据凹模轮廓尺寸与所定模具型式 选用典型组合时要与设计一致 得到有关零件规格如下 垫板200 160 8GB2858 3 81固定板200 160 20GB2858 2 81 包括凸模固定板 凸凹模固定板 厚度暂取与前面相同 取为20mm 卸料板200 160 14GB2858 2 81取 螺钉M12 定位销直径 12mm 卸料螺钉直径 12mm 螺纹部分为M10 冲孔落料模具设计 4 凸凹模设计为方便固定 凸凹模采用阶梯式结构凸凹模壁厚验算 最小壁厚 36 10 2 13 6 7 容许值 查表 高度H h1 h2 h3 1 20 30 14 1 63 mm 冲孔落料模具设计 5 导料销 挡料销由于采用倒装式复合模 导料销 挡料销装在弹性卸料板上 选用橡胶垫弹顶挡料销 尺寸为d 6mm L 18mm 冲孔落料模具设计 6 卸料橡胶板取橡胶板每边比卸料板尺寸小5mm 得橡胶板轮廓尺寸为 190 150 橡胶板中间开有110 40孔用于穿过凸凹模及4个 14卸料螺钉孔 橡胶板实际承压面积为A 190 150 110 40 4 4 142 23484 mm2 22200 mm2 满足承压要求 橡胶板尺寸为 190 150 35 冲孔落料模具设计 7 上 下模座 导柱 导套选择根据下模工作部分轮廓尺寸200 160 查表 结合有关国家标准GB