多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号 0923235 学生姓名 裴永胜 指导教师 钟建刚 职称 副教授 职称 II 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 多向固定支 架冷冲压工艺及级进模设计 是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的成果 其内容除了在毕业设计 论文 中特别加 以标注引用 表示致谢的内容外 本毕业设计 论文 不包含 任何其他个人 集体已发表或撰写的成果作品 班 级 机械 95 学 号 0923235 作者姓名 裴永胜 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 1 题目 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 2 专题 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 来源于无锡海诺有限公司 是电器产品上的一个零件 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向 选择模具方 向的毕业设计题目完全符合本专业的要求 从应用性方面来说 模 具又是生产效率极高的工具之一 能有效保证产品一致性和可更换 性 具有很好的发展前途和应用前景 该产品外形适中 冲压工艺 设计很复杂 计算过程很繁 其正确性非常重要 要求学生要有良 好的心理素质和仔细认真的作风 因此对本课题的研究对学生也是 一次很好的煅练机会 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 综合应用各种所学的专业知识 在规定的时间内对产品进行冷 冲压工艺分析 制订完整的冲压工艺方案 并完成整副模具设计 数据计算和图纸 所有图纸折合 A0 不少于 2 5 张 绘制 具体内容 如下 II 1 完成模具装配图 1 张 A0 或 A1 2 零件图 主要是非标准件零件图 不少于 5 张 3 冷冲压工艺卡片 1 张 4 设计说明书 1 份 15000 字以上 其中参考文献不少于 10 篇 外文不少于 5 篇 5 翻译 8000 以上外文印刷字符 折合中文字数约 5000 字的有关技 术资料或专业文献 内容要尽量结合课题 四 接受任务学生 四 接受任务学生 机械 95 班班 姓名姓名 裴永胜 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 III 摘摘 要要 本模具采用切废料方式进行冲裁 故模具结构采用冲孔 导正 弯曲 切断的工序 设计 排样采用单排横排排列 并采用正装方式设计模具结构 即凹模装在下模部分 凹模采用浮动方式 并装有内部小导柱 首先为了正确控制送料步距采用单侧侧刃定距 在主要位置采用导正销导正精确定位 由于料很薄 冲压速度较快 卸料采用弹性卸料 结构 建议弹性材料采用弹簧 废料采用在凹模 下模 向下推出 产品自动向下落下 带料采用自动左右送料装置 经过详细分析和计算最终排样方案为 侧刃切边 冲导正孔 冲2个非圆孔 废料 冲5个非圆孔 废料 冲2个非圆孔 废料 成形 中间向下弯曲 向上弯曲 最后 切断 关键词 关键词 多向固定支架 冲压工艺 排样 级进模 IV Abstract The die used to cut waste by punching punching die structure guide bending cutting process design arranged in a single row of horizontal nesting And dress design the die structure die mounted on the lower die part to die with floating and equipped with a small internal guide post First order to properly control the feeding step away from the unilateral side of the blade fixed pitch in the main location pilots to precise positioning The faster the material is thin stamping elastic Stripper Stripper structure it is recommended that an elastic material with spring Waste using the die mold launched down automatically fall down With material automatically around feeding device After a detailed analysis and calculation of the final nesting program the side edge trimming pierced pilot hole punch two non circular hole waste red five non round hole waste two non circular hole punch waste forming the intermediate bent downwardly bent upwardly and finally cut Key words Multi directional mounting bracket Stamping process Nesting Progressive die V 目目 录录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 本课题的研究内容和意义 1 1 2 国内外发展状况 2 1 3 本课题应达到的要求 3 2 冲压工艺设计 4 2 1 冲压件简介 4 2 2 冲压的工艺性分析 5 2 3 冲压工艺方案的确定 7 2 3 1 冲压模具类型 7 2 3 2 冲压工艺分析和计算 7 3 多向固定支架连续模设计 10 3 1 模具结构 10 3 2 确定其搭边值 10 3 3 确定排样图 11 3 3 1 送料步距与带料宽度 11 3 3 2 排样方案 13 3 4 材料利用率计算 13 3 5 凸 凹模等刃口尺寸的确定 14 3 5 1 侧刃凸 凹模刃口尺寸计算 14 3 5 2 导正孔凸 凹模刃口尺寸计算 14 3 5 3 梯形废料凸 凹模刃口尺寸计算 15 3 5 4 矩形废料 凸 凹模刃口尺寸计算 17 3 5 5 矩形废料 凸 凹模刃口尺寸计算 18 3 5 6 矩形废料 凸 凹模刃口尺寸计算 19 3 5 7 矩形废料 凸 凹模刃口尺寸计算 20 3 5 8 方形废料凸 凹模刃口尺寸计算 21 3 5 9 成形凸 凹模刃口尺寸计算 22 3 5 10 向下弯曲凸 凹模刃口尺寸计算 23 3 5 11 U 型弯曲凸 凹模刃口尺寸计算 23 3 5 12 切断凸 凹模刃口尺寸计算 25 3 6 冲压力计算 26 3 6 1 冲孔部分冲压力 26 3 6 2 侧刃冲压力 27 3 6 3 成形部分冲压力 28 VI 3 6 4 向下弯曲部分冲压力 28 3 6 5 U 型弯曲部分冲压力 28 3 6 6 切断部分冲压力 29 3 6 7 总冲压力 29 3 7 压力机选用 29 3 8 压力中心计算 30 3 9 模具主要零部件的结构设计 31 3 9 1 凹模结构及设计 31 3 9 2 卸料板设计 33 3 9 3 凸模固定板设计 33 3 9 4 凸模垫板设计 34 3 9 5 凹模垫板设计 35 3 9 6 侧刃的结构设计 35 3 9 7 导正孔凸模结构设计 36 3 9 8 梯形凸模结构设计 37 3 9 9 矩形凸模 结构设计 37 3 9 10 矩形凸模 结构设计 38 3 9 11 矩形凸模 结构设计 39 3 9 12 矩形凸模 结构设计 39 3 9 13 方形凸模结构设计 40 3 9 14 成形凸模结构设计 41 3 9 15 向下弯曲凸模结构设计 41 3 9 16 U 型弯曲凸模结构设计 42 3 9 17 切断凸模结构设计 43 3 9 18 前侧导板设计 43 3 9 19 后侧导板设计 44 3 9 20 U 型弯曲凹模镶块设计 44 3 9 21 承料板设计 45 3 10 标准件确定 46 3 10 1 模架确定 46 3 10 2 上模螺钉确定 47 3 10 3 上模销确定 47 3 10 4 下模螺钉确定 47 3 10 5 下模销确定 47 3 10 6 卸料螺钉确定 47 3 10 7 卸料弹簧设计 47 3 10 8 凹模浮顶弹簧设计 48 3 10 9 凹模浮动卸料螺钉确定 48 3 10 10 弯曲弹顶弹簧设计 48 VII 3 10 11 侧刃固定螺钉确定 49 3 10 12 U 型弯曲凸模固定螺钉确定 49 3 10 13 小导柱确定 49 3 10 14 凹模上小导套确定 49 3 10 15 卸料板上小导套确定 49 3 10 16 导料板固定螺钉确定 49 3 10 17 导料板销确定 49 3 10 18 侧刃挡块设计 49 3 11 模具闭合高度 校验压力机 50 4 结论与展望 51 4 1 结论 51 4 2 不足之处及未来展望 51 致 谢 53 参考文献 54 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 1 1 绪论绪论 1 1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 本次设计是在我们学完了大学的全部基础课 技术基础课以及专业课之后而进行 此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复 习 也是一次理论联系实际的训练 该零件的生产离不开模具 只有高效 精密 长寿 命的模具才能生产出低成本 高品质的产品 本次毕业任务研究该零件的成形工艺并进 行模具设计 冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料进行施加压力 使其产生分离或塑性变 形 从而获得所需零件的一种压力加工方法 冲压通常是指在常温下对材料进行冷变形 加工 主要采用板料加工所需零件 所以也叫冷冲压和板料冲压 冲压是材料压力加工 和塑性加工的方法之一 隶属于材料成型技术 冲压所用的模具称作冲模 简称冲模 冲模是将材料批量加工所需冲件的专用工具 冲模在冲压中至关重要 没用符合条件的冲模批量生产冲压就难以进行 没有先进的冲 模 先进的冲压工艺就无法进行 冲压工艺与模具冲压设备和冲压材料够成冲压加工的 三要素 只有相互结合才能冲出压件 与机械加工及塑性加工相比冲压技术无方面方面 还是经济都有独特的优势特点 主要表现如下 1 冲压加工效率高 操作方便 易于实现机械化和自动化 这是应为冲压是依靠冲 压和机械设备来完成的普通压力机的行程次数每分钟可达几十次 高速压力机每分钟可 达成百上千次 2 冲压时由于模具保证了尺寸和形状精度 一般不破坏冲压件的质量 而模具的寿 命一般较长 冲压质量稳定 互换性好 3 冲压可加工尺寸范围较大的和形状较复杂的零件如小到钟表秒表大到汽车重梁和 覆盖件等 加上冲压效果的冷变形硬化效果 冲压件的强度和刚度较高 4 冲压一般没有切削废料生成 材料消耗较少 并不需其他加热设备 因而是一种 省料节能的加工方法 但是冲压加工所用的模具一般具有专用性 有时一个复杂零件需模具才能完成 模 具制造的精度要高技术要求高 是技术密集型产品 所以只有批量比较大的时候冲压加 工的优点才能充分体现出来 从而获得较好经济效益 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备 是技术密集型产品 冲压件的质量 生 产效率与生产成本等与模具的设计和制造有直接关系 模具设计与制造的技术水平的高 低 是衡量一个国家产品制造技术水平高低的重要标志之一 在很大程度上决定着产品 的质量 效益以及新产品的开发能力 通过对此课题的研究主要掌握机械工艺模具设计 的一般方法与基本工序 巩固模具设计与模具制造工艺等专业理论知识在生产中的应用 并灵活应用 CAD Pro E 等绘图软件来进行模具设计 懂得如何获得资料 手册查阅 培 养自己综合应用理论知识去解决分析实际问题 提高自己的创造力 使我们学生找到自 己的不足 同时在检阅资料是了解到本国模具行业与国外发达国家的一些差距 从而找 到努力方向 以此激励自己努力学习 天天向上 为自己所从事的事业做出贡献 无锡太湖学院学士学位论文 2 1 2 国内外发展状况国内外发展状况 模具工业是国民经济的重要基础工业之一 模具是工业生产中的基础工艺装备 是 一种高附加值的高精密集型产品 也是高新技术产业化的重要领域 其技术水平的高低 已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志 20 世纪 80 年代以来 国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求 同时 为模具的发展提供了巨大的动力 这些年来 中国模具发展十分迅速 模具工业一直以 15 左右的增长速度快速发展 振兴和发展中国的模具工业 日益受到人们的重视和关注 模具是工业生产的基础工艺装备 已经取得了共识 目前 中国有 17000 多个模具生 产厂点 从业人数约 50 多万 在模具工业的总产值中 冲压模具约占 50 塑料模具约 占 33 压铸模具约占 6 其他各类模具约占 11 近年来 中国模具工业企业的所有 制成分也发生了变化 除了国有专业厂家外 还有集体企业 合资企业 独资企业和私 营企业 他们都得到了迅速的发展 许多模具企业十分重视技术发展 加大了用于技术 进步的投入力度 将技术进步作为企业发展的重要动力 此外 许多研究机构和院校也 开展了模具技术的研究与开发 目前我国模具生产总量已居世界第三 但是制造水平总体上比德 美等国家落后许 多 也比韩国 新加坡等国落后而且国内模具市场过早陷入了价格战的误区 还缺乏自 主创新的能力 尤其缺乏诚信可靠的市场体系 据报道 约有 65 的欧洲客户认为中国 模具价格虽低但质量存在问题 产品质量不高 国内模具生产商工艺条件参差不齐 差距很大 现代模具行业早已 走出以手工制模的时代 进入了数字化时代 实现了无图化生产 靠计算机设计 通过 计算机输入数据加工制作模具 我国不少厂家由于设备不配合 很多工作以来手工完成 严重影响了精度很质量 标准化水平不高 模具是专用成形工具产品 虽然个性化强 但也是工业产品 所以标准化十分重要 模具标准化工作主要包括模具技术标注的制订 与执行 模具标准件的生产和应用以及有关标准的宣传 贯彻和推广等工作 中国模具 标准化工作起步较晚 加之宣传 贯彻和推广工作力度小 因此模具标准化落后于生产 更落后于许多工业发达的国家 贯彻模具标准 采用模具标准件 不但能有效提高模具 质量 而且能降低模具生产成本及打打缩短模具生产周期 随着工业产品多品种 小批 量 个性化 快周期生产的发展 为了提高市场经济中得快速应变能力和竞争能力 在 模具生产周期愈来愈重要的今天 模具标准化的意义更为重大 其他还有一些问题 比如缺乏相关人才 面对外资企业的挑战以及缺乏自主品牌等 我国模具将来大体发展方向应该如下 1 模具结构日趋大型 精密 复杂及寿命日益提高 2 CAD CAE CAM 技术在模具设计中的大量应用 3 快速经济制模技术的推广应用 4 新技术在模具设计制造中的推广应用 5 提高模具标准化水平和标准件的使用率 6 开发优质模具材料和先进表面处理技术 7 高速削铣在模具中的推广应用 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 3 8 研究和应用模具的高速测量技术和逆向工程 9 开发成型新工艺和新模具 培养新理念和新模式 1 3 本课题应达到的要求本课题应达到的要求 此次设计主要是围绕多项固定支架模具设计展开的 运用落料 冲孔 弯曲等冲压 飞 工序设计冷冲压成形复合模具 通过近期事件查阅资料和毕业调研 我对本课题的 主要设计意图有了一定的了解 认真分析了要完成的设计任务 本课题要解决的关键问 题主要包括以下三点 1 对零件进行工艺分析 进行冲压工艺方案和模具结构方案设计 2 对复合冲压模具零部件工艺参数进行参数选择及验算 3 确定冷冲压加工工艺方案 绘制复合冲压模具装配图和零件图 对于上述关键问题 虽然处理起来比较困哪 但自己也要一步步解决 本课题需要 运用机械 材料成形 冷冲压模具 CAD Pro E 等画图软件的知识 需要相当广阔的知 识面和较高的专业水平 具体的解决方法包括以下几个方面 1 在课题研究初期 我借阅了大量有关冷冲压模具设计制造方面的书籍 同时在网 上搜索了大量关于冷冲压模具的资料与论文 并结合课题要求 有针对性的摘抄了一定 的读书笔记 2 深入工厂进行课题调研 了解模具设计时间工作中需要考虑的问题 虚心向工人 师傅们请教本课题中遇到的不解之处 为以后的设计提供资料和积累宝贵经验 避免走 不必要的弯路 同时 虚心向老师请教设计过程中遇到的问题 3 通过所学知识和大量查阅资料对零件进行工艺分析和工艺参数计算 根据零件所 需冷冲压工序设计出复合冲压模具 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 冲压工艺设计冲压工艺设计 2 1 冲压件简介冲压件简介 形状和尺寸如下图所示 材料为 08F 板材厚度 0 5mm 零件图如下 图 2 1 零件图 表 2 1 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差 1 尺寸的类型 基本尺寸 包容表面被包容表面暴露表面及中心距 3 0 25 0 25 3 6 0 30 0 30 0 15 6 10 0 36 0 36 10 18 0 43 0 43 0 215 18 30 0 52 0 52 30 50 0 62 0 62 0 31 50 80 0 74 0 74 80 120 0 87 0 87 0 435 120 180 1 00 1 00 180 250 1 15 1 15 0 575 250 315 1 30 1 30 315 400 1 40 1 40 0 70 400 500 1 55 1 55 500 630 1 75 1 75 0 875 630 800 2 00 2 00 800 1000 2 30 2 30 1 15 1000 1250 2 60 2 60 1 15 查表 2 1 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差 即参考文献 1 P217 页 表 8 18 冲裁 和拉深件未注公差尺寸的偏差 得各尺寸的偏差 各尺寸带偏差后的尺寸如图 2 2 所示 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 5 图 2 2 带偏差的零件图 2 2 冲压的工艺性分析冲压的工艺性分析 冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺 最主要的是包括技术和经济两方面内 容 在技术方面 根据产品图纸 主要分析零件的形状特点 尺寸大小 精度要求和材 料性能等因素是否符合冲压工艺的要求 在经济方面 主要根据冲压件的生产批量 分 析产品成本 阐明采用冲压生产可以取得的经济效益 因此工艺分析 主要是讨论在不 影响零件使用的前提下 能否以最简单最经济的方法冲压出来 1 影响冲压件工艺性的因素很多 从技术和经济方面考虑 主要因素 工件主要是以弯曲为主 部分成形 工件展开后外形为平板形状 适宜冲裁工件 工件没有悬壁 材料为普通碳素钢 08F 是常见的冲压材料 工件尺寸要求不是很高 尺寸未注公差按 IT14 级处理 生产批量 一般来说 大批量生产时 可选用连续和高效冲压设备 以提高生产 效率 中小批量生产时 常采用简单模或复合模 以降低模具制造费用 综上所述 此工件适宜冲裁 2 本冲压件工艺分析如下 图形分析 形状较复杂 展开后相对不是很复杂 主要是落料 冲孔 弯曲 成 形 尺寸分析 尺寸公差要求一般 未注公差尺寸均取 IT14 级 材料 08F 是常见的冲裁材料 零件用的是厚 0 5mm 的 08F 钢 08F 钢为极软的碳素钢 强度 硬度很低 而韧性和塑性极高 具有良好的深冲 拉 延 弯曲和镦粗等冷加工性能 焊接性能 但存在时效敏感性 淬硬性及淬透性极低 无锡太湖学院学士学位论文 6 大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形 强度低的深冲压或深拉延的 覆盖零件和焊接构件 1 化学成份 碳 C 0 05 0 11 硅 Si 0 03 锰 Mn 0 25 0 50 硫 S 0 035 磷 P 0 035 铬 Cr 0 10 镍 Ni 0 30 铜 Cu 0 20 2 力学性能 抗拉强度 b MPa 275 383MPa 屈服强度 s MPa 177MPa 伸长率 5 32 断面收缩率 60 硬度 未热处理 131HB 试样尺寸 试样尺寸为 25mm 3 热处理规范及金相组织 热处理规范 正火 930 30min 空冷 金相组织 铁素体 极少量珠光体 表 2 1 黑色金属的力学性能 2 材料名称牌号材料状态 抗剪强度 Mpa 抗拉强度 b Mpa 伸长率 10 屈服强度 s Mpa Q235310 380440 47021 25240 普通碳素钢 Q275 未退火 400 500580 62015 19280 08F216 304275 38332177 10260 340300 44029210 20280 400360 51025250 优质碳素结 构钢 45 已退火 440 560550 70016360 软态26030035380 H62 半硬态30038020200 软态24030040100 黄铜 H68 半硬态28035025 软26030038140 锡磷青铜 锡锌青铜 QSn6 5 2 5 QSn4 3 硬4805503 5 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 7 特硬5006501 2550 批量 一年生产 30 万件是批量生产 冲压工序 落料 冲孔 弯曲 成形 冲裁间隙 根据料厚 t 0 5 再查表 2 2 冲裁模初始双面间隙 即参考文献 3 P20 页 表 2 10 得 双面间隙 Z 0 040 0 060mm 表 2 2 冲裁模初始双面间隙 Z 3 08F 08 10 15 09Mn2 Q235 16Mn45 5065Mn 材料厚度 t ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 小于 0 5极小间隙 0 50 0400 0600 0400 0600 0400 0600 0400 060 0 60 0480 0720 0480 0720 0480 0720 0480 072 0 70 0640 0920 0640 0920 0640 0920 0640 092 0 80 0720 1040 0720 1040 0720 1040 0640 092 0 90 0900 1260 0900 1260 0900 1260 0900 126 1 00 1000 1400 1000 1400 1000 1400 0900 126 2 3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 2 3 1 冲压模具类型冲压模具类型 经过对冲压件的工艺分析后 结合产品进行必要的工艺计算 并在分析冲压工艺 工序顺序组合方式的基础上 提出各种可能的冲压分析方案 方案一 单工序模 模具结构简单 落料和冲孔可以生产出工件 需要两副模具 由于一年需生产 30 万件工件 数量大 生产效率低于实际生产需求 故不能采用单工序 模 方案二 复合模 本产品工序太多 不能采用一副复合模完成 方案三 连续模 连续模的优点 能实现冲压自动化 日产量非常高 满足一年生 产 30 万件的生产要求 可节省劳动力成本 能保证工件的位置精度和工件的质量 连续 模的缺点 模具结构复杂 制造成本高 模具调试难度大 制造周期长 通常材料率很 低 必须批量非常大 否则产品成本很高 因此综合考虑工艺和模具设计的可行性 产品质量 生产周期 产品批量 节省成 本等因素 采用方案三 2 3 2 冲压工艺分析和计算冲压工艺分析和计算 主要成形工艺 弯曲 冲孔 成形和落料或切断 其中弯曲有两处 外侧比较大的 是 U 型弯曲 需作展开计算 中间小的弯曲成 30 也需展开计算 成形部分比较浅 不 需展开计算 落料或切断有后续工序再计算 下面针对两处弯曲进行展开计算 一 外侧弯曲展开计算 U 型弯曲的内侧圆角半径为 0 5mm 查表 2 3 最小弯曲圆角半径的数值 参考文献 3 无锡太湖学院学士学位论文 8 P81 页 表达式 3 1 最小弯曲圆角半径的数值 得 08 铁 垂直碾压方向为 0 1t 平行碾 压方向为 0 4t 由于 08F 钢性能优于 08 钢 故可以借用 所以 0 4t 0 4 0 5 0 2 0 5 故 弯曲半径都合理 表 2 3 最小弯曲圆角半径的数值 退火正火状态冷作硬化状态 弯曲线位置材 料 垂直碾压方向平行碾压状态垂直碾压方向平行碾压状态 08 100 1t0 4t0 4t0 8t 15 200 1t0 5t0 5tt 25 300 2t0 6t0 6t1 2t 35 400 3t0 8t0 8t1 5t 45 500 5ttt1 7t 55 600 7t1 3t1 3t2t 65Mn T7t2t2t3t Gr18Ni9t2t3t4t 软杜拉铝t1 5t1 5t2 5t 硬杜拉铝2t3t3t4t 磷铜t3t 半硬黄铜0 1t0 35t0 5t1 2t 软黄铜0 1t0 35t0 35t0 8t 纯铜0 1t0 35tt2t 铝0 1t0 35t0 5tt 1 圆弧展开尺寸计算 查参考文献 3 P87 页 得中性层半径计算公式 2 1 xtr 0 式中 为中性层半径 0 r 为弯曲内侧半径 mm 为中性层位移系数 t 为材料厚度 mm 已知 r 0 5 t 0 5 r t 1 查表 2 4 中性层位移系数 的值 参考文献 3 P88 页 表 3 3 中性层位移系数 的值 得 0 32 中性层 角展开公式 2 2 180 180 0 xtr l 圆弧 因为是 U 型 90 弯曲 所以 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 9 1 04 5 032 0 5 0 1415926 35 0 180 90 xtr l 圆弧 表 2 4 中性层位移系数的值 x tr0 10 20 30 40 50 60 70 811 2 x0 210 220 230 240 250 260 280 30 320 33 tr1 31 522 534567 8 x0 340 360 380 390 40 420 440 460 480 5 2 展开后尺寸 展开后左侧宽为 4 11 4 2 1 04 21 08 展开后右侧宽为 5 11 5 2 1 04 23 08 二 中间弯曲展开计算 弯曲的内侧圆角半径为 0 5mm 根据前面计算弯曲半径合理 1 圆弧展开尺寸计算 已知 r 0 5 t 0 5 r t 1 查表 2 4 中性层位移系数 的值 参考文献 3 P88 页 表 3 3 中性层位移系数 的值 得 0 32 由公式 2 2 得 中性层 30 角展开公式 0 346 5 025 0 5 0 1415926 3 180 30 xtr l 圆弧 2 展开尺寸 以根部为基准 展开后尺寸为 3 87 0 34 4 21 三 全部后展开尺寸 各部分展开后形状和尺寸如下图所示 图 2 3 展开图 2 冲压工艺方案 采用切废料方式 关键部位导正销导正 第一步 首先侧刃定距 冲导正孔 矩形孔 第二步 切废料 留少量连接载体 这里还要分几小步 第三步 中间弯曲 第四步 U 型弯曲 无锡太湖学院学士学位论文 10 第五步 切断废料 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 11 3 多向固定支架连续模设计多向固定支架连续模设计 3 1 模具结构模具结构 本模具采用切废料方式进行冲裁 故模具结构采用冲孔 导正 弯曲 切断的工序 设计 排样采用单排横排排列 并采用正装方式设计模具结构 即凹模装在下模部分 凹模采用浮动方式 并装有内部小导柱 首先为了正确控制送料步距采用单侧侧刃定距 在主要位置采用导正销导正精确定位 由于料很薄 冲压速度较快 卸料采用弹性卸料 结构 建议弹性材料采用弹簧 废料采用在凹模 下模 向下推出 产品自动向下落下 带料采用自动左右送料装置 模具结构如下图所示 图 3 1 模具结构图 3 2 确定其搭边值确定其搭边值 考虑到成型范围 应考虑以下因素 材料的机械性能 软件 脆件搭边值取大一些 硬材料的搭边值可取小一些 冲件的形状尺寸 冲件的形状复杂或尺寸较大时 搭边值大一些 材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些 材料及挡料方式 采用自动送料 有侧刃装置 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些 材料为 普通碳素钢 08F 钢 落料部分基本无圆角 因料厚 t 0 5mm 采用自动送料 故查表 3 1 搭边值 a 和 a1 即查参考文献 3 P31 页 表 2 16 搭边值 a 和 a1 确定其搭边值为 两工件间的搭边值 a1 2mm 无锡太湖学院学士学位论文 12 工件侧面搭边值 a 3mm 表 3 1 搭边值 a 和 a1 3 手工送料 圆形非圆形往复送料 自动送料 材料厚度 aa1aa1aa1aa1 876879887 3 3 确定排样图确定排样图 在冲压零件中 材料费用占 60 以上 排样的目的就在于合理利用原材料 因此材 料的利用率是决定产品成本的重要因素 必须认真计算 确保排样相对合理 以达到较 好的材料利用率 排样方法可分为三种 1 有废料排样 2 少废料样 3 无废料排样 少废料排样的材料利用率也可达 70 90 但采用少 无废料排样时也存在一些缺 点 就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差 使工作的质量和精度 较低 另外 由于采用单边剪切 可影响断面质量和模具寿命 排样时工件之间以及工件与带料侧边之间留下的余料叫做搭边 搭边的作用是补偿 定位误差 保证冲出合格的工件 还可以使带料有一定的刚度 便于送进 根据本工件的形状和批量 对模寿命有一定要求 固采用有废料排样方法 3 3 1 送料步距与带料宽度送料步距与带料宽度 本模具排样采用单排横排排列 采用单侧侧刃粗定距 再用导正销精定位 送料步距 S L1 L2 3 1 式中 L1 产品送料方向最大尺寸 L2 产品送料方向切搭边宽度 必须不小于 a1 a1 送料方向搭边 已知 L1 23 08mm L2 2mm 考虑凸模不能太窄 从 2mm 增大至 3mm 所以 S 23 08 2 25 08mm 根据本模具的特点带料宽度 3 2 0 12max bbLDB 式中 Dmax 产品送料方向最大尺寸 L2 切搭边宽度 必须不小于 a1 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 13 b 载体宽度 b1 侧刃冲切的料边宽度 条料宽度偏差 已知 Dmax 25mm L2 2mm b 4 t 0 5mm 0 15 查表 3 2 条料宽度偏差 查表 3 2 条料宽度偏差 即查参考文 献 3 P31 页 表 2 17 条料宽度偏差 b1 1 查表 3 3 b1 y 值 查参考文献 3 P32 页 表 2 19 b1 y 值 表 3 2 条料宽度偏差 3 条料厚度 t 条料宽度 B 0 50 5 11 22 33 5 200 050 080 10 20 300 080 100 15 30 500 100 150 20 表 3 3 b1 y 值 3 b1 材料厚度 t 金属材料非金属材料 y 约 1 51 1 51 5 20 10 1 5 2 52 030 15 2 5 32 540 20 0 15 0 0 15 0 0 12max 32 14225 bbLDB 导料板间距离 3 3 ZBB 3 4 yBB 1 式中 B 冲切前导料板间距离 B1 冲切后导料板间距离 Z 冲切前的条料与导料板间的间隙 见表 3 4 y 冲切后的条料与导料板间的间隙 见表 3 3 查表 3 4 导料板与条料之间的最小间隙 Z 即查参考文献 3 P32 页 表 2 18 导料 板与条料之间的最小间隙 Zmin 得 Z 0 5mm 表 3 4 导料板与条料之间的最小间隙 Zmin 3 无侧压装置有侧压装置 条料宽度 B条料宽度 B材料厚度 t 100 以下100 200200 300100 以下100 以上 约 10 50 510 50 8 1 50 5110 50 8 查表 3 3 b1 y 值 得 y 0 10mm 所以 5 325 032 ZBB 1 3110 0 132 1 1 ybBB 无锡太湖学院学士学位论文 14 3 3 2 排样方案排样方案 经过详细分析和计算最终排样方案为 第 1 工位 侧刃切边 冲导正孔 冲 2 个非圆孔 废料 第 2 工位 冲 5 个非圆孔 废料 第 3 工位 冲 2 个非圆孔 废料 第 4 工位 成形 第 5 工位 中间向下弯曲 第 6 工位 向上弯曲 第 7 工位 切断 排样图如图 3 2 所示 图 3 2 排样图 3 4 材料利用率计算材料利用率计算 在冲压零件中 材料利用率是一个非常重要的因素 提高利用率是企业降低成本的 途径之一 由于本产品采用连续模生产 送料采用自动送料 因此可以假设原材料为带料 通 常带料是定做的 因此预定带料的尺寸为 宽 32mm 厚 0 5mm 长度很长 在一个送料 步距内 一个工位内的材料不被下一个工件产品利用到 因此用一个工位计算就能反映 材料利用率 材料利用率计算公式 3 5 100 0 S S 其中 S0 一个工位材料总面积 S 实际产品面积 故 S0 32 25 08 802 56mm2 S 514 551mm2 S 为一个实际产品面积 由于形状复杂计算不方便 采用 CAXA 软件画图 后测量所得面积为 mm2 故材料利用率 1 64 100 56 802 514 551 100 0 S S 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 15 材料利用率远大于 45 应符合要求 3 5 凸 凹模等刃口尺寸的确定凸 凹模等刃口尺寸的确定 本模具有许多工序组成 需计算与产品有关的各工序尺寸 即 1 个侧刃切边 1 个导 正孔 1 个梯形废料 2 个相同的矩形废料 2 个相同的矩形废料 1 个矩形废料 2 个相同矩形废料 1 个方形废料 2 个成形 1 个向下弯曲 1 个 U 型弯曲 2 处 切断等 在各结构设计中定位都以导正孔为基准 下面将对各结构分别进行计算 3 5 1 侧刃凸 凹模刃口尺寸计算侧刃凸 凹模刃口尺寸计算 1 计算原则 侧刃属于冲孔工序 因此计算原则以侧刃为基准 侧刃凹模刃口三面大一个最小单 面间隙 非刃口不留间隙 由于侧刃形状不圆整 不容易加工 故采用凸 凹模配合加 工法来制造 以下设计计算以此进行 2 侧刃 侧刃凹模制造公差及刃口尺寸计算 根据侧刃宽度 23 08 标准侧刃得侧刃宽度为 10 因此基尺寸有 2 个定形尺寸 25 08 10 定位尺寸两个 28 0 与导正孔中心对齐 由于侧刃要求较高 宽度 25 08 只能大不能小 因此不需计算直接按制造公差即可 结果分别为 01 0 10 01 0 0 08 25 侧刃刃口尺寸如下图所示 01 0 28 图 3 3 侧刃刃口尺寸 侧刃凹模尺寸为 以凸模为基准配做 刃口部分大一个最小单面间隙 0 040 0 060mm 3 5 2 导正孔凸 凹模刃口尺寸计算导正孔凸 凹模刃口尺寸计算 1 计算原则 冲导正孔属于冲孔工序 因此计算原则以凸模为基准 凹模刃口大一个最小双面间 隙 由于导正孔是圆形 容易加工 故采用凸 凹模分别加工法来制造 以下设计计算 以此进行 2 侧刃 侧刃凹模制造公差及刃口尺寸计算 孔尺寸为 2 公差等级取高一些为 IT10 带偏尺寸为 04 0 0 2 查参考文献 3 P21 页 得计算公式 凸模尺寸 3 6 dd p p 0 min 无锡太湖学院学士学位论文 16 凹模尺寸 3 7 Zdd d pd 0min 其中工件尺寸为 d 0 查表 3 5 规则形状 圆形 方形件 冲裁时凸 凹模的制造公差 即查参考文献 3 P22 页 表 2 11 得 凸模偏差 p 0 020mm 凹模偏差 d 0 020mm 表 3 5 规则形状 圆形 方形件 冲裁时凸 凹模的制造公差 3 基本尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d基本尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d 180 0200 020 180 2600 0300 045 18 300 0200 025 260 3600 0350 050 30 800 0200 030 360 5000 0400 060 80 1200 0250 035 5000 0500 070 120 1800 0300 040 所以 p d 0 040 Zmax Zmin 0 060 0 040 0 020 0 040 p d 故不符合要求 需调整凸 凹制造 公差 所以 p 0 4 Zmax Zmin 0 4 0 020 0 008 d 0 6 Zmax Zmin 0 6 0 020 0 012 工件公差 0 04 根据 t 0 5mm 圆形件 查表 3 6 磨损系数 得 0 75 所以凸模尺寸 mmdd p p 0 008 0 0 006 0 0 min 03 2 04 075 0 2 凹模尺寸 mm Zdd d pd 012 0 0 009 0 00min 07 2 040 0 03 2 表 3 6 磨损系数 3 非圆形工件圆形工件 10 750 50 750 5 材料厚度 t mm 工件公差 mm 1 0 160 17 0 35 0 36 0 16 0 16 1 2 0 200 21 0 41 0 42 0 20 0 20 2 4 0 240 25 0 44 0 50 0 24 0 24 4 0 300 31 0 59 0 60 0 30 0 30 3 5 3 梯形废料凸 凹模刃口尺寸计算梯形废料凸 凹模刃口尺寸计算 1 计算原则 切梯形废料相当于冲孔 因此计算原则以凸模为基准 凹模比凸模周边大一个最小 单面间隙 由于梯形刃口形状复杂 不易加工 故凸 凹模采用配作加工法来制造 下 面按此进行设计计算 2 凸 凹模制造公差及凸 凹模刃口尺寸计算 梯形废料尺寸有 4 个定形尺寸 4 6 R0 5 70 查表 2 1 得各尺寸公差 各尺寸 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 17 为 定位尺寸 2 个 12 54 17 按 IT12 级确15 0 4 0 3 0 6 15 0 5 0 R 5 070 定其公差 得各尺寸为 结果如下图所示 09 0 54 12 09 0 17 图 3 4 梯形废料尺寸 由于以凸模为基准 所以查参考文献 3 P25 页 表 2 14 得计算公式 磨损后凸模尺寸变大 a 类 设工件尺寸为 则 0 a 3 8 4 0max aap 磨损后凸模尺寸变小 b 类 设工件尺寸为 则 0 b 3 9 0 4 min bbp 磨损后凸模尺寸不变 c 类 设工件尺寸为 c 2 则 3 10 8 5 0 min ccp 凹模尺寸按凸模实际刃口尺寸配作 保证双面间隙大 Zmin Zmax 因此这 6 个尺寸可分为 属于凸模磨损后尺寸变大的尺寸 a 类 09 0 17 属于凸模磨损后尺寸变小的尺寸 b 类 15 0 4 0 3 0 6 15 0 5 0 R 属于凸模磨损后尺寸不变的尺寸 c 类 5 07009 0 54 12 1 尺寸计算09 0 17 a1max 17 0 09 17 09 0 18 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 0 75 所以 mmaa p 045 0 0 4 18 0 0 4 0max11 955 16 18 0 75 0 09 17 2 尺寸计算15 0 4 b1min 3 85 0 30 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 0 75 所以 mmbb p 0 075 0 0 4 30 0 0 4 min11 075 4 30 0 75 0 85 3 3 尺寸计算 0 3 0 6 b2min 6 0 30 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 0 75 所以 mmbb p 0 075 0 0 4 30 0 0 4 min22 225 6 30 075 0 6 4 尺寸计算15 0 5 0 R b3min 0 35 0 30 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 0 75 所以 mmbb p 0 075 0 0 4 30 0 0 4 min33 575 0 30 0 75 0 35 0 无锡太湖学院学士学位论文 18 5 尺寸计算 5 070 c1min 70 0 5 69 5 1 所以 125 0 708 1708 5 0 min11 cc p 6 尺寸计算09 0 54 12 c2min 12 54 0 09 12 45 0 18 所以 mmcc p 02 054 128 18 0 54 128 5 0 min22 凹模刃口尺寸为 按凸模实际刃口尺寸配作 保证双面间隙大 0 040 0 056mm 3 5 4 矩形废料矩形废料 凸 凹模刃口尺寸计算凸 凹模刃口尺寸计算 1 计算原则 切矩形废料 相当于冲孔 因此计算原则以凸模为基准 凹模比凸模周边大一个最 小单面间隙 由于矩形刃口形状复杂 不易加工 故凸 凹模采用配作加工法来制造 下面按此进行设计计算 2 凸 凹模制造公差及凸 凹模刃口尺寸计算 此矩形废料 有 2 个 尺寸有 2 个定形尺寸 2 6 查表 2 1 得各尺寸公差 各尺寸 为 定位尺寸 2 个 2 5 另一个定位尺寸为 2 9 按 IT12 级确定其公 0 25 0 2 0 3 0 6 差 得各尺寸为 结果如下图所示 05 0 2 06 0 5 075 0 9 a 第 2 个 b 第 1 个 图 3 5 矩形废料 尺寸 因此这 5 个尺寸可分为 属于凸模磨损后尺寸变大的尺寸 a 类 06 0 5 075 0 9 属于凸模磨损后尺寸变小的尺寸 b 类 0 25 0 2 0 3 0 6 05 0 2 属于凸模磨损后尺寸不变的尺寸 c 类 无 1 尺寸计算06 0 5 a1max 5 0 06 5 06 0 12 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 1 所以 mmaa p 03 0 0 4 12 0 0 4 0max11 94 4 12 0 106 5 2 尺寸计算075 0 9 a2max 9 0 075 9 075 0 15 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 1 所以 mmaa p 037 0 0 4 15 0 0 4 0max22 925 8 15 0 1075 9 3 尺寸计算 0 25 0 2 b1min 2 0 25 t 0 5 查表 3 6 磨损系数 得 0 75 多向固定支架冷冲压工艺及级进模设计 19 所以 mmbb p 0 06 0 0 4 25 0 0 4 min11 18 2 25 0 75 0 2