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机械毕业设计论文
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模具毕业设计59盒形件冲压工艺分析及复合模,机械毕业设计论文
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编号： 毕业设计 说明 书 题 目： 盒形件冲压工艺分析及复合模 设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制 造及其自动化 学生姓名： 戴瑶 学 号： 指导教师单位 ： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014 年 5 月 24 日 nts 摘 要 该套 模具制造简单 ,但需要多套模具 ,效率低、流程路线太长 ,过程分离 ,更难保证零件的精度和技术要求 ,并且 过程自动化程度不高 ,生产成本也非常高 ,已经不能满足现代机械加工的需求。所以为了解决这种问题 ,针对冲压工艺和矩形盒拉深过程 ,首先 介绍了盒形件冷冲压成形过程， 通过 对盒形件的批量生产、零件质量、零件结构以及 使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提， 等设计出 三种不同的冲压工艺 方案并且 分析和比较的形成过程包括单 一 过程 ,复杂的过程和持续的过程 也就是我们常说的 单工序、复合工序和连续工序 ,最终 确定用一 套 复合模完成落料、拉深 、冲底面矩形 孔 ，翻边 的工序过程。精加工冲压方法 ,力的计算 ,模具尺寸和公差 ,和设计模具。一份详细的零件清单 和 所需的模具 ,并给出一个合理的装配 图 。 给 未来的设计提供了一个参考 ，借鉴执笔的成效。 关键词： 盒形件；拉伸；复合模；模具设计 nts Abstract The mold manufacturing is simple, but need more sets of molds, low efficiency, process route is too long, the separation process, more difficult to guarantee precision parts and technology, and process automation degree is not high, the production cost is also very high, has been unable to meet the demand of modern machining. So in order to solve this problem, the stamping process and the deep drawing process of rectangular box, introduced the process of cold stamping parts box.So in order to solve this problem, in view of the stamping process and the rectangular box deep drawing process, cold stamping process, the box parts are introduced through the quality of mass production of box parts, parts, parts structure as well as the use requirement analysis the box shaped parts of the mass production, quality components, parts structure and analysis, requirements of the study, in accordance with the use of performance is not reduced, will determine its stamping parts, three stamping process analysis and comparison of different process involves the formation of a single process, complex process and continuous process is what we often say that the single processes, complex processes and continuous processes, determined by a set of compound die blanking, drawing, punching bottom moment face process. Fine punching method, calculation of the force, mold dimensions and tolerances, and die design. A detailed list of parts and tooling required, and gives a reasonable assembly. By making full use of modern mould manufacturing technology to the traditional mechanical parts for structural improvement, optimization design, optimization of process method can greatly improve the production efficiency, this method has a certain reference value to the similar products.Provide a reference for the future design, drawing pen effect. Hope this design can be a template for future design data, also contribute to the mechanical industry in our country, makes our country mechanical industry more and more developed, the development of getting better and better. Keywords: Rectangular box; tensile; compound die; die design nts 目 录 引言 . 1 1 分析零件的工艺性 . 2 1.1 模具前瞻介绍 . 2 1.2 盒形件零件分析 . 2 2 确定工艺方案 . 4 2.1 工艺计算并分析 . 4 2.2 计算毛坯尺寸 . 4 2.3 确定工艺方案 . 7 3 主要工艺参数的计算 . 9 3.1 确定排样和冲裁板料的方案 . 9 3.2 计算工艺力及初选设备 . 11 3.2.1 计算工艺中的各个力 . 11 3.2.2 初步选择压力机 . 13 3.2.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 . 14 4 模具的结构设计 . 18 4.1 模具工作部分的尺寸计算 . 19 4.1.1 落料凹模的计算 . 19 4.1.2 拉伸冲孔凸凹模 . 20 4.1.3 落料拉伸凸凹模 . 21 4.1.4 上垫板 . 22 4.1.5 压边圈 . 23 4.1.6 卸料导料板 . 24 4.1.7 凸模固定板 . 25 5 模具结构形式的选择 . 26 5.1 定位方式的选择 . 26 5.1.1 卸料装置与出件方式的选择 . 27 5.1.2 模架的选用 . 29 5.1.3 模具的闭合高度 . 29 6 选定冲压设备 . 30 7 模具的装配与调试 . 31 7.1 复合模的装配 . 31 7.2 凸、凹模间隙的调整 . 33 7.3 冲裁模具的调试 . 33 8 结论 . 35 谢 辞 . 36 参考文献 . 37 nts 第 1 页 /共 36 页 引言 作为一个 经过多次调查的 结果， 分析得出： 这 近几十年来，我们国家的各个领域的不同企业都存在着 不同 程度上的进步和改变 发展水平 ，都在向 国际 模具市场靠拢，在我们国家模具行业领导的正确引导下，咱们模具行业无论是市场占有还有成为主要的产业都在倍到而进的发展进行时。我查阅资料后发现，有一份 前 瞻产业研究院发布的报告 ，上面是这样分析并预测我国模具行业今后发展的 :“ 我国现在的模具有 75的粗加工工业产品零件、 50的精加工零件由模具成型，绝大部分 塑料制品 也由模具成型 ” 1。 现在，冷冲压 在模具制造工艺中目前已经成为一种先进和常常使用 的金属加工方法 。所以说 ， 加工并且 设计冷冲压模具 是现在模具制造业中很重要的一部分内容 。 由于引入了 CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计 3。在冲压 设计中有一个环节叫做 毛坯 ，在 设计 的毛坯展开中运用了 计算机辅助设计，可以 使得 排样 、 拉深 这两项工序的 毛坯进行优化设计。 除此之外 ，对冲压成形性能和成形极限的研究 理论 ，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展， 通过冲压理论来指导科学阶段分析阶段的实验，使冲压到开发计算机辅助工程和智能化的方法。具有自主知识产权的设计，是完全适合中国国情，具有高水平的模具，设计师和制造商必须不断地学习模具设计与制造的最新知识，敢于创新。我国现在有很多的模具标准件，包括模具 和引导，推动杆，如标准件，这为实现中国的模具行业可能的发展。 与此同时， 模具 CAD/CAM/CAE的这项 技术在模具技术发展 中是属于比较重要的地位 。目前，普遍获得 CAD/CAM/CAE技术已 经 基本成熟。 CAD/CAE/CAM(计算机辅助设计、辅助工程和辅助制造 )技术转变 2。 美国率先将计算机技术应用于模具工业 ,实现模具CAD/CAE/CAM一体化系统 ,达到提高模具设计效果与加工质量、有效提高生产周期的目的 2。 这样子的话，我国现在的这项技术还不是很成熟，但已经走上轨道，并且未来的前景非常好，对模具这个产业来说是一次突破性的提升。作为当代大学生的我们，也需要掌握更多的知识来补充自己，不断学习。在我们的课程里面有一门学科就是关于CAD/CAM的。 本次设计的题目是盒形件冲压工艺分析及复合模设计， 设计的任务主要是模具工艺分析以及复合模具设计 的部分。在模具制造中的材料的选择，以满足负荷使用廉价的材料，尽可能的更先进的模具材料。这不仅可以生产出合格的模具设计，也可以充分利用现代科学技术要为发展工业提供技术支持。 在对选题的 分析和设计过程是 通过我大学这四年来所学知识的全部运用以及通过上学期末生产实习实践所得的经验相结合 得出了本次论文的内容。 nts 第 2 页 /共 36 页 1 分析零件的工 艺性 1.1 模具前瞻介绍 首先我想要说一说我们国目前模具的发展状况，出现了那些问题或者是 目前我们国家比较注重模具的哪些方面。我先从 模具 的 质量 问题谈谈我的想法 ： 我认为 模具 的 质量主要 是集中出现在 精度和寿命 这两个方面中 ， 另外也包括 结构和外观 这个方面下 。 还有一个方面就是维修和后期的保养。 在模具行业的领导者们都很清楚，评判这 一套 是否是好 模具 和创新型的模具 ， 着重于这套模具在 维修 这方面 是不是很方便 ，后期的一个保养是不是很划算。那么现在我们国家按照这样 的 一个状况来说，主要是 冲压件 生产的 批量不是很多 ， 从而形成 了 我国冲压模具在 咱们 国内 模具 市场 中在使用 寿命 这一方面，对待这个寿命问题，提出的解决方案和 处理 方法都不是很有成效，创新度不够。 再加上 精度达不到 技术 要求、 所设计的 结构 又存在 不合理、外观 不好看这些问题 往往 会使 质量 这个因素成为 主要问题。 其次我想说一说按现在的情况来看，我国的模具行业比国外的要落后， 要不先进。虽然存在着起步就差很远的情况在。但是我国也必须努力向前看，多多培养这方面的人才，多 向国外学习 ， 在现代化 的大道上称为模具行业的引导着， 实现 目前国内外 先进的自动化。使得我国模具和国际接轨。这就需要开发、整理、推进CAD/CAM/CAE这项 技术 。让这项技术带着我国模具行业更上一层楼。同时也要兼顾 模具检测设备 朝着 精密、高效和多功能 的方向持续发展 15。最后 我想说一说。在我搜索相关知识时，我知道了。 先进的模具只有配备先进的压力机和优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品，取得高的经济效益。 相信我国的模具行业发展会越来越壮大， 我国模具行业一定会很好的度过 这个尴尬阶段，前面发展的道路会一直光明。 1.2 盒形件零件分析 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度 3。虽然冲压加工工艺过程包括备料 冲压加工工序 必要的辅助工序 质量检验 组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这 一方面中 。 然而我们 都知道 在 冲压加工中需要加工的 工序 非常繁多 ， 每 一 道 工序中的工艺性 又不是太 相同 。 有一种情况是加工 同一个零件， 在 生 产 中 所处 的 不同的 生产条件、工艺装备 等 情况 而产生的 不同， 最终导致了 其工艺性的 意义 是非常不 一样 的 。这 方面是我这次 分析 得重点： 零件的结构工艺性 。 nts 第 3 页 /共 36 页 该零 件 类似于餐盒结构 ，如图 1-2所呈现的 ，该零件 是 带凸缘的盒形件， 材料的厚度： 料厚 t=1.5mm，拉深 工艺完成之 后厚度不变 ， 零件底部圆角半径 r=5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺 中 对精度等级的 各项 要求。 图 1-2工件图 首先拉伸时采用 拉深 模具将冲裁好的条料毛坯压制成各种开口的空心件，或者已经开口的空心件加工成别的形状的一种加工方法。 一种处理采用拉丝模在粗冲好条第一段压成各种开口空心件加工方法，或有一个开放到另一个形状的中空件。 本次课题的盒形件冲压工艺采用的是前者的加工方法。 需要计算毛坯的材料的尺寸 可以在接下来的设计中去扩展。 拉深所用的模具叫做拉深模，拉伸也被称为拉伸、引伸、拉延等 4。这项拉深工艺可以加工很多零件，比如：筒件、阶梯形、球形、锥形、抛物线形等旋转体零件，当然也可以制出方盒形等非旋转体零件 4。课题盒形件就是属于非旋转体零件， 可以清楚地知道 拉深工艺 的应用范围比较广泛，在冷冲压过程中是它的基本工序其中的一步。 其次 零件的 工艺性对精度的要求 在 一般情况下 是这样规定的 ， 采用 拉深件的尺寸精度应在 IT13级以下，不宜高于 IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于 各种 材料 存在的 向异性 产生的 影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的， 所以 出现 “ 凸 耳 ” 现象，为了获得所需要的凸缘外形，需要增加切边工序 13。 最后我想说的是 影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是 5： 拉深件 在本次课题要求中加工方法 尽量简单、对称 ； 对于半敞开及 非对称的 这种 空心件，应 该 尽量采用“成对拉深 -剖切”；拉深件的圆角不宜过小，以便拉深成形；拉深件各部分的尺寸 必须保证比例的合适 ；拉深件的尺nts 第 4 页 /共 36 页 寸精度不宜过高 5；在材料方面，拉深件不需要较高的屈服强度和硬度。 另外盒形件冲压工艺，该盒形件的工件 零件 的 结构较简单、形状对称， 类似 属于圆筒形拉深件 6。 盒型 零件 的 尺寸公差为 IT14， 选择使 用普通 的 冲裁方法 是 可以达到零件图样 上所 要求 的工艺 。工件材料为 10F， 碳素结构钢，材料状态已退火，抗剪强度220340mp抗拉强度 275410mpa屈服强度 190mpa伸长率 2 确定工艺方案 2.1 工艺计算并分析 h=32 b=97 r=9 =5 (1) 时，确定是矮矩形件，只需一次拉伸即可。 (2) 则说明属于 r较小 这一类型的矩形拉伸件。由 于 r较小，这种零件拉伸时仅有微量材料从角部转移到直边，即圆角与直角间的相互影响很小，可以将其侧壁分为长度是 与 的两对直边部分及四个半径为 r的圆角部分。 2.2 计算毛坯尺寸 首先盒形 拉深 件 的变形是不均匀的，圆角部分变形大，直边部分变形小 13。所以在拉深过程中，该零件的直边以及圆角部分一定存在着某种相互的影响，至于影响的程度那么就要取决于零件的形状，那么不同的形状影响 也有所不同了。 盒形件的 拉深 工序中的拉深 件 ，该工件的 毛坯形状和尺寸随着 H/B(H 为盒形件的高度 )和 的不同而 发生变化，这两个因素决定了圆角部分材料向直边部分转移的程度和直边部分高度的增加量13。 其次 由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起 残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的 凸 耳 5。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低 不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。 所以要 在计算毛坯尺寸 数值 的时候 有必要的 加上修边余量。 最后我查了课本，上面介绍了传统的该类冲模加工方法采用实体模型作为依据 7。 实体模型是直观的，可靠的数据 被采集 ，降低加工设备的要求 等等这些 优胜点 。所以 我国目前 很多 模具 厂家 都是这样做实现实体模型的处理方法 。 由于工件拉深为 为带凸缘的矩形盒的拉伸 ，毛坯 理论 计算 存在 一定的困难，本次 课 题的 设计中，我们 采 用 UG 的钣金nts 第 5 页 /共 36 页 工具中的一步可成成形性分析命令，来完成拉深部分的展开 ，完成毛坯展开图 。如图 2-1所 所呈现的 ，为 UG完成的工件模型。 图 2-2 所示是 像是网格一样的图，这代表着 工件 UG 的 网格划分图 ，网络划分图是目前在模具工艺中排样过程最常用的分析方法。 下图所所呈现的 ： 图 2-1 工作 UG 模型图 nts 第 6 页 /共 36 页 利用 UG 的毛坯展开命令得，毛坯的大体尺寸 展开分析初步是这样的。 如图 2-3 所示。 图 2-2工件 UG网格划分图 图 2-3毛坯初步计算尺寸 nts 第 7 页 /共 36 页 由于 现在 在计算中得出的结论是 计算的 板料为不规则形状，拉深时 很 容易受力不均，所以，我们选用矩形板料，通过光顺边缘，并取 修边余量，确定 倒 圆角的大小。最终确定毛坯尺寸为图 2-4。为了防止 四角起皱， 将毛坯的 四角设计成半径 30 的倒角 ，如 图 2-4所呈现的 ： 2.3 确定工艺方案 根据以上 面的零件工件展开的 分析和计算 ，有初步和最终的尺寸。在分析计算过程中，遇到了问题。首先在初步进行展开计算时，考虑到矩形盒形件展开计算比较复杂，其中包括了直边和圆角需要同时考虑才。所以初步定的方案是忽略掉翻边这一工序，那么零件图改成了没有 边的一个普通矩形盒子。那么加工工序则可以是由落料直接到冲孔切边。这样的话在一套复合模中实现没有太大意义。最终把零件图加上了宽边，形成了类似于 帽子形状的宽边矩形工件。那么在这个工件上的展开计算利用三维软件进行辅助。下面 可以进一步明确该 盒形件 的冲压加工 工序 需要包括以下 几种 基本 的 工序 是 :落料、拉深 、冲孔和 修边。 依照 这些基本 的 工序，可以 比 拟出 下 面 几种 不同的 工艺方案： 方案一 ： 这个方案是分步骤，一步步实现工艺， 先进行落料， 然后进行 拉深 ，再到 冲 底面矩形孔，最后到 修边 这项工艺就是结束了整个工艺流程 。 需要设计计算出拉深模以及所需的配合尺寸公差，同样冲孔模，还有修边模所需要的相关计算，这样以来工作量大， 需要制出为之相匹配的导向装置 ， 那么无形中就增加了安装这些 模具，结构装置的时间，和调试这些装置的人工。在这些 过程中 模具的生产 效率就会 随之 降低。所以 上述这些 加图 2-4 最终确定毛坯尺寸 nts 第 8 页 /共 36 页 工 工 序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构都比较简单，制造 比较 容易，制造 成本低廉，但 是缺点是 由于结构简单 会促使模具 定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不 是很 方便， 耗 费 大量 时间， 同时 生产效率低。 方案 二： 模具制造方面有复合模和级进模，复合模就是压力机在一次加工行程进行时，落料、冲孔等等这些加工工序在一整套模具结构中体现。这样的模具结构，对于工件的同轴度很好的保证了，工件的加工表面也比较平 整，并且加工精度也一定会很高，还有一个方面就是效率的问题，同样也是很高的。利用率也不低， 不会限制条料的大小宽度，废料也可以拿来再生产。很方便很能够节约。不太好的地方就是，复合模中的凸凹模部分比较容易受到最小壁厚的限制，这样导致了普遍性不高，有些内孔间距比较小的零件就不会使用该模。级进模则是由多个工位按照顺序关联完成不同的加工工序， 在压力机的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一 个固定的步距将材料向前移动，这样在一套模具上就可以完成多个工序 3。那么在本次课题中我想要采用复合模进行设计制造。那么就是将 落料、拉深 和冲孔 在 同一个复合模中一次加工成型，修边工序为单工序模具。此方案把三个工序集中在 同 一副复合模中完成，促 使得生产 效 率 有很大的改变 。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且 加工 精度也比较高，能保证加工 技术 要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。 方案三 本方案，是利用一个叫做带料式级进多个工位同时工作并且是 自动的。冲 压自动压，使生产效率高、操作简单、安全有效，但这个计划需要一个专用压力机或自动送料装置。 案需要专用的压力机或自动的送料装置。 该 模具结构 非常 复杂 以至于设计中会产生很多问题 ， 就会加大生产的周期 ， 从而生产加工升本也随之升 高 。 通过对于 前面三 种方案的分析 和 比较， 我 考虑到零件的 精度高 ， 寿命不能太低以 及生产 批量大。并且需求多。 方案一无法满足 需求量的 要求， 此方案是单工序模，加工时间过长，导致效率过低。从而此方案无法实现工艺要求。 而比较方案二和方案三， 主要分歧出现在，辅助模具机构的选择上。方案三虽然自动化程度很 高，经济效益也不错。但是需要专用的机构来完成，模具结构复杂加工工艺时间长，成本高。故舍弃此方案。选择物美价廉的方案二。 这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本 比例 不高，经济 方面比较 合理。 在方案二中，是将 落料、拉深 和冲孔在 同一个复合模 中。首先必须要知道复合模设计的要点 5： 1 模具结构类型的选择：按照凸凹模位置的不同，复合模分为两种：正装复合模、倒装复合模。其中倒装复合模漏料方便，操作安全，应用 广泛。 2 模板材料及厚度的选择。 3 闭模高度的确定。 4 模板外形尺寸的确定：为了保证落料凹模的刚度，但又不使厚度及外形尺寸过大，应在四周适当的设置 8个左右的圆柱销，圆柱销具有模nts 第 9 页 /共 36 页 板定位、承受落料力的水平分立的双重作用。 5 工作零件设计 。 6 定位零件设计：复合模的定位方式与其工序位置、坯料方式等因素有关。 7卸料零件设计。 8限位装置设计。通过对复合模的了解。选择方案二是最合理的选择。现在开始对该零件进行相关计算。 3 主要工艺参数的计算 3.1 确定排样和 冲 裁板料的方案 关于排样这个问题，我专门查阅了书籍，资料中是这样对排样进行定义的 ： 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样 4。排样的合理性表现是提高材料的利用率、降低成本比例，以保证冲件质量及模具寿命的有效措施。根据材料的合理利用情况分类得 5： (1) 有废料排样 产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均有搭边。 (2) 少 废料排样 仅在 产品与产品 (或 产品与坯料边缘 )之间有搭边。 (3) 无 废料排样 产品与产品之间 、 产品与坯料边缘 之间均无搭边。 由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件 的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标 。 在排样部分还有一个问题比较重要，那就是搭边值。下面是经过翻阅一些资料而论述的。 搭边的作用是为了保证毛坯从条料上分离，补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需的工艺废料 8。 按照常理来说 ，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差 还有 送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲 裁出残缺的废品，从而确 保冲件的切口表面质量 ，少量毛边现象 ， 最终 冲 裁 制 件 出合格的工件 3。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的 顺序 一 层 一 层 行进， 加大提高了生产率。搭边值 得出情况 大小要合理选取。根据此零件的尺寸通过查表 9取。 最小 搭边值为 2.0a mm 1 1.8a mm从 目 视测方面来讲，该零件的排样应该采用直排 是 最合理。排样图如图 3-1所呈现的： nts 第 10 页 /共 36 页 按照 图 3-1 上可知：进距 10 S=202+1.8=203.8mm 条料宽度 10 b=220+22.0=224mm 下面进行板料的选用， 板料规格 目前是准备 拟用 1.5mm1400mm4000mm 不锈钢板。查冲压模具设计 GB708-88， 目的是 为了 在操作时方便快捷从而 采用横裁 这个方式 。 裁板条数 1 4000224An b 17 条 每条个数 200 2140012 S aBn6 个 每板总个数 12 6 1 7 1 0 2n n n 材料利用率 %100 BA Sn 面 图 3-1 排样图 nts 第 11 页 /共 36 页 1 0 2 4 3 6 6 7 . 4 3 100%1 4 0 0 4 0 0 0 79.53% 3.2 计算工艺 力 及初选设备 3.2.1 计算工艺中的各 个力 (1)落料力的计算 在模具进行设计工作之前，需要在大体上知道需要计算哪些力来保证下面的设计和选用的设备的合理性，首先在 冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力 11。 平刃凸模落料力的计算公式为 12： kLtP 13 (3-1) 式中 P 冲裁力（ N）； L 冲件的周边长度（ mm），可通过 cad 测量。 t 板料厚度（ mm）； 材料的抗冲剪强度（ MPa）； K 修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关 5。其影响范围的最小值和最大值在（ 1.0 1.3） P的范围内，一般 k 取为 1.25 1.35。 在 我们常见的 实际 操作 中 和 实际运 用中，抗冲剪强度 的 取 值一般取材料抗拉强度b的 0.70.859。 当然在估算方面，实现更加方便的效果 ， 一般情况下我们 取抗冲剪强度 等于该材料抗拉强度b的 80%， 4 1 0 ab MP 。即 ： b 8.0因此，该冲件的落料力的计算公式为 (3-2) bLtF 8.03.1落(3-2) =1.3 0 . 8 7 9 2 . 5 1 . 5 4 1 0 =506.9KN 其中 L 为落料的周长，利用 cad 测量为 792.5mm。 (2)卸料力的计算 在正常情况下，经过冲压板切断的弹性变形和收缩的影响 。冲裁件会在凹模处塞住 ，其余的金属板材冲压拧紧凸模。 那么 从凸模上将冲 裁 件或废料卸下来所需的力称卸料力。 影响 卸料力的力 因素很多，主要集中在材料力学性能 上面存在 着 差距，厚度的材料，零件，模具的形状和大小，和润滑油。 nts 第 12 页 /共 36 页 所以 一定 要 精准无误的 计算这些力 相对来说是非常 困难的， 正常情况下 用下列经验公式计算： 卸料力 (3-3) 式中 F 冲裁力 (N) 1K 顶件力及卸料力系数，其值可查教材表 3-2。 这里取 1K 为 0.04。 表 3-2 卸料力、推荐力和顶件力系数 因此 0 . 0 4 5 0 6 . 9 2 0 . 3F K N 卸 (2)拉深 力 拉深力是由 产品的形状与壁厚所决定的，还有必须要核算你所选的压力机的气垫顶出力是否满足。 零件拉深完以后，由于还要从凹模中推出，曲线出现延缓下降，这是摩擦力作用的结果，不是拉深变形力。 横坐标为凸模行程，纵坐标拉伸力。 拉伸力在冲压行程是不断变化的， Fmax 是最大峰值 5。 下方图是拉伸力变 化曲线变化的呈现。 料厚 t/mm Kx Kt Kp 钢 0.1 0.1-0.5 0.5-2.5 2.5-6.5 6.5 0.065 0.075 0.045 0.055 0.04 0.05 0.03 0.04 0.02 0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金、纯铜、 黄铜 0.025 0.08 0.02 0.06 0.03 0.07 0.03 0.09 nts 第 13 页 /共 36 页 oFmax拉深力凸模行程绘制零件工艺性的好坏，直接影响到拉深方法的部分可以生产零部件，质量，成本和零件的生产周期的影响，等等。 工艺性良好的 拉深冲裁 部件 ,不仅可以满足产品的使用要求 ,同时在拉深冲裁技术部分， 采用最简单的，最经济、最快的方法。 在 影响拉深力 因素 的情况来分析的结果是比较困难麻烦的 ， 我们按照 实际 的 受力 情况以及 变形情况来 推算此力是复杂的 。所以， 在 实际 的机械加工 生产中 一般 是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用 机械工程师的经验之谈 来引导出 公式进行 拉深力 计算。对于带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算 公式 14： (3-4) 式中 l 拉深零件的凸模周边长度（ mm）； K 系数，这里取 1； b 材料的抗拉强度（ MPa）； t 材料厚度。 通过 CAD测量， l=412.55mm。 因此 1 4 1 2 1 . 5 4 1 2 . 5 5 1 7 0F K N 拉3.2.2 初步选择压力机 冲压设备属于锻压机械，其类型很多，以适应不同的冲压工艺要求。 在选择冷冲设备中 冲压工艺 还有 模具设计 制造中的一个重要部分，这个部分会 直接影响到 冲压 设备的安全和合理 的使用。同时也 关系到冲压生产中产品质量、生产效率及成本，以及模具寿命等一系列重要问题。冲压设备的选择一般分为以下几种情况 9： （ 1）对于大型或形状较复杂的拉伸件，常采用上传动的闭式双动拉伸压力机。此图 3-2 拉伸力变化曲线 nts 第 14 页 /共 36 页 模具结构简单，压迫可靠易调，特别适于大量生产。 （ 2）有校正弯曲、校平整形工序的用精压机。 （ 3）精密冲裁一般选用专用的精冲压力机。机身精度要求高、刚性好、冲裁速度较低。 （ 4）导板模或要求导套不离开导柱的模具，最好选用行程可调的偏心式压力机。 （ 5）冷挤压工艺尽量选用刚度大、精度较高的专用冷挤压压力机或液压机。 这部分是在压力机的选择方面进行分析计算，包括 压力机吨位的大小的选择 以及技术主要参数 。那么主要是按 照 冲压 工 件 的 尺寸、变形力 以及模具尺寸，进行正常 的校核15。 首先要以冲压工艺 计算中 所需 要 的 压力变形力 为 前提 。要求设备的压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备， 为防止出现状况 。 我们首先根据这套设备的寿命问题为切入点，那么需要提升该设备的寿命长度，就要从几个方面来分析考虑。提高该设备的工件刚度，冲压零件的加工工艺性和加工精度，最后还有该设备寿命的延长。 那么 要求设备 最大容量有余量 。 因拉落 FF ，故总冲压力 (3-5) = 5 0 6 . 9 2 0 . 3 1 7 0 =697.2KN 应选的压力机公称压力 FP 6.13.10取为 1.3，则公称压力为： 0 1 . 3 9 0 6 . 3 6P F K N(3-6) 因此初选压力机 JA21-160。 3.2.3 计算凸、凹模 刃口尺寸及公差 在冲裁工艺与冲裁设计中，凸凹模刃口尺寸和公差就直接影响着冲裁工件的尺寸精度。本次课题设计的盒形件这个冲裁 件的模具中，凸凹模尺寸也是很重要的，因为模具的合适的间隙值是由凸凹模刃口尺寸以及它的公差来保证。所以在设计中也是很重要的。我们需要先知道凸凹模人口尺寸 的规律和 计算的原则， 规律 是在生产实践中总计出来的，包括 有一是 冲裁件断面都带有锥度。这个部分是因为落料件的光亮带位于大端尺寸，冲孔件的光亮带位于小端尺寸。所以规定说：落料件的光面尺寸 就相当于凹模尺寸，冲孔件的光面尺寸就相当于凸模尺寸，这里所说的光面就是端面。二是凸模轮廓在工作中会被磨损而变小，而凹模则会变大。这样它们之间的间隙也会变大。计算的原则，一是设计落料模 先要确定好凹模刃口尺寸，就是要以凹模为基准，冲裁间隙通过减小凸模刃口nts 第 15 页 /共 36 页 尺寸来取值。 二 是设计冲孔模先要确定好凸模刃口尺寸，就是要以凸模为基准，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 三是 在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值 11。 所以经过分析， 保证确认好的 刃口部分的尺寸是 非常至关 重要的 。 分别采用粗 加工，精加工是指凸模和凹模根据各自的 图案的尺寸和公差加工分别，冲裁间隙 的凸凹模刃口尺寸及公差，所以需要计算凸凹模刃口尺寸 及公差，在 设计模 具的图样上 ，这种加工方法是可以互换 的，便于批量生产，主要用于简单的，规范的形状，图形，方法或矩形的冲裁件 。 以下是本次课题盒形件设计中的凸模、凹模刃口尺寸计算的概览： 一 是 这样，因为落料 材料表面的大小等于模刃口尺寸或基本 一致，首先应确定冲模刃口尺寸，即刃口尺寸为基准的模具，而且由于 落 料件的材料尺寸可以按照模具刃口磨损而 增加，为了确保模具磨损到一定程度仍能冲出合格的零件，所以在模具基本尺寸尺寸公差应有的更小的尺寸范围内选用材料，该冲裁冲头的基本尺寸是凹模基本尺寸减去合理的最小间隙。 dXDD d 0)( (3-7) 0min )2( pCDD dp (3-8) 式中 pD 落料凸模最大直径（ mm） dD 落料凹模最大直径（ mm） D 工件允许最大尺寸（ mm） 冲裁工件要求的公差 X 系数，为避免多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X=0.5。 对于未标注公差可按 IT14 级计算，冲裁模刃口双面间隙 14： mmZmmZ 16.0,12.0 m a xm i n d、p 凹、凸模制造偏差，这里可以按 IT10 来选取 : 落料刃口尺寸： 220mm 、 202mm 、 30mm 工件尺寸公差按 IT14 级精度选取，查表 3-3，得工件尺寸偏差 01.15220 mm、01.15202 mm 、 00.5230 mm ，查表 3-4 得 ，尺寸 220 和 202 的凹模间隙nts 第 16 页 /共 36 页 mmmm 0 4 0.0,0 3 0.0 凹凸 ， 30 的凸凹模间隙为 0 . 0 2 0 , 0 . 0 2 5m m m m凹凸 。 表 3-3 公差表 基 本 尺 寸 /mm IT14 大于 至 mm 3 0.25 3 6 0.30 6 10 0.36 10 18 0.43 18 30 0.52 30 5
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