冲压课设说明书

沈阳理工大学课程设计专用纸 目录1工艺过程设计21.1零件分析21.零件结构分析22材料性能分析23.尺寸精度分析21.2 工艺方案的确定31.冲压工艺性分析32.基本工序的确定33.工序数目的确定34.工艺方案的比较和选择31.3 工序设计41.4 工序计算51.冲裁间隙的选择52.凸凹模刃口尺寸的计算63.冲裁力的计算74.卸料力,推件力和顶件力的计算75.材料的经济利用82模具零件设计102.1冲裁模标准模架的选择102.2压力机的选择112.3模具的结构形式112.4 操作方式的选择112.5冲裁模卸料与推件零件的设计122.6冲裁模导向零件的选用132.7冲裁模连接固定零件的选用152.8模具零件材料的选用18参考文献191工艺过程设计1.1零件分析1.零件结构分析:该零件是一个圆形垫片，壁厚为1mm，内部分别有一个直径为8mm、8个直径为4mm的孔。零件形状简单、结构对称，易于成型，符合大批量生产的要求。2材料性能分析：材料为1Cr18Ni9Ti，属于黑色金属板料，是合金的一种，主要用于制造有防腐蚀防锈要求，外观漂亮的产品。此材料具有良好的冲压性能，适合冲裁。力学性能如下表1-1所示。3.尺寸精度分析：冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公称尺寸的差值。差值越小，则精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。冲压件的精度等级为IT12，模具的制造精度应该比工件精度高23级，则模具的制造精度选择为IT9级。工件的尺寸精度要求为IT12级，且部分尺寸公差已经给出，零件如图1-1所示。 图1 垫片表1-1 1Cr18Ni9Ti的力学性能抗拉强度剪切强度延长率560-640460-520401.2 工艺方案的确定1.冲压工艺性分析该零件的外形简单，形状规则，材质为1Cr18Ni9Ti，厚度t=1mm，b=630MPa。根据零件的形状和工艺性分析，该零件属于落料冲孔件，需安排落料和冲孔工步；落料和冲孔需同时进行时若采用连续模，则应该先冲孔然后落料，先冲出的孔可作为后续工步的定位，也可以在工件上冲出工艺孔，提高孔和外缘的定位要求。由于生产批量为大批量生产，而且成型工艺只有冲孔和落料两个工序，所以设计关键是设计模具工作零件的结构，保证模具使用寿命。但是还应注意，由于该零件表面要求较高，最后还需进行整形的工序。2.基本工序的确定 根据零件的形状和工艺性分析，确定其冲压基本工序为：冲孔工序，落料工序。3.工序数目的确定由于批量生产，所以冲压加工过程要求提高生产效率，降低生产成本来满足生产要求，可要求工序数目尽量减小，应尽量把工序集中起来，采用复合模或连续模进行冲压，很小的零件，采用复合或连续冲压加工，既能提高生产效率，又能安全生产。4.工艺方案的比较和选择1）方案的比较方案一：采用单工序模： 对于该零件，冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，比较容易在实现自动化，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产效率不太高。方案二：采用复合模： 压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率高，适合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好，适宜冲薄料，但是很难实现自动化，只能实现部分自动化，而且制造复杂性和价格都比单工序模高。方案三：采用连续模： 连续模是在单工序模的基础上发展起来的一种多工序，高效率冲模，在一副模具中有规律的安排多个工序进行冲压。连续模冲裁可减少模具和设备数量，生产率高，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化，在大批量生产中效果显著，但各个工序是在不同的工步位置上进行的，由于定位误差会影响工件的精度，一般用于精度要求低，多工序的小件。模具强度高，耐磨性能要好，级进模制造复杂性和价格要比复合模低。2）确定方案比较以上方案，由于生产批量为大批量生产，模具的制造复杂性和价格还有生产效率等方面考虑，而且还要具有操作方便、安全制造方便，维修容易，模具强度较高，寿命较长，便于实现自动化等特点。决定冲孔与落料的工步采用连续模冲裁该零件。1.3 工序设计 由前面的分析，可确定工件的工序为下料、落料和冲孔。工件尺寸经过必要的公差换算，得到简要的工序图1.2。 （1）下料 ( 2 ) 冲孔 （3）落料图2 工序图1.4 工序计算1.冲裁间隙的选择冲裁间隙是指凸凹模横向尺寸的差值。冲裁间隙对冲裁件的质量、冲裁力和模具寿命都有很大的影响，是冲裁工艺与模具设计中一个及其重要的问题。设计和制造模具时要求有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常选择一个适当的范围作为合理的间隙值。在此范围内能获得合格的冲裁件。由参考文献【1】中表2.3常用金属材料的冲裁初始间隙（双面）查得：材料厚度：t=1mm，则其最小间隙值Zmin=0.06mm，增大间隙的极限偏差为：Z=0.050mm。2.凸凹模刃口尺寸的计算凸凹模的加工方式采用凸凹模配合加工，即：先加工凸模（或凹模），然后根据制造好的凸模（或凹模）的实际尺寸，配做凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理间隙值。 落料部分以凹模为基准，然后配做凸模。计算时应该考虑到凹模的磨损对冲压件尺寸的影响。冲孔部分尺寸计算应该以凸模为基准，然后配做凹模。计算时应该考虑到凹模的磨损对冲压件尺寸的影响。 图4 落料凹模 图5冲孔凸模分析：模具工作的时候有些尺寸会减小增大不变，分为三类尺寸计算工作零件。第一类尺寸（增大），落料尺寸，Aj=(Amax X)0+4 =（220.750.22 ）0+0.050=21.840+0.050mm第二尺寸（减小）冲孔尺寸，第三尺寸（不变），中心距尺寸，Cj=（Cmin0.5）8=(160.50.12) 8=160.015mm落料凸模尺寸： Dp=（DdZmin）-0.050=（21.840.06）-0.050=21.24-0.050 冲孔凹模尺寸： dd1=（dp+Zmin）0+0.015=（4.03+0.06）0+0.015=4.090+0.015mmdd2=（dp+Zmin）0+0.015=（8.03+0.06）0+0.015=8.090+0.015mm3.冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。冲裁力F（N）可按下式进行计算: （1-5） 式中: t-材料厚度,1mm;- -材料抗拉强度,Mpa;查表=560-640Mpa. L-冲裁周边长度,195mm; =0.1951630=122.85125KN 4.卸料力 、推件力 和顶件力的计算图6工艺力示意图在冲裁工作完成后，从板料上冲裁下来的工件（或废料）由于径向发生弹性变形而扩张，会卡在凹模洞口内；同时，在板料上冲裁出的孔则沿着径向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。为了将紧箍在凸模上的料卸下来所需要的力成为卸料力，以表示；将卡在凹模中的工件推出或顶出所需的力分别称为推件力与顶件力，以和表示。 生产中，常用下列经验公式计算，即： 其中： 取 K卸=0.05 K顶=0.06 K推=0.05 n=4 则计算得：卸料力的计算 F卸=K卸F=0.05125=6.25KN顶件力的计算 F顶=K顶F=0.06125=7.5KN推件力的计算 F推=K推F=40.05125=25KN 所以 F总=125+25=150KN采用弹性卸料，废料直接落下，工件人工取出。 5.材料的经济利用1） 排样 冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样的合理与否影响到材料的经济利用，还会影响到模具的结构与寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。 排样的方式是否合适和满足经济性，通常采用材料的利用率作为判断依据。材料的经济利用率可按下式计算： 其中： 2）搭边值的确定 排样时工件与工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边的使用是使工件沿整个周边封闭冲裁时补偿送料的误差，并将其在模具上定位，以保证冲裁出完整的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度和强度，便于送进模具内。 搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁中将会被拉断，造成送料困难，且使工件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。 搭边值一般由经验确定，参考参考文献【1】表2.8搭边值，由于模具零件选用弹性卸料装置，则由表2.8可知：工件与条料侧边的余料值为1.0mm，工件与工件之间的余料值为10mm。根据工件的外形，尽量少的安排废料，达到材料的最大利用率。本零件适合采用直排的排样类型。 图7 排样方式材料利用率：41.26% 3）条料宽度的选择和进距的确定排样方式与搭边值决定，条料的宽度与进距也可以决定。进距是每次条料送入模具进行冲裁的距离，进距的计算与排样方式有关。进距是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度要能保证冲裁时在导料板之间顺利地送进，并与导料板之间有一定的间隙。 选择有侧压装置的条料宽度的计算方法。 按下式计算 （1-1）式中：B-条料的公称宽度，mm。 D-条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸，22mm。 a1-侧搭边，查表2.8得为1mm。 b0-条料与导尺间的间隙，查表2.9得为0.2mm。 -条料宽度的公差，查表得0.4。B=22+2(1+0.4)+0.20-0.4=250-0.4 mm 根据市场供应，选择（mmmm）的板料2模具零件设计2.1冲裁模标准模架的选择由GBT 2851-2008 冲模滑动导向模架选择后侧导柱模架。选择凹模边界的尺寸LB=160125(mmmm)，其上模座板按GB/T2855.5选择相应的尺寸，下模座由GB/T2855.6选择相应的尺寸，导柱由GB/T2861.1选择相应尺寸，导套由GB/T2861.6选择相应的尺寸。其结构形式如下：（图4） 图8 后侧导柱模架2.2压力机的选择由GBT 14347-1993 开式压力机 型式与基本参数并根据冲裁力、模具尺寸、工作台孔尺寸等参数，选择开式可倾式双点压力机,其参数如下： 表3-1 压力机参数表公称压力/Kn滑块行程/mm滑块行程次数/（次/min）最大封闭高度/mm封闭高度调节量/mm滑块中心线至床身距离/mm立柱距离/mm工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm前后左右前后左右直径1605512022045160220300450160240210工作台板厚度/mm模柄孔尺寸/mm床身最大可倾角直径/mm深度/mm404060352.3模具的结构形式 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用连续模具。 定位方式的选择 采用导料销进行控制调料的送进，采用固定导料销控制步距。2.4 操作方式的选择 根据该工件的尺寸较小以及生产批量较小，采用手工送料的方式，将条料从右往左送进模具中。2.5冲裁模卸料与推件零件的设计1.卸料装置卸料装置主要用来在冲压工作完成后从凸模上卸下条料或废料，有时也起压料或凸模导向作用，此外还兼有保护凸模强度、放置冲裁时材料的变相等作用。卸料装置有刚性与弹性卸料板和废料切刀等形式。 选用弹性卸料装置，其卸料力较小，一般用于材料厚度小于1.5mm的冲裁。弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和卸料螺钉组成。（a） 弹压式卸料板 弹压式卸料板式活动卸料板的一种，它既起卸料作用，又起压料作用，由于在工作前对板料有预压作用，所得冲裁零件的质量较好，平直度较高。（b） 推件与顶件装置推件装置一般是刚性的，其基本零件有打杆、推板、连接推杆和推件块组成。 顶件装置大多采用弹性的。通常由顶杆、顶件块和装在下模座底下的弹顶器等所组成。弹顶器的顶件力由弹簧或橡皮所产生，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件的平直度较高。但在操作过程中，弹簧或橡皮受经常变化的压力，产生疲劳，弹性容易减弱。（c） 卸料板与凸模之间的间隙 选用无导向弹性卸料板，卸料板与凸模之间的单边间隙，由参考文献【1】取，取其间隙值为：0.1mm，卸料板厚度取10mm。2.卸料橡胶和卸料螺钉的选择 卸料装置选择卸料橡胶作为弹力来源。卸料橡胶的形式如图9所示： 图9 卸料橡胶卸料橡胶的具体尺寸为：D=25mm，d=8.5mm，H=20mm，=33mm卸料螺钉选择圆柱头卸料螺钉，其形式如下：（图10） 图10 圆柱头卸料螺钉卸料螺钉具体尺寸为：M8402.6冲裁模导向零件的选用导向零件是指上下模的导向装置零件。导向零件用于提高模具精度、减少冲床对模具精度的不良影响，同时还可以节省模具的调整时间，以及提高冲裁件的精度和模具寿命。对生产批量大、要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向装置，以保证上下模的精确导向。1.导柱及导套结构及尺寸如下图：图5.1 导柱2.主要参数如下： d=25，L=85mm,3.导套结构形式3如下图示：图5.2 导套4.主要参数如下表：表5.3 滑动导套尺寸参数dDLRl油槽数数值25mm34mm85mm2mm33mm22.7冲裁模连接固定零件的选用1.模座 模座分为上模座和下模座两部分。整个模具的各个零件都直接或间接地固定在上下模座上，因此，它是整个模具的基础。此外，模座还要承受和传递压力，所以模座不仅要有足够的强度，而且还要有足够的刚度。如果模座的刚度不足，则既影响到冲件的精度，又会降低模具的寿命。 上模座的选择：由GB2855.5冲模滑动导向模座 第一部分 上模座，并且