联接板冲孔落料复合模设计说明书

1、1冲压件工艺性分析1.1工艺性分析该零件为联接板,采用20冷轧钢板。分析零件图:该零件为冲裁弯曲件。零件厚度为1.5mm ,观其外形尺寸,零件为小型件,一面有四个孔,尺寸分别为m m 3.3和m m 5.5,侧面有一孔为m m 3.3,定位尺寸见零件图1.1所示。 图1.1 零件图材料:所选材料为20号冷轧钢板,具有较好的冷冲压性能。零件尺寸精度为IT12,其它未注公差采用IT14。表面粗糙度按零件要求,其它未注处采用12.5m 。2工艺方案的确定2.1 冲压基本工序的确定该零件结构简单,采用落料、冲孔、弯曲工序即可完成零件的冲压成形。但对于有孔或有切口等的冲件,注意由于弯曲的作用特别容易引起

2、或出现的尺寸误差。这时,最好是在弯曲之后再冲孔落料。因此若先采冲孔落料再将毛坯进行弯曲,则孔的位置应处于弯曲变形区外(见图2.1。否则如上所述孔处会发生变形。孔边至弯曲半径R中心的距离B与料厚有关。一般是1:;当t<时,2tBmm图2.1 t22B。mm时,当t若不能满足上述规定,而且孔的公差等级要求较高时,须弯曲成形后再进行冲孔。经计算图2.1中B=3.55mm,满足上述规定,因此可确定该零件的加工工艺方案为:剪切条料落料冲孔模具折弯成直角。2.2 冲裁工艺方案冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和连续冲裁。综合考虑生产成本、生产效率、批量生产等因素可确定以下几种方案:方案一:采用单工序

3、冲裁模,先落料,再冲孔,最后进行弯曲。一共需要三套模具,模具结构简单,但工序多,压力机一次行程内完成一道工序,效率低,模具成本高,且各个工序定位困难、不准确。方案二:采用两套模具,第一套采用落料冲孔复合模或落料冲孔连续模;第二套采用单直角边弯曲单工序模。模具结构较第一种方案复杂,但定位准确,精度高、效率高,适用于批量生产,易实现操作机械化自动化。方案三:采用复合模,落料冲孔弯曲复合模。模具结构较第一种方案复杂,但定位准确,精度高、效率高,适用于批量生产,易实现操作机械化自动化。综上所述,若采用方案(1,则需要做三套模具,虽然模具加工形状简单,但在很大程度上提高了成本,增长了生产周期,降低生产率

4、;方案(2,需要做两套模具,较第一套模具定位准确,精度高,比较实际;方案(3,复合模中落料、冲孔、弯曲在压力机一次行程中完成,模具结构较单工序模复杂得多,加工难度大,对模具制造精度要求高,制造周期相对较长,因此模具的制造成本显著增加。因此,采用第二种方案。3工序设计和工序尺寸计算3.1 工序设计本说明书中负责剪切条料落料冲孔两部分工序。采用正装复合冲裁,即在压力机一次行程中,在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序,即在复合模具上完成落料和冲孔过程。3.2 工序尺寸计算计算弯曲件展开尺寸,弯曲件展开时的尺寸(见图3.1,当弯曲半径t r 5.0时, t b a L 5.0+=;按此计算得到

5、展开后坯料的外形尺寸。mmL mm展开后的具体尺寸见图3.2。图3.1 弯曲件尺寸的展开 图3.2 零件展开后尺寸4工艺计算4.1 材料排样和裁板宽计算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,还会影响模具的使用寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便与安全等。排样方法按有无废料可分三种:有废料排样、少废料排样、无废料排样。本例中采用少废料排样,并根据工件外形特征选择直排法。排样见图4.1。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或侧搭边。查资料1,卸料版型式采用弹性卸料板,则取mm a 2.1=。条料宽度的确定原则是,最小条料宽度要保证冲裁时工

6、件周边有足够的搭边值;最大条料宽度能够保证冲裁时在导料之间顺利地送进,并与导料板之间有一定间隙。无侧压装置的条料宽度:B -0.2=(31.75+2×0.2=32.15-0.2导料槽宽度:B 0=B+2C 1=32.15+2×0.5=33.15 图4.1工件排样图取条料的规格为 1.5(mm32.151000=t B L 。工件的有效面积为20mm 25.1380=S 。按条料长度为1000mm ,则条料上可冲压工件数为(2075.202.1471000n 1个=+=按条料长度为2000mm ,则条料上可冲压工件数为(415.412.1472000n 2个=+=显然,两种规

7、格的条料利用率是相等的。即%78.83%10095.32100025.138020=4.2弹性元件计算聚氨酯橡胶可以作为卸料装置、推荐装置与压边圈的弹性元件。使用时必须根据已知的橡胶元件尺寸、压缩量计算其压力及选择合适的硬度。对于矩形的形状因数K 为B2H(L BL K +=式中 H 弹性元件的高度,mm ; L 弹性元件的长度,mm ; B 弹性元件的宽度,mm 。计算弹性元件承受的载荷P 。即HHFEP = 式中 P 外载荷或弹性元件的承压作用力,N ; F 弹性元件受力作用面积,mm 2; H 弹性元件的压缩量,mm ; E 弹性元件的弹性模量,MPa 。所以先选定聚氨酯橡胶块的形状和尺

8、寸:15100125H B L =,计算形状因数85.1=K ;由此查资料2可得聚氨酯的弹性模量Mpa 1300=E (取70A,作用面积2mm 11115F =,压缩量H=1.5mm ,求得kN 1445=P 。 4.3冲压工艺计算在本例中冲压工艺包括落料冲孔、弯曲,落料冲孔采用复合模,即一次冲压即可完成落料冲孔,所以工艺计算时计算出凸凹模刃口尺寸以及条料的的送进、定位方式都需研究。弯曲时,只需按冲孔位置定位然后进行弯曲,因为为简单弯曲,详见另一份说明书。计算冲裁力的目的是为了选用合适的压机、设计模具和检验模具强度。压机吨位必须大于所计算的冲裁力。一般平刃口模具冲裁时,冲裁力可按下式计算1:

9、KLt KF P = 式中 冲裁力,N ;P3.1K ;M P a mmt mmL mm F 2=-K N P 安全系数,一般取材料抗剪强度,材料厚度,冲裁周边长,冲切断面积,冲裁力,有时,可按下式计算,即b Lt KLt P =式中 。材料的抗拉强度,M P a b 卸料力:P K P 卸卸= 推件力:nP K P 推推=顶件力:P K P 顶顶=式中 顶件因数,查资料卸料因数、推件因数和,顶推卸K K K,为凹模刃口的直壁高度,卡在凹模孔内的工件数;冲裁力,h t h n n P (/N = t 为工件材料厚度。kN4.4压力中心计算冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。整个压力中心的计算

10、根据合力对某轴之力矩等于各分力对同轴的力矩之和的力学原理求得。一般计算压力中心的步骤如下: (1先选定坐标轴X 和Y ;(2将周边分成若干段简单的直线和圆弧段,求出各段长度n l l l ,21及其各段的重心的坐标尺寸n n y y y x x x ,2121;。(3将上述数据代入计算中心坐标位置公式,即n nn l l l x l x l x l x +=2122110nnn l l l x l x l x l y +=212211 图4.2 压力中心计算示意图根据图示,代入数据计算可得x.15088y4.5冲模工作零件尺寸计算模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的首要因素,模具的合

11、力间隙值也是要靠模具刃口尺寸即其精度来保证。本例中按凸、凹模分开加工时计算其尺寸与公差。落料时,工件尺寸0-D ,先确定凹模尺寸,再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙。其凸、凹模工件部分尺寸的计算公式如下:d x D D d +-=0( 0m i n 0m i n (p p z x D z D D d p -=-=冲孔时,工件为+0d ,先确定凸模尺寸,再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。其凸、凹模工件部分尺寸的计算公式如下:0(p x d d p -+= dd z x d z d d p d +=+=0m i n 0m i n ( 孔心距的计算,8±=L L d 由资料1查得冲裁双面间隙

12、,mm 12.0±。具体计算如下(按展开后零件尺寸计算,可见图3.2:表1 落料时凸、凹模刃口尺寸工件尺寸 /mm 凹模尺寸及公差 /mm 凸模尺寸及公差 /mm D=31.75 =0.21 030.0020.0+=-=d p 030.00030020.00020025.00025.0053020.00020.044025.0020.0+=-=d p D=47 =0.21030.0020.0+=-=d p 030.00030.0084020.00020.075D=19 =0.35025.0020.0+=-=d p 025.00025.0074020.00020.065D=2.0 =0

13、.30020.0020.0+=-=d p 020.00020.00775020.00020.0685 图4.3 下模尺寸表2 冲孔时凸、凹模刃口尺寸工件尺寸 /mm凸模尺寸及公差 /mm 凹模尺寸及公差 /mm3.0013.3+=d 0075.00075.0525075.000753.0025.5+=d 0075.00075.0725075.00075表3 孔心距尺寸工件尺寸 /mm孔心距尺寸及公差161=L72=L93=L 75.34=L4.105=L 4.46=L 75.147=L'+=L L d12.0'±= 图4.4 上模尺寸凹模的轮廓尺寸因其结构形式不一,受

14、力状态比较复杂。在实用中,一般根据冲裁的厚度,按经验公式计算。凹模厚度:;须15(mm Kb H = 凹模壁厚:。须40mm30(25.1(H C 凹模刃口线为直线,取H C 5.1; 式中 b 冲裁件最大外形尺寸,mm ; K 系数,查表得385.0=K 。 计算H=0.38547=18.095mm ,取mm H 20=;则mm C 30205.1=。所以模块的最小外形尺寸为mm B mm L 75.91,107=。图4.5 凹模外轮廓尺寸5 模具总体结构的确定5.1模具类型选择由零件的工艺分析可知,该零件的制造过程较为简单,利用冷冲模便可完成该零件的加工。经分析,只需利用冲孔、落料、弯曲工

15、序。所以与其它模具结构相比选用正装复合模更为合适。各部分零件的尺寸如下:垫板厚度:8mm 凹模的厚度:20mm 卸料板厚度:10mm 导柱:mm 11022 导套:mm 288022模具闭合高度:模H =(35+20.5+20+1.5+10+15+8+30mm=140mm本例中采用后侧导柱模。该模具导柱的位置偏于一侧,分布不均匀;其主要优点是送料和取件都比较方便,可以从三个方向送料;但受力不平衡,降低冲压件的精度。由GB/T 2851-2008,根据凹模外轮廓尺寸的计算,选用标准模架:L B= 125100(mm;闭合高度H=120150mm ;上模座(GB/T2855.120016530;下

16、模座(GB/T2855.220016535;导柱(GB/T2861.122110;导套(GB/T2861.3 228028。具体尺寸见模具装配图。5.2 操作方式选择根据零件的生产批量,该零件需要大批量生产,并且零件尺寸较小,若条件允许可采用自动化生产,但零件尺寸较小,应尽量采用手工操作。5.3材料送进、定位方式选择采用手工送料的方法,从压力机右方送料。材料沿送进方向的定位零件为固定挡料销。定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具冲裁时保证正确的位置. 为限定被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序,必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板(导料尺、挡

17、料销、定位板(钉、导向销、定距侧刃和侧压装置等。在本例中,在条料进入模具位置处设置两个导料销,用于导料。 图5.1 条料送料方向5.4卸料、推杆选择弹性卸料装置卸料力小,一般用于材料厚度小于1.5mm的冲裁件。推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。弹性卸料板的孔用来作凸模导向时,凸模和卸料板之间的配合为H7/h6,卸料板与凸模之间的单边间隙为0.15mm。采用弹性缓冲器,位于下模座下面。弹性推件装置除有推出工件的作用外,还可以压平工件。这种结构还可以用于卸料。弹性缓冲器中的弹簧按标准选用。推件装置中橡胶的选择可参考4.2弹性元件的选择。在本例中,还需设置打料杆和打杆,

18、以保证冲孔后的废料能及时排除,避免卡在凸模内部。具体结构如下图。 图5.2打料装置5.5导向装置选择导向零件是指上、下模的导向装置零件。对于生产批量大、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。常用的导向装置有导板和导柱导套结构。 导柱常用两个。对于大型冲模。冲裁工件精度要求特别高或自动化冲模,则用四个或六个导柱。导柱与导套(GB/T2861-1990分别压入下模座和上模座的安装孔中,分别采用67r H 和67h H 过盈配合。导柱和导套既要耐磨又要有足够的韧性,一般选用20号钢经渗碳淬火处理。5.6 确定压力中心位置冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心。压力中心如果不在模柄轴线上,滑块就会承受偏心载荷,导致滑块 图5.3 导柱与导套 导轨和模具不正常的磨损,降低模具寿命甚至损坏模具,所以一定要确定模具的压力中心。命甚至损坏