论文格式91946

1、1 引言11 模具技术的发展12 冷冲压工艺简介及其优点 13 冷冲压工艺分类14 冷冲压技术的发展2 确定工艺方案21 分析零件的冲压工艺性22 分析比较和确定工艺方案由前所述的分析知：该零件冲裁时的工序包括落料、冲孔、弯曲。其中有孔一个，弯曲四处。初步拟定方案如下：方案一： 落料 冲孔 弯曲处 弯曲处 弯曲处 弯曲处方案二： 落料 冲孔 同时弯曲、处方案三： 冲孔 落料 弯曲处 同时弯曲、处方案四： 同时冲孔、落料 弯曲处 同时弯曲、处对以上四种冲压方案进行比较，可以看出：方案一是从生产效率，模具结构和寿命方面考虑，分六套模具，有利于降低冲压力和提高模具寿命，同时模具结构简单，操作比较方便

2、，但是这样不利于批量生产，人工工作量大，生产效率不高。方案二将四处弯曲放在一套模具里，可以增加零件精度，节省模具材料，降低生产成本。但是由于弯曲形状复杂，操作上不易实现。这会使模具设计复杂化，所以此方案不宜采用。方案三与方案四都将弯曲分两次进行，比起方案一的四次弯曲减少了累积误差，节省了模具材料，并提高了生产效率。比起方案二又使工艺简单化了，容易实现。方案三与方案四的不同之处在于：方案三是将落料、冲孔分两套模具实现。而方案四采用落料冲孔复合模，既保证了精度，又降低了生产成本。因此方案四为最可行的方案。经以上分析选用方案四为最终方案。3 产品工艺计算31 毛坯尺寸计算毛坯长度的计算是依据应变中性

3、层在变形前后长度不变，以及变形区在变形前后体积不变的假设来计算的。对于弯曲半径的弯曲件，其变薄不严重，横断面畸变小，可以按应变中性层的展开长度等于毛坯长度的原则计算毛坯尺寸。而本弯曲件四处弯曲都属于这类弯曲件。可采用如下公式进行计算： （3-1）式中：L弯曲部分展开长度（）；应变中性层的曲率半径（）；弯曲部分的中心角（º）。图3-1 零件展开图如图3-1，本零件属于宽板弯曲，在宽板弯曲中塑性变形程度较大，应变中性层不通过毛坯截面中心，而向内侧移动，即应变中性层的曲率半径。另外，也由于弯曲时板厚变薄，致使应变中性层的曲率半径。在这种情况下，应变中性层的位置由下式确定： （3-2）所以弯

4、曲部分的展开长度可由下式计算： （3-3） 式中：L弯曲部分展开长度（）；弯曲半径（）；弯曲部分应变中性层内移系数，它与变形程度有关；弯曲部分的中心角（º）；板料厚度（）。 对于处弯曲展开查表4-2冷冲模设计根据/=4/2=2得，其内移系数=0.455。又已知其弯曲角=75º，所以L=6.43 （3-4） 对于处弯曲展开查表4-2冷冲模设计根据/=5/2=2.5得，其内移系数=0.46。又已知其弯曲角=45º，所以L=4.65 （3-5） 对于处弯曲展开由于图中不能直接看出其弯曲角，先由几何方法计算出弯曲的中心角，得出处弯曲角为61º。再查表4-2冷冲模

5、设计根据/=9/2=4.5得，其内移系数=0.48。又已知其弯曲角=6º，所以=10.43 （3-6） 对于处弯曲展开先由几何方法计算出弯曲的中心角，得出处弯曲角为9º。再查表4-2冷冲模设计根据/=30/2=15得，其内移系数=0.5。又已知其弯曲角= 9º，所以=5.41 （3-7） 计算三处直线段的长度 直线段一： L1=11.4 （3-8）直线段二： L2=21.10 （3-9）直线段三： L3=2.12 （3-10）综上所述，毛坯的总长度L为：L=L1+L2+L3+L+L+L+L （3-11） =11.4+21.10+2.12+6.43+4.65+10.

6、43+5.41 =63.9432 确定排样方式并计算材料利用率 计算毛坯面积将毛坯面积分成上、中、下三部分计算：S上=（20+40）×（L1+L）×0.5-（×33+14×6） （3-12） =60×（11.4+6.43）× =422.632S中=40×（24+3）-1.5×8.5 （3-13） =1181.572S下=4×2+（20-8.5）/2 ×L2+L+L3+L+L-（24+3） （3-14） =262.982所以毛坯的总面积为：S总=S1+S2+S3 （3-15） =422.63+11

7、81.57+262.98 =1867.182322 排样并计算材料利用率冲裁件在条料或板料上的布置方式称为排样。排样方式对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。材料的利用率可按下列公式进行计算：= （3-16）式中：材料利用率；N板料上的冲件数目；A冲裁件面积（2）；B板料宽度（）；L板料长度（）。对于该冲压件可以考虑横排和竖排两种情况。查冲压手册选择板料规格为3000×850（长×宽）。工件展开尺寸为64×40（长×宽）。选择搭边为2。若采用横排形式：因为 850÷42=20.23 所以每块板可以裁成20块条料板

8、。每块条料板可裁成的工件数为：3000÷66=45.45即可裁成45个工件。因此，横排时的材料利用率为：=65.9% （3-17）若采用竖排形式因为 3000÷42=71.42 所以每块板可以裁成71块条料板。每块条料板可裁成的工件数为：850÷66=12.87即可裁成12个工件。因此，横排时的材料利用率为：=62.39% （3-18）比较横排和竖排，由于65.9>62.39 ，所以排样方式选择横排较为合适。33 计算冲裁力冲裁力是指冲裁时，材料对凸模的抵抗力，它是选择设备吨位和设计、检验模具强度的一个重要依据用平刃冲裁时，其冲裁力可按下式计算： （3-19

9、）式中：F冲裁力（N）；L冲裁件的受剪长度（）；板料厚度（）；材料抗剪强度（N/2）；K系数。这一公式是对冲裁区的变形进行简化，认为是纯剪切变形而得到的。变形区的实际变形情况比较复杂，因此采用系数K加以修正，一般可取K=1.3。抗剪强度的数值，取决于材料的种类和状态，可取=0.8。故F=L （3-20）式中 材料的抗拉强度（N/2）。3，3，1 计算冲孔落料复合模的冲裁力首先计算出零件的受剪长度 L=L1+ L2 （3-21）=46.85+207.48=254.33式中，L1冲孔受剪长度，； L2落料受剪长度，。所以利用公式得， F=254.33×2×440 （3-22）=

10、223810.4 N =224 KN332 计算卸料力和推件力板料经冲裁后，由于弹性变形及弯曲弹性恢复的作用，使从板料上分离下来的部分材料梗塞在凹模型口内，余下部分则紧箍在凸模上。为保证冲裁过程能连续、顺利地进行，必须将它们取出。从凸模上将工件或废料取下来所需的力称为卸料力；从凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出的力称为推件力；从凹模内将工件或废料逆着冲裁方向顶出的力称为顶件力。影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、板料厚度、模具间隙、工件形状及尺寸、模具的工作状态及润滑情况等，实际上难以准确计算和确定这些力。为了较合理正确地确定冲裁力，可采用以下公式计算：FX=1F （3-23）式中：F

11、X卸料力（N）；1卸料力系数；F冲裁力（N）； FT=2F （3-24）式中：FT推件力（N）；2推件力系数；卡在凹模的工件个数，=/。其中为凹模斜壁垂直部分高度，；为料厚，。 FD=3F （3-25）式中：FD顶件力（N）；3顶件力系数；查表3-7 冷冲压手册，1=0.05，2=0.055。 卸料力 FX=1F=0.05×223810=1119.05N （3-26）推件力 FT=2F=2×0.056×223810=25066.72N (3-27)总冲裁力 F总=F+ FX+ FT=223810.4+1119.058+25066.72=246995.778N (3

12、-27)实际选择设备时，为安全起见，所选设备的公称压力应大于或等于计算出来的值。查冲压手册表9-3，可选250 KN的开式压力机。34 弯曲工艺分析与计算341 弯曲回弹分析与计算塑性弯曲与任何一种塑性变形一样，在外力的作用下包坯产生的变形由弹性变形部分与塑性变形部分组成；外力除去后，弹性变形消失而塑性变形保留下来。弹性变形的消失会导致工件朝相反的方向变形，这种现象称为回弹，又称弹复。因此工件最后在模具中被弯曲成形的状态与取出后的形状不完全一致在加载过程中 ，弯曲变形区内、外两层的应力与应变的性质相反：内区切向产生压应力与收缩应变，外区切向产生拉应力与伸长应变。卸载后，内区产生弹性回复变形为伸

13、长，外区产生弹性回复为收缩，两者综合作用的结果会使工件产生方向相反的弹性变形，故弹性变形引起的弯曲件形状和尺寸的变化是十分显著的。弯曲回弹比其它冲压成形工序的回弹都要严重。所以在设计弯曲模时，必须考虑回弹。在进行弯曲回弹计算时，根据弯曲的相对弯曲半径的大小，按两种情况进行计算。相对弯曲半径/< 5时回弹量的计算当相对弯曲半径/< 5时,回弹前后的弯曲半径相差很小,其变化量可以忽略不计,只需修正弯曲角。对于本零件的四处弯曲部分，、处就属于这种情况。此时，回弹角可按下式计算： (3-28)式中；弯曲角为的回弹角（º）；零件要求的弯曲角（º）；弯曲角为90º

14、的回弹角（º）。对于处弯曲，查表4-11冷冲模具设计，其相应的=3º、=105º，得 =2.5º (3-29)所以处弯曲的凸模弯曲角= - =105 º-2.5 º=102.5 º (3-30)对于处弯曲，查表4-11冷冲模具设计，其相应的=3º、=135º，得 =0.5 º (3-31)所以处弯曲的凸模弯曲角= - =135 º-0.5 º=134.5 º (3-32)对于处弯曲，查表4-11冷冲模具设计，其相应的=3º、=119º，得 =2.

15、0 º (3-33)所以处弯曲的凸模弯曲角= - =119 º-2 º=117 º (3-34)相对弯曲半径/>10时回弹量的计算当相对弯曲半径/>10时,弯曲半径较大,弯曲变形程度较小。回弹后，弯曲角和弯曲半径都发生较大变化。故应分别计算，以便修正模具的角度和圆角半径。本零件处弯曲属于这种情况。对于宽度为、厚度为的板料，经弹、塑性理论的一系列推导，在不考虑硬化的条件下，经简化得 (3-35)式中； 凸模圆角半径，；弯曲件圆角半径，；板料的流动极限，MP；E板料的弹性模量，MP；板料的厚度，；对于处弯曲：=27.12 (3-36)回弹角可按如

16、下经验公式计算： (3-36)式中；凸模弯曲角。对于处弯曲： =170º (3-37)所以处弯曲的弯曲半径为27.12，弯曲角为170º。342 计算弯曲力弯曲力是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。由于弯曲力材料性能、零件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响，因此很难用理论的方法进行计算。弯曲分为自由弯曲、接触弯曲和校正弯曲。一般定性比较弯曲力的大小为：接触弯曲比自由弯曲力大，校正弯曲力最大。在生产实际中，常采用经验公式做粗略计算。本零件属于接触弯曲，可按下面的经验公式计算：F= (3-38)式中：F弯曲力（N）；系数；冲头圆角半径（）；弯曲件宽度（）；弯曲件厚

17、度（）；材料抗拉强度（N/2）。系数一般取1.01.3。利用 公式计算、处的弯曲力：处弯曲力： F=7844.58 N (3-39)处弯曲力： F=4992 N (3-40)处弯曲力： F=1893.52 N (3-41)343 顶件力和压料力的计算顶件力和压料力可近似取为自由弯曲力的30%80%，既F=（0.30.8）F (3-42)所以，F=0.8×7844.58=6275.66 N (3-43)F=0.8 ×4992=3993.6 N (3-44)F=0.8×1893.52=1514.82 N (3-45)344 弯曲时压力机吨位的确定确定压力机的公称压力不

18、仅要考虑能完成弯曲加工，而且要注意防止压力机过载。为此，应使压力机的公称压力大于等于所计算的弯曲力。为了确保压力机的安全，使它不至于长时间在过载状态下工作，按经验可将计算的弯曲力限制在压力机公称压力的75% 80%，并据此确定压力机的公称压力。即F公称=F总 /（0.75 0.80） (3-46)F总 为总的弯曲力。对于该零件总弯曲力应为弯曲力与顶件力之和。即F总= F+ F=7844.58 + 6275.66 =14120.24 N (3-47)所以， F公称=14120.24 / 0.75=18826.99 N (3-48)查冲压手册表9-3，可选40 KN的开式压力机。4 模具结构设计在

19、进行工艺分析与计算，确定工艺方案后，就应选择模具结构形式了。在选择模具结构形式时，尽可能满足以下要求： 能冲出符合技术要求的工件； 能提高生产率； 模具制造和修磨方便； 模具有足够的寿命； 模具易于安装调整且操作方便安全。41 落料冲孔复合模的设计411 复合模的特点复合模具是在冲生成产中常用的一种结构类型。它在压力机的一次行程内完成两道以上的工序，是一种多工序冲压模具。复合模具与单工序模具和连续模具比较，具有以下特点： 与单工序模具相比，复合模具冲制的冲裁件的内孔与外缘或同时完成的几个轮廓的相对位置精度较高； 与连续模具相比，复合模具对条料的送进定位精度较低； 复合模具结构紧凑、轮廓尺寸相对

20、较小，其中凸凹模既是落料凸模，又是冲孔凹模； 复合模具同时完成两道或两道以上的工序，因此生产效率较高； 模具结构较复杂，加工和装配精度要求高； 工件的外形和内孔之间的最小宽度，受凸凹模的最小壁厚限制所以当壁厚太小时，不能使用复合模。因此，复合模具适合于生产批量大、精度要求高的薄板材料的冲压。而本零件年产量50000件，并有一定的精度要求，采用复合模是符合实际条件的。412 选择复合模形式复合模分正装复合模和倒装复合模。凸凹模装在下模，落料凹模装在上模，这种结构称为倒装复合模。反过来，凸凹模装在上模，落料凹模装在下模的这种结构称为正装复合模。大多数情况下优先采用倒装复合模。因为倒装复合模的冲孔废

21、料可以通过凸凹模，从压力机工作台孔中漏出。工件由上面的凹模带上后，由推件装置推出，再由压力机上附加的接件装置接走。条料由下模的卸料装置脱出，这样操作方便安全，能保证较高生产率；而正装复合模冲压零件时，废料由上模带上，再由顶件装置顶出，而工件则由下模的推件装置顶出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排除废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。因此，对于本零件应采用倒装复合模。413 凸凹模壁厚确定在冲裁复合模具中凸凹模是一个很重要的模具零件。其内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件尺寸，不像凹模那样可以将外缘尺寸扩大，所以从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最

22、小壁厚受冲压结构的影响。在正装复合模具中，凸凹模装于上模，此时在凸凹模孔内不积存废料，凸凹模所受胀力较小，最小壁厚可以小一些。在倒装复合模中，凸凹模装于下模，凸凹模孔内积存有废料，凸凹模所受胀力大，最小壁厚要大些本零件所选结构是倒装复合模，凸凹模孔内积聚废料，它的最小壁厚可查表7-1冷冲模具设计为4.9。而实际设计时最小壁厚应为零件孔到零件边缘的最小距离，通过计算大于4.9，可以实现。414 凸模的设计与校核凸模的结构形式主要根据调整齿板的形状和尺寸而定。凸模的截面形状是中间为长方形，两边为半圆。由于这个半圆的直径为6，非常的小。为保证刚度与强度，避免应力集中，可将凸模设计成台阶结构及用圆角过

23、渡。凸模长度按下式计算： （4-1）式中：1凸模固定板的厚度，；2卸料板的厚度，；3导尺厚度，； L2附加长度，包括凸模进入凹模的深度0.51，总修模量612，凸模固定板与卸料板之间的安全距离L1=1520。依此，确定调整齿板的凸模长度为45。确定凸模尺寸后，应对凸模强度进行校核，保证其强度足够。该复合模的凸模属于非圆形凸模，非圆形凸模按下式进行校核： （4-2）式中：凸模最小截面积，2；F冲孔冲裁力，N ；凸模材料的许用压应力，Mpa ；凸模材料选用T10A ，查表8-50冲压手册，知T10A 的许用压应力为981 Mpa1569 Mpa。模具的冲孔冲裁力为41228N ，得=41228/1

24、000=41.2282 （4-3）凸模最小截面积为： =112.272 > 41.2282 （4-4）因此,经校核凸模强度已达到要求。415 凹模设计与校核 凹模的刃口形式有很多种，锥形刃口凹模，一般取1530。其优点是冲裁件不会留在凹模内，凹模磨损后的修模量较小，凹模加工容易；缺点是每次刃模后凹模尺寸增大，刃口强度较低。这种刃口的凹模适用于形状简单、精度要求不高的冲裁件。直筒形刃口，其中h取510，取3º5º。其优点是刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变；缺点是孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。这种刃口的凹模适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。凹模外形尺寸常

25、用下列经验公式确定：凹模厚度 （4-5）凹模壁厚 2）H （4-6）式中：H凹模厚度，其值不小于15；K系数，查表8-1冷冲模设计；b凹模孔的最大宽度，；c凹模壁厚，。查表，得 料厚为2的系数为0.42。所以 H = 0.42×64=24.88 （4-7） c = 1.5×24.88=34.32因此，可以确定凹模的厚度为25，凹模的壁厚为35。416 推件装置的设计在倒装复合模中，冲裁后工件会嵌在上模部分的落料凹模内，为了不妨碍下一次冲压的进行，应在模具中设置推件装置。利用推件装置将工件从凹模中推出，方便下一次冲裁的进行。推件装置有弹性和刚性之分。对于本零件，它是属于上模出件装置。上模出件装置一般采用刚性机构，即采用刚性出件装置。冲压时，利用压力机滑块内的打料横杠推打模柄中间的打料杆，完成刚性出件。此刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比弹性推件装置的低。但冲裁时，刚性推件装置推件力大，出件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。所以，在所选的冲孔落料复合模中，采用刚性推件装置是合宜的。在设计推件装置时，应注意以下几点： 推杆应能使推板有效的推出