冷冲压工艺与模具设计试卷一-湖南工学院精品课程

1、冷冲压工艺与模具设计试卷一姓名 班级 学号 成绩 未注圆角R0.4生产批量：大批量 材料：08F 料厚：1mm设计要求：1.对冲压件的工艺分析根据工件图纸，分析该冲压件的形状、尺寸，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。（15分）2.确定冲压件的最佳工艺方案通过对冲压件的工艺分析及必要的工艺计算，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压工艺方案，并从多方面综合分析和比较，确定最佳工艺方案。（10分）3.确定模具类型根据冲压件的生产批量，冲压件的形状，尺寸和精度等因素，确定模具的类型。（5分）4.工艺尺寸计算（30分）1） 拉深次数和拉深工序尺寸的确

2、定2） 冲孔、落料凸、凹模刃口尺寸的计算3） 弯曲凸、凹模尺寸的计算4） 排样设计并画排样图5） 冲压力计算及压力设备的选择5.模具简图（30分）通过绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出件装置。参考答案一. 工件的工艺分析1. 工件材料为08，其塑性、韧性较好，抗剪强度为260360Mpa，抗拉强度b为330450Mpa，有利于各种工序的加工。2. 工件尺寸均没有公差要求，故精度不高，属于一般零件，其公差按IT13 处理，给模具制造带来一系列方便。3. 该工件总体属于圆筒形拉深件，两边有宽4 mm的直边凸缘，凸缘前端有弯曲部分，底部有孔；工件圆筒形部分高度为20mm，

3、需计算确定拉深次数；弯曲部分直边高度H=5mm2t，相对弯曲半径r/t=0.40.5，属于无圆角弯曲；拉深件底部孔径r=5mm，较易冲出，可安排在拉深工序之后进行。综上所述，此工件可用冷冲压加工成形。二零件工艺方案确定1. 模具类型的确定制件公差为IT13级,且较复杂,生产批量大,所以宜采用级进模或复合模进行加工。2. 制件工艺方案的确定从工件结构形状可知，所需基本工序有拉深、冲孔、弯曲、落料等工序。因为工件精度要求不高，且从生产效率要求高的角度考虑，可以先采用切口、拉深、冲孔、落料连续模，进行有工艺切口的带料连续拉深，实现工件的拉深和底部冲孔及落料，再采用落废料，弯曲复合模，完成切除凸缘废料

4、，凸缘弯曲的工序。故成形工艺方案为：切口拉深冲孔落料切废弯曲。这样可以减少模具、设备和操作人员的数量，提高生产效率，只需两副模具就可实现加工。缺点是模具结构较复杂，制造成本较高。如果一次即可拉深成功，也可以采用落料、拉深、冲孔复合模，模具数量仍为两个，但工序安排得到简化，具体工艺方案为：落料拉深冲孔切废弯曲。是否可以一次拉深成功，需要进行计算。三工艺尺寸计算1. 拉深次数和拉深工序尺寸的确定板料厚度为，按中线计算（）修边余量的确定凸缘直径dt( a+b+c+0.6t )=（40-2+5+5+0.6）=48.6mm ( 教材表3-6) 相对凸缘直径dt/d=48.6/29=1.74，查教材表得修

5、边余量2mm，故实际凸缘直径dt（48.6+22）53mm。（）预算毛坯直径由上图得d1=24mm ，d2=29mm，d3=34mm，d4=53mm，r1=2.5mm，r2=2.5mm，h=5mm代入公式得61（）判断是否一次拉深成形61100% =1.64 dt/d=53/291.83=29/61= 0.47根据以上数据查教材表得首次拉深的极限系数m1=0.42，由于m1，所以可以一次拉深成形。所以拉深工序尺寸分别为：9h=5拉深凸、凹模尺寸计算（1）拉深凸、凹模尺寸计算查教材表得单边间隙为；查表得d= 0.05 p=0.03工件公差为IT13级，查机械设计手册，得=0.39，代入下两式，得

6、（2）冲孔、落料凸、凹模刃口尺寸计算冲孔，落料形状简单，可选用互换加工方法加工凸、凹模冲裁精度取IT11级冲孔尺寸： r孔= 5mmZmax= 0.20t=0.20Zmin= 0.14t=0.14d= 0.02 p=0.02d+ p =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin= 0.20-0.14=0.06故：查表 得x=0.75 =0.11落料尺寸： r落= 61mmZmax= 0.20t=0.20Zmin= 0.14t=0.14d= 0.03 p=0.02d+ p =0.03+0.02=0.05 Zmax-Zmin= 0.20-0.14=0.06故：查表 得x=0.75 =0.19

7、（3）弯曲凸、凹模尺寸计算凸模圆角半径：凹模圆角半径：凸、凹模单边间隙：（查教材表3-4与3-5）凸、凹模横向尺寸：排样及材料利用率该排样根据落料工序设计，考虑模具结构简单，操作方便，故采用单排排样设计。查表得1.2mm，2.0mm，条料+ 2 a=61+2+2=65mm，进距611=62mm材料利用率冲压力及压力设备的选择拉深力：F压=0.25F=10000N冲裁力：Fz=F拉+ F压+F裁=150kN压力机公称压力：取Fg=1.6Fz=240kN 根据冲压力可初选冲压设备型号为JH2125。四模具简图落料、冲孔、拉深复合模简图如下切废、弯曲复合模略 附录资料：不需要的可以自行删除超宽超深地

8、下连续墙施工工艺一、概述武林广场站位于杭州市中心广场武林广场东北角，是地铁1号线与3号线的换乘车站，车站长161.75m，标准段宽36.6 m,底板埋深约26.4m, 车站为地下三层四柱五跨三层结构，采用盖挖逆作法施工。车站围护结构采用1200mm厚地下连续墙，墙幅宽度为6.0m，深度为48m左右，十字钢板接头形式，单幅钢筋笼重约70t，设计要求进入中风化岩0.5m。二、工法特点地下连续墙工法问世以来，迅速的占有了广阔的市场，地下连续墙工法主要有以下几方面的优点。1、施工时振动小，噪声低，非常适于在城市施工；2、墙体刚度大，用于基坑开挖时，极少发生地基沉降或塌方事故；3、防渗性能好；4、可以贴

9、近施工，由于上述几项优点，我们可以紧贴原有建筑物施工；5、可用于逆作法施工；6、适用于多种地基条件；7、可用作刚性基础；8、占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益；9、功效高、工期短，质量可靠。当然，所有的事物都有两面性，地连墙工法也存在以下缺点：1、在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大；2、如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻槽段不能对齐和漏水的问题。3、地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其他方法的费用高；4、在城市施工时，废弃泥浆的处理比较麻烦。三、施工方法及操作控制要点1、施工优化控制的要点1.1 地下

10、连续墙一般宽为6m，墙厚1.2m属于超宽地连墙，在施工技术方面还不是很成熟，机械方面相应的成槽机、反力箱、大型起重设备等的应用都是经过反复计算在经济安全的前提下确定的。1.2 在成槽过程中机械自身的垂直控制系统1.3 由于采用十字钢板对刷壁造成一定难度，在经过研究后采用在成槽机抓斗上安装侧铲进行刷壁然后再用钢刷刷壁器进行刷壁。1.4 在地连墙施作过程中要穿越承压水层，为防止开挖过程中承压水绕流，在地连墙内预埋注浆管，在地连墙全部达到强度后进行墙趾注浆1.5 本工程反力箱放置深度达到4352m，混凝土浇筑时间也长达8小时左右，反力箱自重、混凝土的握裹力和土体的摩擦力极大，为顺利拔出反力箱在混凝土

11、浇筑完34小时后，先用液压油顶对其进行松动，在混凝土初凝后在进行起拔。2、关键工序施工方法及控制要点2.1 道路硬化因地下连续墙施工过程中，成槽机械及吊运钢筋笼的大型履带式起重机需要在场地内来回行走，我单位根据以往的经验并结合本工程的实际情况，对结构内侧及导墙外侧1m的范围内浇筑30cm厚C20钢筋混凝土路面，配筋采用16的螺纹钢横向间距200 mm、纵向200mm，双层双向布置，并与导墙筑成一体。2.2 导墙的施工导墙采用钢筋混凝土结构，壁厚20cm，配筋为单层双向14200mm，导墙净宽1250mm，导墙应和附近路面一体浇捣.导墙沟（放坡比为1:0.5）采用挖掘机开挖，人工配合修整清底，导

12、墙开挖好一段后，在沟槽底按地连墙尺寸制作木模，架立模板，经测量检查位置符合规范偏差要求后，进行C20混凝土灌筑，泵送入仓。如果导墙施作过程中遇到障碍物、软弱地层或其它废弃管线导致开挖深度过大，则可把导墙加深以满足施工要求。导墙施工工艺流程图见下图。平整场地测量定位挖 槽绑扎钢筋浇 灌 砼支立模板拆 模设横支撑 导墙施工工艺流程图导墙施工注意要点A. 在导墙施工全过程中，保持导墙沟内不积水。B. 横贯或靠近导墙沟的废弃管道需封堵密实，以免成为漏浆通道。C. 导墙沟侧壁土体是导墙浇捣混凝土时的外侧土模，防止导墙沟宽度超挖或土壁坍塌。D. 现浇导墙分段施工，水平钢筋应预留连接钢筋与邻接段导墙的水平钢

13、筋相连接。E. 必须保证导墙的内净宽度尺寸与内壁面的垂直精度达。F. 导墙立模结束之后，应对导墙放样成果进行最终复核。G. 导墙混凝土强度达到50时，方可进行成槽作业，在此之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙。2.3泥浆制备与管理泥浆在地下连续墙成槽过程中起到护壁作用，泥浆护壁是地下连续墙施工的基础，其质量好坏直接影响到地下连续墙的质量与施工安全，泥浆系统工艺流程见下图。新鲜泥浆贮存施 工 槽 段新鲜泥浆配制加料拌制再生泥浆回收槽内泥浆净化泥浆劣化泥浆再生泥浆贮存振动筛分离泥浆沉淀池分离泥浆旋流器分离泥浆粗筛分离泥浆劣化泥浆废弃处理净化泥浆性能测试泥浆系统工艺流程图A. 泥浆配合比根据地质条

14、件，泥浆采用膨润土制备，泥浆配合比如下：（每立方米泥浆材料用量Kg）膨润土:80 纯碱:4 水:950 CMC:5上述配合比在施工中根据试验槽段及实际情况可进行适当调整。泥浆制备的性能指标如下泥浆性能新配制循环泥浆废弃泥浆检验方法比重（g/cm3）1.06-1.081.151.35比重法粘度（s）25-303560漏斗法含砂率（%）4711洗砂瓶PH值8-9814PH试纸泥浆配制的方法见下图“泥浆配制流程图”。原 料 试 验称 量 投 料CMC和纯碱加水搅拌5分钟膨润土加水冲拌5分钟混合搅拌3分钟泥浆性能指标测定溶胀24小时后备用泥浆配制流程图B. 泥浆储存泥浆储存采用半埋式砖砌泥浆池储存。C

15、. 泥浆循环泥浆循环采用3LM型泥浆泵输送，4PL型泥浆泵回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。D. 泥浆的分离净化在地下墙施工过程中，因为泥浆要与地下水、泥土、砂石、混凝土接触，其中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子，必然会使泥浆受到污染而变质。因此，泥浆使用一个循环之后，要对泥浆进行分离净化，提高泥浆的重复使用率。槽内回收泥浆的分离净化过程是：先经过土碴分离筛，把粒径大于10mm的泥土颗粒分出来，防止其堵塞旋流除碴器下泄口，然后依次经过沉淀池、旋流除碴器、双层振动筛多级分离净化，使泥浆的比重与含砂量减小，如经第一循环分离后的泥浆比重仍大于1.15，含砂量仍大于4%，则用旋流除碴器

16、和双层振动筛作第二、第三循规蹈矩环分离，直至泥浆比重小于1.15，含砂量小于4%为止。E. 泥浆池设计泥浆池容量设计（以成槽开挖宽度6m计）地下墙的标准槽段挖土量：V1=长6m深47m厚1.2m=339m3新浆储备量：V2=V180%=271m3泥浆循环再生处理池容量：V3=V11.5=509m3砼灌筑产生废浆量：V4=6m4m1.2m =29m3泥浆池总容量：VV3+V4=538m32.3 连续墙成槽施工成槽是地连续墙施工的关键工序，成槽约占地下连续墙工期的一半，因此提高成槽的效率是缩短工期的关键。同时，槽壁形状决定墙体的外形，所以成槽的精度和质量是保证地下连续墙质量的关键，单元槽段之间的接

17、头尽量避免设在转角处。A. 成槽施工连续墙施工采用跳槽法，施工根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机挖土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直，部分槽段采取两钻一抓。成槽后用超声波检测仪检查成槽质量。在成槽过程中，严格控制抓斗的垂直度和平面位置，在开挖槽段时，操作手要仔细观察成槽机的监测系统，当X，Y轴任一方向偏差超过允许值时，立即进行纠偏，抓斗贴基坑侧导墙入槽，机械操作要平稳,抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面和后面的土层稳定,并及时补入泥浆，维持槽段中泥浆液面稳定。成槽施工见下图“成槽施工图”。成槽施工图： B. 成槽注意事项及操作要领a根

18、据设计图纸确定的地连墙位置，在导墙顶面上测量放线并按编号分段。b将抓斗就位，就位前要求场地平整坚实，以满足施工垂直度要求，吊车履带与导墙垂直，抓斗要对准导墙中心线,为减少抓斗施工的循环时间，提高功效，每台成槽机配置2台短驳车，将泥渣运至堆料场暂存。c成槽垂直度控制是关键，成槽施工中注意观察车载测斜仪器图形，发现偏斜随时采用纠偏导板来纠偏，遇到严重不均匀的地层，或纠偏困难的地层时，回填槽孔，重新挖掘。d边开挖边向导墙内泵送泥浆，保持液面在导墙顶面下30cm-50cm，挖槽过程中随着孔深的向下延伸，要随时向槽内补浆，使泥浆面始终位于泥浆面标高，直至成槽完成。e灌筑砼前，要测定泥浆面下1m及槽底以上

19、1m处泥浆比重和含砂量，若比重大于1.20，则采取置换泥浆清孔，成槽后沉淀30分钟，然后用抓斗直接捞渣清淤。f为避免对新浇槽段的混凝土产生扰动，开挖采取跳槽施工。g成槽过程中，导杆应垂直槽段，抓斗张开，照准标志徐徐入槽抓土，严禁迅速下斗，快速提升，以防破坏槽壁和坍塌，垂直度应控制在设计要求之内，抓斗挖出土直接卸到自卸车上，转运到堆土场。随着开挖深度增加，连续不断向槽内供给新鲜泥浆，保证泥浆高度，各项泥浆指标要符合技术要求，使泥浆起到良好的护壁作用，防止槽壁坍塌，在遇到含砂量较大的土层，槽壁易塌时，注意加大泥浆比重，适当加入加重剂，当接近槽底时，放慢开挖速度，仔细测量槽深，防止超挖和欠挖。h挖槽

20、机操作要领抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定。不论使用何种机具挖槽，在挖槽机具挖土时，悬吊机具的钢索不能松驰，定要使钢索呈垂直张紧状态，这是保证挖槽垂直精度必需做好的关键动作。挖槽作业中，要时刻关注测斜仪器的动向，及时纠正垂直偏差。单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段。C. 成槽开挖精度槽段开挖精度表项目允许偏差检验方法槽段厚度10mm5m精密钢尺墙体垂直度L/300超声波测斜仪槽段长度50mm超声波测斜仪墙顶中心线允许偏差30mm全站仪2.5 刷壁施工成槽完成后在相邻一幅已经完成地下墙的接头上必然有黏附的淤泥，如不及时清除会产生夹泥现象

21、，造成基坑开挖过程中地下墙渗水，为此必须采取刷壁措施，首先采用成槽机上的侧铲进行清除，然后采用刷壁器，用吊车吊入槽内紧贴接头混凝土面上下刷2-3遍，认真仔细地清刷干净，清刷应在清槽换浆前进行，使新老混凝土接合处干净，确保砼密实。成槽完成后利用履带吊，起吊专用的刷壁器，在接头上上下反复清刷，确保接头干净，防止渗漏水现象的发生。十字钢板接头刷壁器及施工2.4 清底换浆清槽先采用泵吸反循环法清底，而后采用导管吸泥浆，循环清底，确保清槽质量，清底后槽底泥浆比重小应于1.20，沉渣厚度不大于100mm。 清槽结束后1h，测定槽底沉淀物淤积厚度不大于10cm，槽底0.5-1.0cm处泥浆密度不大于1.2为

22、合格。在清底换浆全过程中，控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能让泥浆溢出槽外或让浆面落低到导墙顶面以下30厘米，清槽结束后，需请监理工程师检验槽深和泥浆比重，合格后方可下钢筋笼。2.5 钢筋笼施工钢筋笼根据地下连续墙墙体设计配筋和单元槽段的划分来制作。钢筋笼制作在专门搭设的加工平台上进行，拟搭设50m7.5m的一个加工平台，且保证平台面水平，四个角成直角，并在四个角点作好标志，以保证钢筋笼加工时钢筋能准确定位，钢筋间距符合规范和设计的要求。钢筋笼施工要点A.纵向钢筋的底端50cm范围内稍向内侧弯折以避免吊放钢筋笼时擦伤槽壁，但向内侧弯折的程度不影响浇灌混凝土的导管插入。B.在密集的钢筋中预留出导管

23、仓位置，以便于灌筑水下混凝土时插入导管，同时周围增设箍筋和连接筋进行加固。为防止横向钢筋有时会阻碍导管插入，钢筋笼制作时把主筋放在内侧，横向钢筋放在外侧，槽段的每幅预留两个砼浇注的导管通道口，两根导管相距23m，导管距两边11.5m，每个导管口设4根通长的16mm导向筋，以利于砼灌筑时导管上下顺利。A. 预埋件控制a钢板预埋件支撑在基坑开挖时架设在预埋钢板焊接后的钢牛腿上。支撑预埋钢板尺寸为1300mm1300mm和1000mm1000mm两种，壁厚20mm， b接驳器预埋件地下连续墙施工在连续墙钢筋笼加工时预埋连续墙与内衬墙连接钢筋，连续墙与混凝土围檩钢筋，钢筋接头均采用接驳器连接方式连接。

24、由于接驳器及预埋筋位置要求精度高，在钢筋笼制作过程中，根据吊筋位置，测出吊筋处导墙高程，确定出吊筋长度，以此作为基点，控制预埋件位置。在接驳筋后焊一道水平筋，以便固定接驳筋，水平筋与主筋间通过短筋连接。接驳器或预埋筋处钢筋笼的水平筋及中间加设的固定水平筋按3%坡度设置，以确保接驳器及预埋筋的预埋精度。c钢筋笼与十字钢板的连接地下连续墙墙幅间采用十字钢板接头止水，十字钢板厚10mm,与钢筋笼采用焊接连接，地下连续墙钢筋笼与十字钢板连接见下图。地下连续墙钢筋笼与十字钢板连接图2.6钢筋笼吊装钢筋笼起吊采用280T履带吊作为主吊，150T履带吊做副吊（吊车距槽口边不小于2.5m），直立后由280T履带吊车吊入槽内，在入槽过程中，缓缓放入，不得高起猛落，强行放入，并在导墙上提前标出钢筋笼顶标高及槽段位置线，确保预埋件位置准确，钢筋笼起吊见下图“钢筋笼起吊示意图”。钢筋笼起吊示意图钢筋笼入槽定位后，用槽钢卡住吊筋，横担于导墙上。A. 平抬起吊将280T和150T履带吊吊具与钢筋笼的各吊点连接。将钢丝绳拉紧，检查280T及150T履带吊的钢丝绳是否垂直于钢