毕业设计(论文)铁心压板冲压工艺与模具设计.doc
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1、铁心压板冲压工艺与模具设计摘 要: 模具是制造业的重要工艺基础,在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是连接板冲孔、落料复合模设计,冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性,受力情况,冲压件材料性能,冲压件的精度,生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大,压力机不相匹配等问题。本文就以连接板冲孔、落料复合模设计主要介绍了冲压模具设计的全过程: 1经工艺分析工艺计算,间隙值的选择,确定了
2、该设计工艺流程及冲模结构形式。 2同时对所设计的模具分别进行了分析说明, 3对压力机做出了合理的选择, 4整个过程采用AutoCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。 关键字:冲压模;复合模;连接片;冲裁间隙;冲压工艺。Abstract: Die process is the important basis for the manufacturing sector, manufacturers in China die of special equipment manufacturing. This design is Lianjie Ban punching, blanking comp
3、ound die design, die directly reflect the structure of the high and low level of stamping technology. Optional material should be considered the work of mold, the force, punching pieces of material, the accuracy of press parts, molds and production quantities of materials processing plant performanc
4、e and existing conditions and other factors. Selection of Punch Punch is determined the type and tonnage. Sheet metal stamping cold machining processing is an important component. It is very broad application. However, due to the traditional processing there is a stamping process options unreasonabl
5、e, stamping gap choice is too large, presses do not match, and so on. In this paper, to Lianjie Ban punching, blanking the main compound die design stamping die design on the whole process: 1. The process of analysis, the gap value of the options, determine the design process and die structure. 2. A
6、t the same time, the molds were designed by an analysis that 3. The press has made a reasonable choice, 4. AutoCAD software used throughout the process of drawing two-dimensional mold assembly drawing plans and individual parts.Keyword: stamping die; compound die; connection tablets; blanking gap; s
7、tamping process.1 前言冷冲压技术从最初的作坊式生产到现在的专业化模具工业生产,从无到有发展迅速。而我国模具工业在近20年来发展更是迅速,模具及模具加工设备市场需求潜力巨大,发展前景广阔。随着工业的发展,工业产品的品种、数量越来越多,对产品质量和外观的要求,更是日趋精美、华丽。所以改革开放20多年以来,我国已成为使用各类模具的大国,其中,汽车、摩托车与家电产品生产用的各类模具的年需求量已占全国模具总量的60%以上。但是,我国模具生产能力和水平,与国外相比则差距颇大,造成20世纪90年代模具进口量占全国模具销售总额的1/3以上,达6亿10亿美元。改革开放以来,随着国民经济的高速发
8、展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长,而且在冲床上安装使用方便,因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO
9、之后,在全球化经济竞争的市场的环境下,为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品,研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。本设计说明书是根据冷冲压工艺及模具设计、冷冲压模具设计指导、冲模设计手册、中国模具设计大典编写的。设计了一副简单的复合模,该工艺过程中利用了冲孔和落料等工艺方法。由于缺乏经验、知识有限、时间仓促,该说明书中难免出现一些不足之处,请老师和同学们多多指教,谢谢大家的支持!本说明书由湖南生物机电职业技术学院模具设计与制作专业07级355班谢意伟主编,刘真挚、张军老师审核。在编写的过程中得到了刘真挚、张军、张秀玲等
10、老师指导和帮助,同时还得到了同学们的提示,特在此表示衷心的感谢!由于水平有限,缺点错误再所难免,欢迎大家指正!2 设计任务书零件名称:铁心压板生产批量:大批量材料及厚度:20钢,1.5mm零件图形:3 冲裁工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲,在满足工件使用要求的条件下,能以最简单最经济的方法将工件冲制出来,就说明该件的冲压工艺性好,否则,该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的,它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构,形状,尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。3.1 几何形状该冲裁件
11、外形简单,形状规则,且成几何中心对称。3.2 最小孔距、孔边距经计算冲裁件的上下孔之间的距离C1=30,-67.58)/2=7.5,大于最小孔边距1.5,尺寸明显足够,所以零件适合冲裁。3.3 冲孔最小尺寸为了防止冲裁时凸模折断或压弯,冲孔的尺寸不能太小,冲孔的最小尺寸取决于材料的性能,凸模的强度和模具结构等,查表3-8(参考文献1)冲孔最小尺寸为d=t=1.5小于5,即得此孔能够冲出。3.4 冲裁件的精度和断面粗糙度该产品的尺寸公差和行位公差都没有要求。可按IT10IT14级精度补标工件尺寸公差,根据实用冲压工艺及模具设计手册,非圆形冲压件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级选取,模
12、具公差则按IT11确定。 按“入体”原则把尺寸公差逐个改为单向公差,目的是方便与以后的刃口尺寸计算。该原则如下:1. 落料件属于外形部分,上偏差为零,下偏差为负(相当于基轴制标注,只小不大);属于内形部分上偏差为正,下偏差为零(相当于基孔制标注,只大不小)。2. 冲孔件属于内形部分的上偏差为正,下偏差为零(相当于基孔制标注,只大不小);属于外形部分的上偏差为零,下偏差为负(相当于基轴制标注,只小不大)。3. 边距或距离的尺寸,按标注3.5 材料20钢属于碳素钢,冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工抗拉强度 b (MPa):410(42), 屈服强度 s (MPa):245(25),
13、 伸长率 5 ():25 断面收缩率 ():55,具有良好的冲压性能。结论:此零件适合冲裁4 确定冲压工艺方案确定方案就是确定冲压件的工艺路线,主要包括冲压工序数,工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究,比较其综合的经济技术效果,选择一个合理的冲压工艺方案。4.1 方案种类该零件包括冲孔,落料两个基本工序,可以采用以下三种方案:(1)先落料再冲孔 采用单工序模生产(2)落料冲孔复合冲压 采用复合模生产(3)冲孔落料连续冲压 采用级进模生产4.2 方案的比较与分析方案(1)先落料在冲孔,采用单工序模加工,工件尺寸精度较低,冲压生产率低,对材料宽度要求不严
14、,生产安全性差,但模具制造较易,结构简单,制造周期短,价格低,通用性好适于中小批量生产,和大型件的大量生产。方案(2):采用复合模加工。复合模的特点是生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,冲模的轮廓尺寸较小,且冲孔落料复合模可以直接落料。但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案(3):采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲制有困难时,可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大,制造较复杂,成本较高,所以一般适用于大批量
15、生产的小型冲压件。 比较方案一与方案二和方案三,根据所给工件的尺寸、形状简单、生产批量等情况,决定采用利用冲孔落料复合模进行加工。4.3 方案的确定由零件尺寸可知,查表3-28(参考文献1)得最小壁厚为mm即凸凹模壁厚大于允许的最小壁厚,所以为便于操作完全可以采用复合模结构。复合模有两种结构形式,正装式复合模和倒装式复合模。考虑到工件成形后,如何脱模方便。正装式复合模成形后工件留在下模,需向上推出工件,取也不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模,只须在上模装一推出装置,借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。考虑到工件成形后,如何脱模方便,故采用倒装式复合模,因该制件较薄,为保证制件平整,
16、采用弹压卸料装置。它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用,和定位钉定位方式。5冲模类型和结构形式根据零件的冲裁工艺方案,采用倒装式冲孔落料复合模进行加工。零件是大批量生产,安排生产可采用自动送料方式,虽然增加了成本,但是大大提高了生产率,零件尺寸较大,厚度较高,为保证孔的精度及较好的定位宜采用倒料销导向,导正销导正,为了提高材料利用率采用活动挡料销。考虑零件尺寸较大,为了使冲裁件质量好,平直度较高,因此采用弹压卸料方式,冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下的方式进行。 6 冲裁工艺计算6.1 排样及裁板方式确定在冲压生产中,节约金属和减少废料具有非常重要的意义,特别是在大批量生产中,较好地
17、确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。6 排样排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置(即材料的经济利用),与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件,可得出与其相适应的排样类型,而根据排样的类型,又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。零件外形近似矩形,轮廓尺寸为,根据工件的形状,确定采用无废料排样的方法是不可能做到;但能采用有废料和少废料的排样方法。考虑到操作方便并为了保证零件精度,排样方式采用直排有废料排样。排样时,冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的冲件,以及保证条料有一定刚度,便于送料。搭边
18、数值取决于以下因素:件的尺寸和形状。材料的硬度和厚度。排样的形式(直排、斜排、对排等)。条料的送料方法(是否有侧压板)。挡料装置的形式(包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式)。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。根据零件形状两工件间取搭边值a=3,侧边取搭边值根据a1=3由式3-12(参考文献1)确定步距S=L+a1=45+3=48本模具采用有侧压装置查表3-14(参考文献1)得条料宽度公式B=Dmax+2a即得B=82.58+2*3=88.58式中B:条料宽度尺寸 D:单排时坯件展开宽度 a1:侧搭边值5 材料利用率的计算当一次冲裁完成以后,为了能够顺利地进行下一次冲裁,必须适时的解决出
19、件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时,出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式,并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能,本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁,省去校平工序,既可满足工件对平面度的要求,有能保证安全生产。直排排样图如图所示材料利用率:=A0/A式中:材料利用率 A0:工件的实际面积:A:计算冲所用材料面积,包括工件面积与废料面积A0=82.58*45-=A0/A=67%5.2 冲压力计算.力的计算计算冲压力的目的是为了合理的选用压力机和设计模具。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适应冲压的要求。该模具采用
20、倒装式复合模。平刃口冲裁时,其冲裁力F0可按下式计算:F0=Lt其中 F0冲裁力N;t材料厚度,t为mm;材料抗剪强度,为MPa; L冲裁周长,L为mm。 考虑到模具刃口的磨损,凸凹模间隙的波动,材料机械性能的变化,材料厚度的偏差等因素,实际所需冲裁力还必须增加30%,即F=KF0=KLt其中:为安全系数t=查表得=335MP(参考文献一)5 计算工序冲压力由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多,根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算:查附表1(参考文献1)取材料的抗拉强度=270Mpa落料力Fl=KLt式3-10(参考文献1)Fl=1.3x(45x2+82.58x2+15x2)x
21、1.5x335=186281N 冲孔力F2=KLt式3-10(参考文献1)F2=1.3x4x3.14x5x1.5x335=41024N卸料力F卸 =K卸Fl式3-15 (参考文献1)F卸=0.05x186281=9314N推件力F推=nK推F2式3-16(参考文献1)Ft=13538N式中L冲裁时材料发生剪切变形处的周长KK卸、K推分别为卸料力、推件力系数,查表3-18(参考文献1) n同时卡在凹模内的废料个数,n=(h为凹模洞口深度,t为料厚)n=6 查表3-27(参考文献1)在此取h=6Fz=Fl+F2+F卸+F推=41024+186281+13538+9314=250KN5.3 确定压力
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