冲压件的工艺及模具设计

1冲压工艺及方案 托板制件,见图1.1，材料为08F，厚度为2mm，大批量生产。 图1.1托板 Figure 1.1 plate 1.1托板零件冲压工艺性分析。 公差表得知，58mm的上偏差为0，下偏差为-0.74mm，可知其公差为+0.74mm，查《互换性与技术测量》得，该值公差等级为IT14级。 30mm的上偏差为0，下偏差为-0.52mm，其公差为+0.52mm，查《互换性与技术测量》表知，该值公差等级为IT14级。 38mm的上偏差为0，下偏差为-0.62mm，其公差为+0.62mm，查《互换性与技术测量》表知，该值公差等级为IT14级。 16mm的上偏差为0，下偏差为-0.43mm，其公差为+0.43mm，查《互换性与技术测量》表知，该值公差等级为IT14级。 3.5mm的上偏差为+0.30mm，下偏差为0，其公差为+0.30mm。 孔距尺寸14±0.22 mm、17±0.22 mm。 图1.2公差数值表 Fig 1.2 tolerance value table 冲裁件的材料，不仅要满足产品性能的技术要求，还要满足冲裁工艺对材料的基本要求。通过以上的分析，得出结论：该材料适合冲裁【 查课本表可以确定它的搭边值。根据厚度两工件间按矩形取其搭边值a=2mm，而侧边则按圆形取其搭边值b=1.5mm【7】。 步距模具的步距 S=D+a  （3.1） 式中S是步距； D是工件平行于送料的方向的尺寸； a是两个工件之间的搭边值。 可得到条料的宽度B的计算公式=（3.2） 式中B是条料的宽度； D是工件垂直于送料的方向的最大尺寸； b是侧边的搭边值；是条料宽度的公差。 得== 由此，可以画出排样图3.1【8】。 图3.1排样 Fig 3.1 layout 3.2计算材料的利用率 裁是模具设计中的一项很重要的工作，冲压件大批量生产中成本很重要，毛坯材料费用大约占百分之六十以上，排样的意义就是在于合理的利用原材料。衡量排样的经济性和合理性的指标就是材料的利用率。对于简单形状的工件，可以用计算来选择一个比较合理的排样的方式，计算其利用率。 步距S=30+a=30+2=32mm 根据所确定的搭边值和步距，选用板料规格为2mm900mm1800mm，采用纵裁，剪切条料尺寸为61mm900mm。 一块板可裁的条数：=1800/61=29条，余31mm 每条可冲零件的个数：=900/32=28个，余4mm 每板可冲零件的个数：n==812个 托板面积A0=3.1488+64+3830-43.141.751.75=1366.5 材料利用为 η=100％                           (3.3) =8121366.5/9001800100％ =68.5％ 3.3压力中心的确定 3.4冲裁力的计算 在冲裁过程，总的冲压力是包括冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总和。计算冲裁力是为了合理的选择压力机和设计模具，要求压力计的吨位必须大于所计算的冲裁力。 冲裁力是冲裁时凸模与凹模的相对运动使得工件与板料分离所需的力，它与材料的厚度、工件的周边的长度、及其材料的力学性能等参数有关。冲裁力是设计模具和选择压力机的参数。 冲裁力的计算公式 F=KLtτ（3.4） 式子中L是冲裁件的周边长度； t是材料的厚度； τ是材料的抗剪强度； K是系数，一般取1.3。 所以F=1.3x2x300x162.26=126566N 采用弹性卸料装置和下出料的方式=F++（3.5） 其中F是冲裁力；是推件力。 卸料力计算=F（3.6） 得知=0.04 所以=0.04126566=5062.6N 推件力计算=Fn（3.7） 式中n是工件个数，是推件力系数。 所以=30.055126566=20883N 得出=126566+20883+5062=152511N 3.5选择压力机 根据所要完成的冲压工艺过程、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和尺寸精度要求等来选定设备及类型。 根据压力机公称压力 P1.3F（3.8） 式中P是压力机的公称压力， F是总的冲裁力。 得知，P1.3152511N，选择J23-25开式双柱可倾压力机，压力机的参数如下 公称压力250KN 滑块行程65mm 最大闭合高度270mm 最大装模高度220mm 模柄孔尺寸4060mm 连杆调节长度55mm 垫板尺寸50200mm 最大倾斜角度 4冲裁模工作部分的设计 4.1冲裁间隙 冲裁间隙的确定我们取合理间隙，这个合理间隙有最大值和最小值。在设计和制造模具是通常会取最小的合理间隙。确定合理间隙的方法有两种。理论计算法和经验确定的法【9】。 冲裁间隙对模具的寿命有影响，模具的寿命是用模具失效前所冲得的合格冲裁件的数量来表示的，失效的形式有很多，常见的失效的形式有磨损变形和凹模涨裂。间隙的大小对模具的磨损和凹模。 4.2.1落料时尺寸的计算 落料时是以凹模为基准件来配作凸模的，在使用过程中凹模刃口尺寸有变大、变小和不变这三种情况。 变大的尺寸有58 38 30 16 R8 均未注公差，按IT14查公差表确定其余公差，为保证R8与尺寸为16的轮廓线相切,R8的凹模尺寸取16的凹模尺寸的一半,公差也取一半。得到尺寸为、、、、 落料时的计算=（4.1） 式中； D是落料见得标称尺寸； X是系数；凹模的制造公差。 将数据代入公式得出==mm====mm==mm==mm 凹模磨损后所有的尺寸都没有变小所以没有b没尺寸的计算 尺寸不变的是14和17，按IT14查公差表确定其公差，各尺寸为：14±0.22mm，17±0.22mm。 凹模孔的中心距计算=（）（4.2）=（13.78+0.50.44）±0.50.44/4=14±0.055mm=（16.78+0.50.44）±0.50.44/4=17±0.055mm 4.2.2冲孔时尺寸的计算 冲孔时以凸模为基准来设计。其中Φ3.5没有标注公差，按IT14查公差表确定公差，用基孔制表示Φ 计算公式=（4.3）=（4.4） 式中是冲孔凸模直径；是凹模直径； Z是最小间隙； 其他符号同上。 查表（《冷冲压工艺及模具设计》）中得到：δp=0.02mm，δd=0.03mm， 校核条件【10】： ||+ |δd|=0.02+0.03=0.05mm (-Zmin)=0.36-0.25=0.11mm 满足条件||+ |δd|≤(-Zmin) 将已知数据代入公式，得到==mm==mm 5各主要零件尺寸的确定 冲裁零件分为工艺零件和结构零件两大类。工艺零件是直接参与完成工艺过程并且与板料或者冲裁件直接发生作用的零件，它包括了工作零件和定位零件。结构零件是将工艺零件连接起来构成一个完整的整体的零件，包括固定零件和导向零件【11】。 5.1凹模轮廓尺寸的确定 对于多孔型凹模，计算公式如下，此公式是经验公式。 凹模的厚度H的确定（≥15mm）（5.1） 式中b——冲压件最大外形尺寸， K——系数，考虑板材厚度的影响，其值可查下表得K=0.28 H=0.2858=16.24mm可以取H=25mm 图5.1系数 Fig 5.1 coefficient 凹模的壁厚(≥30~40mm)    （5.2） 计算得C=24.36~32.48mm，这里选取c为30mm 凹模长度L的确定工件b=58mm L=b+2c=58+230=118mm 凹模宽度B的确定 B=l+2c                           (5.3) 式中l是工件尺寸。 带入数据计算30+3090mm 以上算得的凹模轮廓尺寸为125 凹模的刃口形式有直筒式和锥形式两种，选用时要根据冲件的形状和尺寸精度具体来决定。直筒式强度较高，修磨后刃口尺寸不变或者变化很小。锥形的刃口强度小，修磨后刃口尺寸有所增加。此设计凹模的刃口采用直筒式。 5.2凸模长度的确定 凸模的长度根据模具的结构设计来确定，还要考虑凸模的修模量及其卸料板的距离等，因为本模具设计采用的是弹性卸料的方式，凸模采用的是固定板的固定方式，所以凸模计算公式可以如下 L=+（5.4） 式子中是凸模固定板的长度，是凹模的厚度。 L=25+16=41mm，凸模设计成圆形凸模，采用凸缘固定凸模，长度和刚度都满足要求 凸模固定板和垫板的长度和宽度可以设计成和凹模外形尺寸相同。固定板要有足够的厚度，这样才能保证紧固并有良好的垂直度。可以按照经验公式计算H=(1.0~1.5)                       （5.5） 式子中D是凸模的直径，所以凸模固定板的厚度选择16mm 当材料很厚或者外形很小时，冲压中凸模上端面对模板作用有较大的单位压力时，需要设置垫板。垫板选择10mm，.固定板与凸模或凸凹模之间为H7/n6或者m6配合，满足设计要求。 5.5定位零件 5.5.1挡料销 挡料销的作用是限定条料送进的距离，挡住条料的搭边或者是工件的轮廓。常见的挡料销有四种形式：固定挡料销、活动挡料销、自动挡料销和始用挡料销。固定挡料销分为圆形和钩形两种，固定 6其他零件的选择 6.1模架的选择 模架是上模座下模座导柱和导套的组合体。模架的导向用导柱和导套间的配合性质，模架可以分为滑动导向和滚动导向模架两种，根据受力情况，上模板厚度可以比下模板的厚度小5~10mm。对于大型非标准模座，还需根据实际需要，按铸造工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。模架的外形尺寸也有相应规定。上、下模座的导柱、导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔间距公差要求在0.01mm以内。模座上、下面的平行度，以及导柱导套安装孔与模座上、下面的垂直度等要求应符合 下模的导向，在凸模与凹模开始作用前，或者压料板接触到制件前就应充分合上，以确保导向在冲压工件时就已经发挥正常的作用。导柱的长度应保证冲模在最低位置时，导柱的上端面与上模座顶面距离不小于10~15mm.而下模座底端与导柱底面的距离不小于5mm。 上模座为12512535mm下模座12512545mm导柱选用22130mm导套选用228533mm 模具的闭合高度为上模座下模座凸凹模凹模凸模垫板等厚度的总和 H=10+16+25+47+35+45+2=180mm 张在金