冲压工艺分析.doc

精选优质文档-倾情为你奉上1.冲压工艺分析1.1材料的特性设计要求，零件图如图1-1所示。 该制件的材料为10#，用于制造汽车车身及受力不大的焊接件，具有较好的冲压性能。 生产批量：大批量材 料：10#材料厚度：t=2mm 图1-1表1-1牌号力学性能硬度HBS未经处理10#33520531551371.2零件结构零件简单、对称，比较适合冲裁。1.3尺寸精度分析由于图1-1未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，经查金属的公差表，得尺寸的公差：，（）1.4冲裁方案的确定1.4.1 分析制件的工序该制件可分两个工序完成：冲中间的四个孔；还有落料。 方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：采用落料冲孔同时进行的复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。1.4.2方案的比较方案一 模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。方案二 复合模具生产的制件精度高，效率也高，但是该制件的凸模和凹模布置起来紧凑，不易布置其位置。方案三 条料在级进模中，一次冲裁可完成两个乃至十几个冲压工序。它与复合模生产的不同之处在于，条料是在凹模的不同位置上完成不同的冲压工序，因而形成冲裁的连续生产。级进模有初始挡料装置级进模和侧刃定距连续冲裁模之分。由于模具能完成多道工序形成连续生产，生产效率很高，而且适于自动送料，故应用相当广泛。若采用该模具，制件的精度能达到要求，并且生产量也可满足要求。1.4.4模具结构形式的确定根据制件的特点，要求先冲孔，后落料，故凸模的设计尤为重要。本设计为多凸模冲模，要求冲孔凸模设计为台阶式，以保证凸模的强度。该制件材料厚度为2mm，故采用固定卸料板。2.必要的尺寸设计2.1排样的设计与计算由于该制件为圆形，采用无废料的排样方法是不可能做到的；但能采用有废料和少废料的方法。2.1.1确定搭边值根据冲压工艺与模具设计表2-13，查得：搭边和数值（低碳钢），t=2mm时，=1.2mm, =1.5mm。2.1.2确定条料的进距进距A： =50+1.2=51.2mm宽度B： = =mm2.1.3材料利用率材料利用率是冲压工艺中一个非常重要的经济技术指标。其计算可用一个进距内冲裁件的实际面积与毛坯面积的百分比表示: （2-1）式中 S1 一个进距内冲裁件的实际面积，单位mm2；A 送料进距，单位mm；B 条料宽度，单位mm。所以材料的利用率为： = =70%2.1.4画出排样图根据以上资料画出排样图，如图2-1所示：图2-12.2冲裁总压力的计算2.2.1 计算冲裁力（1）小凸模： =N21048.67N21.049kN（2）弧形孔： =25.258kN =325.258kN=75.774kN（3）制件的外圆： =N105.243kN2.2.2计算推料力：设凹模洞口的直壁高度h=6mm，材料厚度t=2mm，故卡在凹模内的零件数为： n=h/t=6/2=3。（1）圆形孔： =kN3.473kN（2）弧形孔： =kN 4.168kN =kN12.503kN（3）外圆: =kN17.365kN 则总的推料力为： =3.473+12.503+17.365=34.035kN2.2.3压力机公称压力的计算本设计采用刚性卸料，下出料的方式，故总的冲压力： =（21.049+75.774+105.473+34.035）kN=240.31kN 按照中国模具设计大典表18.4-22开式压力机初选压力机250kN。具体参数如表2-1。表2-1 压力机的参数公称压力（kN）发生公称压力时滑块距下死点的距离（mm）滑块行程（mm）行程次数（次/min）最大封闭高度（mm）固定台和可倾式封闭高度调节量（mm） 250 680 100 250 702.2压力中心的确定方法一：解析法，见如下图图2-2所示的坐标系，计算数值见表2-2。图2-2 建立坐标系表2-2 压力中心坐标值 弧线段长度（mm）弧线段的重心坐标 ()备注 X（mm） Y（mm）6.912124.043.427857.364 X，Y6.283 121.421 7.694 762.8885.655 120.105 2.804 679.19415.708102.4 3.183 1608.40911.310 93.542 15.333 1052.9606.283 98.242 21.545 617.25413.823 91.580 18.741 1265.9106.283 87.537 11.606 549.99539.27015.91515.915 624.982 39.270-15.91515.915 624.982求和150.797 =7402.843，其中和为圆弧的圆心坐标，R为圆弧半径，为圆弧的起始线与X轴正半轴的夹角，单位为度。计算公式： ， （2-2） 则压力中心的横坐标为： =49.091mm考虑到排样图中，制件关于X轴对称，故重心应在X轴上则：=0方法二： =49.067mm经比较：取压力重心的坐标为（49.1，0）。2.3刃口尺寸的计算查冲压工艺与模具设计表2-5，得=0.246mm，=0.360mm又查得IT14级的，x=0.5。2.3.1 根据设计原则，应以凸模为基准件，然后配做凹模 图2-3图2-3为圆弧凸模的尺寸标注，将其分为四段分别计算：（1）：考虑其在上，查冲压模具设计大典表2-10，得：=0.020mm，= 0.030mm。+=0.050<0.114=0.0360-0.246=-故凸、凹模采用分别制造的方法，的制造公差为：=0.62mm按冲孔计算，则凸模的尺寸及偏差为： = =取：，（2）：考虑该尺寸在的圆上，故先计算该圆弧的尺寸及公差。 根据冲压模具设计大典表2-10，由于：=0.040<0.114=0.360-0.246=- 故凸凹模采用分别加工的方法制造，查互换性与技术测量得，该尺寸的制造公差为：=0.30mm，按冲孔计算，则凸模的尺寸及偏差为： = = 取，（3）：考虑该尺寸在的圆上，故先计算该尺寸及偏差，查冲压工艺与模具设计，表2-10得：=0.020mm，=0.030mm=0.050<0.114=0.360-0.246=- 故凸凹模采用分别制造的方法，该尺寸的公差为：=0.62mm。按落料计算其尺寸及偏差，则该圆弧的尺寸及偏差为： = =取，mm（4）：该段圆弧加工尺寸及方法都和相同，其尺寸为：， 2.3.2中间圆孔尺寸的计算：应以凸模为基准 基本尺寸：,公差为IT=0.36mm；查冲压工艺与模具设计，由表2-10得，=0.020mm，=0.020mm，则：+=0.040<0.114=0.360-0.246= 故凸凹模刃口采用分别加工的方法制造，则凸模的尺寸及偏差为: 凹模尺寸： = 2.3.3外圆尺寸的计算：应以凹模为基准 基本尺寸：，公差为IT=0.62mm，由冲压工艺与模具设计查得：=0.020mm，=0.030mm，满足：=0.050<0.114=0.360-0.246= 故凸凹模采用分别加工的方法。 = 3.冲模主要零件的设计3.1凸凹模的固定形式 本设计为多凸模冲裁，如图3-1所示凸模与固定板用配合，上面留有台阶，弧形凸模应比圆形图模长2mm。这种形式多在零件形状较简单，板材较厚时采用，图3-1中的凹模与固定板采用配合。本设计中弧形凸模采用圆柱销拖住凸模的方式，凸模上端与凸模固定板下底面接触，完成弧形凸模的固定。 图3-1 凸、凹模的结构型式 图3-2 凹模的结构 3.1.1确定主要零件的尺寸（1）凹模外形和尺寸的确定 此设计为镶嵌式凹模，其结构见图3-2，轮廓尺寸根据制品选取凹模板，根据模具设计大典第三卷表22.4-2初选凹模板轮廓尺寸LB为200mm125mm，取凹模板厚度为28mm。（2）凹模结构的确定凹模的外形为矩形，其最小壁厚按照凹模厚度的确定见图3-3。 HKb （3-1）凹模壁厚 (指凹模刃口与外边缘的距离)的确定：小凹模 c(1.52)H大凹模 c(23)H （3-2）式中 b凹模孔的最大宽度，单位mm，如图3-3所示； 图3-3 凹模的外形K系数，见表3-1；H凹模厚度，其值为1520mm；c凹模壁厚，其值为2640mm。 表 3-1 系数K的确定按上式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不再进行强度校核。3.2螺钉和销钉螺钉是紧固模具零件用的，冲模中采用内六角或圆头螺钉。螺钉主要承受拉应力，其尺寸及数量一般根据经验确定，小型或中型模具采用M6，M8，M10或M12等，选用46个，要按具体布置而定。本设计螺钉上下均为M10，顶部长度为55mm，底部长度设计为80；螺钉位置见第6章 pdx2.2三维模具图的表6-1。3.3定位零件的选择3.3.1挡料销挡料销的作用是保证条料送进时有准确的送料进距。本设计选用固定挡料销定位，其结构如图所示钩形挡料销，该结构的优点是其固定部分的位置可离凹模的刃口更远一些，有利于提高凹模强度。但此种挡料销由于形状不对称，为防止转动需另加定向装置，如图3-4，图3-5。其上安装的弹簧从附录中查得为：弹簧材料的直径为0.5mm,用GB4357中的C级钢丝，其参数从附表中查得：弹簧中径为6mm,自由高度为22mm。 图3-4 固定挡料销的位置 图3-5 固定挡料销的外形3.3.2导正销为了保证级进模冲裁件内孔和外缘的相对位置精度，在级进模中的定位可采用的导正销导正。导正销安装在落料凸模的工作端面上，落料前导正销先插入已冲好的孔中，确定内孔与外形的相对位置，消除送料和导向中产生的误差。本设计导正销的尺寸参照中国模具设计大典第三卷表，其结构是和落料凸模连成一个整体，其形状装配图。直臂为圆柱型，直径为mm，单面间隙为0.6mm，高度为2mm；其头部直径也为mm。3.3.3 导尺采用条料或带料冲裁时，一般选用导尺或导料销来导正材料的送进方向。其尺寸根据中国模具设计大典第三卷表，其尺寸为200*36*6JB/T7648.5，共两块。3.4模架的选择该零件采用横向送料，选择滑动式对角铸铁模架。根据凹模的最大周界为200mm125mm，查得上模座参数为200mm125mm40mm；下模座的参数为200mm125mm 50mm。3.5导向零件导柱导套为标准件，其参数分别由中国模具设计大典第三卷查得。导柱的参数为：B25h6*180导套的参数为：B25H7*95*383.6其它零部件的设计3.6.1模柄的选取根据上模座的厚度H=40mm选择模柄。按照中国模具设计大典第三卷表22.5-24选取模柄的参数为：A40*110JB/T7646.13.6.2凸模固定板尺寸的确定由模具设计大典第三卷表22.5-16，根据凹模轮廓选取尺寸，选LB，200mm125mm，取H=22mm。3.6.3卸料板尺寸的确定本设计采用刚性卸料，所选规格参照模具设计大典第三卷表20.1-33，从表中查得，卸料板最小厚度为12mm，取其厚度为=16mm，其轮廓尺寸为200mm 125mm，与凸模的配合选用。3.6.4导料板尺寸的确定由模具设计大典第三卷表22.5-45，查得导料板的尺寸为200mm36mm，取其厚度为=6mm。4.凸模长度的确定及其强度的校核4.1凸模长度的计算凸模长度是由其固定板厚度、卸料板厚度、导料板厚度，还有凸模的修模余量决定的。故凸模长度(4-1)： (4-1) 式中：-固定板的厚度； -卸料板的厚度，本设计为刚性卸料板的厚度； -导料板的厚度； -附加长度，它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度级凸模固定板与卸料板的安全距离等，可取1020mm。本设计取10mm。 L=（22+16+6+10）mm=54mm 4.2凸模长度的校核 对于圆形凸模应满足下式 (4-2)： (4-2) 对于非圆凸模应满足下式(4-3)： (4-3) 式中：凸模允许的最大自由长度mm; d -该凸模的最小直径（mm）； F -该凸模的冲压力（N），； I -凸模最小断面惯性矩（）。4.2.1小圆孔的校核小圆孔:d=10mm =21.049kN+3.473kN=24.522kN=24522N 则小凸模最长根据式（4-2）得：= 54.280mm 4.2.2外圆的校核外圆： d=50mm =105.243kN+17.365kN=120.608kN 则落料凸模最长根据式（4-2）得： = =606.876mm 4.2.3圆弧段凸模长度的校核凸模的截面极惯性矩为： I= （4-4） 式中： -为该凸模的截面极惯性矩； -圆弧的圆心角（度），该圆弧段圆心角近似为36度； D -圆环大径（mm），该圆弧段的D为44mm； d -圆环的小径（mm），该圆弧段的d为36mm。 则根据式（4-4）得： 20307.255 =25.258kN+4.168kN=29.426kN 315.675mm 综上所述，小圆型凸模、圆弧型凸模、外圆凸模最长应为，即为54.280mm；所选凸模长度为54mm，故满足抗弯强度要求。 4.3凸模承压能力的校核 非圆形凸模应满足下式： （4-5） 圆形凸模应满足下式： （4-6） 式中：-凸模的最小截面积（）； -凸模的最小直径（mm）； F -冲压力（N）； t -材料的厚度（mm）； -材料的抗剪强度（），制件的抗剪强度=； -凸模材料的许用应力（），凸模材料为T10A，查附表，取1200。 4.3.1 圆形凸模的承压能力的校核 制件为10#，故其抗剪强度为：=257.692 凸模最小直径为：= =1.718mm 经分析，小圆型凸模最小直径为10mm，外圆孔凸模直径为50mm，均大于所求的最小的直径值，故强度满足要求。 4.3.2圆弧型凸模承压能力的校核 凸模的最小截面积：= =21.048 圆弧型凸模的最小截面积为： = = mm> 故该圆弧形凸模的承压能力满足要求。5.确定模具高度并绘制模具图5.1模具高度的校核模具实际闭合高度一般为： (5-1)式中 -上模板厚度； -凸模垫板的厚度； -凸模的长度； -凹模厚度；-下模板的厚度；-凸模进入凹模的深度，该值为10mm。 由式（5-1）得：模具闭合高度为： =40+8+54+28+10+50-10=180mm 故所选压力机的闭合高度=250mm，=（250-70）mm=180mm。 应满足： （5-2） 经分析，模具闭合高度不在 式（5-2）的范围，需要在下模板下面垫一块厚度为10mm的平板。 附表 附表 附录 冲模主要材料的许用应力  (MPa)钢号(冲模材料)许 用 应 力拉 伸压 缩弯 曲剪 切Q215、Q235、2510814711815712715798137Q275、40、50127157137167167177118147铸钢ZG310570、ZG34064010814711814788118铸铁HT200、HT2508813734442534T7A硬度5458HRC539785353490T8A，T10ACr12MoV,GCr15硬度5260HRC2459811569294275Q235硬度5260HRC29439219627520(表面渗碳)硬度6064HRC24529465Mn硬度4348HRC490785压的值取决于材料、热处理和冲裁模的结构，如T8A、Tl0A、Crl2MoV、Grl5等工具钢淬火硬度HRC5862时，取10001600Mpa；当有特殊导向时，可取20003000MPa。专心-专注-专业