冲压模具设计之连接板设计作业.docx

设计题目零件名称：连接板生产批量：大批量材料及厚度：10,ImnI3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、孔边距经计算零件的孔边距为5.75mm大于最小孔边距1.5t=l.5xl=l.5mm、孔距为40三明显足够，所以零件适合冲裁。3.3 3冲孔最小尺寸查表3-8（参考文献1）冲孔最小尺寸为1.3t=l.3x1=1.3小于8.5,即得此孔能够冲出。3.4冲裁件的精度和断面粗糙度由于零件内外形尺寸均未注公差，属自由尺寸，可按f114级确定工件尺寸公差，经查公差表得各尺寸公差分别为：零件外形尺寸：20!o,214零件内形尺寸：&5产63.5材料10钢属于碳素钢，查附表1(参考文献1)可知其屈强比较小，延伸率较高，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及研究，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)落料一冲孔复合冲压采用复合模生产(3)冲孔一落料连续冲压采用级进模生产4.2 方案的比较及分析方案模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，且生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求，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。由于零件结构简单对称，为提高生产效率，主要可以应用以下两种方案即采用复合冲压或级进冲压，又由于级进冲压模具结构相对复合冲压模具结构较大，且较为复杂些，为了便于工艺加工及节省昂贵的模具材料，本模具采用复合冲裁方式进行生产，且结构紧凑，零件精度高。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2.7<5.75m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，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冲裁工艺计算5.1 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，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一O5.1.1 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），及冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出及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及有工艺余料的排样两种。零件外形近似矩形，轮廓尺寸为60x20,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，冲件之间以及冲件及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。查表3-13（参考文献1）得搭边参考值为：沿边a=L8工件间E=I.5由式3T2（参考文献1）送料步距S=20+&即得S=20+1.5=21.5mm又因为本模具采用无侧压装置，查表3-14（参考文献口）得条料宽度公式B=（D+2a+Z）.即得B=（60+2xl.8+0.5）006=64.2%6式中Z一导料及最宽条料之间的间隙，其值由表3-16查得（参考文献1）-条料宽度偏差，其值由表3-15查得（参考文献1）条料排样图如下图所示5.1.2 裁板方式及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。查附表3（参考文献1）选用的板料规格为600x1200Xlmm（1）横裁：根据板料的规格及零件的尺寸，剪切条料尺寸为64.2x600,一板料可裁条料为18条，每条可冲零件的个数为26个，即一块板料可冲裁总的零件个数为18x26=468个根据式3-10（参考文献1）一块板料的利用率为：n=nX100%=468X100%=53%式中A0一一个制件的有效面积A块板料的面积n-一块板料秘冲制件的总个数（2）纵裁：剪切条料尺寸为64.2x1200.一块板料可裁条料共9条，每条可冲零件的个数为54个，即一块板料可冲裁总的零件个数为54x9=486个。根据式3-10（参考文献1）一块板料的利用率为：n=nX100%=486Xlo0%=55%式中A.一个制件的有效面积A-一块板料的面积n-一块板料秘冲制件的总个数经计算得到的横裁及纵裁的材料利用率，相比较确定裁板方式为纵裁5.2 冲压力计算5. 2.1.力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=Ar式3-1（参考文献1）式中，A为剪切断面面积，为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为L3,并取抗剪强度T为抗拉强度Ob的0.8倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=LT0，式3-2（参考文献1）式中L-冲裁轮廓的总长度（Inm）;t一板料厚度（mm）;。b板料的抗拉强度（MPa）。经查的取。广300（参考文献1）6. 2.2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1D取材料的抗拉强度=270Mpa落料力Fl=KLtT式3-10（参考文献1）F1=I.3x146.04xlx270=51.3KN冲孔力Fk=KLtT式3-10（参考文献1）Fk=L3x2x8.5xlx270=18.7KN卸料力K=KE式3-15（参考文献1）Fx=O.045x51.3=2.3KN推件力Ft=nKFk式3-16（参考文献1）Fl6x0.055x18.7=6.2KN式中L-冲裁时材料发生剪切变形处的周长K-安全系数，K=I.3Kx、L一分别为卸料力、推件力系数，查表3-18（参考文献口）n-同时卡在凹模内的废料个数，n=人"（h为凹模洞口深度，t为料厚）n=6l=6查表3-27（参考文献1）在此取h=6F2-F+Fk+Fji+Ft=51.3+18.7+2.3+6.2=78,5KN5. 3初步预选压力机根据以上所计算得到的总冲压力，查附表5（参考文献1）初选型号为JB23-25的压力机。6. 4确定压力中心因为此图形为对称图形，固它的压力中心即重心就是此图形的对称中心6.5 弹性元件选择计算根据己知冲裁板厚t=lmm,冲裁力卸料力F=23KN1）初选弹簧数目为6个，每个弹簧应提供预压力即为：F0Fxn式3-37（参考文献1）Fo223（X）6=384N2） .初选弹簧规格为：25InmX4.5mmX50mm查表IO-I（参考文献2）其具体参数如下：D2=25mm,d=4.5mmt=7.85mm,F2=786N,H0=16.5mm,Ho=5Omm,n=5.53） .计算弹簧预压缩量%H。=（H0F2）F0式3-38（参考文献1）=(16.5/786)x384=8mm4） .校核H=H0+H+H'式3-39（参考文献1）=8+2+5=15mm由于16.5>15,即4H2>4H式3-38（参考文献1）所以所选弹簧合适。式中F。一弹簧的预压力K-卸料力n一弹簧根数任-弹簧最大许可压缩量H-弹簧实际总压缩量H。一弹簧预压缩量H-卸料板的工作行程，一般取H=t+l,t为料厚，这里取H=2H-凸模刃磨余量，可取5IOmm6.6 工作零件刃口尺寸计算刃口工艺分析：结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值查表3-33Zmm=O.10Omm（参考文献1）凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。1） .冲孔凸模冲孔蜜8,5/6由式3-9（参考文献1）d=（d+x）=（8.5+0.5x0.36）9=&68%m相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证北n=0100mm式中X-系数，在05l之间，查表3-5得x=0.5（参考文献1）一冲裁零件制造公差6T一凸模的制造公差，在此取=4Zmin最小初始双面间隙，查表3-3,取Znnn=O.10Omm2) .落料凹模由式3-8(参考文献1)Da=(Dmax-X)以落外形落工DF(20-0.5x0.52)Tn=19.74廿"落外形14DF(14-0.5x0-43)打W相应凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证间隙Z.0.100mm式中X-系数，在05l之间，查表3-5得x=0.5(参考文献1)一冲裁零件制造公差6a一凹模的制造公差，在此取6a=4Zmin最小初始双面间隙，查表3-3,取Znnn=O.10Omm3) .孔心距(凹模、凸模磨损后不变的尺寸)由参考文献1公式：CA=(C,n+0.5)±0.55aCk(39.85+0.5x0.3)±0.0375=40±0.03756冲裁模主要零部件的结构设计6.1 模具总体设计根据已确定的工艺方案，分析可知模具结构可采用前后送料，挡料销定距，导料销定位，弹性卸料装置卸料，下漏料方式的倒装式冲裁，模具结构形式可采用后置导柱标准模架。模具结构草图，如下图所示：1 .下模座2