冲压件工艺性分析.docx
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冲压件工艺性分析
一、止动件冲压件工艺性分析
1、零件材料:
为Q235-A钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁;
2、零件结构:
相对简单,有2个©20mnt勺孔;孑L与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为14mm(©20mn的孔与边框之间的壁厚)
3、零件精度:
全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。
查表得各零件尺寸公差为:
外形尺寸:
130°1、48°).62、60_°.74、R403、R60』%
内型尺寸:
2000.052
孔中心距:
60±0.37
二、冲压工艺方案的确定
完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有落料、冲孔两道工序。
从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看,该零件的冲压可以有以下几种方案。
方案一:
落料-冲孔复合冲压。
采用复合模生产。
方案二:
冲孔-落料级进冲压。
采用级进模生产。
方案一只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,工件最小壁厚14mn大于凸凹模许用最小壁厚3.6mm--4.0mm模具强度好,制造难度中等,并且冲压后成品件可通过卸料板卸下,清理方便,
冲压模具设计
0用川和
屠”口匚JkTJIDliiftL2闻1坤丘貝5「1「节
操作简单。
方案二也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求,但是模具结构复杂,制造加工,模具成本较高。
结论:
采用方案一为佳
三、模具总体设计
(1)模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用复合模冲压,所以模具类型为复合模。
(2)定位方式的选择
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料销定距。
而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。
(3)卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为1.5mm相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。
又因为是倒装式复合模生产,所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。
(4)导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该倒装式模采用导柱导向方式。
四、排样方案确定及材料利用率
(1)排样方式的确定及其计算
设计倒装式复合模,首先要设计条料排样图,采用直排
方案一:
搭边值取2mn和3mm(P33表2-9),条料宽度为
135mm
(采用无侧压导料装置,条料与导料板间隙为1mm,步距为
63mm—个步距的材料利用率为73%。
冲件面积A:
A=6186.5535mm2
条料宽度B:
B=130+2X2+1=135mm
步距S:
S=60+3=63mm
一个步距内的材料利用率n:
n=SLx100%=6186.5535x100%=73%
So135*63
每张钢板的材料利用率n:
n=?
^Hx100%L3*6186.5535x100%=70.3%
s总1500*135
查板材标准,宜选950mrX1500mn!
勺钢板,每张钢板可剪裁为7张条料(135mX1500mm,每张条料可冲23个工件,故每张钢板的材料利用率为70.3%。
方案二:
搭边值取2mn和3mm(P33表2-9),条料宽度为135m(采用无侧压导料装置,条料与导料板间隙为1mm,步距为138mm一个步距的材料利用率为71.56%。
冲件面积A:
A=6186.5535mm2
条料宽度B:
B=60+2X2+1=65mm
步距S:
S=130+3=133mm
一个步距内的材料利用率n:
n=SLx100%=6186.5535x100%=71.56%so133*65
23*sin
S总
每张钢板的材料利用率n:
x100%』1*6186・5535xioo%=69.8%1500*65
查板材标准,宜选950mrX1500mn!
勺钢板,每张钢板可剪裁为
14张条料(65mrX1500mr),每张条料可冲11个工件,故每张钢板的材料利用率为69.8%。
结论:
采用方案一为佳
五、主要设计计算
1、冲压力的计算
1、落料力F落:
F落=KLttb=1.3X355X1.5X300207675N
式中:
F落一落料力(N);
L—冲裁周边的长度(mr);
T—材料厚度;
b—材料的抗剪强度(Mpa,查表得退火Q235材料钢为
300Mpa
K—系数,一般取K=1.3
2、卸料力F卸:
F卸二K卸XF落=0.05X20767540383.75N(KX查P27表2.7)
式中:
K卸一卸料力因数,其值由表查得K卸=0.05
3、冲孔力:
F冲二KLtb=1.3X2nX10X2X300=48984N
4、推件力
推件力计算公式:
F推=nK推XF冲
式中:
K推一推件力因数,其值查表得K推=0.05;
n—卡在凹槽内的工件个数:
n=h/t=6
推件力为:
F推=6X0.05X48984=14695.2N
5、模具总冲压力为:
采用弹性卸料,下出件,冲压工艺总力FZ:
FZ=F+FX+FT+F冲=207675
+10383.75+48984+14695.2=281737.95N
根据计算结果,冲压设备拟选J23-35。
2、压力中心的确定及相关计算
模具压力中心是指冲压时各冲压力的作用点位置。
为了保证压力机和模具正常工作,应使冲模的压力中心与压力机的滑块中心相
重合。
否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨之间产生很大的磨损,以及模具导向零件的磨损
冲模的压力中心按如下原则确定:
(1)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
(2)工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
(3)形状复杂的零件,多空冲模,级进模的压力中心可用解析法求出冲模的压力中心。
如下图所示:
由于冲件X方向对称,故压力中心xO=Omm
y0二Li¥+LzY十L3Y十L4Y4十L5谄++L7Y7+LY
Li+L2+L3+L4+L5+L6+L7+Lb
=48*24048*2429*4877.5*6029*4862.8*2462.8*24
48+130+48+29+77.5+29十62.8+62.8
=26.18mm
其中:
L仁48mm,
y仁24mm
L2=130mm,
y2=0mm
L3=48mm,
y3=24mm
L4=29mm
y4=48mm
L5=77.5mm
y5=60mm
L6=29mm
y6=48mm
L7=62.8mm
y7=24mm
L8=62.8mm
y8=24mm
计算时,忽略边缘R4的圆角。
由以上计算可知,冲压件中心的坐标为(0,26.18)
六、凸凹模刃口计算
落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。
既以落料
凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制。
1、落料模具工作零件刃口尺寸计算
落料部分以落料凹模为基准计算,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此均属于A类尺寸,零件图中落料部分的尺寸偏差如下:
130°4mm4800.62mm
00
R6O_0.74mmR4_0.3mm
查(冲压工艺及冲模设计,p20表2-4)可知:
凸模和凹模的最小间隙为:
Zmin=0.132mm
凸模和凹模的最大间隙为:
Zma)=0.24mm
查(冲压工艺及冲模设计,表2-6)可知因数x为:
当△>0.20时,x=0.5
当△V0.20时,x=0.75
模具按IT14级制造
查(冲压工艺及冲模设计)可知:
Dd=(D-x.Jof
Dp=(Dd-Zmin);
a、对于I3gmm的制造公差表(表2-5)查得、•.p=-0.014mm,“=-
0.020mm
满足I、pI+I』 Dd=130-0.5*1°.02=129.500.02 Dp=(129.5-0.1320q°14=129.3680-0.014 b、对于48°0.62mm的制造公差表(表2-5)查得、•.p=-0.010mm,;.d=-0.015mm 满足I'pI+I“I Dd=(48_0.62*0.50。 015=47.690°.05 Dp=47.69-0.1320』.01=47.5580』.01 c、对于R6000.74mm的制造公差表(表2-5)查得6p=-0.012mm, 、d=-0.020mm 满足|p|+|d| Dd=60-0.74*0.50°.02=59.6300.02 Dp=59.63-0.132/2廿.012=58.934°-0.012 VOGATIDMiALUMIVER5ITT 冲压模具设计 d、对于R40,mm的制造公差表(表2-5)查得p- 0.012mm -0.008mm,d=- 满足I、pI+I』 Dd=4_0.3*0.5q0-012=3.8500'012 Dp=3.85—0.132/2oaoo8=3.784_0.008 落料部分相应的凸模尺寸配制,保证其双面间隙为: 0.132mm~0.24mm2、冲孔模具工作零件刃口尺寸计算 冲©20qQ.052的孔时,凸模外形为圆孔,故模具采用凸、凹模分开的加工方法制造,以冲孔凸模为基准计算,其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下: 查(冲压工艺及冲模设计,表2—4)可知: 凸模和凹模的最小间隙为: Zmin=0.132mm 凸模和凹模的最大间隙为: Zma)=0.24mm 查(冲压工艺及冲模设计,表3—5)得因数x为: x=0.5查(互换性及其测量技术,标准公差表)得: 凸模按、凹模按IT14级查,可知: Sp=- 0.010mmSd=0.015mm 校核: Zma>-Zmin=0.24-0.132=0.108mm |Sp|+|Sd|=0.010mm+0.015mm=0.025mm 满足条件: Zmax-ZminSp+Sd条件 查(冲压工艺及冲模设计,2-3)可知: _0 dp=(d-x=)冷 dp=(200.5*0.52)0O.01=2O.26: .01 dd=(dpZmin)0: dp=(20.260.132)oo015=20.39oO°15 3、孔心距尺寸计算: 两圆孔之间的位置公差△为0.62mm 查(冲压工艺及冲模设计)可知因数x为: x=0.5 查(冲压工艺及冲模设计)可知: Ld=L±1.■: =64±*0.74=64士0.0925 88 七、工作零件的结构设计 1、凹模板厚度: H=kb 式中: b—凹模刃口的最大尺寸 K—系数,考虑板料厚度的影响,见表2-23 b=130mm 查表2-23知,k=0.2H=0.2X130=26mm 落料凹模壁厚: 0(1.5~2)H=(39~52)mm 则取: C=40mm 凹棋板边长: L=b+2C=130+2<40=210mm 查GB/T2855.2-2008,凹模板宽为160mm 故确定凹棋板外形为: 250<250<26mm将凹模板做成薄板形式 并加空心垫板后实际凹棋板外形为: 250<160<20mm2、凸凹模尺寸: 凸凹模长度: L=hl+h2+h=14+18+24=56(mm) 其中: hi: 凸凹模固定板厚度 h2: 一弹性卸料板厚度 h附加长度(包括凸模进入凹棋深度,弹性元件安装高度等)凸凹模内外刃口间壁厚校核: 根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为24-10=14mm据强度要求查表得,该壁厚为4.0mm即可, 故该凸凹模侧壁强度足够. 3、冲孔凸模高度尺寸: L=hi+h2+h3=22+12+20=54mm 其中: hi—凸模固定板厚度, h2—空心垫板板厚度 h3—凹模板厚度 凸模板强度校核: 该凸模板长径比为: L/d=54/20=2.7V10 所以此凸模不属于细长杆,强度足够 4、其他模具零件结构尺寸和模架的选定 根据倒装模形式特点: 凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1- 2008,确定其他模具模板尺寸列于下表中: 序号 名称 长x宽乂高(mr) 材料 数量 1 上垫板 250X250X10 T8A 1 2 凸模固定板 250X250X22 45钢 1 3 空心垫板 250X250X20 45钢 1 12 4 卸料板 250X250X18 45钢 1 5 凸凹模固定板 250X250X25 45钢 1 6 下垫板 250X250X10 T8A 1 根据模具零件结构尺寸,差表GB/T2855.1-2008选取后侧导柱 250X250标准架一副。 八、冲压设备的选定 根据总冲压力F总=281.74KN,模具闭合高度,冲床工作台尺寸等,并结合现有设备,选用J23-35开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备置垫块。 其主要工艺参数如下: 公称压力: 350KN 滑块行程: 100mm 行程次数: 50次/分 最大闭合高度: 2900mm 连杆长度: 60mm 模柄孔尺寸(直径X深度): 40mM60mm 九、小结 在自己的努力和指导老师的帮助之下,我们完成了课程设计的任务,通过设计,我对冷冲模设计过程有了更进一步的了解。 设计不仅是对前面所学知识检验,而且也是对自己能力提高。 主要收获和体会如下: 第一•学到了产品设计的方法。 产品设计过程是创造性劳动的过程,产品的设计应按科学程序进行,一般包括课题调研、拟定设计方案,总体设计,零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程,一个产品须经过多次改进,才能完善和成熟。 第二.提高了综合专业的能力。 以前课程设计所接触的课程知识比较窄。 这次设计是把模具每个零件设计出来,需要比较全面的知识。 第三.提高了收集资料和查阅手册能力。 收集资料是做课业设计的前期准备工作,只有广泛收集有用的资料才能设计出较好的产 冲压模具设计 。 第四、培养了严谨的科学作风。 在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上,因此,在设计过程中必须要有高度的责任心,要有严肃认真的工作态度。 总之,对我们技师班学生来说,经历了这次课业设计,为今后事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。 最后,衷心的感谢指导老师悉心的教导! 十、参考文献 [1]魏春雷徐慧民.冲压工艺与模具设计[M].北京: 北京理工大学出版社,2011 [2]肖亚慧陈显亭•模具工工作手册[M].北京: 化学工业出版社,2017 ⑶杨关全匡余华.冷冲压设计资料与指导[M].大连: 大连理工大学出版社,2017
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