电阻支架的冲压工艺及模具设计课程设计说明书(编辑修改稿)

电阻支架的冲压工艺及模具设计课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

（ 32） 由公式（ 32）得：  3 5 2 2 . 2 0 . 5 0 . 2 4 0 . 6B m m     因为生产该零件的钢材为 08 钢，根据 钢材 牌号查得： 该种钢的生产型号和规格为：厚度为 ~4mm,宽度为 4~200mm。 考虑到工件的尺寸和形状及材料的利用率，综合选择条料的宽度 B=40mm,t=2mm。 西南科技大学 课程设计说明书 7 确定材料的利用率 由 11a[2]公 式 可得： 一个进距内的材料利用率可以采用以下公式来计算 , （ 33） 其中， F 为冲裁件的面积； 27 2 3 5 2 5 2 0F m m n 为一个进距内冲裁件的件数 ， n=2； b 为条料的宽度 ， b=40mm； h 为进距 ， h=153mm； 由公式（ 33）并 带入数据可得 ： 100%nFbh 2 7 2 3 5 1 0 0 % 8 3 %4 0 1 5 2   西南科技大学 课程设计说明书 8 第 4 章 落料模具工艺 计算 冲裁力的 计算是 一项必要的计算，通常 作为 选取 压力机和 模具设计及强度校核的重要依据。 冲裁力主要包括 落料 力、卸料力、推件力和 顶件力。 因此 所设计的模具必须能 够 承受 和传递 所计算的冲裁力， 满足模具 冲裁的要求 ， 机床的公称压力一定要大于冲裁力， 否则将会损坏机床或模具，更严重的甚至会造成机毁人亡。 为了让 压力机的潜力 充分发挥 ，避免因 过 载而损坏压力机，所以 必须计算与校核冲裁力。 落料力 的计算 落料 力是 指在 冲裁过程中凸模对材料 施加的压力，它与 凸模 的 行程 量有关。 通常说的 冲裁力是指 使板料分离的 最大落料 力。 直接影响冲裁的主要因数有抗剪强度、材料厚度和冲裁轮廓周长。 同时， 落料 力还受到冲裁间隙、冲裁速度、润滑情况等的 影响。 为简便计算，可用材料的抗拉强度来计算（ MPa），按 公式 [3]12a 和 [3]12b 综合可得： bP Lt (41) 已知零件材料是 08 钢 ,取 350b MPa  ，材料厚度 2t mm ,L 值 是 零件轮廓线段的长度 即冲裁零件 的 周长。 通过 对零件进行 分析计算得到 制件的 周长 和查阅相关资料的零件参数 如下 ： 冲裁件的周长 (1 4 9 3 5 ) 2 3 6 8L m m    材料厚度 t=2mm 材料的抗拉强度 350b MPa  由公式（ 41）得， 落料冲裁力 为： 36 8 2 35 0 25 76 00bP L t N N     卸料 力的计算 由 [3]11表 K K K顶卸 推、 、 数据可得：、 卸 推 = = 0 .0 5 2 5 7 6 0 0 = 1 2 8 8 0Q K P N1 卸 卸 西南科技大学 课程设计说明书 9 推件力的计算 初步取刃口尺寸高度为 8mm， 1 = 4 0 . 0 5 5 2 5 7 6 0 0 5 6 6 7 2Q n K P N    推 推 压力机总力的计算 11= + = 2 5 7 6 0 0 + 1 2 8 8 0 + 5 6 6 7 2 3 2 7P P Q Q K N总 卸 推 故应选取大于 327KN 的压力机。 压力中心的确定 冲裁时对冲裁力合力的作用点或多工序模各工序冲裁力的合力作用点称为 模具的压力中心。 为了确保 模具 和 压力机 能够 正常工作， 应该让 冲 压 模 具 的压力中心与压力机滑块的中心 和模具导向部分的对称中心 相重合。 对于 有 模柄的冲 压 模 具 ，其压力中心 必将通过 模柄轴心线，否则会 让 冲 压 模 具 和压力机滑块 之间 产生偏心力矩 ， 从而导致 模具之间的间隙不均匀，使制件的外形扭曲，同时使 滑块和 模具 之间 发生 过大的磨损， 让 模具 的 导向零件加剧 磨损， 严重影响了 冲压 模具和压力机的使 用 寿命。 通常用解析法和作图法来求模具的压力中心。 但对于形状 简单、对称的冲压件的模 具 的压力中心可以 参考以下计算原则 ： （ 1） 对于 形状简单且对称 的单个冲 压 件，冲 压 模 具 的压力中心 为 冲裁件的几何中心。 （ 2） 对于 工件的形状 一样 且分布位置对称 的冲压件 ，冲 压 模 具 的压力中心 和零件的对称中心相 一致。 该电阻支架 的形状是对称形状且较规则 ，故 落料模具的压力中心是冲 压 件的几何中心。 所以冲裁件的压力中心为： 8 4( )2hn t   件11153 76 .5240202x m my m m西南科技大学 课程设计说明书 10 冲压设备类型的选择 冲压设备类型是根据 制件 的 生产批量 大小 ， 冲压工艺的性质和 冲压件的几何尺寸及 精度要求来选择。 （ 1） 闭式曲柄压力机 虽然 刚度好 ， 精度高 ，但是 只 有 两个方向 可以方便 操作，适 用于 大 、 中型冲压件的 制造 过程 中。 （ 2） 开式曲柄压力机刚度差，模具的寿命受到影响且不能保证制件的质量；但是它成本低，且有三个方向方便操作的优点。 故适用于小中型冲压件、弯曲件和拉深件的制造过程中。 （ 3） 液压机行程不固定， 虽然液压机 和 生产效率低 但是压力机 不会因 为板材的厚度不同 而发生过载，全行程中压力恒定不变。 因此被 广泛用于小批量冲压件生产，尤其是大型厚板冲压件的生产。 （ 4） 双动曲柄压力机压边力稳定、易调 ，有两个滑块 ，适用于 形状 较复杂的大 、 中型拉深件的 生产制造中。 冲压设备规格的确定 （ 1） 所选取的冲床的闭合高度应与模具的闭合高度相同。 （ 2） 冲床的行程应能满足冲压零件和毛坯顺利方便放入。 （ 3） 冲床 的工作台面 尺寸应大于模具的平面尺寸，并且要留 足够的 安装固定空间 ；但工作台面上 大于 模具 平面尺寸很多时 ， 易造成应力集中， 对工作台的受力条件也是不利的。 （ 4） 可以按照 冲压过程中压力机滑块 受到的合 力 来 选取冲床的吨位。 综上所述，结合参考资料几种常用的冲压设备 ，最终选定冲压机 规格 如下表 41： 表 41 冲压机规格参数 名称 型号 工称压力（ KN） 最大闭合高 度 （ mm） 最大装模高 度 （ mm） 工作台面尺寸 （ mm） 垫板尺寸（ mm） 模柄空尺寸 （ mm） 电 动 机 功率 （ KW） 开式双柱可倾式压力机 JG2340 400 300 220 前后 左右 厚度 孔径 直径 深度 4 150 300 80 200 50 70 西南科技大学 课程设计说明书 11 第 5 章 落料模具的设计 模具的总体设计 模具类型的选择 冲裁模结构种类很多 ， 其中按工序组合可分为：单工序模、复合模和级进模。 通常把 在压力机的一次行程内只完成一 道 工序的模具 称为单工序模。 如 冲孔 落料单工序模 、切断模， 但是单工序模一般 适用于 对 冲裁精度要求不高，形状简单和生产批量小的冲 裁 件。 在压力机的一次 工作行程中，在模具的同一部 位同时完成两道或 者 两道以上不同工序的模 具 ，称为复合模。 它在结构上的主要特点是有一个或 者 几个具有双重作用的工作零件 —— 凸凹模。 复合模因压料较好，冲件平整精度高，该生产采用的是大批量生产，生产效率较高。 在 压力机一次行程中，依次在模具的 多个 不同工位上同时完成 数 道工序的 模 具 ，称为级进模，又称跳步模、连续模。 在级进模上，根据冲 压 件的 工艺要求 ，将各工序按一定 的工艺 顺序 沿送料方向安排在模具的各工位上， 再通过逐级 冲压 就 可获得所需冲 压 件。 级进模不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序等，是一种多工序高效率 冲模。 它可分为普通级进模和多工位精密级进模。 根据零件的冲裁工艺方案 ，确定采用 单工序模 —— 落料模。 此模具的结构较为简单， 同时能够 降低了模具的加 工难度，减少生产成本，提高了生产效益。 定位方式的选择 由于 制件的材料形状 是条料 ，考虑到 导料销和挡料销制造方便 ，结构简单， 根据模具 整体 结构 要求和 经济 性要求 ，控制条料的送进方向采用 导料销 ， 控制条料 的 送进步距采用挡料销。 卸料方式的选择 零件的 卸料 装置有刚性和弹性两种形式 ， 此外废料切 刃 也是卸料的一种形式。 但它们适用的场合是不同的。 西南科技大学 课程设计说明书 12 固定板 卸料是 刚性卸料的典型结构。 常用于较 厚 、较 硬 且精度要求不高的工件冲裁 后卸料。 对于材料厚度大于 2mm、卸料力要求较大、又不需要压料的场合时，则可采用刚性卸料。 弹压卸料 板 ，此形式卸料力小，但有 压料作用， 冲裁质量较好，冲件比较平整。 多用于薄料冲裁时卸料。 当对于卸料力要求较大、卸料板与凹模间又要求有较大的空间位置时，则可以采用刚弹性相结合的卸料装置。 由于本制件 平直度较高，料厚为 2mm 相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便 且具有把工件压平的作用 ， 而且 操作者可以看见条料在模具中的送进动态 ，且卸料力是柔性力， 不会损伤工件表面。 故采用弹性卸料 方式。 出件方式 考虑到落料后工件的尺寸较大， 占 用地面 空间 较多 和 减轻劳动强度， 应 采用 顺 装落料 模生产， 以 下 出件为佳。 确定送料方式 因选用的冲压设备为开式 双柱可倾式 压力机。 由于 垂直于送料方向的凹模宽度 B小于 送料方向的凹模长度 L，故采用 横 向送料方式，即由 右 向 左 送料。 导向方式的选择 方案一： 采用后侧导柱模架。 由于 模具 前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。 又 因为导柱安装在后侧， 模具 工作时 由压力机产生的 偏心 力 距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。 一般用于对精度要求不高的单工序模中。 方案二： 采用对角导柱模架。 由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。 其对角导柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸一般大于纵向尺寸。 常用于横向送料级进模或者纵向送料的单工序冲 裁 模和复合模 中。 方案三： 中间导柱模架。 具有导向准确可靠、滑动平稳；但导柱安装在模具的对称线上，故只能纵向送料。 一般用于单工序模或者复合模。 方案四： 四导柱模架。 具有导向平稳 和 准确可靠，刚性好等优点。 常用于冲压件西南科技大学 课程设计说明书 13 尺寸较大或精度要求较高的冲压零件以及大量生产用的自动冲压模架。 根据以上 四个 方案 的 比较 分析 并结合 落料 模具 的结构和精度要求 ，该 落料 模采用后侧 导柱的导向方式，即方案 一 最 适合。 工作零件刃口尺寸计算 冲 压 间隙分析 （ 1）间隙对冲 压 件尺寸精度的影响 冲 压 件的实际尺寸与基本尺寸 之间 的差值 被称为冲压件的尺寸精度。 所得 差值越小，则 冲压件的尺寸 精度越高。 这个差值 主要 由 两个 方面 造成 ： 一是冲 压 件与凸 、凹模之间的 偏差；二是模具 制造时的误差。 （ 2）间隙对模具寿命的影响 影响模具寿命的因素很多 ， 其中 间隙是 影响 模具寿命 众多因素中最主要的因素之一。 在 冲 压 过程中， 落料件与 凹模之间 有摩擦， 并 且间隙 值越小， 作用 于模具上 的压应力 就 越大，摩擦 力 也 将 越 大。 所以过小的间隙 值 对模具寿命极为不利，而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小， 也能够控制 间隙不均匀的不利影响，从而提高模具 的使用 寿命。 （ 3）间隙对冲 压 工艺力的影响 间隙对冲压工艺力的影响是 随着间隙 的 增大， 冲压力先增大 再 减小，最后不变。 当间隙增大时， 材料所受到的拉应力 也 增大，材料 更 容易 发生 断裂分离，因此冲 压 力就比较 小 ， 但是 通常冲 压 力的降低并不明显 ； 当单边间隙 值 为 材料厚度的 %20~%5 左右时，冲 压 力 才稍有降低，但 降低 比例 一般 不超过 %10~%5。 间隙能够对 卸料力和推料力 产生很大 的影响。 （ 4）间隙值的 选取原则 间隙值的确定应该是根据生产实际的不同使用要求“按件取隙”，合理地选取冲裁的适用间隙。 在设计和加工模具时，按照“分类归类”的原则从冲裁间隙对冲件的质量的影响、对冲模寿命的影响、对力能消耗的影响等各方面的因素全面衡量和对比来选取合理 的 间隙。 但是在实际生产过程中，一般是根据经验确定法来选取 合理的 间隙值，但是要按照要求分类选用。 对尺寸精度 、断面质量。