方形垫片冲孔、落料复合模设计_毕业设计(论文)(编辑修改稿)

方形垫片冲孔、落料复合模设计_毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 （ 2）零件结构 : 零件 结构简单对称，无尖角，中间有一个圆孔，中心孔直径为20mm，满足冲裁孔径  td 的要求，成型后须保证各尺寸公差要求。 孔与边缘的最小壁厚为 5mm，满足冲裁件最小孔边距 in  tl 的要求，满足许用壁厚要求，因此，该制件具有良好的冲压工艺性，比较适合冲裁。 （ 3）尺寸精度 : 零件图上长度和宽度标注了公差要求，由公差表查的要求属于IT14。 圆角没公差要求，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差。 中心孔尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求属 IT12。 由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。 四川理工学院毕业设计（论文） 第 4 页 冲压工艺方案的确定 由图 21可知 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案 : （ 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）中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。 方案（ 1）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，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求 .由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。 方案（ 2）只需要一套 模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。 尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。 方案（ 3）也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。 欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该见冲压生产以采用方案（ 2）为最佳 模具结构形式的确定 正装式复合模和倒装式结构比较： 正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲载件，还可以冲制孔边距较小的冲载件。 废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的涨力， 有利于凸凹模减小最小壁厚。 倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲载件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有力条件，所以应用十分广泛。 制件孔边距较大，平直度要求不高，不能使用正装式复合模生产。 由以上综合分析确定该制件的生产采用倒装式复合模具生产。 排样设计 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。 合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。 排样的方式有多种多样，如：直排、斜排、直对排、混合排 、少废料和五废料等排样方式，由止动片图得，此冲裁件采用直排。 排样时工件以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。 搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理的确定搭边数值。 搭边过大，材料利用率低。 搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲四川理工学院毕业设计（论文） 第 5 页 裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。 根据生产统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高 50％以上。 搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。 搭边值的大小与下列因 素有关： （ 1） 材料的力学性能，硬材料的搭边值可小一些，软材料的搭边值要大一些。 （ 2） 工件的形状与尺寸，工件的尺寸大或者有圆角半径较小的凸起时，搭边值取大一些。 （ 3） 材料厚度，材料厚度大则搭边值大一些。 （ 4） 送料及挡料方式，手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。 （ 5） 卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。 但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且影响冲裁件的剪切表面质量。 查《冲压模具设计与制造》表 ,确定搭 边值 : 条料边缘的搭边和工件间的搭边分别为 从而可计算出条料宽度和送进步距分别为 32mm。 如图 22所示 毛坯排样采用的是条料，且垂直于送料方向的凹模长度大于送料方向的凹模宽度，为降低生产成本，提高经济效益，采用横向手工送料方式，条料的送进方向。 图 22 方形垫片排样图 四川理工学院毕业设计（论文） 第 6 页 一个步距内的材料利用率η为 . 裁单件材料的利用率按 [2]式计算 ,即 %100BLn 1  A （ 21） 式中 A— 冲裁面积 (不包括内形结构废料 如图 23)； 1n — 一个冲距内冲冲裁件数目； B— 条料宽度； L— 进距。 利用 CAD可计算得 m68A  所以 %% %100BLn 1  A 图 23 废料种类图 冲压力的计算 冲压力 冲压力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的。 通常所说的冲裁力是指冲裁力的 最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。 所以，在这里要计算两次冲裁力，再相对比较取最大的冲裁力作为冲压力。 用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力 F 一般按下式计算： KLtF （ 22） 四川理工学院毕业设计（论文） 第 7 页 式中： F — 冲裁力（ KN）； L— 冲裁周边长度； t— 材料厚度；  — 材料的抗剪强度（ Mpa）。 K— 系数； 系数 K是考虑到实际生产中，模具间隙的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度等因素的影响而给出的修正系数。 一般取 K=。 材料 Q235A的抗剪强度查表  =350Mpa； 材料厚度 t=2mm； 冲孔力 1F ： 所以 KNK L tF   其中 L=； 落料力 2F 所以 KNK L tF   其中 L由 CAD周长计算 :L=； 通过以上数据比较分析，这里冲裁力的选取较大的冲孔力 2F 作为冲压力F= 卸料力 从凸模上卸下箍着的的料所需要的力称为卸料力。 卸料力计算按式 （经验公式）得： FKF XX  (23) 式中： XF — 卸料力； F— 冲裁力； XK — 卸料力系数； 其值由表 查得 XK ＝。 四川理工学院毕业设计（论文） 第 8 页 则卸料力： KNF X  顶件力 逆冲裁方向将料冲凹模内顶出所需要的力称为顶件力。 顶件力计算按式 （经验公式） 得： )( 1FFKF DD  （ 24） 式中： DF — 顶件力； F— 冲裁力； 1F — 冲孔力； DK — 顶件力因数； 其值由表 查得 DK 顶件力则为： KNF D ) 1 9(  模具总冲压力为： KNFFFF DX 3 1 9  冲总 压力中心的计算 模具压力中心就是冲压力合力的作用点。 为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。 否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。 在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力与模柄中心线相重合，这时应注意压力中心的偏离不致超出所选用压力机的允许范围。 冲模的压力中心按下述原则 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，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。 四川理工学院毕业设计（论文） 第 9 页 压力中心如图 24所表示 图 24 压力中心图 由于该冲压件是对称的，所以冲模的压力中心在冲压件轮廓图形的几何中心上（亦就是原点）。 初选压力机 压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的 ～ 倍，即 KNFP Z ~)~(  因此初选压力机为： J23－ 16。 四川理工学院毕业设计（论文） 第 10 页 第三章 模具工作部分尺寸计算 工作零件刃口尺寸计算 冲载间隙分析 冲载件的尺寸精度是指冲载件的实际尺寸与图纸基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两个方面的偏差，一是冲载件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。 间隙影响冲裁件尺寸精度具体有以下几种情况： 当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在剪切作用下被分离，使落料件的尺寸等 于凹模尺寸，冲孔件尺寸等于凸模的尺寸。 当间隙过大，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形，冲裁后因材料弹性恢复，将使冲裁件尺寸向实际方向收缩。 对于落料件，其尺寸将会小于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。 但因拱弯的弹性恢复方向与以上相反，故偏差是二者的综合结果。 当间隙过小，则板料的冲裁过程中除剪切外还会受到较大的挤压作用，冲裁后，材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体反方向胀大。 对于落料件，其尺寸将会大于凹模尺寸；对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。 实验证明，随着间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，当单边间隙在材料厚度的%20~%5 左右时，冲载力的降低不超过 %10~%5。 因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不大。 间隙对卸料力、推料力的影响比较显著。 随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。 一般当单面间隙达到材料厚度的 %25~%15 左右时，卸料力几乎降到零，但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。 模具寿命分为刃磨寿命和模具寿命。 刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格制件数表示。 总寿命是用模具失效为止的总的合格制件数表示。 模具失效的原因一般有：磨损、变形、蹦刃、折断和胀裂。 冲裁过程中凸、凹模刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与被冲材料接触面之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动，附着的部分就产生剪切而四川理工学院毕业设计（论文） 第 11 页 引起磨损。 这种附着磨损，是冲模磨损的主要形式。 接触压力愈大，相对滑动距离愈大，模具材料愈软，则磨损量愈大。 而冲裁中的接触压力，即垂直力、侧压力、摩擦力均 随间隙的减小而增大，且间隙小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘接现象。 而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之蹦刃。 小间隙还会产生凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常破坏。 所以为了减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。 若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度，减小模具粗糙度值，良好润滑，以减小磨损。 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲载件质量、冲载工 艺、模具寿命都有很大的影响。 因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲载件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲载力小、模具寿命高，但分别从质量，冲载力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。 考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个合适的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 minZ ，最大值称为最大 maxZ。 考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。 落料与冲孔模具工作零件刃口尺寸计算 由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基。