弹簧片冲压工艺及弯曲模具设计—毕业设计

弹簧片冲压工艺及弯曲模具设计—毕业设计内容摘要：

为有废料排样与少、无废料排样两大类。 排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等。 有废料排样有如下几种形式： （ 1） 直排 排样时，应优先选用直排，因为直排的模具最简单。 但对于三角形、角尺形等工件，采用直排会造成较大的材料浪费，可考虑选择斜排或对排。 （ 2） 斜排 斜排将时制模工作量增大。 （ 3） 对排 选取对排省料幅度较大。 比直排省料可达 30%50%。 但需要注意：如果采取送料一次冲一件的方案，即用单凸模，模具结构与直排时基本相同，模具费也相差不大，但只实用于条料，不能用卷料。 邵阳学院毕业设计（论文） 11 （ 4） 混合排 如果 将一种零件落料后的废料作为另一种工件的原材料，当然也可以提高材料的利用效率。 但这种排样对于小型件既不方便又不安全。 而采用混合排是只有两种零件的板厚与材质相同，并在设计人员的细心安排之下才有可能实现。 如下图所示三种排样方法： 图 直排 、 对角排 、 斜排 综上所述 相同个数的零件采用 直排料面积为 16200 2mm ， 对角排 17360 2mm ，斜排 17020 2mm ， 为了节省材料 并 结合零件本身的形状，本排样采用直排法。 搭边值的确定 搭边值的作用，搭边是指排样时零件与条料侧边这间留下的剩料。 其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进，并能使冲模的寿命提高。 为了节约材料，应选择合理的搭边值，它一般与卸料板的形式，条料厚度，冲压宽度 L 有关。 本设计采用 弹性 卸料板，条料厚度 t＝ ,冲压宽度 L＝ 80mm50mm,查《 冷冲模 设计》 P60 知：搭边值 工件间 a ＝ ，侧面 1a ＝ [1]。 又由于其为中碳刚类型，由经验确定要乘以 的系数。 所以实际搭边值： 工件间 搭边值 a ＝ ＝ ， 侧面 搭边值 1a ＝ ＝ 送料步距与条料宽度计算 条料在模具上每次送进的距离称为 送料步距，用 A 表示。 其大小为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，对于无废料一模出两件，送料步距是工件宽度的两邵阳学院毕业设计（论文） 12 倍。 查《冲压工艺与模具设计》 P63，条料宽度按公式 （ ） 计算 [2] 即 001L [ B 2a 2 b ]     () 式中 L──条料公称宽度 ， mm； B──垂直于送料方向的工件尺寸 ,mm； 1a ──侧搭边， mm； b ── 侧刃切除的料宽， mm △ ── △为剪板机下料公差 ， △ = 条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时的公差整带分布规定上偏差为零，下偏差为负值条料在模具上送进时一般都有导向，当使用导料板导向而又无侧压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。 另因采用 IA 型侧刃每边增加切入宽度 ， 所以 条料宽度 L =（ 80+2+2 ）  = mm 送料步距 A = 28+= 材料利用率 及排样草图 通常以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示： η＝ 1S / 0S ＝ ( 1S /LB)100％ () 式中 1S── 个步距内零件的实 际面积； 0S── 个步距内所需毛坯面积； L── 送料步距； B── 条料宽度。 经计算，一个步距内 弹簧片 的实际 有效 面积 1S 约为 1760 mm2 ，一个步距内所需毛坯面积 0S 为 ＝ ， 如图 图 弹簧片 排样草图 邵阳学院毕业设计（论文） 13 冲裁单件材料的利用率： η % 因此 选用卷料， 采用单排排样，这样的材料利用率较合宜，且操作方便。 冲裁力、压力机的选取及压力中心计算 冲裁力的计算 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。 其冲裁力 F 的计算公式为： F＝ KLtτ 其中 F 为冲裁力 N； L 为冲裁件的周长 mm； t 板料厚度 mm； τ 为材料的抗剪强度 MPa； Ｋ 为系数，常取 在一般情况下，材料的 σb≈ ，为计算方便，也可用这个式子计算 冲裁力： F＝ Ltσb () 弹簧片模具的冲裁力为 ： F＝ Ltσb＝ 1300＝ 183248N (其中 L= 4＋ 100＋ 20++28+= ) 卸料力、推件力和顶件力 从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力 F卸 ；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称推件力 F推 ；从凹模内向上顶工件或废料所需的力称为顶件力 F顶 6。 F卸 、 F推 与 F顶 和冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状因素有关。 在实际生产中常用以下经验公式计算： F K F卸 卸 () F nK F推 推 () F K F顶 顶 () 式中 F── 冲裁力； K卸 ── 卸料力系数； K推 ── 推件力系数； K顶 ── 顶件力系数； n── 梗塞在凹模内的冲件数（ n＝ h/t） h── 为凹模直壁洞口的高度。 F卸 、 F推 与 F顶 可分别由表 查取。 当冲裁件形状复杂、冲裁间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。 邵阳学院毕业设计（论文） 14 表 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 /mm K卸 K推 K顶 ～ ～ 取 K卸 为 、 K推 为 、 K顶 为 压力机所需总冲压力的计算 采用弹压卸料装置和下出件模具： F F F F  总 卸 推 () 采用弹压装置和上出件模具时： F F F F  总 顶卸 () 采用刚性卸料装置和下出件模具时： F F F总 顶 () 弹簧片 模具采用弹性卸料，其所需总压力为 F F F F  总 卸 推＝ F ＝ 202072N＝ 压力中心的计算 压力中心的计算 模 具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机的滑块中心线重合，以使平稳工作，减少导向磨损，提高模具及压力机的寿命。 图 压力中心坐标系 邵阳学院毕业设计（论文） 15 选取如图 所示的坐标系。 因为三个工位均是对称分布的，所以其 Y 坐标为 0， 对于 X 坐标，三个工位的中心分别为（ 0， 0）（ ， 0）（ ， 0） 即 1X ＝ 0， 2X ＝ ， 3X ＝ ， 三个工位的对应长度是 1l ＝ ， 2l ＝ ， 3l ＝ 按《冲压工艺及模具设计 》 P103 式 （ ） 计算压力中心 1 1 2 2 n n0 1 2 nl x l x l xx l l l      （ ） 0x ＝ 2 9 .6 6 9 .2 5 9 .2 8 7 .3 21 8 6 .7 2 6 9 .2 8 7 .3 2  = 所以连续冲裁下零件的压力中心为： （ ， 0） 凸、凹模刃口尺寸计算 凸、凹模加工方法一般分为两种： （ 1） 凸、凹模分开加工法，当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批制造。 但是制模精度要求高、制造困难、相应地会增加加工成本。 凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简便，成本低廉。 （ 2） 凸、凹模配合加工法，采用配做法制模时，配做件的最后精加工要等基准件完全加工完才进行。 按配做法制模的加工顺序，落料时先加工凹模， 配做凸模；冲孔时先加工凸模，配做凹模。 在工件尺寸精度较低，特别是板料较薄时，基准件的公差值较大，而配做件允许的公差值要小得多。 这说明基准件加工较容易，而配做件加工较难。 用单配加工法常用于生产复杂形状及薄料冲裁件的模具。 在计算复杂形状的凸模和凹模工作部分的尺寸时，往往存在着三类不同性质的尺寸：第一类，凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类，凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类，凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。 如图，其中尺寸 a、 b、 c 对于凸模来说属于第二类尺寸，对于凹模来说属于第一类尺寸；尺寸 d 对于凸模来 说属于第一类尺寸，对于凹模来说属于第二类尺寸；尺寸 e 对于凸模和凹模来说都是属于第三类尺寸。 邵阳学院毕业设计（论文） 16 图 复杂形状冲裁件的尺寸分类 尺寸的计算方法： 第一类尺寸 ＝ (冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸 － x△ )  1/40 △ () 第二类尺寸 ＝ (冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸 ＋ x△ )0(1/4) △ () 第三类尺寸 ＝ 冲裁件上该尺寸的中间尺寸 177。 (1/8)△ () 对于该工件来说， 在连续模中完成的工步是冲孔，落料 ， 该工件精度无特殊要求，根据工件公差等级取为 IT14 级，由于材料薄，模具间隙小，故凸凹模采用配做加工为宜。 又根据排样图可知，凹模的加工比凸模的加工要困难，且级进模的所有凹模的孔均在一个模板上，因此，选用凹模为制造基准件。 所以不论冲孔、落料，只计算凹模刃口的尺寸及公差。 各凸模按凹模各对应尺寸标注其基本尺寸，并注明按凹模实际刃口尺寸配双面间隙。 零件图的尺寸为： 图 零件图 （ 1） 连续模中落料模，计算凹模刃口尺寸， 按照一定的间隙 配做凸模。 按 磨损情况分类计算： 凹模磨损后增大的尺寸， 查《中国模具工程大典第 4 卷模具工程大典》 P273，按照 公式 （ ） 计算 [3] ： dd0σ( D X )D    （ ） 尺寸 R  磨损后增大 ， 查表 X = 邵阳学院毕业设计（论文） 17 dd0σ( D X )D    = 0 .5 2 / 40( 2 8 0 .5 0 .5 2 )  =  尺寸 R  磨损后增大 ，查表 X = dd0σ( D X )D    = 0 .6 2 / 40( 4 0 0 .5 0 .6 2 )  =  尺寸  磨损后增大 ，查表 X = dd0σ( D X )D    = 0 .7 4 / 40(8 0 0 .5 0 .7 4 )  =  尺寸  磨损后增 大 ， 查表 X = dd0σ( D X )D    = 0 .3 6 / 40(1 0 0 .7 5 0 .3 6 )  =  （ 2） 冲孔时，把凸模尺寸换算到凹模的尺寸计算，由于先做凹模， 凸模是按凹模以一定的间隙配制的，所以凹模公差 δ 凹 也要比较小。 即 δ 凹 ＝ δ 凸 － △ Ｚ＝ 1/4△ － (Zmax－ Zmin)。 由 图 中可以得到换算后凹模的基本尺寸与公差 图 冲孔，将凸模尺寸换算到凹模的计算图 即 d 凹 ＝ (dmin＋ x△ ＋ Zmin－ δ 凹 ) δ0凹 （ ） 冲孔凹模、落料凸模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边 由表查得 Zmax ＝ ， Zmin ＝ ， △ Z＝ Zmax－ Zmin ＝ 大批量生产、且工作精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。 凹模磨损后减小的尺寸，按公式 d 凹 ＝ (dmin＋ x△ ＋ Zmin－ δ 凹 ) δ0凹 计算 尺寸 R  磨损后减小 ，查表 X = δ 凹 ＝ δ 凸 － △ Ｚ＝ 1/4△ － △ Ｚ =1/4 = 邵阳学院毕业设计（论文） 18 d 凹 ＝ (dmin＋ x△ ＋ Zmin－ δ 凹 ) δ0凹 ＝ （ 14+ +）  =  尺寸 R  磨损后减小 ，查表 X = 0. 5 δ 凹 ＝ δ 凸 － △ Ｚ＝ 1/4△ － △ Ｚ =1/4 = d 凹 ＝ (dmin＋ x△ ＋ Zmin－ δ 凹 ) δ0凹 ＝ （ 32+ +）  =  尺寸 R  磨损后减小 ，查表 X = 0. 75 δ 凹 ＝ δ 凸 － △ Ｚ＝ 1/4△ － △ Ｚ =1/4 = d 凹 ＝ (dmin＋ x△ ＋ Zmin－ δ 凹 ) δ0凹 ＝ （ 10+ +）  =  冲孔凹模为圆形，故可按 d 凹 =(dmin＋ x△ ＋。