机电工程学院毕业设计说明书设计题目: 石英表垫片支架冲压工艺分析及级进模设学生姓名:朱苏维学号: 201028050214专业班级:机械设计与制造及自动化机制升1002班指导教师:董毅峰年月日目录绪论 (11、冲压件成型工艺性分析 (21.1、零件的结构分析 (31.2、工件的尺寸精度 (32、冲裁方案分析 (33、确定模具总体结构方案 (53.1、模具类型 (53.2、操作与定位方式 (53.3、卸料和出件方式 (53.4、模架类型及精度 (54、工艺与设计计算 (64.1、排样与设计计算 (64.2、冲压力的计算 (84.3、压力中心的计算 (114.4、冲裁间隙 (144.5、计算凸凹模刃口尺寸及公差 (144.5.1、落料凹模刃口尺寸按磨损情况分类计算 (15 4.5.2、冲孔凸模刃口尺寸的确定 (164.5.3、侧刃孔尺寸可按公式 (165、设计选用模具零、部件 (185.1、凹模的设计 (185.2、凸模的设计 (195.2.1、凸模最小直径的校核(强度校核。
(205.2.2、凸模最大自由长度的校核(刚度校核。
(205.2.3、凸模的长度。
(205.3、侧刃的设计 (235.4、导尺的设计 (245.5、卸料板的设计 (255.6、凸模固定板的设计 (265.7、垫板的设计 (275.8、弹性形橡胶板的设计 (286、模架及其他零部件的设计 (307、模具总装图 (328、模具的装配 (339、制定模具零件加工工艺过程 (35毕业设计总结 (39致谢 (41参考文献 (42绪论模具分为冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。
其中,冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟,在各种模具中所占比重最多。
汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场,占整个市场的60%以上。
冲压是在室温下。
利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。
也叫冷冲压.在冲压过程中,将材料加工成零件的一种特殊工艺装配,称为冲压模具。
冲模是在实现冲压加工中必不可少的工艺装配,与冲压件是“一模一样”的关系,若没有符合要求的冲模,就不能生产出合格的冲压件:没有先进的模具,先进的冲压成型工艺就无法实现。
在冲压零件的生产中,合理的成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。
冲压模具作为制造产品(或半产品的一种工具,其作用是完成某种工艺。
模具设计必须满足工艺要求,最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。
因此冲压设计师必须掌握冲压工艺,包括冲压工艺的分类、各种工艺计算、工艺制订等基础知识,而后才可以选择模具的类型,进行模具设计,使模具的类型、结构及尺寸等满足工艺及产品的要求。
冷冲压工艺大致分两类:分离工序和成型工序。
分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离:分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。
成型工序的目的是使冲压毛胚在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形,并转化成产品所需要的形状:成形工序又分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩孔、缩孔和旋压等。
冷冲压模具是冲压生产的主要工艺设备。
冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等,与模具结构及设计是否合理关系极大。
1、冲压件成型工艺性分析零件名称:石英表垫片支架材料:软黄铜 H62料厚:1mm成批生产零件如下图1.1图1.1、零件图材料为H62软黄铜,较软,抗剪强度255Mpa,断后伸长率35%,此材料具有较高的弹性和良好的塑性,其冲裁加工性较好。
1.1、零件的结构分析此冲裁件结构对称,没有过大的悬臂和窄槽。
悬臂宽度15大于1.5t,臂长8.65小于5倍的臂宽。
最小冲孔直径10.4大于0.9t,孔至边缘距离7.4大于1.5t,边与边缘的距离b=4>t=1适合冲裁。
圆角半径R=4最小壁厚也满足要求。
1.2、工件的尺寸精度工件的尺寸公差除直径为10.4的公差为IT12级,其他都用IT14级,尺寸精度不高。
普通冲裁完全能满足要求。
2、冲裁方案分析①方案一:用单工序模冲孔,落料②方案二:落料同时冲孔的复合模③方案三:级进模先冲孔再落料三种方案的比较:方案一:优点:较易实现操作化,通用性好,适合中小批量生产,冲模结构简单,重量较轻,尺寸较小,制造周期短,价格低,成本低廉.缺点:冲压生产效率较低,工人的劳动强度大,冲载件的累计误差大,精度较低,因模具数量多,所需的冲压设备也多,压力机一次行程内只能完成一个工序.模具的寿命低,操作不够安全.方案二:优点:使用复合模进行落料,然后在冲孔切边,压力机一次行程内可完成多个工序,生产效率较高,冲载件的精度也较高,不受送料误差影响,内外形相对位置一致性好,冲件表面较为平整,适宜冲薄料,也适宜冲脆性或软质材料,可充分利用短料和边角条料,冲模的面积小.缺点:复合模难以实现操作机械化和自动化,工人的劳动强度较单工序低,制件和废料排除较复杂,冲件不能自动漏下,存在出件问题,可实现部分机械化,但通用性较差,仅适用于大批量生产,且模具制造较复杂,价格较高.方案三:优点:多工位级进模在压力机的一次行程内能完成多个工序(包括冲孔,落料,所以生产效率高,并容易容易实现操作机械化和自动化,尤其适用于单机上实现现代化,可采用高速压力机生产,操作安全,工人的劳动强度低,模具强度较高,寿命较长.缺点:通用性较差,仅适用于中小型零件的大批量生产,模具制造与价格都较高,要求冲床的运动精度高,刚度好,振动小,对冲压的运动精度高,板料的要求高,模具结构复杂,制造精度高,调试,维修困难,价格昂贵.由于该零件属于大批量生产,又尺寸不大,因此采用单工序冲裁效率太低,且不便于操作。
若采用复合模冲裁,虽然冲出的零件精度和平直度较好,生产效率也较高,但因零件的孔边距较小,磨具强度不能保证。
采用级进模冲裁时,生产效率高,操作方便,通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。
根据以上分析,该零件采用级进冲裁方案。
3、确定模具总体结构方案3.1、模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模。
3.2、操作与定位方式虽然零件的生产批量较大,但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式,考虑零件尺寸较小,送料厚度较薄,为了便于操作和保证零件的精度,宜采用导料板导向侧刃定距的定位方式。
为减少料头和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性,采用双侧刃单侧对头方式布置。
3.3、卸料和出件方式考虑零件厚度较薄,采用弹性卸料方式。
为了便于操作、提高生产率,冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推件的下出件方式。
3.4、模架类型及精度由于零件厚度薄,冲裁间隙很小,又是级进模,因此采用导向平稳的对角导柱模架。
考虑零件精度要求不高,但冲裁间隙较小因此采用1级模架精度。
4、工艺与设计计算4.1、排样与设计计算排样方式一、支架的形状具有一头大、一头小的特点,直排时材料的利用率低,应采用直对排,如图4.1所示排样可显著的减少废料。
图4.1、排样图(1排样的相关计算查《冲压模具设计与制造》主编徐政坤表3—8~表3—21,取a =3mm a1=3mm △=0.6mmZ =0.5 b1= 1.3 y =0.1 a ′=0条料宽度为:0B -∆=(m a x D +2a+2a ′+nb10-∆=(52.8+2⨯3+2⨯0+2⨯1.30-∆=(mm 冲裁后废料宽度为:1B =max D +2a+2a ′=52.8+2⨯3+2⨯0=58.8(mm进距为:S =2⨯(18+12.8+3=67.6(mm导料板间距为:B ′=B+Z =61.4+0.5=61.9(mm1B ′=58.8+0.1=58.9(mm经计算冲裁零件的面积为:A=898.3213 (2mm半个进距内的坯料面积为:B ⨯S/2=61.4⨯67.6/2=2075.32 (2mm故材料利用率为: 2100%A BS η=⨯==898.3213⨯2/61.4⨯6.6=43.3%排样方式二、采用顺头排样的方式如图4.2所示:图4.2、排样图(2查《冲压模具设计与制造》主编徐政坤表3—8~表3—21,取a =3mm a1=3mm △=0.6mm Z =0.5 b1= 1.3 y =0.1 a ′=0B -∆=(m a x D +2a+2a ′+nb10-∆ =(52.8+2⨯3+2X0+2⨯1.30-∆=(mm 冲裁后废料宽度为:1B =max D +2a+2a ′=52.8+2⨯3+2X0=58.8(mm进距为: S =18+18+3=39(mm导料板间距为: B ′=B+Z =61.4+0.5=61.9(mm1B ′=58.8+0.1=58.9(mm经计算冲裁零件的面积为:A=898.3213 (2mm一个进距内的坯料面积为:B ⨯S=61.4⨯67.6=4150.64 (2mm 故材料利用率为:100%A BSη=⨯=898.3213/61.4⨯39⨯100%=37.5% 根据以上计算利用第一种排样方式。
4.2、冲压力的计算该模具采用级进模,拟选择弹性卸料、下出件。
其相关计算如下: 经计算零件内外周边之和为1L =310.2482,侧刃冲切长度为2L =67.6总冲切长度为:L=1L +22L =310.2482+2⨯67.6=445.4482(mm又255b a MP τ= t=1mm 查《冲压模具设计与制造》主编朱江峰表得k=1.3则冲裁力F=b kLt τ=1.3445.44821255147666.1(N ⨯⨯⨯≈ 卸料力:查《冲压模具设计与制造》主编徐政坤表3—22取0.06X K = 则X X F K F =⨯=0.06⨯147666.1=8859.966(N推件力:取凹模刃口直壁高度h=8mm 故n=h t =81=8查《冲压模具设计与制造》主编徐政坤表3—22取0.06T K = 则T F =T nK F =8⨯0.06⨯147666.1=70879.78(N总冲压力:X T F F F F ∑=++=147666.1+8859.966+70879.78=227.41(KN 列表如下表4.1:表4.1、冲压力的计算查《冲压模具设计与制造》主编朱江峰表1—5应选取压力机公称压力为a P ≥(1.1~1.3F ∑=(1.1~1.3⨯227.41 ≈250.151~295.633(KN 因此选压力机型号为:JH23—40 此压力机的参数如下表4.2:表4.2、压力机的参数4.3、压力中心的计算单个落料凹模压力中心的计算:其型口图如下图4.3、,在图中将xoy 坐标系建立在图示的左下角,将冲裁轮廓线分解成112~L L 共12组基本线段,用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标(18,22.112有关计算见下表:图4.3、落料凹模型口多线段345789L L L L L L 、、、、、的压力中心为(18,23.52看成一个线段13L =35.2323,圆弧6L =60.0573压力中心为(43.28,18。