机械制造工艺学课程设计说明书题目:设计行程开关架零件模具加工艺设计者:龙建学号：201110115119指导教师:樊学良成都学院2013年12月机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计模具零件的机加工艺内容:1.批产量按6000件2.绘制指定零件图3.绘制指定零件毛坯图4.设计机加工艺流程5.编制各工序工艺卡6.设计指定工序模具装配图7.设计本模具两个复杂零件工程图8.编制本课程设计说明书班级:2011级车辆1班学生:龙建学号：201110115121指导教师:樊学良成都学院2013年12月目录第一，零件设计任务 (1)第二，冲裁件的工艺分析 (2)2.1工件材料 (2)2.2工件结构形状 (3)2.3工件尺寸精度 (3)第三，冲裁工艺方案 (3)第四，模具结构形式的选择 (5)4.1模具的类型的选择 (5)4.2卸料装置 (5)4.3定位装置 (5)4.3.1．送料形式 (5)4.3.2．定位零件： (5)4.4.模架类型及精度 (5)4.4.1．模架 (5)4.4.2.精度 (6)第五，冲压工艺计算： (6)5.1．排样 (6)5.1.1．排样方案分析 (6)方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。
(6)5.1．2．计算毛胚的长度 (7)根据零件形状，查<<冲压模具设计手册>>毛胚的长度： (7)计算条料宽度 (7)5.1.3．确定布距： (7)5.1.4．计算材料利用率 (8)5．2．冲压力计算 (8)5.2.1．冲裁力计算 (8)5.2.2．推件力计算 (9)5.3．压力中心的计算 (9)5.4．模具工作部分尺寸及公差 (10)5.4.1．落料尺寸大小为 (10)5.4.2．冲孔尺寸大小为 (10)6.2.1.冲孔圆形凸模： (11)6.2.3.落料凸模 (13)6.4．固定板的设计 (14)6.4.1.凸模固定板: (14)6.4.2. 凹模固定板: (14)6.5．模架以及其他零部件的选用 (15)7.1 校核模具闭合高度 (15)7.2 冲压设备的选定 (16)参考文献 (19)第一，零件设计任务零件简图：如图1-1所示材料：Q235材料厚度：5m 未标注尺寸按照IT14级处理：编写冲压工艺卡片： 序号工序名称 工序内容 模具 1落料冲孔 先冲孔直径7mm ，然后再落料310X82mm 落料冲孔级进模 2弯曲加工 直角弯曲 弯曲模 3 攻制螺纹孔 用钻模板攻制4个螺纹孔 钻模板（单位名称） 冲压工艺卡产品代号 01—4 材料材料技术要求 产品名称行程开关架 Q235 毛胚尺寸 86x319冲孔落料级进模完成第一个工序。
落料冲孔完成零件如下：图1-1第二，冲裁件的工艺分析2.1工件材料由图分析知：Q235普通碳素结构钢，1、大量应用于建筑及工程结构。
用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。
C、D级钢还可作某些专业用钢使用。
2、可用于各种磨具把手以及其他不重要的磨具零件。
3、采用Q235钢做冲头材料，经淬火后不回火直接使用，硬度为36~40HRC，解决了冲头在使用中碎裂的现象。
具有良好的塑性性、焊接性以及压力加工性，主要用于制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等。
适合冲裁加工。
2.2工件结构形状工件结构形状相对简单，有2个圆孔，4个螺纹孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为5mm，满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），圆孔可以冲裁加工。
2.3工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，所有尺寸军没有具体标注公差，工件要求不高，尺寸精度要求较低，均采用IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。
根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。
第三，冲裁工艺方案完成此工件需要冲孔、落料两道工序。
其加工工艺方案分为以下3种：1.方案一：单工序模生产。
先冲孔，后落料，再弯曲，最后攻螺纹孔。
2.方案二：级进模生产。
冲孔—落料级进冲压，再弯曲，最后攻螺纹孔。
3.方案三：复合模生产。
冲孔—落料复合冲压，再弯曲，最后攻螺纹孔。
各模具结构特点及比较如下表3-1：表 3-1 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13～IT10级可达IT10～IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm受限制生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要4副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。
方案二只需3副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。
方案三也只需3副模具，制件精度和生产效率都较高，且加工工件最小厚度不能能满足要求。
冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。
综上对上述三种方案的分析比较，该工件的落料冲孔生产过程采用方案二最佳。
第四，模具结构形式的选择4.1模具的类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。
4.2卸料装置因采用级进模生产，故采用向下落料出件;由于料比较厚,所以采用卸料板卸料方式。
4.3定位装置4.3.1．送料形式因选用的冲压设备为开式压力机且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,故采用横向手动送料方式，即由右向左（或由左向右）送料既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。
4.3.2．定位零件：为了保证孔的精度及较好的定位，可采用导料板起导料的作用，还有就是利用两个加工孔进行定位，并用导正销导正，为了提高材料利用率，采用固定挡料销。
4.4.模架类型及精度4.4.1．模架1．若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，但只能一方送料;2. 若采用冲模滚动模架四导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;3. 若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑的，但模具受力不平衡，滑动不平稳。
综上，结合本冲孔、落料级进模的特点，决定采用冲模滚动模架四导柱模架。
4.4.2.精度由于零件材料比较厚，尺寸较大，冲裁间隙较大，考虑零件精度要求不是很高，因此采用Ⅰ级模架精度。
第五，冲压工艺计算：5.1．排样5.1.1．排样方案分析方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。
方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。
方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。
通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。
考虑模具结构和制造成本，有废料排样的具体形式选择直排最佳。
排样图如图5-1所示：图5-15.1．2．计算毛胚的长度根据零件形状，查<<冲压模具设计手册>>毛胚的长度：8250.6374221=⨯++=⨯'++=t X L L L式中 X ——修正系数，一般取X=0.4~0.6 此时取X=0.6。
计算条料宽度根据零件形状，查<<冲压模具设计手册>>工件之间搭边值a=4mm, 工件与侧边之间搭边值b=4.5mm, 因此条料宽度为：B=Dmax+2b=310+2*4.5=319mm式中：max D —条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；5.1.3．确定布距：送料步距S ：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。
进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
级进模送料步距S ：mm a L S864821=+=+=式中：L 为—条料沿送料方向冲裁件的最大尺寸； 5.1.4．计算材料利用率一个步距内的材料利用率η＝Ａ/BS ×100% 式（5-3） 式中 A —一个步距内冲裁件的实际面积；B —条料宽度； S —步距；一个步距内冲裁件的实际面积2214079.073.52-3825622782mmA =⨯⨯⨯+⨯⨯=π所以一个步距内的材料利用率%.351%1008631914097.07%100=⨯÷÷=⨯=BS A η5．2．冲压力计算 5.2.1．冲裁力计算用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：b KLt F τ= 公式（5-4）式中：F —冲裁力；L —冲裁周边长度； t —材料厚度；τb —材料抗剪强度；10钢τb 的值表为255-333Ｍpa,取τb =260MpaＫ—系数；一般取Ｋ=1.3。
所以冲孔冲裁力为：N KLt F b 02.10658137352714.33.1=⨯⨯⨯⨯⨯==τ 5.2.2．推件力计算NF nK F T T 263473323952120.5515/5=⨯⨯==式（5-6）式中：n----同时卡在凹模内冲裁件的数量，n=h/t （h 为凹模洞口的直刃壁高度；t 为板料厚度）；K T ----推件力系数；取值为0.55. 所以，冲压工艺力总和为KNN N F F F T Z 2847.89528478952634733106581.022==+⨯=+= 则公称压力Z F P )3.1~1.1(0=. 为了保证充足的压力所以此时取Z F P 3.10=KNF Z 263.3702895.28473.1=⨯=初选压力机的公称压力为4000KN,压力机型号为J21-400A 型压力机。
5.3．压力中心的计算用解析计算法求出冲模压力中心。
X 0=（L 1x 1＋L 2x 2＋…L n x n ）/(L 1＋L 2＋…L n ) Y 0=（L 1y 1＋L 2y 2＋……L n y n ）/（L 1＋L 2＋…＋Ln ）用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图。
在图中将XOY 坐标系建立在建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L 1~L 5共 3组基本线段 ，用解析法求得该模具压力中心的坐标。