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弹簧片设计

《弹簧片冲压工艺设计》课程设计报告

学院:

安徽农业大学经济技术学院

专业班级:

10机制

（2）班

姓名:

詹超

学号:

10530069

设计题目:

弹簧片冲压设计

完成日期：

2013年12月3日

1零件冲压分析及工艺方案的确定

1.1工艺分析

（1）零件材料

该弹簧片选用的冲裁件材料为QSn6.5—0.1y,该类材料属于有色金属锡青铜，耐蚀，耐磨，它具有比较优良的冲裁性能。

（2）零件结构

从零件图可知，该零件结简单，上下对称，零件外形轮廓光滑相连接，因此较适合于冲裁

（3）零件尺寸精度

零件尺寸25+0.2-0.2精度为IT11-IT12，零件尺寸4+0.20精度为IT13-IT14，零件尺寸3.5+0.20精度为IT13-14，其余未注公差按IT14考虑。

（4）结论

以上零件工艺性良好，各组成尺寸的精度要求，都满足冲裁工艺要求。

2工艺方案的分析比较和确认

该零件包括落料、冲孔、弯曲三道基本工序，可有以下三种工艺方案：

方案一：

落料—冲孔—弯曲采用单工序模

方案二：

落料，冲孔，弯曲三道工序合并采用复合模

方案三：

冲孔—落料—弯曲—切边采用级进模

方案一结构简单，但需要多次工序和多套模具多次能完成加工，生产效率低，难以满足大批量生产；方案二只需要一套模具，工序比较集中，占用设备和人员较少，生产效率高，适合大批量生产，但模具结构复杂，成本较高；方案三只需一套模具，模具结构复杂，制造周期长，对零件定位复杂。

综上所述，考虑到该件批量大，为保证各种技术要求，选第三方案较佳。

3模具类型与结构形式的分析

3.1模具类型的选择

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。

3.2级进模的定距方式

级进模的定距方式有两种：

挡料销定距和侧刃定距。

本模具采用侧刃定距。

侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。

在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。

3.3操作方式

零件的生产批量为大批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。

3.4卸料、出件方式

3.4.1卸料方式

弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。

卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。

。

工件平直度较高，料厚为0.5mm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，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。

3.4.2出件方式

因采用级进模生产，故采用向下落料出件。

3.5确定送料方式

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故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。

3.6确定导向方式

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。

4排样图设计及材料利用率计算

4.1确定搭边值

两工件之间搭边a1=1.5工件边缘搭边a=1.8步距为9.2

条料宽度B=（D+2a）—

=（46.4+2×1.8）—0.5=50

4.2排样图如图所示：

4.1.4计算材料利用率

利用率

一个步距内材料利用率：

=

×100%

=

×100%

=54%

查钢板标准，选用900mm×1000mm的钢板，每张钢板可建成15张条料（50mm

900mm），每张钢板可以冲2240个零件。

因此材料总利用率：

×100%

=62.7%

5冲压力的计算与压力中心的确定

5.1冲压力计算

冲裁力计算：

冲裁力是冲裁过程中凸模对板料的压力，它是随凸模行程而变化的。

5.1落料力

落料力计算公式

F落

式中L=43×2+8+4

=106.56mm

t=1mm

指材料抗剪强度，取

=480Mpa

选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取

F=

故

F落=1.3

106.56

1

480=66.49kN

5.2冲孔力

冲孔力计算公式

F冲=

式中L为工件内轮廓周长（mm）。

则

F冲=1.3×

×480=1.3×3.5×3.14×480=6.86kN

5.3卸料力

卸料力计算公式

F卸=K卸F

式中K卸为卸料力因数，查表得卸料力系数K卸取0.03，

即有

F卸=K卸F落=0.03

28.49=1.99kN

F卸，=K卸F冲=0.03

6.86=0.21kN

5.4推件力

推件力公式为

F推=nK推F冲

n=h/t，指卡在凹模洞口里的工件（废料）的数目；凹模洞口类型取阶梯型直壁式，取h=6mm，则h/t=6/1=6。

推件力系数K推取0.05，故

F推=6

0.05

6.86=2.06kN

5.5弯曲力

按近似压弯力公式

F1=

式中F1为自由弯曲力（N）；

B为弯曲件的宽度，B=8mm；

t为弯曲件的厚度；t=1mm；

R为弯曲件的内弯曲半径，R=10mm；

为材料的强度极限，根据材料性能取550Mpa；

K为安全系数，一般取K=1.3。

即有

F1=

=0.7×1.3×8×1×550/（10+1）=0.36kN

5.6压料力

压料力FQ的取值可近似取自由弯曲力的30%--80%，即可取：

FQ=0.8×0.36=0.29kN

则总冲压力：

F总=F落+F卸+F卸，+F推+F1+FQ

=66.49+6.68+1.24+1.99+0.21+2.06+0.29=78.26kN

5.2压力中心的确定

模具的压力中心，就是冲压力合力的作用点，求出压力中心的方法是采用求出空间平行力系的合力作用点。

按比例画出零件形状，选定坐标系XOY如图所示

压力中心如图所示

由于工件Y轴对称，因此压力中心y=4mm

X=

=

=21.86

其中L1=42.4mmX1=21.2mmL2=29.4mmX2=14.7mmL3=2.25mmX3=0mmL4=5.75mmX4=0mmL5=29.4mmX5=14.7mmL6=42.4mmX6=21.2mmL7=3.5mmX7=29.4mmL8=4

mmX8=42.4mmL9=1.75

mmX9=42.4mm

因此压力中心坐标为（21.864）。

6凸、凹模工作部分尺寸与公差的确定

6.1计算凸、凹模刃口尺寸

该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。

对尺寸46.4mm、8mm、R4mm、13mm

3.5mm选X=0.5

对尺寸4mm、3.5mm选X=0.75

变大的尺寸：

A1=

A2=

A3=

A4=

A5=

变小的尺寸：

A6=

A7=

落料凹模的基本尺寸计算如下

第一类：

磨损后增大的尺寸

A1=

=

A2=

=

A3=

=

A4=

=

A5=

=

第二类：

磨损后变小的尺寸

A6=

=

落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是62.03mm3.775mm12.785mm7.82mm3.85mm不必标注，但要在技术条件中注明：

凸模实际刃口尺寸与落料凹模配作，保证最小双面间隙值Zmin=0.126mm

磨损后变小的基本尺寸：

A7=

=

凹模配作保证双面间隙0.126——0.159之间

7模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核

7主要材料的选取

7.1凸模

零件外形相对简单，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸模强度和刚性，将凸模设计成阶梯式，使装配修磨方便。

采用成形铣、成形磨削加工。

落料凸模总长L：

L＝H1＋H2＋H3＋H4

＝18＋15＋16＋2

＝51mm

H1为凸模固定板厚度，H2为橡胶安装高度，H3为卸料板厚度，H4为凸模凹进卸料板的深度。

7.2落料凹模

落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。

其外形尺寸按相关公式计算：

凹模厚度

H＝KS

＝0.35×50

＝17.5mm

（查表6-1取K＝0.2）

取凹模厚度H＝18mm

凹模宽度

B=料宽＋2预设导料板宽度

=43＋2×32

=107mm

根据JB/T7643.1-1994规定，取凹模宽度B=125mm

凹模长度

L＝n（次数）×步距+两边距离

＝2×43+2×15~20＝116~126mm

根据JB/T7643.1-1994规定，以及凹模宽度对比，取凹模长度L=160mm。

（其中S为垂直于送料凹模刃壁间最大距离，K为系数查相关图表可得。

）

凹模整体轮廓尺寸L×B×H=160mm×125mm×18mm

凹模厚度系数K

S/mm

材料厚度t/mm

≤1

＞1～3

＞3～6

≤50

0.30～0.40

0.35～0.50

0.45～0.60

＞50～100

0.20～0.30

0.22～0.35

0.30～0.45

＞100～200

0.15～0.20

0.18～0.22

0.22～0.30

＞200

0.10～0.15

0.12～0.18

0.15～0.22

7.3卸料部件的设计

7.3.1卸料板的设计

卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T8066.2-1995规定，选用160mm×125mm×140-170组模具参考，其厚度为16mm。

7.3.2卸料螺钉的选用

卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm,螺纹部分为M8×6mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。

卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

7.4模架以及其他零部件的选用

该模具采用对角导柱模架。

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。

常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。

上模座按GB/T2855.2-1990规定，厚度取30mm,垫板厚度取6mm,固定板厚度取18mm,卸料板厚度取16mm,下模座按GB/T2855.2-1990规定，厚度取40mm。

根据上下模座选取导柱分别为Φ28h5mm×130mm×40mm,Φ25h5mm×130mm×45mm；导套分别为Φ28H6mm×80mm×28mm,Φ25H6mm×80mm×28mm。

模具闭合高度H

H＝H上模座＋H垫板＋H固定板＋H卸料板＋H下模座＋H橡胶＋H凹模板

＝30mm＋6mm＋18mm＋16mm＋40mm＋15mm＋18mm

＝143mm

8冲压设备的选择及校核

8.1校核模具闭合高度

模具闭合高度H应该满足

Hmin－H1＋10≤H≤Hmax－H1－5

式中Hmax—压力机最大闭合高度；Hmin—压力机最小闭合高度；

H1—垫板厚度。

根据拟选压力机J23—63，查开式压力机参数表得：

Hmax＝460mm,Hmin＝210mm,H1＝80mm.

将以上数据带入公式7-1，得140＜H＜365

经计算该模具闭合高度H=143mm，在140mm～365mm内，且开式压力机J23—63最大装模高度250mm,大于模具闭合高度143mm, 可以使用。

8.2冲压设备的选定

通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J23—63能满足使用要求。

其主要技术参数如下：

公称压力：

630KN

滑块行程：

120mm

最大闭合高度：

460mm

最大装模高度：

250mm

工作台尺寸（前后×左右）：

710mm×480mm

模柄孔尺寸：

40mm×100mm

最大倾斜角度：

300

9弹性元件的选择计算

9.1橡胶

选择聚氨酯10个

Fy=Fx/n=2.2/10=0.22KN=220N

hy=10%h0

P=1.1MPa查相关资料（橡胶压缩量与单位压力）

Fy=A×P

A=Fy/P=220/1.1=200mm2

选圆筒形橡胶，设卸料螺钉直径

8，橡胶孔

10

∵A=

（D2-82）

∴D=

=18.8mm

取D=19mm

hx+hm=1+5+t=1+5+0.8=6.8（hm:

取4-10mm）

h0=

=

=27.2mm

0.5＜h0/D＜1.5

∵0.5＜27.2/19=1.43＜1.5

∴符合要求