冲压加工的零件综述.docx

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冲压加工的零件综述

冲压加工的零件如图1所示：

零件名称：

止动件

生产批量：

大批

材料：

Q235

材料厚度：

t=2mm

图1产品零件图

2.1零件的工艺性分析

1.材料:

该冲裁件的材料Q235是一种普通碳素结构钢，具有较好的可冲压性能。

2.零件结构:

该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁。

3.尺寸精度:

零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。

孔边距12的公差为0.11,属11级精度。

查公差表可得各尺寸公差为:

零件外形:

65mm24mm30mmR30mmR2mm

零件内形:

10mm

孔中心距37mm

结论:

适合冲裁.

2.2冲压方案及模具结构类型的确定

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——冲孔复合冲压，采用复合模生产。

③冲孔——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，孔边距尺寸12mm有公差要求，为了更好地保证精度。

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对称，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。

为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放案②为佳。

对本工件可以采用的复合模的结构可分为倒装式与正装式复合模两个，在选择模具结构时要根据冲压件质量、生产批量、精度要求、方便操作等方面来确定。

正装式结构与倒装式结构比较：

正装式结构较适用于冲制材质比较软的或板料比较薄的平直度要求度较高的冲裁件，还可以冲裁孔边距较小的冲裁件，便由于冲裁过程中冲片废料落在模具下模的表面，每次冲裁工人必需先清理废料操作不便，而且正装式结构需要三套卸料、顶料装置，制造装配不便。

倒装式不宜冲裁孔边距较小的冲裁件，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，冲裁过程中的废料直接从模具下面被推出，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。

本设计由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模具结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式，这种结构操作、维修较方便。

3.1排样设计和条料宽度

3.1.1排样和搭边

排样是指冲裁件在条料、板料或带料上的布置方式。

排样是否合理将影响材料的利用率、冲裁件的质量、模具的结构和寿命、产品生产率、操作安全与方便等。

衡量排样经济性的指标是材料的利用率。

查《冷冲压模具设计》表1-21,确定搭边值:

两工件间的搭边:

a=2.5mm;

工件边缘搭边:

a1=2mm;

步距为:

32mm

条料宽度：

B=（Dmax+2a）（3-1）

=（65+2×2.5）=70

确定后排样图如图2所示.

如图2排样图

3.1.2材料的利用率

一个进距内的材料利用率η为：

冲裁单件材料的利用率按[2]式计算,即

（3-2）

=1546.64÷（70×32）×100%=69.05%　

式中F—冲裁面积（包括内形结构废料），m㎡；

n—一个进距内冲裁件数目；

b—条料宽度，㎜；

A—进距或步距，㎜。

查板材标准，宜选900mm×1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料（70×900mm），每张条料可冲28个工件，则η总为：

η总=×100%（3-3）

=×100%

=67.36%

式中F—冲裁面积，m㎡；

N—一张板料上冲裁件总数目；

B—条料宽度，㎜；

L—板料长度，㎜。

3.2冲裁工艺力的计算

冲裁工艺力包括冲裁力，卸料力，推件力，和顶件力。

计算冲裁工艺力的目的为了选择冲压设备和设计模具，压力机的公称压力必须大于冲裁工艺力。

3.2.1冲裁工艺力

冲裁力：

F=1.3Lt（3-4）

=1.3×177.18×2×350

=161.23（KN）

式中：

F—冲裁力，（N）；

L—冲裁件的周边长度，L＝177.18mm；

t—材料厚度，mm；

—材料的抗剪强度，（Mpa），查得＝350Mpa。

其中按非退火Q235钢板计算。

冲孔力:

F孔=1.3Lt（3-5）

=1.3×20×3.14×2×350

=57.15（KN）

其中:

d为冲孔直径，20×3.14为两个孔圆周长之和

3.2.2卸料力

Fx＝KxF（3-6）

式中：

Kx—卸料力系数，其值由表查得Kx＝0.05。

则卸料力：

Fx=0.05×218.38

=10.92（KN）

3.2.3推件力

FT=nKTF（3-7）

式中：

KT—推件力因数，其值查得ＫT＝0.05；

n—同时卡在凹模内的工件数，n=1。

推件力则为：

FT＝7×0.05×218.38

＝76.43（KN）

其中n=6是因有两个孔。

3.2.4模具总冲压力

　F总＝F＋FX＋FT（3-8）

＝161.23+57.15+10.92+76.43

＝305.73（KN）

3.3压力中心的计算

冲模压力中心是指冲裁力合力作用点的位置。

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，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

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）形状复杂制件的冲模以及多凸模，级进模的压力中心可采用求平衡力系作用点的方法确定模具压力中心。

如图3所表示:

图3压力中心

由于工件x方向对称，故压力中心X0=32.5mm

y0＝（3-9）

＝

＝≈12.76

其中：

L1＝24mmy1＝12mm

L2＝65mmy2＝0mm

L3＝24mmy3＝12mm

L4＝14.5mmy4＝24mm

L5＝38.61mmy5＝27.97mm

L6＝14.5mmy6＝24mm

L7＝10兀mmy7＝12mm

L8＝10兀mmy8＝12mm

计算时，忽略边缘4-R2圆角。

∴压力中心为（32.5,12.76）

3.4零件刃口尺寸计算

落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。

既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。

零件外形为异形，为便于凸凹模加工，保证凸凹模之间的间隙，采用凸凹模配合加工，由表1—18查得凸凹模之间的间隙为0.246—0.36之间。

公式：

冲孔时：

d=（d+x）（3—10）

d=（d+x+Z）（3—11）

落料时：

D=（D+x）（3—12）

D=（D+x+Z）（3—13）

孔距尺寸：

L=（L+0.5+）±△／8（3—14）

式中d，d－分别为冲孔凸模和凹模的刃口尺寸；

D，D－分别为落料凸模和凹模的刃口尺寸；

d，D－分别为冲孔件和落料件的最小和最大极限尺寸；

L－两孔中心距的最小极限尺寸；

△－工件公差；

Z－最小合理间隙；

X－磨损系数。

12mm工件精度IT12,取x=0.75;其它工件精度IT14,取x=0.5。

落料凹模刃口尺寸：

65mm=（65-0.5×0.74）=64.63

24mm=（24-0.5×0.52）=23.74

30mm=（30-0.5×0.52）=29.74

12mm=（12-0.75×0.11）=11.92

R30mm=（30-0.5×0.52）=29.74

R2mm=（2-0.5×0.25）=1.875

冲孔凸模刃口尺寸：

10mm=（10+0.5×0.36）=10.18

孔中心距：

37mm=37±0.039

第四章模具主要零部件的设计

4.1工作零件的设计

4.1.1落料凹模板尺寸

凹模厚度:

H=Kb（≥15mm）　（4-1）

H=O.28×65=18.2mm

凹模边壁厚：

c≥（1.5-2）H（≥30mm）（4-2）

=（1.5-2）×18.2

=（27.3-36.4）mm实取c=30mm

凹模板边长:

B=b+2c（4-3）

=65+2×30

=125mm

查标准GB/T一2851.3-1990:

凹模板宽L=125mm

故确定凹模板外形为:

125×125×18（mm），凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实

取为:

125×125×14（mm）

4.1.2凸凹模尺寸

凸凹模长度:

L=hl+h2+h（4-4）

=16+10+24

=50（mm）

其中:

h1—凸凹模固定板厚度

h2—弹性卸料板厚度

h—增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）

凸凹模内外刃口间壁厚校核:

根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,据强度要求查《冲压模具设计与制造》表2.9.6知，该壁厚为4.9mm即可，故该凸凹模侧壁强度足够。

4.1.3冲孔凸模尺寸

凸模长度:

L凸=h1+h2+h3（4-5）

=14+12+14

=40mm

其中:

hl-凸模固定板厚h2-空心垫板厚

h3-凹模板厚

凸模强度校核:

该凸模不属于细长杆，强度足够。

4.2其它零件的结构设计

4.2.1凸模的外形尺寸

计算冲裁时所受的应力，有平均应力σ和刃口的接触应力σk两种。

因为孔径d=30mm，材料厚度t=2mm,d＞t,凸模强度按式

σk＝[σ（4-6）

式中：

t—冲件材料的厚度（mm），t=2mm；

d—凸模或冲孔直径（mm），d=30mm；

—冲件材料抗剪强度（Mpa），＝350Mpa；

σk—凸模刃口的接触应力（Mpa）；

[σk]－凸模刃口的许用接触应力Mpa。

σk=≈722Mpa1800Mpa

凸模在中心轴向心压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。

卸料板导向凸模最大允许长度Lmax按式计算：

　Lmax=（4-7）式中：

Lmax—凸模最大允许长度（mm）；

E—凸模材料弹性模量，对于钢材可取E＝21000Mpa；

其余符号见前式：

　Lmax＝=353.25mm

4.2.2卸料板结构形式

卸料板结构形式采用无导向弹压卸料板。

适用范围：

广泛应用于薄材料和零件要求平整的落料冲孔复合模，卸料效果好，操作方便。

图3-14卸料板

4.2.3卸料螺钉

卸料螺钉结构形式采用标准卸料螺钉结构，凸模刃磨后须在卸料螺钉头下加垫圈调节。

4.2.4卸料螺钉尺寸关系

为保持装配后卸料板的平行度，

同一付模具中各卸料螺钉的长度L

及孔深Ｈ见如下图4，,各尺寸关系

如下:

H=（卸料板行程）+（模具刃磨量）+h1+（5～10mm）（3-19）

模具刃磨量＝5mm，h1=6

则H＝21+5+6+8＝40mm

d1＝d+（0.3～0.5）mm

＝16＋0.4

＝6.4mm

e＝0.5～1.0mm取e＝1.0mm

根据倒装复合模形式特点:

凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于下表4-1

表4-1

序号