冲压活页毕业设计DOC.docx
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冲压活页毕业设计DOC
2方案论证
2.1冲压工艺性分析
零件图如下：
材料为45#钢（抗拉强度600Mpa，屈服强度355Mpa），板厚2mm，形状简单，尺寸不大，制造公差IT10，大批量生产。
该零件用45#钢制造，为中碳钢，且形状对称，适宜采用冲压加工。
2.2工艺方案论证
2.2.1该冲压零件需要的基本工序
冲孔、卷边。
2.2.2该工件设计的出拟工艺方案
方案一：
落料、冲孔、卷边各采用一套模具，采用三套单工序模生产。
方案二：
落料冲孔采用一套复合模，卷边采用一套单工序模，采用两套模具。
方案三：
冲孔、落料、卷边多工位级进模，采用一套模具。
2.2.3工序组合方案及比较
各方案的特点：
方案一：
该方案的特点是模具结构简单，但需要三道工序，三套模具，显然生产效率很低。
方案二：
该方案的特点是模具结构较为简单，工件尺寸比较精确，但仍需两套模具，生产效率相对于方案一有所提高。
方案三：
该方案特点能更好的保证尺寸精度，生产效率高。
故采用方案三，冲孔、落料、卷边多工序级进模，采用一套模具。
确定工艺路线为：
冲孔及冲侧刃→冲外形→卷圆→冲孔。
3确定裁板及排样的方案
3.1排样的意义及排样方式的确定
3.1.1排样的意义
冲裁件在条料，带料或板料上的布置方法叫排样。
排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料的损耗。
大批量生产时，材料的费用一般占冲裁件成本的60％以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，特别是对贵重的有色金属。
排样的合理与否将影响到材料的经济利用，冲裁质量，生产效率，模具结构与寿命，生产操作方便与安全等。
排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。
3.1.2排样方式的确定
方案一：
如下图所示。
利用该排样方式的模具结构简单，但是在大批量生产时，效率不高。
方案二：
对称排样，如下图所示材料利用率相对较高，相对第一安排对称，冲裁件受力平衡，制件精度较高，模具寿命较长。
冲裁效率高。
适合大批量生产，符合提议。
所以选择方案二的排样方式,考虑到冲侧刃的凸模与冲外形的凸模位置贴进，故在第一道工序之后设立一道空工序。
3.2计算毛坯尺寸及搭边值
3.2.1冲件展开长度计算
对于r=（0.6~3.5）t的铰链件，常用推卷的方法弯曲成形，在卷圆的过程中，材料受到挤压和弯曲作用，因此板料增厚，此时毛坯展开长度可按下式近似值计算
L=l+5.7r+4.7x1t
式中：
L——冲压件展开宽度，mm；
r——卷边处内圆半径，mm；
l——冲件直线长度，mm；
t——板料厚度
x1——卷圆时应变中性层位移系数，其值查《中国模具工程大典4》表2.3-10得x1=0.54
L=40+5.7*2+4.7*0.54*2=56.5mm
3.2.2搭边计算
排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。
搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。
搭边还可以使条料有一定的刚度，便于送进。
搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。
搭边过大，浪费材料。
搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸凹模间间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。
为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于0.5t。
所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。
45#钢在冲裁时的搭边值，t=2mm。
查《冲压工艺与模具设计》表3-12得：
搭边值：
a1=2.2*0.9=1.98mm,a2=2*0.9=1.8mm
注：
a1——材料与制件的搭边值；
a2——制件与制件的搭边值；
条料宽度：
b=2L+4a1=56.5*2+4*1.98=120.92mm
条料送进步距：
h=L’+a2=60+1.8=61.8mm
式中：
L’——冲件长度。
所以排样图如下：
3.2.3材料的经济利用
在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题,而材料的经济利用又与排样方式有关。
衡量排样经济性的标准是材料利用率，也就是工件的实际面积与所占材料面积的比值。
一个进距内的材料利用率:
η=（nA/Bh）*100%
式中:
A——冲裁件面积；
n—一个进距内冲件数目；
B——条料宽度；
h——进距。
A=60*56.5-20*21.5
=2960mm2
n=2
B=120.92mm
h=61.8mm
所以η=（nA/Bh）*100%
=（2*2960/120.92*61.8）*100%
=79.2%
故排样合理。
4主要数据计算
4.1冲裁力、卸料力、推件力、弯曲力、落料力的计算
4.1.1冲裁的计算
由下图可知，共有三个地方需要冲孔：
1、1.98*60的侧刃；
2、1.8*56.5的外形。
3、20*21.5的凹槽
4、60*3.96的孔
冲裁力计算公式F=KLtτ
式中：
F——冲裁力；
L——冲裁周边长度（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪强度（MPa）；τ=0.6-0.7倍的抗拉强度=360Mpa；
K——系数。
一般取K=1.3。
F1=KL1tτ=1.3*（1.98+60）*2*2*360=116026.56N
F2=KL2tτ=1.3*（1.8+56.5*2）*2*2*360=214905.6N
F3=KL3tτ=1.3*（20+21.5*2）*2*2*360=117936N
F4=KL4tτ=1.3*（60*2+1.98*4）*2*360=119733.12N
冲裁力F冲=F1+F2+F3+F4=+F5=116026.56+214905.6+117936+119733.12=688334.4
取F=689KN
4.1.2推件力的计算
因为采取刚性卸料和下出件方式，所以无需计算卸料力和顶件力。
计算公式为：
Fe=nKeF
式中：
Fe——为推件力；
Ke——为推件力系数；查《冲压工艺与模具设计》表4-2得Ke=0.055
F——冲裁力；
n——同时卡在凹模洞内的件数，n=h/t，h为凹模刃口直壁高度，mm；t为材料厚度，mm。
Fe=4*0.055*689=151.58KN
4.1.3弯曲力的计算
F弯=（0.6Kbt2σb）/（r+t）
=（0.6*1.3*40*2*2*600）/（2+2）
=18720N=18.72KN
因为是直排双件，所以F弯=2F=2*18.72=37.44KN
式中：
F——自由弯曲力（冲压行程结束，尚未经行校正弯曲是的压力），N；
b——弯曲件宽度，mm；
t——弯曲件材料厚度，mm；
r——弯曲件的弯曲内半径，mm；
σb——材料抗拉强度，Mpa；
K——安全因数，一般取K=1.3。
弯曲部分有压料力。
压料力可近似取自由弯曲力的0.3—0.8倍
所以F压=0.5F弯=18.72KN
4.1.4总冲压力的计算
F=F冲++Fe+F弯+F压
=689+151.58+37.44+18.72
=896.74KN
4.2初选压力机
总冲压力为896.74KN，故初选压力机型号为J23-250型开式可倾压力机，其主要参数如下表：
名称
符号
单位
量值
公称压力
Pg
t
250
公称压力行程
Sp
mm
8
滑块行程
S
mm
150
滑块行程次数
n
次/min
35
最大装模高度
H1
mm
500
装模高度调节量
△H1
mm
250
导轨间距离
A
mm
1080
滑块底面前后距离
B1
mm
900
工作台板左右尺寸
L
mm
1000
工作台板前后尺寸
B
mm
1000
4.3压力中心的确定
由排样图可知该冲件为上下、左右、中心对称制件，所以压力中心可选其几何中心。
5模具工作零件刃口尺寸及公差的计算
5.1工作零件设计
5.1.1凸凹模间隙的计算
凸、凹模间隙对冲裁质量、冲裁工艺、模具寿命都有很大的影响。
因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不一定是同一个数值，只是彼此接近。
考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小合理间隙Zmin，最大值称为合理间隙Zmax。
考虑到模具使用过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时采用最小合理间隙Zmin。
查《冲压工艺与模具设计》表3-2得
Zmin=0.38,Zmax=0.42
5.1.2刃口尺寸计算
刃口计算方法与加工方法有关，要先计算是否符合使用该方法才能确定刃口尺寸。
对于圆形或形状简单的冲裁件可以用分开加工的方法。
由上一小节得知间隙极限尺寸：
Zmin=0.38
Zmax=0.42
Zmax-Zmin=0.42-0.38=0.04mm
（2）1.98*60侧刃部分
L=1.98mm部分
再查《冲压工艺与模具设计》表3-16得：
基本尺寸
凸模偏差δp
凹模偏差δd
≤18
0.020
0.020
>18~30
0.020
0.025
>30~80
0.020
0.030
凸凹模制造偏差为：
δp=0.02
δd=0.02
公差为|δp|+|δd|=0.02+0.02=0.04=Zmax-Zmin
满足分开加工的条件。
凸模：
dp=（d+x△）-δp=（1.98+0.75*0.18）-0.02=2.115-0.02
凹模：
Dp=（dp+Zmin）+δd=2.495+0.02
式中磨损系数X和制件公差△可查《冲压工艺与模具设计》表3-15
材料
厚度
t/mm
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
制件公差Δ/mm
<1
≤0.18
0.17~0.35
≥0.36
<0.16
≥0.16
1~2
≤0.20
0.21~0.41
≥0.42
<0.20
≥0.20
2~4
≤0.24
0.25~0.49
≥0.50
<0.24
≥0.24
>4
≤0.30
0.31~0.59
≥0.60
<0.30
≥0.30
L=60mm部分
δp=0.02
δd=0.03
|δp|+|δd|=0.03+0.02=0.05>0.04=Zmax-Zmin
不符合分开加工法条件，则用配合加工法。
冲孔凸模磨损后尺寸变小，则用第一类尺寸计算。
Bd=（B+X△）-△/4=（60+0.75*0.18）-0.045=60.135-0.045
凹模的基本尺寸与凸模相同，不必注公差，注明以0.38~0.42mm间隙配制。
（2）1.8*56.5的外形部分
L=1.8mm部分
δp=0.02
δd=0.02
|δp|+|δd|=0.02+0.02=0.04=Zmax-Zmin
满足分开加工的条件。
凸模：
dp=（d+x△）-δp=（1.8+0.75*0.18）-0.02=1.935-0.02
凹模：
Dp=（dp+Zmin）+δd=2.315+0.02
L=56.5mm部分
δp=0.02
δd=0.03
|δp|+|δd|=0.03+0.02=0.05>0.04=Zmax-Zmin
不符合分开加工法条件，则用配合加工法。
冲孔凸模磨损后尺寸不变，则用第三类尺寸计算。
Cd=C±△/8=56.5±0.023
凹模的基本尺寸与凸模相同，不必注公差，注明以0.38~0.42mm间隙配制。
（3）20*21.5的凹槽部分
L=20mm部分
δp=0.02
δd=0.025
|δp|+|δd|=0.025+0.02=0.045>0.04=Zmax-Zmin
不符合分开加工法条件，则用配合加工法。
冲孔凸模磨损后尺寸变小，则用第一类尺寸计算。
Bd=（B+X△）-△/4=（20+0.75*0.18）-0.045=20.135-0.045
凹模的基本尺寸与凸模相同，不必注公差，注明以0.38~0.42mm间隙配制。
L=21.5mm部分
δp=0.02
δd=0.025
|δp|+|δd|=0.025+0.02=0.045>0.04=Zmax-Zmin
不符合分开加工法条件，则用配合加工法。
冲孔凸模磨损后尺寸不变，则用第三类尺寸计算。
Cd=C±△/8=21.5±0.023
凹模的基本尺寸与凸模相同，不必注公差，注明以0.38~0.42mm间隙配制。
（4）60*3.96的冲孔部分
L=60mm部分
δp=0.02
δd=0.03
|δp|+|δd|=0.03+0.02=0.05>0.04=Zmax-Zmin
不符合分开加工法条件，则用配合加工法。
落料凹模磨损后尺寸不变，则用第三类尺寸计算。
Cd=C±△/8=60±0.023
凹模的基本尺寸与凸模相同，不必注公差，注明以0.38~0.42mm间隙配制。
L=3.96mm部分
δp=0.02
δd=0.02
|δp|+|δd|=0.02+0.02=0.04=Zmax-Zmin
满足分开加工的条件。
凸模：
dp=（d+x△）-δp=（3.96+0.75*0.18）-0.02=4.095-0.02
凹模：
Dp=（dp+Zmin）+δd=4.475+0.02
6模具零件的选用，设计及尺寸的计算
6.1凹模尺寸设计
6.1.1模直刃口高度
被冲材料的厚度t/mm
凹模直刃口高度h/mm
故取直刃口高度h=8mm；
6.1.2凹模厚度
Hd=kb
=0.2*120.92
=24.184mm
式中：
K——系数，查《冲压工具与模具制造》表3-19可知k=0.20；
b——冲裁件最大外形尺寸，mm。
料厚b
0.5
1
2
3
>3
<50
0.3
0.35
0.42
0.50
0.60
>50~100
0.2
0.22
0.28
0.35
0.42
>100~200
0.15
0.18
0.20
0.24
0.30
>200
0.10
0.12
0.15
0.18
0.22
故取凹模厚度Hd=25mm
6.1.3凹模壁厚
C=（1.5~2）Hd=37.5~50
由上算出凹模轮廓尺寸为315*200*25
6.2凸模固定板
凸、凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍但凸模固定板的厚度还可根据以下方法取值：
当料厚小于1.5mm时，一般取15~20之间
当料厚在1.5mm~2.5mm时，一般取20~25之间
故凸模固定板厚为25mm
综合上述，凸模固定板尺寸为315*200*25
6.3卸料板厚度
故卸料板尺寸为14mm
6.4导料板厚度
故导料板厚度取6mm
6.5垫板厚度
查《最新冲压工艺新技术及模具设计实用手册》表7-2-17取垫板厚度
=8mm
6.6冲孔凸模设计
凸模长度L=H1+H2+H3+H4
=25+14+6+16
=61mm
式中:
L——凸模长度，mm；
H1——凸模固定板厚度，mm；
H2——卸料板厚度，mm；
H3——导料板厚度，mm；
H4——增加长度（它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离，取H4=16mm），mm。
6.7模架的选择
模具闭合高度（不包括上下模板）:
H=（8+25+15+14+6+25）mm=93mm
查《中国模具设计大典》表22.4-30得，选取上下模座的规格为：
上模座：
315*200*45
下模座：
315*200*55
导柱：
35*180
导套：
35*115*43
6.8模柄的选择
模柄要根据压力机的模柄孔直径和深度来选择，模柄的直径与压力机的模柄孔直径相同，模柄的外露高度必须小于模柄孔深度，最好小5~10毫米.
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