拱形零件的冲压模具设计-落料弯曲复合模含proe三维及11张CAD图
拱形零件的冲压模具设计-落料弯曲复合模含proe三维及11张CAD图,拱形,零件,冲压,模具设计,弯曲,曲折,复合,proe,三维,11,十一,cad
附件4-4:任务书 XXXXXXXX 设 计 (XX) 任 务 书 兹发给 专业 班 学生 毕业设计(论文)任务书,内容如下: 1.毕业设计(论文)题目:零件弯曲模具设计 2.应完成的项目:(1)编写开题报告和外文翻译等内容; (2)工件设计图 ; (3)弯曲模具各个重要工作零件的设计; (4)弯曲模具模具总装图的设计;动画 (5)编写设计说明书。包括冲压模具的概况,工件的工艺分析;确定卸料装置和定位装置;冲压力和凹凸模刃口尺寸的计算;其他重要零件的设计以及冲压设备的选择等内容。3.参考资料以及说明:1李硕本等编著.冲压工艺理论与新技术M.北京:机械工艺出版社,2011.112肖景荣等编著.冲压工艺学机械工业出版社,19993李大鑫,张秀锦.模具技术现状与发展趋势综述J.模具制造.20054李德群,肖祥芷.模具CAD/CAM/CAE的发展概况及趋势J.模具工业,2005(7)5姜奎华主编.冲压制造与模具设计M.北京.机械工业出版社,1998.56史铁梁模具设计指导M机械工业出版社,2003.30-357王孝培冲压手册M机械工业出版社,2000.410-5408最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册M.机械工业出版社,2006.112-1149郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术M.北京.机械工艺出版社,2005.110杨占尧.冲压模具典型结构图例M.化学工业出版社,2008.20-2611丁松聚冷冲模设计M机械工业出版,2001.52-9712模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例M.北京.机械工业出版社,1999.6 4.本毕业设计(论文)任务书于 2015 年 1 月 12 日发出,应于2015 年 6 月 31 日前完成,然后提交毕业设计(论文)答辩委员会进行答辩。 指导教师(导师组负责人) 签发, 年 月 日教研室负责人 审核, 年 月 日 No1 摘 要 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的发展,模具已经越来越多地 被应用到工业生产中来。冲压模具可以大大的提高劳动生产效率,减轻工人负担,具有 重要的技术进步意义和经济价值。 冲压工艺是一种生产效率很高的、少切屑或无切屑的先进加工方法,在经济和技术 方面都有很多的优点。冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离和成形两大类,每一 类中包括许多不同的工序. 本次设计的零件为加强板冲压,所用材料是 Q235。本论文分析了该工件的成形工艺, 计算了该工件的毛坯形状尺寸及各工序尺寸,并在此基础上确定了合理的冲压工序,分 为三道工序分别为工序一落料和成型,工序二冲孔腰形孔,工序三内外缘翻边。此方案 的特点是模具结构简单,制造成本低,操作方便,并且尺寸和精度达到工艺要求,具有 良好的性价比。 本设计工序采用曲柄压力机进行冲压,具有生产效率高、维修简单、工作环境整洁 等特点。本文模具进行模具结构的分析,主要零件的设计和模具的经济分析,并且详细 介绍了设计方法和步骤。 关键词: 冲压工艺;模具设计;曲柄压力机;复合模 No2 Abstract Punching dies was used widely in industrial production applications. With todays technology development, mold has been an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity and reduce the burden of the workers, further more it has important technological progress and economic value. Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separating and shaping, each category includes a number of different processes. This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is Q235. In the paper, the molding technology of the stainless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the drawing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operation convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well quality to compare. The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, maintaining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introduction to the calculation method and steps . Key words: Punching;mold structure ; crank ;combination die No3 目录 引 言 .5 1.文献综述. .7 1.1 冲压生产工艺概况 .7 1.2 模具的技术发展 .11 2 方案论证 .13 2.1 冲压工艺性分析 .13 2.2 工艺方案论证 .14 2.3 确定工艺方案 .15 3 工艺计算 .15 3.1 搭边 .15 3.1.1 毛坯尺寸计算 .15 4 落料模模具设计 .18 4.1 工作零件设计 .18 4.2 辅助零件设计 .28 4.3 设备选择 .30 5 成本分析 .30 5.1 加强板冲压件制造成本构成 .30 5.2 降低成本分析 .31 5.3 材料的经济利用 .33 5.4 降低制造成本的措施 .33 No4 致 谢 .37 No5 引 言 全世界的钢材中,板材占很大比例,而其中大部分是经过冲压制成成品。如汽车的 车身,底盘,邮油箱,散热器片等均是冲压加工而成。冲压件具有薄,均,轻,强的特 点,且工作精度高,价格一致。 冲压是一种金属塑性加工方法,其坯料主要是板材,利用冲压设备通过模具的作用, 使之获得所需要的零件形状和尺寸。 冲压的三要素是材料、模具和设备。 冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性,较低的屈强比和时效敏感性,一 般要求碳素钢伸长率 16%、屈强 s/b70%,低合金高强度钢 14%、 s/b80%。否 则,冲压成形性能较差,工艺上必须采取一定的措施。 模具是冲压加工的主要工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸公差、生产率以及经济 效益等与模具结构及其合理设计的关系很大。冲压模具按照冲压工序的组合方式不同分 为:单工序的简单模、多工序的连续模和复合模。 冲压设备主要有机械压力机和液压机。在大批量生产中,应尽量选用高速压力机或 多工位自动压力机;在小批量生产中,尤其是大型厚板冲压件的生产中,多采用液压机。 它在工业中占有十分重要的地位。随着当今科技的发展, 工业生产中模具的使用已 经越来越引起人们的重视,而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也 投入到实际的生产中,冲压模具可以大大的提高劳动生产效率,减轻工人负担,具有重 要的技术进步意义和经济价值。 模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只 有配备先进的模具,才能充分发挥作用,取得良好效益。同时冲压工艺在各行业都有广 泛的应用。 (1)汽车行业的冲压。以成型为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、 飞机制造厂等大厂,独立的大型冲压成型厂还很多见。 No6 (2)汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准 件厂,也有一些独立的冲压厂,目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。 (3)电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业,随着电器的发展而发展起来,这部分 厂主要集中在南方。 (4)生活日用品冲压厂。做一些工艺品,餐具等,这些厂近几年也有大的发展。 (5)家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的,大部 分分布在家电企业内。 (6)特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业,但这些工艺厂也都归在一 些大厂。目前国内专业从事冲压的大型企业很少,如果有也是一些小厂。主要特征是零 部件或部件厂,这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。 本文是加强板的冲压成形工艺及其模具设计。鉴于以上所述的冲压三要素,该设 计应详细论述加强板的成形工艺特点、所采用的模具结构、冲压加工的具体方法及选用 何种性能的压力机。 No7 1.文献综述. 1.1 冲压生产工艺概况 1.1.1 冲压工艺介绍 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形 或分离,从而获得所需形状和尺寸的冲压件的成形加工方法。冲压的坯料主要是热轧和 冷轧的钢板和钢带。冲压是高效的生产方法,采用复合模,尤其是多工位级进模,可在 一台压力机上完成多道工序,实现由开卷,矫平,冲裁到成形,精整的全自动的生产。 生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。冲压的坯料主要是 热轧和冷轧的钢板和钢带。 世界的钢材中,有 6070%是板材,其中大部分是经过冲压制成的成品。汽车的车 身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都 是冲压加工的。 冲压是高效的生产方法,采用复合模,尤其是多工位级进模,可在一台压力机上完 成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率 高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。 1.1.2 冲压的基本工序 研究冲压成形首先需要将冲压工序进行分类,同时还要根据板料冲压变形中的力学 特点进行分类,在此基础上分析研究每一类成形规律,为制定冲压工艺规程、设计模具、 确定工艺参数和解决成形工艺中的各种实际问题提供可靠的依据。所以只有能够充分反 映冲压毛坯的受力与变形特点的分类方法,对于冲压成形研究,才可能具有实用的意义。 冲压与其它加工方法相比,在技术方面和经济方面都有其独特的优点,其优点主要 是: No8 (1) 生产率高,操作简便,易于实现机械化和自动化,适合于大批量生产; (2) 制件精度较高,尺寸稳定,互换性好; (3) 是一种能耗低、材料利用率高的少、无切削加工方法; (4) 能加工壁薄、形状复杂、表面质量好、刚性好、重量轻的零件。加工过程中,轧 制板料表面一般不受破坏。 冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离和成形两大类,每一类中包括许多不同 的工序. 分离工序是在冲压过程中,使冲压件与板料在切应力和拉应力作用下,沿一定的轮 廓线相互分离,其冲压件分离面质量应该满足一定的要求。分离工序主要是指冲裁,包 括落料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。 成形工序是指在冲压过程中,使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形,成为所要求 的形状,同时冲压件应该满足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括弯曲、成型、胀 形、翻边、扩口、旋压等工序 1.2.3 冲压工艺设计的基本内容与步骤 在清楚了解并掌握了原始资料的基础上,工艺设计的基本内容与步骤如下: (1)分析产品零件图的冲压工艺性 冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性,亦即冲压结构形状、尺寸大小、精度 要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。在工艺设计时,首先分析冲压件 的工艺性,目的是为制定工艺方案奠定基础。分析冲压件的工艺性,主要包括如下两方 面内容: 对产品图进行工艺性审查 根据产品图样,认真分析研究该冲压件的形状特点、尺寸大小及精度要求,病的可 能性,由此了解它们对冲压加工难易程度的影响情况。在分析产品图时,要特别注意零 No9 件的极限尺寸(如最小冲孔尺寸、最小窄槽宽度、最小孔间距和孔边距、最小弯曲半径、 最小成型圆角半径) 、尺寸公差、 设计基准及其他特殊要求。因为这些要素对所需的工 序性质、数量、排列顺序的确定以及冲压定位方式、模具结构形式与制造精度的选择均 有显著影响。总之,对产品图进行工艺性审查,其目的就在于明确该零件是否适合冲压 加工的工艺特点,用冲压方法制造是否经济合理及粗要解决的主要技术问题有哪些。 对产品图提出修改意见 经过上述的分析研究,如果发现冲压件的工艺性很差,则应会同产品设计人员, 在不影响产品使用要求的前提下,对冲压件形状、尺寸、精度要求乃至原材料的选用等 进行适当的修改。必要时,应建议产品设计部门重新设计。具体来说若发现产品图中零 件形状过于复杂,或尺寸精度和表面质量要求太高,或尺寸标注及基准选择不合理,或 通过适当改变其局部形状和尺寸,能有利于排样和节约原材料的,或能用薄料代替厚料, 用黑色金属代替有色金属,均可向产品设计部门提出修改意见。 (2)确定冲压工艺方案 在对冲压件进行工艺性分析的基础上,根据生产批量和工厂现有条件并综合考虑产 品质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作方便安全等因素好,通过对各种方案的 仔细分析、比较,然后确定一种最佳工艺方案。冲压工艺方案的确定,要求工艺人员能 在一系列技术和经济特征具体条件下,通过对各种方案反复研究,从中寻求最合理、最 有效的工艺方案。工艺方案的确定一般可按如下步骤进行: 进行必要的工艺计算 根据产品图样,计算毛坯展开尺寸、工序间的半成品尺寸、冲压力。上述工艺计算, 无疑是确定工艺方案所必需的。 提出各种可能的工艺方案 在上述有关工艺计算的基础上,通过对冲压件的工序性质、工序数量、工序顺序及 工序组合方式的综合分析,提出各种可能的工艺方案。冲压件的工序性质是指工件所需 的工序种类,如落料、冲孔、弯曲、成型、翻边等基本工序,一般可根据冲压件的结构 形状直观确定。工序数量主要取决于工件的复杂程度、尺寸精度要求及材料的冲压工艺 No10 性能。冲压工序顺序的安排,既要考虑冲压件质量的稳定性,又要保证经济上的合理性, 它主要取决于各工序的变形特点和尺寸要求。对冲压件的工序性质、数量和工序顺序初 步确定之后,还应考虑这些工序的组合问题。工序的组合要考虑组合的必要性、可行性 与组合方式三个方面。组合的必要性取决于生产批量,可行性则受冲压变形特点、工件 质量、模具结构及制模条件的限制。组合方式目前主要是复合冲压和连续冲压两种。 选择最佳工艺方案 任何一个冲压件往往可有几种不同的冲压工艺方案,因此需综合考虑各方面的因素, 并通过分析、比较,从中选择一种在技术和经济上都较为合理的最佳方案。所谓最佳方 案总是相对而言的,它与工厂的具体生产条件有关。因此,在确定工艺方案时,应从工 厂现有的生产条件出发,在保证产品质量和满足生产批量要求的前提下,寻求以最经济 合理的方式完成冲压件的加工过程。此外还应注意,对某些组合冲压件或有特殊要求的 冲压件,尚需考虑非冲压辅助工序,如钻孔、铰孔 、车削等机加工工序,焊接、铆合、 热处理、表面处理及去毛刺等工序。这些辅助工序应视具体情况作出合理安排,有的可 放在冲压工序之间进行,有的可置于冲压工序前或后进行。 (3)选择模具类型 工艺方案确定后,即确定了冲压加工的工序数量、顺序以及工序的组合方式。选择 模具类型时,需综合考虑冲压件的使用要求、生产批量大小、冲压设备情况及模具制造 能力等各方面的因素。通过分析比较,最终确定出采用简易模、单工序模、还是采用复 合模或级进模。一般来说,简易模(聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模 及钢带冲模等)寿命低、成本低、通常适用于试制、小批量生产。对于生产批量大、精 度要求高的冲压件,应选用复合模或级进模。当冲压件尺寸很大时,为便于制造模具及 简化模具结构,应采用单工序模;当冲压件尺寸小且形状复杂时,为便于生产操作,常 采用复合模或级进模。 (4)选择冲压设备 冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容。它直接关系到设备的安全及合理使用, 并对产品质量、模具寿命、生产效率和生产成本等有着重要影响。设备选择主要包括设 No11 备类型和设备规格选择两方面。一般来说,设备类型的选择主要取决于冲压的工艺性质、 生产批量、工件的几何尺寸及精度要求等因素,而设备规格的选择主要与冲压力、模具 闭合高度及其轮廓尺寸等因素有关。 1.1.4 冲压工艺发展概况 冲压加工技开始于 18 世纪末叶至 19 世纪初年。因为产业革命促成了动力制造 技术的发展,以机械化方式来加工金属板就逐渐成为主流。其后,由于辊轧机(Rolling Mill)的发明,生产者利用它来高速,连续地生产金属板。利用表面光滑,厚度均匀的金 属板来制造各种饰品,家庭用品以及机械零件的工作方法。逐步形成产业化。不过,利 用板金工作方法所制造的精巧产品实际上却是 19 世纪末叶 20 世纪初年的事。此期间随 着金属板制造方法及其成型技术的改进,以及大量生产的需要,是冲压加工和其所需的 机械已日臻高速且大型化的阶段。今天的冲压加工技术仍然继续不断在改进其发展进步 比往昔更为迅速惊人,尤其自动化的推进下,冲压加工技术成为工业生产中降低成本不 可或缺的最佳方案之一。 冲压技术的迅速发展主要由于其成本底,外观美丽、重量轻、加工厚度均匀、能大 量生产、有优越的互换性与尺寸精度良好等。同时起工作时间短,节省劳力。适用于自 动操作范围广泛和无须熟练技术人员等制造业。能满足轻、薄、短、细、小的产品要求。 此外又有生产量愈大,生产成本愈底的特点。与讲求价廉物美的现代生活用品趋势极为 吻合。 冲压加工适用于制造精密机械、飞机、汽车、轮胎、军火、建筑用板金零件及其钟 表、计算机、照相机、打字机、大家、电机、电子、家电等诸多产品的零组件。其应用 范围极为广泛。近来多数机械加工产品、铸件、压铸品、铸造品已逐渐被冲压品所取代。 所谓“冲压加工”就是指利用板金加工机械(Sheet Metal Working Machine 泛称冲 压机械)即冲床或压床(Press)其专用工具,即模具(Die)对薄板金属试行冲剪、成型、 弯曲、成型、压缩等加工。借以制造各种工业用及家用钣金零件与制品。而所谓“薄钣” 一般是指厚度在 3.2mm 以下的金属板。 1.2 模具的技术发展 No12 1.2.1 模具技术介绍 改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。模具, 是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中, 6080的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品质量的高低,模具生 产的工艺水平及科技含量的高低,已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志, 它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力,决定着一个国家制造业 的国际竞争力。 因此,模具被称之为“百业之母”。 在现代工业生产中,模具是生产各种产品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过 一定的方式使得材料成形。采用模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低、 节省能源和原材料等一系列优点,在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、 陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用,成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方 向。模具工业对国民及和社会的发展起着越来越重要的作用。 随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产 品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之 一,模具制造技术现已成为衡量国家经济实力的标志之一。 1.2.2 国内外的模具设计发展概况 (1)模具分类及其特征 模具基本上是单件生产的,其形状复杂,对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙 度和加工精度都有很高的要求,所以模具生产需要有很高的技术水平。加工金属的模具 按所采用的加工工艺分类,常用的有:冲压模,包括冲裁模、弯曲模、成型模、翻孔模、 缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等;锻模,包括模锻用锻模、镦锻模等;以及挤压模 和压铸模。用于加工非金属和粉末冶金的模具,则按加工对象命名和分类,有塑料模、 橡胶模和粉末冶金模等。 (1)现代模具工业的发展趋势 现代模具与传统模具不同,它不仅形状与结构十分复杂,而且技术要求更高, 用传统的模具制造方法显然难于制造,必须借助于现代化科学技术的发展,采用先进制 No13 造技术,才能达到技术要求。当前整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市 场竞争激烈。为适应市场对模具制造的短交货期,高精度、低成本的迫切要求,模具将 有如下发展趋势。 愈来愈高的模具精度 10 年前,精密模具一般为 5m,现在已达 2-3m,不久 1m 精度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高,有些模具的加工精度要求在 1m 以内,这就要求发展超精加工。 日趋大型化的模具这一方面是由于用模具成形的 零件日渐大型化,另一方面也是由于高生产率要求的一模多腔(现在有的已达一模几百 腔)所致。扩大应用热流道技术 由于采用热流道技术的模具可提高制件的产效率和质 量,并能大幅度节约制件的原材料。因此,热流道技术的应用在国外发展较快,许多塑 料模具厂所生产的模具 50%以上采用的热流道技术,甚至 80%以上,效果十分明显。热 流道在国内也已用于生产,有些企业使用率达到 20%30%。 1.2.3 未来冲压模具制造技术发展趋势 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具 热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向 是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(、 等) 、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动 化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋 势。 No14 2 方案论证 2.1 冲压工艺性分析 冲压件的工艺性,是指冲压件对冲压工艺的适应性,即冲压件的结构、形状,尺寸 及公式差等技术要求是否符合冲压加工的工艺要求。工艺性是否合理,对冲压件的质量、 模具寿命和生产率有很大的影响。 (1)冲压工件为加强板,工件图见图 1。该工件外轮廓为异形。 图 1 工件图 (2)该工件形状尺寸精度要求为冲压件的经济精度。从变形的程度来看属于局部 浅成型的起伏件,但需要内外缘同时翻边。因此,在起伏过程中能否一次成型,保证工 件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键。 No15 (3) 该零件用 Q235 制造,且形状规则,适宜采用冲压加工。 (4) 由于该产品大批量生产,产品成型复杂,而用级进模模结构又太复杂,所以适 用于单工序。 2.2 工艺方案论证 2.2.1 该冲压零件需要的基本工序 落料、成型。 2.2.2 该工件设计的出拟工艺方案 方案一:落料成型。 方案二:切变成型断料。 2.2.3 工序组合方案及比较 方案一:模具结构简单,方便维修。 方案二:模具结构复杂,制造成本高,模具维修困难。 2.3 确定工艺方案 落料,成型 3 工艺计算 3.1 搭边 3.1.1 毛坯尺寸计算 根据等面积原则,用解析法求该零件的毛胚尺寸。首先将该零件分成简单的几 何体,由表 1 查得它们的面积公式分别为: 由 danyform 软件展开的则毛坯展开尺寸 53.6X50mm 3.1.2 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 No16 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。 搭边值要合理确定。从节省材料出发,搭边值越小越好,但搭边小于一定数值后, 对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时,作用在凸模侧表面上的法向压力沿 着落料毛坯周长的分布将不均匀。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。若搭边值小 于材料厚度,在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中,使零件产生毛刺,甚至损坏模具 刃口,降低模具寿命。Q235 在冲裁时的搭边值, t=2mm.降低模具寿命。查表 1 得, 搭边值 a=1mm,a1=1.3mm. 表 2 冲裁金属材料的搭边值 (单位为 mm) No17 注:a 材料宽度方向上的搭边值; a1材料长度方向上的搭边值; 3.1.2 条料的宽度的计算: 条料宽度 B= D0+2c=55.6mm c侧搭边的最小值 条料送进步距 h=50mm+1.3mm=51.3mm 3.1.3 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 No18 件的实际面积与所占材料面积的比值,可分为: 一个进距内的材料利用率: =(nF/Bh)100% (3-1) 式中:F 冲裁件面积(可以包括冲出小孔在内) ; n一个进距内冲件数目; B条料宽度; h进距。 则 = (nF/Bh)100% = 74% 3.2 排样 工件的合理布置(即材料的经济利用)与零件的形状有密切关系。按零件的不同几 何形状,可得出其适合的排样类型,经分析该零件的排样类型如图 2。 图 2 排样图 No19 4 落料模模具设计 4.1 工作零件设计 4.1.1 刃口尺寸计算 (1)落料模:凹模和凸模可采用分开加工的方法。 图 3 凸模 落料件尺寸为 53.6mm,以未注公差按 IT13 级计算,查表 4 得,其极限偏差 =0.02mm。磨损系数由表 5 得 x=0.5, 由表 5 查得,凹模的制造公差 凸 =0.02mm, 表 4 冲裁件内形和外形的尺寸公差 (单位为 mm) No20 表 5 磨损系数 x No21 表 6 凸、凹模的极限偏差 (单位为) No22 则 D 凹 =(D-x) + 凹 =( 213-0.51.00) +0 0.008 (4-1) =212.5 +00.008 又由表 7 查得,Z min=0.246mm,Zmax=0.36mm 表 7 冲裁模初始双面间隙 z(z=2c) (单位为) No23 由表 7 查得, 凸 =0.010mm 则 D 凸 =(D-x-Zmin)- 凸 =(50-0.50.2) -0 0.01 (4-2) =49.9-0.02 mm 式中: D 凹 落料凹模的刃口尺寸(mm) ; D 凸 落料凸模的刃口尺寸(mm) ; D落料件外形的最大的极限尺寸(mm) ; d冲孔件孔径的最小极限尺寸(mm) ; 零件的公差( mm) ; No24 Zmin,Zmax最小和最大合理间隙(mm) ; 凹 凹模的制造公差( mm) ; 凸 凸模的制造公差( mm) ; 校核: 凹 + 凸 =0.01+0.1=0.02mmZman-Zmin=0.02mm 故上述计算是恰当的。 (2)成型模: 成型件尺寸为 r16mm 的凸、凹模刃口尺寸按下列公式计算: D 凹 =(d+0.4+2c) + 凹 (4-3) D 凸 =(d+0.4 ) - 凸 (4-4) 式中:c成型成形模的单边间隙,c=1. t=0.5mm。 查表 4 得,=0.46mm, 查表 8 得, 凹 =0.02mm, 凸 =0.02mm. 表 8 成型模凸、凹模的制造公差 (单位为) No25 (d+0.4+2c) + 凹 =(16+0.40.2+2 0.5) +00.02 (4-5) =18.08+00.02 mm D 凸 =(d+0.4 ) - 凸 =(16+0.40.02-00.02 (4-6) =16.08-00.02 mm 4.2.2 工序力计算 (1) 落料力计算: F 落 =1.3Lt (4-7) No26 式中:F 落 落料力() L工件外轮廓周长,LD t材料厚度,t=2.mm 材料的抗剪强度(a ) ,可查表 9 得到。 表 9 黑色金属的力学性能 No27 则 F 落 =1.3206.30.5320=43 kN (2)卸料力 F 卸 =K 落 F 落 (4-8) 式中: K 卸 -因数,查表 10 得,K 卸 =0.05 No28 表 10 卸料力、推件力和顶件力系数 (单位为 mm) 则 F 卸 =K 落 F 落 =0.0543kN=2.1 kN (3)成型力计算 由于该零件为浅成型,故可按有压边圈的圆筒形件近似计算 F 拉 =Kdt b (4-9) 式中: F 拉 成型力() ; d成型件直径,d=119mm; t材料厚度 ; b材料的强度极限 (MPa),可由表查得 K修正因数,由表 11 查得修正因数 K=0.40 No29 表 11 修正系数 K1、K2 和 1、2 则 F 成 =Kdt b=3.140.402000.25320kN =20.1kN 4.2 辅助零件设计 4.2.1 模架的设计 首先根据模具尺寸选择模架类型,选用后侧导柱模架,再根据凹模周界和闭合 高度,在表 12 中选择适合的模架。 表 12 后侧导柱模架 凹模界限 闭合高度 零件件号、名称及标准编号 No30 1 2 3 4 上模座 GB2855.5-81 下模座 GB2855.6-81 导柱 2861.1- 81 导套 GB2861.6-81 h 数 量 1 1 2 2L BD 最小 最大 规 格 160 200 150 180 220 16016040 16016045 170 10038 190 235 180 1 60 1 60 210 255 16016045 16016055 28 200 28 11043 160 200 150 180 220 20016045 20016045 170 11038 190 235 180 2 00 210 255 20016045 20016055 200 11043 170 210 160 200 240 25016045 25016050 190 105432 50 1 60 200 245 25016050 25016060 32 190 32 11548 No31 220 265 210 4.3 设备选择 对于浅成型可按 F 压 (1.61.8)F 总 ,估算公称压力来选取压力机。 参照 资料1 ,选用设备。 设备主要技术参数 设备名称:160kN 的开式双柱可倾压力机 公称压力:160 kN 滑块行程:100mm 最大闭合高度:220mm 封闭高度调节量:80mm 工作台:400mm300mm 模柄孔尺寸:40mm60mm 垫板厚度:65mm 5 成本分析 5.1 加强板冲压件制造成本构成 冲压件的制造成本是由可变成本和不变成本两部分构成的。通常随冲压产量的增加 而成正比的增加,故称之为可变成本。它包括工件材料费 和加工费 。与冲压件的材C工 生产数量基本无关,一旦模具加工完毕,其费用基本上就保持不变,因此可称为不变成 本。它主要指模具费 。模C No32 冲压件的制造成本为: 模工材 C 式中 制造成本(费用) ;C 工件材料费;材 工件加工费(包括工人工资、设备折旧费、企业管理费等) ;工 模具费(包括模具材料费、模具加工费等) 。模C 要提高冲压加工的经济性,必须从降低可变成本和不变成本两方面考虑。在实际生 产中的许多情况下,可变成本和不变成本又是矛盾的。所以,在分析冲压件的制造成本 时,必须综合考虑产品的生产批量、质量要求、工厂制模能力及冲压设备等因素,合理 解决不变成本与可变成本之间的矛盾,以取得最佳的冲压加工经济效果。 5.2 降低成本分析 5.2.1 排样 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法。工件的合理布置(即材料的经 济利用)与零件的形状有密切关系。按零件的不同几何形状,可得出其适合的排样类型, 经分析该零件的排样类型如下图: No33 图 7 排样图 5.2.2 搭边 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。 搭边值要合理确定。从节省材料出发,搭边值越小越好,但搭边小于一定数值后, 对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时,作用在凸模侧表面上的法向压力沿 着落料毛坯周长的分布将不均匀。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。若搭边值小 于材料厚度,在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中,使零件产生毛刺,甚至损坏模具 刃口,降低模具寿命。对于 Q235 在冲裁时的搭边值,查表得: a=1,a1=1.3。 5.2.3 条料的宽度和导尺间距离的计算 对于有侧压的冲裁:条料宽度:B-=(D+2a)-=55.6mm No34 式中:D冲裁件垂直于送料方向的尺寸; a侧搭边的最小值。查表得 a=1mm; 条料宽度的单向(负向)偏差。查表得 =-0.9; Z导尺与最宽条料之间的最小间隙。查表得: Z=41.3mm。 5.3 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。排样是指冲裁件在条料或板料上的布置方法。 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, 可分为:B -=(D+2a) -=55.6-0.9mm 一个进距内的材料利用率 =(nF/Bh)100%=74% 式中:F 冲裁件面积(可以包括冲出小孔在内) ; n一个进距内冲件数目; B条料宽度; h进距。 5.4 降低制造成本的措施 降低产品成本,包括增产、节约两个方面,增产可降低产品成本中的固定费用,相 对地减少消耗,节约便能直接降低消耗,它们都是降低成本的重要途径。 冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项。因此,降低成本,就是要降低以 上各项费用,以下讨论降低成本的措施。 5.4.1 小批量生产中的成本问题 试制和小批量冲压生产中,降低成本中的固定费能取得较好的经济效果,其中降低 模具费,是降低成本的有效措施。除工件质量要求严格,必须采用价高的正规模具外, 一般情况下是采用工序分散、结构简单、制造快速,而价格低廉的简单模具,用焊接、 No35 机械加工及钣金等方法制成。 对外形尺寸小的工件,采用通用模、简单模、甚至钢丝钳、剪刀等工具生产;外形 尺寸大的可采用剪床、电动工具、火焰切割等方法。 5.4.2 工艺合理化 冲压生产中,工艺合理化是降低成本的有力手段,一般在制定新产品工艺时进行。 当产量发生变化,模具寿命短或因事故发生损坏时,由于更改产品设计而改变模具时, 以及变更设备等生产条件发生变化时,要重新讨论产品工艺。 由于工艺的合理化能降低模具费、节约加工工时,降低材料费等,所以必然降低零 件总成本。例如:制造灯头,过去采用的方法是:落料、成型、切边、冲孔、滚螺纹和 铣槽等六道工序。而后改为落料、压卷成杯形件、压制螺纹和冲孔四道工序。由于取消 了铣槽工序,材料厚度由 0.5 减至 0.35mm,节约材料达 56%。 在制定工艺时,工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于零件的批量、结构 (形状) 、质量要求、工艺特点等。对于板材冲压件,一般说来,在大批量生产情况下, 应当尽量把工序集中起来,采用复合或连续模进行冲压,很小的零件,适合于复合或连 续冲压加工,这样既提高了生产率,又能安全生产。复合模对于大的零件也是适合的, 因为一副大的复合模,有时比两副同样大小的单工序模费用低,而小批量生产时,则以 采用单工序模分散冲压为宜。 5.4.3 提高材料利用率,降低材料费 在冲压生产中,工件的厚材料费占制造成本的 60%左右,所以节约原材料,利用废 料具有非常重要的意义。提高材料利用率是降低冲压件制造成本的重要措施之一。特别 是材料单价高的工件,必须慎重研究。降低材料费的方法如下: (1)在满足零件强度和使用要求的情况下,减少材料厚度; (2)降低材料单价; (3)改进毛坯形状,合理排样; (4)减少搭边,采用少废料或无废料排样; No36 (5)单列排样改为多列排样; 结 论 No37 通过以上分析,对生产此类件得出下列结论: 本设计采用了单工序设计,对工件进行冲压成型。选用方案一:落料与成型。落料 模具设计和成型模具设计。工件形状尺寸较精确,而且工序比较少。大大提高了工件的 生产效率。 另外,本设计还存在尚待解决的问题: (1)如何将模具结构更加简单化; (2)如何更合理设计模具各部分零件: (3)模具材料的选择更应该考虑到它的技术应用性。 此外,由于本人缺乏实际工作经验,在选取参数、选用标准件时可能不太准确,在 对工艺进行合理设计时存在一些问题,将在今后的工作中逐渐改正,努力使自己的专业 知识有所提高。 No38 致 谢 我的毕业设计自始至终是忠云老师的悉心指导下完成的,从毕业设计的选题到研究 方案的制定,每个细小的环节都浸透了老师的心血。在老师老师认真的指导、耐心的帮 助和严格
收藏