托架零件冲压工艺及模具设计说明书.doc

托架零件冲压工艺及模具设计说明书单 位：部 门: 机械工程学院班 级：设计者： 2012.03.13.26前 言课程设计是大学三年的综合性时间环节，目的是通过课题的设计研究培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但专科生的设计不完全等同本科生，应比切与生产世纪相结合，应与培养职业能力相结合，以体现高职的特点。在指导老师的精心安排和用心指导下，本次设计从确定课题题目，拟定设计方案，设计过程到答辩按照毕业生设计工作进行。第一， 充分调研，确定应用型毕业设计课题。选好设计题目，设计目标，保证设计质量的前提。这个课题能较全面的应用学生所学专业知识或者将来工作所需求的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能培养学生的职业岗位能力。难度不是很大，但是使设计图纸能直接用于生产，并满足使用要求，也是不容易的。第二， 反复论证，确定产品设计方案。明确课题性质意义设计内容，设计要求达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案。第三， 虚心求教，仔细认真。我们高职学生的基础理论知识较差，设计能力较差，为了使我们尽快进入工作状态，指导老师耐心向我们介绍机械产品设计方法，一般步骤和设计过程等注意事项。由于本人设计水平有限，设计中存在的缺点和错误在所难免，敬请老师和读者批评指正。 编者目 录第一章 托架零件工艺性分析第二章 托架零压工艺流程分析与方案优化第三章 托架零件弯曲计算第四章 托架零件冲压模具参数计算第五章 模具使用说明书及维护方式第六章 结束语第七章 参考文献冲压件：托架生产批量：中大批量材料：08冷轧钢板第一章 托架零件工艺性分析一、经济性分析由图可知，该工件的生产批量是中大批量，且由于冲压工艺对大批量生产有着不可比拟的优越性，因此从大批量生产的因素可知，该零件适合冲压工艺。二、材料分析由图可知，该产品的材料为08冷轧钢板，查冲压模具及设备p28表2-3可知，该材料的材料状态为已退火，抗剪强度255353mpa，抗拉强度324441mpa，因此该材料适合冲压。三、结构与尺寸1、弯曲件的形状 由图可知，该弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，适合弯曲。2、弯曲件的相对弯曲半径 相对弯曲半径r/t=1.5/1.5=1，查冲压模具及设备p203表5-3可知，材料为08冷轧钢板的最小相对弯曲半径/t垂直纤维方向为0.1，且r/t=10.1，因此可以弯曲。 3、弯曲件的弯边高度弯边高度hr+2t，且h=9mm、r+2t= 4.5mm，因此9mm4.5mm适合弯曲。4、弯曲件的孔边距离当t=1.52mm时，应满足lt。由图可知，该工件=6，t=1.5，因此t；=0，t=1.5，因此t。所以10mm孔可以在弯曲前冲出，而5mm孔必须在弯曲后冲出，避免发生变形。5、避免弯边根部开裂 为避免弯边根部开裂，应使不弯部分退出弯曲线之外，即保证br。由图可知，=1.5，r=1.5，因此r且r。所以该工件满足条件，不需要开槽。6、弯曲件的精度 一般弯曲件长度的冲出公差等级在it13级以下，角度公差大于15。由图可知，该工件的最大长度公差=0.12，查书互换性与技术测量p19表2-3可知，公差等级= it7it13。因此该工件不复合要求，需用后续工序来保证其精度。综上所分析，该托架零件适合于冲压弯曲。第二章 托架零压工艺流程分析与方案优化一、冲压弯曲工艺设计1、工艺类型分析：对于一般冲裁件，通常考虑外形采用落料、内形采用冲孔，为保证模具强度和不使孔发生变形，一般采用两次或者多次工序，当冲件形状复杂或者尺寸较薄弱时通常可将冲件的外形分步冲出，故采用先落料、后冲孔的工艺类型以保证内孔尺寸和外形的尺寸。综上所述，工艺类型有：落料；冲孔；弯曲。2、冲压次数：分析冲裁件，工艺类型有落料、冲孔、弯曲。可以分为单工序次数为4次，也可以为复合工序1次加单工序2次或两道复合工序。3、冲压顺序a：先落料后冲孔后弯曲 先冲孔后落料后弯曲；b：先冲孔后落料 采用定距刃切边控制送料进距，之后单独弯曲再冲孔4、冲压工序的组合方式方案一：冲大孔与落料复合弯两外角弯两内角冲4小孔。方案二：冲大孔与落料复合（同方案一）弯两内角弯两外角冲4小孔（同方案一）。方案三：冲大孔与落料复合（同方案一）弯四角复合冲4小孔（同方案一）。方案四：冲大孔、切断与弯两外角级进冲压弯两内角冲4小孔（同方案一）。方案五：冲大孔、切断与弯四角级进冲压冲4小孔（同方案一）。方案六：全部工序合并，采用带料级进冲压。二、冲压件工艺方案分析与确定1、工艺方案的分析方案一：优点：模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快，坯料受凸、凹模的摩擦力小，因而表面质量较好，除工序1以外，各工序定位基准一致且基准一致，且与设计基准重合，操作比较简单；缺点：回弹不易控制，顾形状和尺寸不太准确，工序较分散，需用模具、设备和操作人员较多，劳动量较大，结构比较复杂，成本高，制造难度大且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，使得一些内孔间距，内孔与边缘间距较小的工件不宜采用，操作出件困难，因此速度不宜太高，生产效率稍低，适合大批量加工，不安全，需要采取安全措施。方案二：具有方案一的优点同时也具有方案一的缺点，唯一的区别在于四角的弯曲顺序。如果先弯两内角将给后面的加工带来一些不必要的麻烦。方案三：工序比较集中，占用设备人员少，但弯曲摩擦力增大，模具寿命有所降低，零件表面有划伤，厚度有变薄，同时回弹控制比较困难，尺寸形状不准确 ，维修周期较长。维护保养的费用相对而言就有所提高。方案四：与方案一从零件成形的角度上看没有本质上的区别，虽然工序较为集中，但模具结构变的复杂，维修困难。方案五：本质上与方案三相同，只是采用了就够复杂的级进模，虽然工序较为集中，但模具结构变的复杂，维修困难。方案六：采用了工序高度集中的级进冲压方式，可减少模具、设备操作人员的数量较少，可采用高速压力机冲压，生产效率最高，易于实现自动化，适合大批量生产，安全性比较安全。模具的制造比单工序模复杂，成本也高，工件的定位精度有一定的难度，设备维修也较困难，但结构复杂，安装、调试、维修比较困难，制造周期较长。综上所述，考虑零件批量不是很大而且质量、工人技术要求不是很高，结合弯曲工艺的分析（需弯曲后冲的孔），工厂生产条件、经济利益、生产周期等综合考虑采用方案一：冲孔与落料复合弯两外角弯两内角冲孔。三、托板零件冲压工艺计算 1、托板零件的排样：有废料排样： 冲出的零件质量高，模具寿命长，但是材料利用率低，适合于外形复杂、尺寸精度要求高的冲压件的生产冲压。少废料排样： 材料的利用率较高，冲模的结构简单，但精度不高，质量较差，模具的寿命短。 无废料排样： 冲件质量和模具寿命都很低，材料利用率却是最高的，一般不可以追求。根据用户提供的托板零件图可知该零件外形规则简单，尺寸精度不是很高，综合考虑该零件采用少废料排样即可。2、排样分析： 零件在条料上有不同的排列形式，可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多排、冲裁搭边等六种。参照采用模具及设备p105 零件排样方案应遵循：保证在最低的材料消耗和最高劳动生产条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作，使冲模结构简单，寿命长，并适应车间生产条件和原材料供应等情况。综合考虑后该托架零件采用直排的排样方式最为合理。二、条料与料宽的确定： 1、板料可以分为横裁和纵裁，横裁、纵裁又各有两种排样方式，即竖排、横排。 2、条料宽度的计算：料边和搭边直接影响材料的利用率，为主要的考虑因素。此冲压零件采用挡料板加挡料销的初级定位即可。板料纵裁时，排样应纵排查冲压模具及设备p107表4-18 a=2 a1=1.8p108表4-19：=0.2条料宽度b-=（dmax+2a）-=（58+21.8）-=61.6-00.8条料进距s=30+2.2=32.2mm由冲压模具及设备p30页表2-5，因t=2mm,则选择钢板厚度为2 mm，长度为3500 mm，宽度为1250 mm每块板料条料数n1=1250/61.620条每块条料零件数n2=（3500-2.2）/32.2108块每块板料总零件数n3=20108=2160块材料利用率=na/bl=（21601326.46）/（12503500）=65.49%板料横裁时，排样应横排第三章 托架零件弯曲计算一、弯曲中性层位置的确定=r+xtr-弯曲件的内弯曲半径；t-材料厚度；x-中性层位移系数，查冲压模具及设备p215表5-8.=1.5+0.321.5=1.98二、弯曲件展开尺寸计算因为r/t=1.5/1.5=10.5，弯曲件变薄不严重，按中性层展开原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即-坯料展开总长度（mm）；-弯曲中心角（）。=27.5+224+22+498mm三、回弹值的确定 因为r/t=158故只需要考虑角度回弹。由查表5-4 得到=3o 四、工序冲压力的计算1工序一（冲孔、落料复合）1）冲裁力 f=kltbf-冲裁力(n)l-冲件周边长度(mm) t-材料厚度（mm）b-材料抗剪强度（mpa）k-一般取1.3 l=l落料+l冲孔 =（94+26）2+10+4 =1202+31.4+12.56 =266.88+ =287.98mm查冲压模具及设备p29表2-3得 bmax=353mpa f=kltb =1.3287.981.5353 =198231.03n2）卸料力与頂件力的计算查冲压模具及设备p110表4-22 kx=0.04 kd=0.06fx=kx f =0.04198231.03 =7929.24n fd= kd f=0.06198231.03 =11893.86n3)压力机标称压力的确定采用弹性卸料装置和上出料的冲模时 f=ffxfd =198231.037929.2411893.86 =218054.13n =218.05kn p(1.1-1.3) f p1.3218.05kn p283.47kn 查冲压模具及设备p41选择设备，选取jc2335型开式双柱可倾式压力机。2.工序二、工序三（弯曲）1）弯u型件的弯曲力 f自=0.7kbt2b/r+t b抗拉强度 b=441mapk-一般取1.3f自=0.71.3301.52441/1.51.5 =9029.48n2）頂件力 fd=(0.3-0.8)f自 =0.89029.48 =7223.58n3）压力机标称压力的确定 p=（1.6-1.8）（f自fd） =1.8(9029.487223.58) =22031.92n =29.25kn查冲压模具及设备p41选择设备，选取j23-6.3型开式双柱可倾式压力机。3.工序四（冲45mm孔）1）冲裁力 f=kltb l=4(3.145) =415.7 =62.8mm f=1.362.81.5441 =54kn2）卸料力与頂件力的计算 fx=kx fkx查冲压模具及设备p110表4-22 kx=0.05 fx=0.0554 =2.7kn fd= kd fkd查书p110表4-22kd=0.06 fd=0.0654 =3.24kn3)压力机标称压力的确定 采用弹性卸料装置和上出料的冲模时 f=ffxfd =542.73.24 =59.94kn p(1.1-1.3) f p1.359.94 p77.92kn 查书p41选择设备，选取j2310型开式双柱可倾式压力机。第四章 托架零件冲压模具参数计算1.凸模圆角半径rp当弯曲件的相对弯曲半径r/t5-8、且不小于rmin/t时，凸模的圆角半径取等于弯曲件的圆角半径，即rp=r。因此rp=1.5mm。2.凹模圆角半径rd凹模圆角半径的大小对弯曲变形力、模具寿命、弯曲件质量等均有影响。t2mm时，rd=（3-6）t；rd=61.5=9mm。3.凹模深度lo凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，弯曲件回弹大且不平直，影响其质量；凹模深度过大，则浪费模具材料，且需压力机有较大的工作行程。该件属于u形件，u形件对于弯边高度大，而平直度要求不高的u形件，其深度值经查书p231表5-16得lo=25mm。4.凸、凹模间隙。对于u形件类弯曲件，设计模具时应当确定合适的间隙值。间隙过小，会使弯曲件直边料厚减薄或出现划痕，同时还会降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙过大，则回弹增大，从而降低了弯曲件精度。所以生产中，u形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般按下公式确定：z=tmax+ctt弯曲件材料的厚度c间隙系数 弯曲外围两个外角时查冲压模具及设备p231表5-17 c=0.05弯曲内部两个角时查冲压模具及设备p231表5-17 c=0.05z= tmax+ct =1.50.051.5 =1.585.u形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差其原则是：标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。1）弯曲件标注外形尺寸时 ld=（lmax0.75） lp=（ld2z） lmax、lmin弯曲件的横向最大、最小极限尺寸 弯曲件横向的尺寸公差 =1.2 、d弯曲凸、凹模的制造公差 z凸、凹模单边间隙 ld=（lmax0.75） =2）弯曲件标准内形尺寸时lp=（lmin0.75） ld=（lp2z） 第五章 模具使用说明书及维护方式一、模具的使用 模具安装在型号为jc23-16，最大闭合高度为220mm的开式双柱可倾压力机： 1、安装前江模具安装表面清理干净，确认模具正确安装在机床上。2、安装后空合模数次将模具闭合高度，使用合理的垫块高度，调整模具为最佳冲压高度。3、模具使用过程中应充分保证工作人员的活动范围。4、在冲裁过程中若发现有异常声音时应立即停止运行机床，排除故障后方可继续使用。5、冲裁过程一段时间后应及时清理模具凸凹模上的毛刺，防止积瘤的产生。6、所有工件冲裁完成后应江模具从压力机上卸下，按模具维护说明书正确有效防止。二、模具维护方式1、按总装图正确装配模具。2、按所选压力机安装模具并保证压力中心与模具中心重合。3、打开模具确认模具型面无异物，确定挡料销、导料板的位置正确。4、运行压力机空合模数次，保证正确运动和定位。5按模具设计参数调试模具并生产。6、在冲裁过程中时刻检查废料是否排放顺畅，若出现堵塞情况应立即停止机床，对废料进行排除。7、模具使用人员应站立在模具工作台面前端的两侧。8、模具使用时应经常检查模具的工作台面和工作刃口，清除材料的积瘤，排除在不正确使用过程中的废料，以免产生废料粘模。9、使用完毕后应该压料面，型面应出去材料积瘤。10、按照每生产30005000件后，按上述模具保养以延长使用寿命。总结本次课题设计让我系统地巩固了所学的课程，通过课题设计使我更加了解到冲压模具加工在实际生产中的重要地位。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，自己认真的设计制作。在这次课题设计中通过参考、查阅各种有关冲压模具方面的资料，特别是冲压模具在实际中可