撑托板课程设计

PAGEPAGE21目录第一章、课程设计的目的 3第二章、零件分析 5第三章、撑托板落料冲孔复合模分析计算 63.1.撑托板冲压工艺性分析 63.2.冲压工艺方案的确定 63.3.冲裁过程 73.4.工件的排样与搭边 93.5.冲裁力的计算 103.6.模具压力中心的计算 103.7.凸凹模刃口尺寸的计算 133.8.凸凹模结构尺寸计算 143.9.模具闭合高度与压力机的关系 16第四章、模具标准件的选用 174.1.凸模固定板的选用 174.2.垫板的选用 174.3.卸料装置的选用 174.4.模柄的选用 174.5.模架 174.6.卸料螺钉 204.7.档料销 204.8.压力机的选择 20第五章、模具零件加工工艺 215.1.凸凹模加工工艺 215.2.凹模加工工艺 21心得与体会 22参考文献 23第一章、课程设计的目的1.1课程设计的目的冲模课程设计是冲压工艺及模具设计课程的一个重要环节，是运用所学知识的一次综合练习。其主要目的是：•1.1.1．使学生初步掌握冲压工艺过程的拟定和模具结构设计与计算的步骤和方法：1.1.2．巩固、深化所学的基础及专业知识，培养独立工作能力；1.1.3.提高学生使用国标、手册和图册的能力。第二章、零件分析零件简图，如图所示：撑托板零件图生产批量：大批量材料：1Cr18Ni9材料厚度：1.5mm第三章、撑托板落料冲孔复合模分析计算3.1.撑托板冲压工艺性分析由零件图可知，该零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成的。由表2-1.2-2.2-3【1】得：冲裁件内外所能达到的经济精度为IT12~IT13,孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm；两孔中心距离公差为0.1mm;将以上精度与零件图所标注的尺寸公差相比较，可认为改零件精度能够在冲裁件加工中得到保证。其它标注尺寸.生产批量等情况也均符合冲裁件的工艺要求。另外，对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低、塑性高。本设计材料是1Cr8Ni9Ti，属于不锈钢材料，其硬度比较高，塑性好，同样符合冲压工艺要求。表2-1冲裁件外形所能达到的经济精度基本尺寸/mm材料厚度t/mm≤33～66～1010～1818～500≤1IT12～IT13IT111～2IT14IT12～IT13IT11表2-2孔中心与边缘距离尺寸公差材料厚度t孔中心与边缘距离尺寸≤5050～120≤2±0.5±0.62～4±0.6±0.7≥4±0.7±0.8表2-3两孔中心距离公差材料厚度t一般精度（模具）较高精度（模具）孔距基本尺寸≤5050～150≤5050～150≤1±0.1±0.15±0.03±0.051～2±0.12±0.2±0.04±0.063.2.冲压工艺方案的确定完成此工件需要冲孔落料两道工序。其加工方案分以下3种：第一种方案采用单工序逐步加工，冲孔，落料单工序模，或者落料，冲孔单工序模。特点：由于采用单工序模模具制造简单，维修方便，但生产效率低，工件精度低，很不适合大批量生产。第二种方案采用复合模加工成形。特点：生产率高，工件精度高。但模具制造较复杂，调整维修麻烦，使用寿命低。第三种方案采用连续模加工成形。特点：生产率高，便于实现自动化。但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度低。根据本零件设计要求，以及各种方案的特点，决定采用第二种方案比较合理。复合冲裁模方案的比较复合模可分为正装式复合模和倒装式复合模正装式复合模的特点：工件和冲孔废料都将在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁。因此，操作不方便，也不安全，多孔工件不宜采用，但是工件的表面较平直。倒装式复合模的特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中积聚到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广。但工件表面平直度较差。凸凹模承受的张力较大。因此，凸凹模的壁厚应严格控制。以免强度不足。经分析：工件有4个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便。另外，此工件不要求很高的平直度。所以从操作方便，模具结构制造简单考虑，决定采用倒装式复合模。3.3.冲裁过程图2-5所示为本例的模具总图。该复合模将凹模及小凸模装在上模上，凸凹模装在下模上，是典型的倒装式结构。两个导料销控制条料送进的方向。固定挡料销控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置。弹性卸料装置由卸料板卸料螺钉和橡胶组成。工作时，条料沿两个导料销送至固定挡料销处定位。冲裁时上模向下运动，因弹压卸料板与安装在凹模型孔内的推料板分别压紧；上模继续向下，同时冲出孔和落料；冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，结构简单，操作方便；卡在凹模内的冲件由刚性卸料装置推出。图2-1模具装配图3.4.工件的排样与搭边采用错开排样法图2-2排样图根据零件形状，可查表得搭边值a=1.8mma=2.0mm则步距s=82.82mm条料宽度B=20+10+7+2×2=41mm一个进距的材料利用率η=(nA/bh)×100%A——冲裁件的面积（A=1130.9mm）η=×100%=66.61%采用此直排方案。横向从右向左的手动送料方式。3.5.冲裁力的计算该模具采用弹性卸料和上出料方式。查表1Cr18Ni9Ti的=430~550Mpa1).落料力F落=KLt=1.3×156.5×1.5×550=167846.25N=167.85KNK——冲裁力系数，取k=1.3L——冲裁刃口周长，L=156.5mm2).冲孔力F孔=KLt=1.3×2×(×10)×1.5×550=67.353KNF孔=KLt=1.3××3.5×1.5×550=11.787KNF孔=KLt=1.3××6×1.5×550=20.206KN总的最大冲压力P=F落+F孔=167.85+67.353+11.787+20.206=267.196KN3).推件力0.065×267.196=17.368KNn——为同时梗塞在凹模内的工件的个数，1——为推件力系数,查表1-2【7】取0.065。4.)卸料力——为卸料力系数，查表1-2【7】取0.055。所以模具总的压力为F=267.196+17.368+14.7=299.264KN。3.6.模具压力中心的计算按比例画出零件形状，选定坐标系XOY。建立坐标系如下图所示：图2-3压力中心示意图F1——冲孔力F1=Ltσb，得F1=1.3×3.14×6×1.5×550=20.206KNF2——冲孔力F2=Ltσb，得F2=1.3×3.14×10×1.5×550=33.677KNF3——冲孔力F3=Ltσb，得F3=1.3×3.14×10×1.5×550=33.677KNF4——冲孔力F4=Ltσb，得F4=1.3×3.14×3.5×1.5×550=11.787KNF5——落料力F5=Ltσb，得F5=1.3×23.05×1.5×550=24.72KNF6——落料力F6=Ltσb，得F6=1.3×41×1.5×550=43.97KNF7——落料力F7=Ltσb，得F7=1.3×15.708×1.5×550=16.847KNF8——落料力F8=Ltσb，得F8=1.3×10×1.5×550=10.725KNF9——落料力F9=Ltσb，得F9=1.3×15.708×1.5×550=16.847KNF10——落料力F10=Ltσb，得F10=1.3×10×1.5×550=10.725KNF11——落料力F11=Ltσb，得F11=1.3×16.85×1.5×550=18.072KNF12——落料力F12=Ltσb，得F12=1.3×24.23×1.5×550=25.987KNY1——F1到X轴的力臂Y1=11.5X1——F1到Y轴的力臂X1=-4Y2——F2到X轴的力臂Y2=-8.5X2——F2到Y轴的力臂X2=-18Y3——F3到X轴的力臂Y3=-8.5X3——F3到Y轴的力臂X3=-2Y4——F4到X轴的力臂Y4=-13.5X4——F4到Y轴的力臂X4=23Y5——F5到X轴的力臂Y5=-12.56X5——F5到Y轴的力臂X5=-27.14Y6——F6到X轴的力臂Y6=-18.5X6——F6到Y轴的力臂X6=2.5Y7——F7到X轴的力臂Y7=-13.5X7——F7到Y轴的力臂X7=28Y8——F8到X轴的力臂Y8=-8.5X8——F8到Y轴的力臂X8=18Y9——F9到X轴的力臂Y9=-5.57X9——F9到Y轴的力臂X9=5.93Y10——F10到X轴的力臂Y10=6.5X10——F10到Y轴的力臂X10=3Y11——F11到X轴的力臂Y11=18.03X11——F11到Y轴的力臂X11=-1.49Y12——F12到X轴的力臂Y12=7.19X12——F12到Y轴的力臂X12=-17.31根据合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）YG——F冲压力到X轴的力臂；YG=-5.4379XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）XG——F冲压力到Y轴的力臂；XG=-2.7098所以该模具的压力中心为（-2.7098，-5.4379）。3.7.凸凹模刃口尺寸的计算为了提高冲裁件的断面质量与模具寿命，需选择合理的冲裁间隙，查相关表格，1Cr18Ni9Ti的始用间隙，。1).落料刃口尺寸由于落料外形不是单一的直线或弧线，故凸模与凹模采用配合加工。落料与凹模为基准件，凸模按凹模尺寸配作，保证双面间隙为~。凹模磨损后刃口尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。查表2-13【1】得磨损因数X为：当x=0.5，当，X=0.5按式D凹=（D﹣x△）【1】得D凸、D凹——冲孔凸、凹模基本尺寸，mm；Δ——工件制造公差，mm；X——磨损因数10凹=（10.1-0.2×0.5）=105凹=（5.1-0.2×0.5）=57凹=（7.1-0.2×0.5）=72).对冲孔φ10，φ6，φ3.5，采用凸、凹模分开加工的方法。其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：对孔7：查表2-12【1】得凸、凹模制造公差：δ凸=0.020mmδ凹=0.020mm校核：-=0.24-0.20=0.04mmδ凸+δ凹=0.04mm显然符合δ凸+δ凹-要求查表2-13【1】得磨损因数x=0.5按式d凸=（d+x△）0-δ凸【2】d凹＝（d凸＋Zmin）=（d＋x△+Zmin）得10凸=（10+0.5×0.12）=10.0610凹=（10+0.5×0.12+0.20）=10.26对孔43：同理δ凸=0.008mmδ凹=0.012mm查表2-13得磨损系数x=0.56凸=（6+0.5×0.1）=6.056凹=（6+0.5×0.1+0.20）=6.25孔心距由表2-5【4】得16，25，20表2-5孔中心与边缘距离尺寸公差材料厚度t孔中心与边缘距离尺寸≤5050～120≤2±0.5±0.62～4±0.6±0.7≥4±0.7±0.83.8.凸凹模结构尺寸计算1）.冲孔凸模采用B型凸模图2-4冲孔凸模图冲孔凸模长度L=h+h+h+lh——凸模固定板的厚度h——卸料板厚度h——凸模进入凹模的厚度l——凸模修磨量.取6~12mm凸模L=15+15+2+12=44mm取45mm。2).落料凹模侧壁采用直壁形孔凹模厚度H=ksk——系数，考虑板料厚度的影响。查表3-15[4]k=0.42；s——垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离.H=0.42×56=23.52mm凹模壁厚C=(1.5~2)H=35.28~47.04mm垂直送料的凹模宽度B=S+2C=56+2×47.04=150.08mm送料方向的凹模长度L=S+2C=37+2×47.04=131.08mm结合模具结构，选择比以上计算的尺寸稍微大点的凹模，比较合适。本次设计选择凹模周界尺寸为160mm×140mm×30mm。3.9.模具闭合高度与压力机的关系模具的闭合高度H是指模具在最低位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。模具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。由于压力机的连杆长度可以调节，所以压力机的装模高度可以调节的。当连杆调节到最短时为压力机的最大装模高度Hmax:当连杆调节到最长时为压力机的最小装模高度Hmin.模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为：Hmax－5≥H≥Hmin＋10由选择的模座可知Hmax=225mm,Hmin=189mm因此有189mm≥H≥225mm，实际H=209mm第四章、模具标准件的选用4.1.凸模固定板的选用由式H=(1~1.5)DH——固定板的厚度D——凸模与固定板相配合部分的直径本设计中取15毫米，查阅表7-1【3】选取“固定板160×140×15-45钢JB/T7643.2”技术条件：无需热处理淬硬。4.2.垫板的选用垫板的作用是直接承受和扩散凸凹模传递的压力，以降低模板所受的单位的压力，防止模板局部破坏导致模具在寿命的降低。点半到的外形与凸模固定板外形应相同。查表7-3【3】选取“垫板160×140×8，45钢JB/T7643.3”,技术条件为淬火硬度43~48HRC。4.3.卸料装置的选用卸料装置是将条料、废料从凸模上卸下的装置，有刚性和弹性两种。刚性卸料板卸料力大，但卸料板不起压料作用，而弹性卸料板的卸料力较小，但在冲压成形过程中还能起到压料的作用，冲裁质量较好，多用于薄板的卸料，鉴于本设计材料较薄，宜采用弹性卸料板。卸料板厚度取H=18mm,板孔与凸模按H7/h6配合。上模由于没有弹簧或者树脂的空间，所以采用刚性卸料，即打料装置。4.4.模柄的选用模柄采用压入式，加工方便，稳定可靠。材料为Q235-AF，模柄与上模座孔采用H7/m6过度配合并加销钉防转。4.5.模架模架的形式在标准模架中，应用最广泛的是用导柱和导套作为导向装置的模架。根据导柱和导套配置的不同有以下四种基本形式：（1）后侧导柱模架后侧导柱送料方便，可以纵向和横向送料。但是冲压时如果有偏心载荷，则导柱、导套会单边磨损。它不能用于模柄与上模座浮动连接的模具。图3-1后侧导柱模架（2）中间导柱模架两导柱左右对称分布，受力平衡，所以导柱、导套磨损均匀。但是只有一个送料方向。图3-2中间导柱模架（3）对角导柱模架导柱的布置是对称的，而且纵横都能送料。对角导柱模架的两导柱之间距离较远，在导柱、导套之间同样间隙的条件下，这种模架的导向精度较高。图3-3对角导柱模架（4）四导柱模架其导向精度与刚度都较好，用于大型冲模。图3-4四周导柱模架本设计中采用的是横向右向左的送料方式，因此选用后侧导柱模架。查表附表J【2】H，Hmin=189mm上模座：250×205×35GB/T2855.5材料HT200下模座：250×205×45GB/T2855.6材料HT200导柱：A25h5×180GB/T2861.120钢渗碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC导套：A25H6×70×38GB/T2861.620钢渗碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC4.6.卸料螺钉查表5-5【3】M8×80JB/T7650.5-94材料为45钢，热处理硬度为35~45HRC。4.7.档料销本设计选用的是弹性卸料装置，因此档料销用弹簧弹顶挡料销。查表22.5-52【5】6×22JB/T7649.5材料为45钢，硬度为43~48HRC.图3-5挡料销4.8.压力机的选择选择开式双柱可倾压力机JG23-40公称压力400KN滑块行程100mm最大闭合高度300mm连杆调节量80mm工作台尺寸630mm×420mm立柱距离300mm模柄孔尺寸ф50×70最大倾斜角30。第五章、模具零件加工工艺5.1.凸凹模加工工艺（表）凸凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成60mmX40mmX50mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.2~0.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凸凹模,配作落料凹模达要求7热处理淬火