自行车冲压件说明书

PAGE机电及自动化学院冲压课程设计说明书专业：材料成型及控制工程姓名：谢皝斌 学号：1211411040 指导教师：闫洁2015年7月22日目录TOC\o"1-3"\h\u12494第一章设计任务书 1288071.1课程的性质、目的和任务 144471.2参考设计题目 1179141.3设计主要内容和具体要求 1320461.4设计的一般步骤 118741第二章序言 332298第三章工艺分析 426593.1零件工艺分析 4168633.2工艺方案设计 4119433.3排样设计 530598第四章冲裁力计算及压力机选定 7216204.1冲裁力的计算 7101084.2压力机的选择 9326654.3压力中心计算 96038第五章刃口尺寸的计算 929395第六章模具总体结构设计 11109866.1总体结构设计 11191806.2弯曲回弹控制 12248346.3模具类型及结构选择 1240006.4模具总装图 1020708第七章结束语 112898参考文献PAGE12第一章设计任务书1.1课程的性质、目的和任务冲压模具课程设计的教学目的是：1、使学生了解常见冲压件的工艺过程和设计模具的一般程序。2、使学生掌握冲压工艺及模具设计基本方法，培养学生规范化模具设计能力。3、使学生具备使用冲压手册和有关参考资料的基本能力。在本课程的设计过程中，要求学生撰写一份设计说明书(3000~4000字)，课程设计主题是某冲压零件（具体名称不同）的级进模设计，并由指导教师确定或审定。课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将理论和实际有机的结合起来，锻练学生的分析、解决实际问题的能力。1.2参考设计题目以分离工序或成型工序为主要工序，自选或指定的某个冲压零件的级进模设计。1.3设计主要内容和具体要求1、完成冲压件的工艺性分析和产品图测绘，确定其最佳工艺方案；2、进行相应的工艺计算；选择相应的冲压设备；3、完成模具装配结构设计和所有模具零件的平面尺寸设计；4、用Autocad完成模具装配总图的绘制；5、编写设计计算说明书。1.4设计的一般步骤1、制定冲压件的工艺过程⑴分析零件的冲压工艺性：了解零件的形状结构特点，使用材料、尺寸大小，以及精度要求、用途等。⑵拟定冲压件的工艺方案：计算毛坯尺寸、进行其它必要的工艺计算、比较不同工艺方案、绘出各工序的工件图、排样图（毛坯排样和冲模刃口排样）。2、设计模具的一般程序⑴模具类型及结构形式的确定（要求为级进模）⑵模具零件的选用、设计、计算包括模具的工作零件、定位零件、压料、卸料及出件零件、导向零件、固定零件、紧固及其它零件，尽量选择标准件；⑶绘制模具总装配图主视、俯视图以及剖视图。并注明必要尺寸，如闭合高度、轮廓尺寸、压力中心，以及靠装配保证的有关尺寸和精度。画出工件图、排样图，填写详细的零件明细表和技术要求等；⑷绘制模具零件图3、编写设计说明书⑴目录⑵设计任务书及产品图⑶序言⑷零件的工艺性分析⑸冲压零件工艺方案的拟定⑹排样形式和裁板方法，材料利用率计算⑺工序压力计算，压力中心的确定，压力机的选择⑻模具类型及结构的选择⑼模具零件的选用、设计以及必要的计算⑽模具工作零件刃口尺寸及公差的计算；⑾对本设计在技术和经济上的分析⑿其它需要说明的内容⒀参考资料第二章序言冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业越来越多地采用冲压方法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重奋斗相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门压迫提高生产效率、提高产品质量、降低生产成本、进行产品更新换代等都是难以实现的。本说明书按照模具设计的工艺路线进行设计，从设计任务书出发，进行了包括工艺方案的确定、排样形式和材料利用率计算、工序图的绘制、压力中心的确定、各工序模具刃口尺寸和冲压力的确定，从而根据计算所得进行压力机的选择及其他冲模主要零件设计，包括凸模，凹模的固定形式、凹模刃口形式的选择、凹模外形尺寸的确定、凸模长度确定、模座导柱等的参数选择与计算。从而完成一套冲压模具的设计。工艺分析3.1零件工艺分析零件名称：自行车配件；生产批量：中大批量；材料：Q235；材料厚度：1.5mm；精度：IT13；零件简图、展开图：如图所示；图1-1零件展开图图1-2零件图毛坯长度计算零件弯曲展开可以用等体积法计算毛坯长度。但因弯曲变形时，不仅在圆角变形区产生变薄现象，而且与其相邻的直边部分也产生变薄现象，加之影响因素较多且难以考虑，所以实际上是用经过修正的公式计算的.3.2工艺方案设计工艺分析材料该零件的材料为Q235钢，其冲压性能良好。零件结构成形工艺包括冲裁、弯曲等工序。设计上,需着重解决自行车配件弯曲成形,经计算,材料在垂直于轧制方向和平行于轧制方向最小弯曲半径均满足要求。尺寸精度零件图上形状尺寸和位置尺寸均属于IT13级精度，冲压加工可以实现，模具设计也容易实现。工艺方案该零件包括冲孔、弯曲、落料三个基本工序，下面列有两种工艺方案：单工序生产：落料→冲孔→弯曲结构特点：模具结构简单，但需要3道工序、3套模具才能完成零件的加工生产效率低，难以满足零件中大批量生产的需求。且3道工序的定位误差太大。级进模生产：冲孔-弯曲→落料结构特点：同一副模具不同的工位完成两道以上工序，生产效率高工位间可自动送料工人操作安全，适合大批量生产。模具规模相对第一种方案小些，模具成本要低；但在零件成型过程中存在累计误差，平整性较差。综上，采用级进模冲裁方式最为理想。3.3排样设计为了简化级进模结构,降低制造成本,保证条料送进刚性和稳定性,减小级进模工作面积,减少级进模具发生故障及返修几率,初选排样方案如下。采用单排横排横连中间载体排列采用定距侧刃定位，如图3-1所示,共有7个工位:1、冲孔、侧刃;2、冲外轮廓1;3、冲外轮廓2;4、冲外轮廓3；5、弯曲1;6、弯曲2；7、弯曲3、切断。查课本表2-13确定搭边值：制件之间的搭边值：a=3.0mm制件与条料边缘之间的搭边a1=3.0mm；步距为：s=L+a=58.48+3.0=61.48mm；（L为平行于送料方向工件的宽度）条料宽度：B=(D+2a1+△)–△0=(57.6+2×3.0+0.4)-0.40=64.0-0.40图3-1排样图第四章冲裁力计算及压力机选定4.1冲裁力的计算F冲=（N）F冲：冲裁力；L：凹模腔轮廓周长；t：板料厚度，t=1.5mm；：抗拉强度，=440MPaF卸=K卸F冲=0.05ΣF冲K卸：卸料力系数，K卸=0.05K推：推件力系数K推=0.055F弯曲=（N）c=0.6B：料宽（mm）t：板料厚度（mm）r:弯曲半径（mm）t：板料厚度（mm）工位一：F冲==7×4∏×1.5×440=58027N；F卸=K卸F冲=0.05×58027=2901N；FA=F冲+F卸=60928N工位二：F冲==73×1.5×440=48180N；F卸=K卸F冲=0.05×48180=2409N；FB=F冲+F卸=50589N工位三：F冲==403×1.5×440=265980N；F卸=K卸F冲=0.05×265980=13299N；FC=F冲+F卸=279189N工位四：F弯曲=0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444N工位五：F弯曲=0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444N切断：F落==24×1.5×440=15840N；所以总冲裁力：ΣF=FA+FB+FC+2*F弯曲+F落=437434N4.2、压力机的选择通过校核，选择高速自动压力机J21G-25能满足使用要求。其主要技术参数如下表。JH21-60公称压力/KN600滑块行程/mm140行程次数(不小于)(次/min)70封闭高度/mm300倾斜角15°滑块中心至机身距离/mm270(标准型)工作台尺寸(左右)/mm870(标准型)工作台孔尺寸(前后)/mm520模柄孔尺寸(直径×深度)/mmФ50×60工作台板厚度/mm60电动机/kw5.54.3压力中心计算压力中心就是我们冲裁时的合力作用点，称为模具压力中心。方法：在CAD里面找到面域，即冲裁面域，利用CAD查找功能找到压力中心。因为只有模具的压力中心通过模柄的轴线与压力机滑块的中心线，才能使模具工作时受力平衡。所以，通过看模具总装配图就知道压力中心的位置，即为模柄轴线对应的俯视图上前后对称轴线上的位置。在所画坐标系中质心坐标（945.2413，-736.5916）。第五章刃口尺寸的计算依据级进模具的特点，以及零件的结构特点，刃口尺寸计算只能采用凸模与凹模配合加工的方法。凸、凹模刃口尺寸计算原则：⑴落料模先确定凹模刃口尺寸。落料时，以凹模为基准刃口。⑵冲孔模先确定凸模刃口尺寸。冲孔时，以凸模为基准刃口；⑶选择模具刃口公差时，a，一般冲模精度比工件精度高2～3级。b，工件精度为IT13级。c，工件按“入体”原则标注（即标注公差向实体单向标注）。该零件凹模刃口各部分尺寸按凸模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值Z~Z=0.100~0.140。刃口分为变小的尺寸（A类）、变大的尺寸（B类）和不变的尺寸（C类），分别计算。式中A、B、C—工件公称尺寸（mm）；Δ—零件公差；xΔ—磨损量，磨损系数x与零件制造精度有关，零件精度为IT13时，x＝0.75；δp—凸模制造公差。B类尺寸4-0.75X0.048=3.9640+0.01213.48-0.75×0.110=13.3970+0.01510.02-0.75×0.110=9.9370+0.0156.5-0.75×0.075=6.3440+0.0122.0-0.75×0.048=1.9640+0.01210.02-0.75×0.110=9.9370+0.01512.86-0.75×0.110=12.7770+0.0156.76-0.75×0.075=6.6040+0.0129.54-0.75×0.110=9.4570+0.0153.5-0.75×0.048=3.6140+0.012冲裁间隙值的选取对工件质量、冲裁力的大小、模具的寿命都有显著影响。冲裁间隙较大时会出现废料穿过板料而随凸模上升的现象，也会使脆性材料从凹模孔中高速穿出，以致工件报废，甚至危及操作者的安全。第六章模具总体结构设计6.1总体结构设计自行车配件级进模见图6-1。模具工作过程:当冲床滑块下行带动上模座使模具闭合时,第1工位,通过凸模冲出定距侧刃位置、零件外形孔;第2、3、4工位,冲裁凸模进入凹模依次冲出内、外形孔;第5、6、7工位,弯曲凸模进入弯曲凹模弯曲零件侧壁,由冲裁凸模最终分割出成品零件。级进模采用弹性卸料板保证每工位卸料及细长凸模