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1、 湘潭大学课程设计论文题 目： 连接盖冲压模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2017.1.11 借鉴1%第一章 冲压件工艺性分析1.1分析技术要求是否合理图1-1该零件形状简单，尺寸精度要求不高，是由拉伸和翻边等工序组成的复合件。工件的尺寸精度：冲裁件的精度要求，应在经济精度范围内（所谓经济精度是指在正常加工条件下，采用符合标准的设备工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间所能保证的加工精度），对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔比落料件高一级。对与本次设计，未标注有尺寸精度，考虑到成本，按照一般精度要求来
2、加工应该可以满足其工作性能，本工件要求内精度，故除特别要求工件精度等级选取IT14。没有热处理要求1.2审查零件材料选用是否得当考虑到产品成本和零件的使用性能，选用常用材料08F，是 优质碳素结构钢，屈服强度180MPa，抗拉强度280390MPa，抗剪强度200310延伸率32，适宜冲压选择。1.3冲裁件工艺性分析一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求。冲裁件的工艺性合理与否、，影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率等，在设计中应尽可能提高其工艺性。冲裁件的形状尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排
3、样的形状，以减少废料。矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。 冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。冲裁减凸出或凹入部分不能太窄，尽可能避免过长的悬臂和窄槽。最小宽度b一般 不小于1.5t，若冲裁材料为高碳钢时，b2t，Lmax5b，当材料厚度t1mm时，按t=1mm计算。冲裁件的孔径因受孔凸模刚度和强度的限制，不宜太小，否则容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸取决与冲压材料的力学性能、凸模强度和模具结构。冲孔件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不能过小，以避免工件变形、模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影
4、响模具寿命。本次设计，该零件是轴对称件，冲裁结构较为简单，厚度仅为1mm，冲裁性能较好，工艺性容易满足材料。1.4翻边工艺性分析 一般情况下，圆孔翻边时的孔缘在单向拉应力作用下，切向伸长变形引起的厚度减薄最大，最容易破裂，由于材料性质不均匀，孔缘各处允许的切向延伸率不一样，一旦孔缘某处的伸长变形超过了该处延允许的材料伸率，该处就会因厚度减薄过大而破裂。翻边时的变形区基本上限制在凹模圆角区之内，凸模底部材料为只要变形区，处于切向、径向二向受拉伸的应力状态。切向应力在孔边缘最大，径向应力在孔边缘为零。圆孔翻边时的变形程度用翻边系数K表示： 式中 d毛坯上圆孔的初始直径；D翻边后竖边的中径。影响圆孔
5、翻边成形极限的因素如下： 材料伸长率和硬化指数n大，小，成形极限大。孔缘如无毛刺和无冷作硬化时，较小，成形极限较大。为了改善孔缘状况，可采用钻孔代替冲孔，或在冲孔后进行整修，有时还可在冲孔后退火，以消除孔缘表面的硬化。用球形、锥形和抛物线凸模翻边时，变形条件比平底凸模优越，较小。在平底凸模中，其相对圆角半径/t越大，极限翻边系数可越小。板材相对厚度越大，越小，成形极限越大。毛坯尺寸的计算：（1）毛坯翻边预制孔直径 式中 D翻边直径19（按中线计）（mm）； H翻边高度（mm），H=6mm； R竖边与凸缘的圆角半径（mm），r=1.5mm； R料厚（mm），t=1mm。 则： 已知预制孔直径为9
6、.7mm （2）毛坯的直径 当零件的弯曲角为时，则毛坯的展开长度为已知，d=49，r=1.5，H=5 D=57第二章 冲压工艺方案的确定考虑到需落料、冲孔、拉深、翻边成形四道工序，可以有以下种方案：方案一：先落料冲孔，后拉深翻边成形，采用单工序生产。方案二：落料-冲孔-翻边-拉深复合模，采用复合模生产。方案三：落料-冲孔-翻边-拉深级进模，采用级进模生产。方案一结构简单，但需两道工序、两副模具才能完成，效率较低，且精度不易保证。如此浪费了人力，物力，财力。从经济角度考虑不妥当，难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具即可成型，该工艺特点首先进行落料，再冲孔，翻边，拉深成型。采用这种方法加工的
7、工件外观平整、毛刺小、产品质量高，而且大大的提高了生产效率，也解决了操作者将手放入模具内的不安全因素，复合模能在压力机的一次行程内，完成落料、冲孔、及拉深、翻边数道工序。在完成这些工序的过程中，冲件材料无须进给移动。 复合模具具有以下主要特点：1） 冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一直性好。2） 冲件表面较为平整。3） 适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。4） 可从充分利用短料和边角余料。、5） 冲裁件内孔和外缘的相对位置精度容易保证，而且板料的定位精度要求比级进模低6） 冲模面积较小。复合模也存在一定的问题，如凸凹模内、外形间的壁厚，或内形与外形间壁厚，都不能过薄，以免影响强度
8、。另外，冲件不能漏下，需要解决出件问题。同时，复合模具结构也较为复杂。同样用复合模生产可分为采用筒形料加工和板料加工。筒形料加工工件厚度不能保证。板料加工模具结构相对复杂。方案三：级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产，也只需要一副模具，制造精度较高，先落料后冲孔，再进行拉伸翻边成形，但是级进模较难保证内、外相对位置的一直性，材相对生产周期长，其模具结构复杂，成本高，料的定位与送进是级进模设计中的关键问题。通过上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二的板料加工为佳。第三章 排
9、样及材料利用率的计算3.1排样的设计冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况。结构废料由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要
10、切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：（1）有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图a所示。（2）少废料排样 沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图b所示。（3）无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。如图c所示。 A图3-1排样方法 a) 有废料排样 b) 少
11、废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%95%，少废料排样法也可达70%90%。少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨
12、损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。1 有废料、少废料或无废料排样。按工件的外形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等考虑到造作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高，但过小时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时候还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损。影响搭边值的因素主要有以下几点：1.材料的力
13、学性能 塑性好的材料，搭边值要大一些，硬度高与强度大的材料，搭边值可小些。2.材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大。3.工件的形状和尺寸 工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。4.排样的形式 对排的搭边值大雨直排的搭边。5.送料及挡料的方式 用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。查得搭边值=1.5mm，=2.1mm。条料送进步距h=57+1.5=58.5mm 3.2材料利用率的计算 一个步距内的材料利用率 式中 A冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（） 一个步距内的冲件数目；n取1 B条料宽度（mm）； h进距（mm）A=3.1457/257/2=2550（）B=61.2，=71.2%第四
14、章 各部分工艺力的计算4.1冲裁力的计算冲裁力计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离的力，其大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度等参数有关。冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 4.1.1冲压力的行程曲线 在冲裁过程中，冲裁力的大小是不段变化的，图4-1为冲裁时冲裁力-凸模行程曲线。图中AB段相当于冲裁的弹性阶段，凸模进入材料后，载荷急剧上升，但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段，载荷的上升就缓慢下来，如BC段所示。虽然由于凸模挤入材料使承受冲裁力的材料面积秒减小，但只要材料加工硬化的影响超过受剪切面积小的影响，冲裁力就继续上
