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1、20220103号件工艺分析及模具设计针对此次镀金课程设计，我对此零件进行了工艺分析，主要包括结构工艺分析、尺寸精度分析，材料和生产批量分析，最终我制定了该零件的冲压工艺方案，选用的冲裁模具类型为倒装式落料冲孔复合模。之后，我进行了模具设计前的工艺计算，确定排样方式为有废料式直排，同时确定送料步距和条料宽度，通过对冲压力的计算,初步确定压力机型号。经过对零件的外形进行分析，此零件的外轮廓采用配合加工,内孔采用分开加工。通过计算，得出落料件和冲孔件的凸模与凹模的刃口计算尺寸。我根据JB/T8067.11995标准，选用冷冲模复核模典型结构中的矩形厚凹模典型组合。设计内容主要包括落料凹模、冲孔凸模
2、、凸凹模的设计，导料销和推料销等定位零件的设计，卸料和推件零件的设计，以及模架、模柄、固定板、垫板、螺钉与销钉等结构零件的设计。模具设计完成后，我进行了模具设计的校核，主要包括对模架闭合高度的校核、压力机装模高度的校核、压力机平面安装尺寸的校核。完成校核后,我所设计的倒装式落料冲孔复合模符合生产与应用要求。关键词：倒装式落料冲孔复合模；有废料式直排；矩形厚凹模典型组合符号表t板料厚度mm上偏差mmB条料宽度mm下偏差mmC送料步距mmX刃口计算系数F1推件力kNES孔类零件上偏差mmF2顶件力kNEI孔类零件下偏差mm尸3卸料力kNes轴类零件上偏差mmK1推件力系数ei轴类零件下偏差mmK2
3、顶件力系数dP冲孔件凸模尺寸mmK3卸料力系数dd冲孔件凹模尺寸mmZmaX最大双面间隙mmDP落料件凸模尺寸mmZnm最小双面间隙mmOd落料件凹模尺寸mm工件公差mm4第一类尺寸mmL冲裁件最大长度尺寸mmBj第二类尺寸mmB冲裁件最大宽度尺寸mmCj第三类尺寸mm1绪论1.1 背景11.2 零件说明12工艺分析22.1 结构工艺分析22.2 尺寸精度工艺分析22.3 材料和生产批量分析22.4 冲压工艺方案的制定33工艺计算43.0毛坯尺料计算43.1 排样设计53.1.1 确定排样方式53.1.2 确定送料步距和条料宽度53.1.3 材料利用率的计算63.2 冲压力的计算和压力机的选择
4、73.2.1 冲裁力的计算73.2.2 卸料力及推件力的计算83.2.3 总冲压力计算93.3 模具压力中心的计算93.4 压力机的初步选择103.5 刃口尺寸的计算103.5.1 落料落料工序刃口尺寸介绍104落料冲孔复合模设计134.1 模具总体结构设计134.2 模具主要工作零件设计134.2.1 落料凹模设计134.2.2 冲孔凸模设计164.2.3 凸凹模设计174.3 模具定位零件设计184.3.1 导料销设计184.3.2 挡料销设计194.4 模具卸料与推料零件设计194.4.1 卸料板的设计194.4.2 弹性元件的设计194.4.3 上模推件零件设计194.5 模具结构零件
5、设计204.5.1 模架的选用204.5.2 模柄的选用214.5.3 固定板的设计214.5.4 垫板的设计214.5.5 螺钉与销钉的选用215模具设计校核235.1 校核模架闭合高度235.2 校核压力机装模高度235.3 校核压力机平面安装尺寸23参考文献24致谢25附录261绪论1.1 背景飞机在航空工业中，锁金零件是组成现代飞机机体的主要部分，约占飞机零件总数量的70%,制造工作量约占整架飞机劳动量的15%,并有品种多数量少，结构复杂、外廓尺寸大、刚性小等特点，直接影响飞机整机质量和生产周期。锁金件分为直线型弯曲件和复杂型面零件。对于直线型弯曲件目前采用多处理机数控系统的压弯机己占
6、主流，可自动而连续地对后挡架和滑块位置进行测量，与给定值进行比较以便校正，并可利用数控系统预选油缸油压，可调节后挡架的运动速度且可自动编程。对于复杂型面零件的成形较为复杂，其成形设备有蒙皮拉形机、型材拉弯机和喷丸成形机。1.2 零件说明此次镀金课程设计，我所准备的待冲裁零件是一个夹板零件。该零件将由落料冲孔和弯曲加工工序加工而成，其中零件落料部分的外轮廓为矩形，冲孔部分是在落料件的两端冲出两个圆孔。公差等级取ITI4级。零件厚度为Immo材料为Q235钢。该零件的整体外形及尺寸如图1.1所示。50图1.1待冲裁零件图2工艺分析通过对冲裁件有序合理的工艺分析，审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位
7、置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配，确保零件加工的可行性与经济性；同时通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解,以便制订出合理的工艺规程。2.1 结构工艺分析该零件结构对称,形状简单。主体尺寸为长59mm,宽为IOmm,板件厚度为1.0mm。内部有两个圆孔，圆孔尺寸为4mm,圆心与边距为5mm。通过对形状进行分析，该零件适合采用冲裁加工方法。2.2 尺寸精度工艺分析查表3-8（见附录），根据冲裁件内、外形一般所能达到的经济精度，该零件的公差等级取IT14级。冲压件的尺寸公差应按照“入体原则”标注，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件下偏差为零，上偏差为
8、正。查标准公差数值表（见附录），确定该冲裁件的外轮廓各尺寸及偏差为：5於0.74、IoQO.43；冲裁件内部圆孔尺寸及偏差为：403o查表39（见附录2）,根据冲裁件一般能达到的两孔中心距离公差，确定该冲裁件孔中心距尺寸及偏差为：500.150查表3-12（见附录3）,根据一般冲裁件剪断面所能达到的粗糙度，确定该冲裁件的剪断面粗糙度为Ra6.30综上，此冲裁件的精度等级符合冲压工艺能够加工出的精度等级要求。2.3 材料和生产批量分析该冲裁件所采用的材料为Q235钢，抗拉强度Ob为432461Mpa该材料含碳适中，综合性能较好，具有良好的强度和塑性，料厚1.0mm,均满足冲裁件的材料要求；该工件
9、采用大批量生产，符合冲压生产的要求。2.4 冲压工艺方案的制定此工件的基本工序较少，仅为落料、冲孔和弯曲，可能采用的冲压工艺方案有3个。各工艺方案及其相应结构特点见表2.1。表2.1工艺方案表序号工艺方案结构特点1单工序生产落料一冲孔一弯曲模具结构简单,但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。且两道工序中的定位误差，将导致孔心距尺寸精度难以保证。2落料冲孔复合一弯曲单序同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模，降低了模具成本，提高生产效率，也能提高压力机等设备的使用效率；操作简单，方便，适合大批量生产;能可靠地保证孔心距尺寸精度3级进模生产
10、冲孔落料弯曲连续同一副模具不同工位完成两道工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高;两工位之间的定位要求非常高，否则无法保证孔心距尺寸精度综合考虑上述3种工艺方案,方案一的模具结构简单,但需三道工序、三副模具，生产效率低，零件尺寸误差累积大，精度较差，不适用于生产批量较大的情况。方案三只需一副模具，生产效率也较高，但工件精度稍差，模具制造、装配也较复杂。由于工件孔边距为5mm,因此，采用落料冲孔复合模就成为方案。此方案只需一副复合模具与一副单序模，冲压件的尺寸精度易保证，生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。所以，确定方案二为
11、最终设计方案冲压该工件。3工艺计算本章主要进行冲裁件加工前的工艺计算，主要包括该零件冲裁加工前的排样设计、确定送料步距、材料利用率的计算、冲压力的计算、压力机的初步选择、凸凹模刃口尺寸的计算等。3.1 毛坯尺寸计算弯曲件的展开长度等于各直边部分长度尺寸与各弯曲圆弧部分长度尺寸之和。直边部分的长度是不变的，而圆弧部分的长度则需考虑材料的变形和中性层的位移。r0.5t的弯曲件由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和；rV0.5t弯曲变形时不仅零件的圆角弯形区产生严重的弯薄，而且与期相邻的直边部分也变薄，帮应按变形前后体积不变条件来确定坯料长度。在塑性弯曲
12、时，中性层的位置要发生位移，所以计算中性层展开长度，首先应确定中性层位置中性层位置以曲率半径P表示，计算公式为：p=r+xt式中：r弯曲件的内期曲半径；I-材料厚度；X-中性层位置系数。表31中性层位移系数X值r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2X0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.53456728X0.340.360.380.390.40.520.440.460.480.5根据公式得:p=r+xt=20.38X2=2.76展开长度根据公式得：L=2a+2b+c+2p=59mm59图3-1展开图3.1
13、排样设计3.1.1 确定排样方式此工件形状简单，外轮廓形状近似为长方形。为了保证冲裁件质量，提高模具寿命，因此采用有废料排样。采用有废料排样时，冲件尺寸完全由冲模保证，冲件与冲件之间，冲件与条料边缘之间留有搭边(Q、1)o为了保证材料利用率，根据冲件形状，排样方法选择直排。同时以边长59mm确定条料宽度和条料宽度。3.1.2 确定送料步距和条料宽度此工件采用单排排样，采用导料板导向，有侧压装置，这种情况下，条料是在侧压装置作用下紧靠导料板的一侧送进的需在条料与另一侧导料板间留有间隙Z。有侧压装置时，条料宽度B计算公式：B=(Dmax+2+)(3.1)导料板间距离计算公式：Bq=B+Z(3.2)
14、式中OmaX条料宽度方向冲件的最大尺寸，mm；Q工件与条料侧边最小搭边值，mm；条料宽度方向(负向偏差)，Z导料板与最宽条料之间的间隙。根据工件料厚LOmm,外形为方形，查最小搭边值的经验数据表(见附录)，工件与条料侧边最小搭边值为1.8mm。根据工件外轮廓长为59mm和工件料厚1.0mm,查条料宽度的单向搭边表(见附录)，得到条料宽度的下偏差A=0.6mm。根据工件料厚LOmm和条料宽度查导料板与最宽条料之间的最小间隙表，得到最小间隙值Z=0.6mm。计算得到条料宽度：F=5921.8+0.6=63.20.6mm；送料步距C计算公式：C=O+Qi(3.3)式中C送料步距，mm；D平行送料方向的工件尺寸，mm；1工件间搭边值，mm。根据工件料厚Lomm,外形为方形，查最小搭边值的经验数据表（见附录），工件间搭边值为1.5mm。平行送料方向的工件尺寸。=Iommo计算得到送料步距：C=101.5=11.5mmo综上：条料宽度B=63.2mm,送料步距C=11.5mm。最终得到排样图如图3.1所示。图3.1排样图3.1.3 材料
