腰带扣冲压工艺制定及冲压模具设计

腰带扣冲压工艺制定及冲压模具设计 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 腰带扣冲压工艺制定及冲压模具设计 [摘要] 本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计;是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺，在进行的比较中需要考虑的内容包括对制件成型工艺的，如何确定工艺方案、排样及选择压力机型号。确定模具的总体结构、凸凹模的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性。 [关键词]工艺分析 冲压方案 排样 尺寸计算 零件结构 随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑料的重要条件。 特别是近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如:家用电器、仪器仪，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需要形状的零件或制品，这种专用工具统称模具。 模具在国民经济中所占据的地位日益显著，可以说人类的衣、食、住、行，没有拿一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电 1 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。随着我国国民经济的迅速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。模具工业不但在国民经济中占据重要地位，在世界市场上也是独树一帜。世界模具市场总体上供不应求，市场需求在600到650亿美元。如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。 模具按制造的产品分类，可以分为塑料模具(又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具)、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，尤以注塑模具和冲 压模具用途广、技术成熟、占据的比 重大。本文以防护罩的模具设计为 例，详细论述塑料的工艺特性、ABS 塑料的工艺参数、型腔和型芯的结构 形式、模具的机构设计、模架的选择 原则，力求做到理论联系实际和反映 国内外先进水平 。 如图1所示零件为腰带扣，材料 为Q235A，材料厚度t=2mm，大批量生 产。 一、零件冲压工艺性分析 (一) 零件材料 该腰带扣所选用的冲裁材料为Q235A钢，该类钢属于普通碳素结构钢，具有比较优良的冲裁性能。 2 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 (二) 零件结构 从零件图可知，该零件结构简单，上下左右对称，在零件外形轮廓连接处使用了4×R2圆角光滑连接，比较适合于冲裁。 (三) 零件尺寸精度 除尺寸12 其公差等级为IT11级(《冷冲模设计与指导附录》)外，其余尺寸均为未注公差的自由尺寸，在冲压工序中一般按IT14级来确定。查《冷冲模设计与指导附录》可得各零件尺寸公差为: 外形尺寸:65 ，24 ，30 ，R2 ，R30 ; 内形尺寸:10 ; 孔中心距:37?0.31。 (四) 结论 以上零件各组成尺寸的精度要求，都满足冲裁工艺要求 二、冲压工艺方案 完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有冲孔、落料两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。 (一) 方案一 采用单工序模生产方式，先落料再冲孔。该方案模具结构简单，需要两道工序、两副模具才能完成零件的加工，生产效率低，生产过程中由于零件较小，操作也不很方便。同时孔边距尺寸12 3 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 精度不易保证。 (二) 方案二 冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。 级进模生产适用于产品批量大、模具设计、制造与维修水平相对较高的外形较小零件的生产。 (三) 方案三 采用复合模生产，落料与冲孔复合。考虑到零件尺寸12 精度较高，结构简单，为了提高生产率和保证精简的尺寸精度，决定采用复合模进行生产。从工件的尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，复合模采用倒装式结构以及弹性卸料、定位钉定位方式。 三、排样 (一) 确定搭边值 查《冷冲压工艺及模具设计》 表2-8，两工件之间搭边 a1=2.2mm，工件边缘搭边 a=2.5mm，歩距为32.2mm。 条料宽度B=(D+2a) =(65+2 ×2.5) =70 (查冷冲压工艺及 模具设计》表2-9得δ=0.6) 如图2所示为零件排样图。 4 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 (二) 材料利用率 一个歩距内材料利用率: η=A/BS×100% =1780/(70×38.2)×100% =66.5% 查钢板，选用900mm×1000mm的钢板，每张钢板可以剪成14张条料(70mm×900mm)，每张钢板可以冲322个零件，因此材料总利用率: η=nA/LM×100% =322×1780/(900×1000)×100% =63.7% 四、冲裁力 (一) 落料力 F落=1.3tLτ=1.3×2×215.96×450=252.67kN (二) 冲孔力 F冲=1.3tLτ=1.3×2×2π×10×450=73.48kN (三) 卸料力 F卸=K卸×F落=0.05×252.67=12.63 kN (四) 推件力 5 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 F推=nK推×F冲=6×0.05×73.48=22.04kN (五) 总冲裁力 F总=F落+F冲+K卸+F推=252.67+73.48+12.63+22.04=60.82kN 五、压力中心 由于工件x、y方向都对称，因此压力中心为工件的几何对称中心x0=32.25，y0=0。 六、凸、凹模刃口尺寸计算 凸、凹模刃口尺寸计算详见表1。 表1 凸、凹模刃口尺寸计算 制造公基本尺寸及分类 冲裁间隙 磨损系数 计算公式 计算结果 差 D1d=64.63 (D1max) 凸模配作保证 =65 双面间隙 0.246~0.36 Zmin=0.246 落工件公差(D2max) D2d=23.74 Zmax=0.36 料为IT14Dd=(Dmax-=24 Zmax-Zmin Δ/4 同上 凹级，故xΔ) =0.36-0.246 D3d=29.74 模 x=0.5 (D3max) =0.11 凸模配作保证 =30 双面间隙 0.123~0.18 R2 Dd=1.88 6 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 同上 制造公基本尺寸及分类 冲裁间隙 磨损系数 计算公式 计算结果 差 冲dp=10.18 孔(Dmin) dp=(dmin+凹模配作保证同上 同上 同上 凸=10 xΔ) 双面间隙模 0.246~0.36 工件公差孔L1 为IT11Lp=(L1min 边同上 同上 L1p=11.97 = 级，故+xΔ) 距 x=0.75 孔 中L2?Δ/2 Ld=(L2min同上 x=0.5 Δ/8 L2d=37?0.078 心=37?0.31 +xΔ)? 距 接上表 七、工作零件结构设计 (一) 凹模尺寸 凹模厚度H=Kb(?15mm) =0.28×65=18.2mm 凹模边缘壁厚C?(1.5~2)H =(1.5~2)×18.2=(27.3~36.4) 实际取C=30mm。 凹模边长L=b+2C=65+2×30=125mm。 查标准JB/T7643.1-2008，凹模宽125mm。 7 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 因此确定凹模外形尺寸为125×125×18mm;将凹做成薄板形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为125×125×14mm。 (二) 凸凹模尺寸 凸凹模长度L=h1+h2+h=14+10+24=28mm 其中，h1为凸模固定板厚度;h2为弹性卸料板厚度;h为增加高度(包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等)。 (三) 冲孔凸模尺寸 冲孔凸模长度L凸=h1+h2+h3=14+12+14=40mm 式中，h1为凸模固定板厚度;h2为空心垫板厚度;h3为凹模板厚度。 八、其他模具结构零件 根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查标准JB/T7643.1-2008，确定其他模具结构零件，见表2. 表2 其他模具结构零件 序号 名称 长×宽×高 材料 数量 1 上垫板 125×125×6 T8A 1 2 凸模固定板 125×125×14 45 1 3 空心垫板 125×125×12 45 1 4 卸料板 125×125×10 45 1 5 凸凹模固定板 125×125×16 45 1 6 下垫板 125×125×6 T8A 1 根据模具零件结构尺寸，查GB/T2855.1-2008选取后侧导柱125×125×(160~190)标准模架一副。 8 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 九、冲压设备选用 根据总冲压力F总=352kN、模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用J23-63开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要技术参数如下: 公称压力:630kN;滑块行程:130mm;行程次数50次 /分;最大闭合高度:360mm;连杆调节长度:80mm;工作台尺寸(前后×左右):480mm×710mm。 十、冲压工艺规程示例 表3所示为工艺流程卡片。 表3 工艺流程卡片 工作材料 毛皮种类 零件名称 零件号 共 页 车间 型别 程序 Q235 板料 腰带扣 第 页 设备类工件 工序号 工序名称 工作地 页次 设备名称 工时定额 附注 型 等级 1 切料 剪床 2 冲裁 压力机 J23-63 3 去毛刺 4 检验 游标卡尺 更改编签日更改编签日工艺员 车间主任 单 号 字 期 单号 号 字 期 工艺组长 工艺室主任 9 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 表4所示为冲压检验卡片。 表4 冲压检验卡片 零件名称 零件号 工序号 共 页 车间 检验图表 型别 腰带扣 材料 硬度 Q235A 项目号 检验类容 检验工具 1 各主要尺寸 游标卡尺 更改编日更改编日签字 签字 工艺员 车间主任 单 号 期 单号 号 期 工艺组长 工艺室主任 十一、模具总装备图 表5所示为模具零件细表。 模具总装备图如图3所示。 表5 模具零件明细表 序号 名称 数量 材料 热处理 标准代号 参考尺寸 备注 1 下模座 1 HT200 GB/T2855.2-2008 125×125×35 2 螺钉 4 45 GB70.1-2000 M8×f40 3 圆柱销(2) 2 45 GB119.1-2000 Φ10×45 4 凸凹模 1 T10A 60~64HRC 5 导柱 2 GGr15 60~64HRC GB/T2861.1-2008 Φ22×150 6 挡料销 1 45 43~48HRC JB/T7649.10-2008 10 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 7 导套 2 GGr15 58~62HRC GB/T2861.3-2008 Φ22×80 8 上垫板 1 T8A 54~58HRC 序号 名称 数量 材料 热处理 标准代号 参考尺寸 备注 9 导正销 2 45 GB119.1-2000 Φ10×35 10 螺钉 2 45 GB70.1-2000 M8×60 11 推荐块 1 45 34~38HRC 12 凸模 2 T10A 56~60HRC JB/T5825-2008 13 模柄 1 Q235A JB/T7646.1-2008 14 推杆 1 45 28~32HRC 15 骑缝销 1 45 GB119.1-2000 Φ4×14 16 上模座 1 HT200 GB/T2855.1-2008 125×125×30 17 凸模固定板 1 45 28~32HRC JB/T7643.1-2008 125×125×14 18 空心垫板 1 45 28~32HRC JB/T7646.3-2008 125×125×12 19 圆柱销(1) 2 45 GB119.1-2000 Φ10×62 20 凹模 1 Cr12 60~64HRC JB/T7643.1-2008 125×125×14 21 卸料板 1 45 28~32HRC 125×125×10 22 橡胶 1 23 凸凹模固定板 1 45 28~32HRC JB/T7643.1-2008 125×125×14 24 下垫板 1 T8A 54~58HRC JB/T7643.3-2008 125×125×6 25 卸料螺钉 4 45 24~28HRC JB/T7650.5-2008 26 导料销 2 45 JB/T7649.10-2008 27 螺钉 1 45 GB70.1-2000 M8×25 接上表 十二、模具零件图 模具零件图如图4至图15所示。 作者签名: 11 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 12 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 13 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 14 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 15 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 16 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 17