1、 毕 业 论 文（设计） 论文题目 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 姓 名 000000 学 号 0000000000000 院 系 经济技术学院 专 业 机制 指导教师 0000000 职 称 教授 中国 合肥 二 o 一五年 五月 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 1 页 共 19 页 目录 1绪 论 .2 1.1 冲压技术 .2 1.2 模具的介绍 .2 1.3 冷模具的介绍 .3 2工艺分析 .3 2.1 弹簧片的工艺分析 .3 2.2 冲压工艺性分析 .3 3工艺方案的确定 .4 4主要的设计及计算 .5 4.1 毛坯尺寸的计算 .5 4.2 排样方式的确定 .6 4.3 载体的设
2、置 .7 4.4 条料宽度的确定 .7 4.5 条料宽度，材料的进距和材料利用率的计算 .7 4.6 冲压力的确定和压力中心的确定 .8 4.7 压力机的选择 .8 4.8 刃口分解设计 .8 4.9 刃口尺寸的计算 .9 5模具主要零件设计 .9 5.1 凹模和凸模 .9 5.2 卸料版 .12 5.3 上垫板 .13 5.4 设计导向零件 .14 5.5 设计固定零件 .14 6模具总装图绘制与模具零件材料的选用 .14 结论 .17 致谢 .17 参考文献 .18 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 2 页 共 19 页 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 作者： 000000 指导老师：
3、00000 （ 经济技术学院 机制 ） 摘要： 在现代的中国，有关机械这一方面的发展是越来越快，从而对模具的要求也是原来越严格，然而其中的冷冲模又是极其重要的。冷冲模具在整个模具行业中占了很大部分，根据专 业人士推测，以后的中国，冷模具每年都会保持一定的增长速度，发展的相当快。 完成一个制件的一个很重要的手段就是进行冲压，冲压成型的对象的材质往往是比较柔软的金属，比如弹簧片的材质是比较柔软的金属。现在就根据冷冲模具的有关知识，以弹簧片为对象，用级进模对其进行设计，利用 AutoCAD 软件画出它的装配图，莫一个零件图，或者有关的图形。确定了制件的设计路线，明确了冲压成型的每一个工艺，并且每一个
4、工艺中所需要的计算与校核，这样以来就可以确定模具安全，稳定，正常的运作。 通过这次的实践，我学到了从课本上没有学到的知 识。并且对于课本上的知识，运用的非常好，并且比以前更加的了解。也达到了本课题的正确要求。 关键词 ：弹簧片 冲裁 弯曲 1 绪论 1.1 冲压技术 这些年来，冲压成型在与高新技术完美结合之后，尤其是与现代化计算机与信息技术以及与现代测控技术的完美结合之后，获得了飞跃式的发展速度。但我国的冲压技术与那些欧美国家相比，还有一段很大的差距，这些差距主要体现在模具装备及其制造工艺上，冲压的基础理论和成型工艺上，这样会导致我国的模具的健康，性能，效率，精度等 各个方面不如一些欧美的发达
5、国家。 因为有了冲压技术与计算机信息技术的完美结合，工业产品的质量有了前所未有的提高，更新变化快，产品的种类多，批量大，成型形状复杂，精度高，特别是有了 CAD， CAM 等一些辅助软件，有了数控切削加工，数控电加工的技术。在信息化带动的今天，在全球化速度之快的今天，我国的冲压技术必须要提高，这样才能提高我国国家的综合国力。通过国家的改革开放与科学发展，利用强有力的措施，在我们机械人的拼搏下，我国的冲压技术肯定会更上一个台阶，最终达到先进国家的水平。在十三五期间，在新一代中央领导人的带领 下，坚持走新型化的工业道路，持续地提高自主创新能力，我们相信我国的冲压技术一定会达到理想的水平。 1.2
6、模具的介绍 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 3 页 共 19 页 大部分人对模具是非常熟悉的，像在一些机械，电工，车辆，仪器，船舶等行业中，用到模具成型的零件就占到 70%左右。因为模具成型精度高，生产效率高，耗能少，统一性好，这些优点是它与别的成型方式最大的不同之处。因此模具生产出的最终产品价值非常高，甚至高出模具本身的百倍。因此判断一个国家的制造业的水平之一就是模具技术。然而其中的冷冲模具又是非常重要的。 1.3 冷冲模的介绍 冷冲模一般是安装在压力机 上的，常温下，通过对板料施加外力，从而使板料变形，从而获得制件的工具。按照工艺的类型可以分为冲裁模，弯曲模，拉伸膜，成型模。按照工序组
7、合程度分，可以分为单工序模，复合模，级进模。 2 工艺分析 2.1 弹簧片的工艺介绍 对此产品工艺性的分析，画出它的零件图和装配图。确定出它的所有的冲压方案，并从中选出最好的方案，在这之后，在每个工序中，进行相关的数据计算。得出模具的结构，最终把模具设计出来。 2.2冲压工艺性分析 冲压工艺方案和工艺性分析组成了冲压工艺的设计，为了避免更多的材料浪费，为了避免更多 的作业时间，为了避免更多的工序数量，得到安全，正常，可靠的优质成品，而且模具非常健康并且长寿，而且使模具有一个简单的结构，减少更多的劳动量和成本，就需要非常好的工艺方案和有优良的工艺性。冲裁件对于冲裁工艺的适应性就叫冲压工艺性，一个
8、制件的结构形状是否复杂，精度要求的高低，技术的要求，形位公差，对工艺的影响是非常之大的，直接影响到模具寿命，冲压件的质量等，所以必须要把其工艺性进行提高，在使用材料的这一项上看，这个零件是采用的塑性很好的 AO纯铝，这样就会使它的冲压性能非常好，在零件精度这一项上看，这个零件并没有 按 IT14公差进行，所以冲压零件精度也能满足精度要求，在工艺这一项上来看，这个零件有落料，拉深，切边，冲孔这四种工序，在弹簧片结构这一项上来看，这个零件利用冲压成型最好。 原始资料 : 工件名称：弹簧片 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 4 页 共 19 页 工件简图：如图 2-1所示 材料： QSn6.5-0
9、.1Y 厚度 :0.5 材料冲压性能非常好，非常有利于冲裁。 这个制件的结构并不怎么复杂，主体的部分为阶梯圆筒形，可以用拉伸的方法进行成型。有一个 8mm的孔，孔与制件外围的距离分别 4mm、 4mm， 4mm,39mm.这些距离远大于材料厚度 0.5mm，是非常满足冲裁的。冲裁时对孔径的要求也是有一点的，通过查资料，此材料的抗剪切强度所对应的孔的直经能满足冲孔时的最小孔的直径的要求，然而材料： QSn6.5-0.1Y本身就有非常好的冲裁性能，便于冲裁工件别的好多尺寸也没有标注尺寸公差，就可以把它当做自由公差，要想更好的进行设计，我们可以取合适的等级精度，若是这样做的话，应该能达到本次课题的预
10、期效果。 3 工艺方案的确定 工艺方案的确定就是确定相关的工艺工序，工艺工序之间的排列与合成，工艺参数。冲压方案有好多种，我们要一个一个的方案，一个一个的工序去分析，在经济等因素的考虑下，选择最合理的方案。 第一种：利用单工序冲裁模，第一步落料，第二步冲孔，最后成型。在压力机的一次作业行程中，在模具莫一工位中会完成莫一工序的冲压。这样的话，需要非常多的模具，就有很高的成本，但它有非常简单的操作，也有利于维护与保养，最主要的是它还能大批量生产。从整体上看，优点大于缺点。 第二种：利 用复合冲裁模，同时进行落料冲孔，最后成型。在模具的莫一工位上在同一时间完成两个或者两个以上的冲压工序。因此，它不需
11、要太多的冲裁图 2-1 工件简图 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 5 页 共 19 页 模具，但对于冲裁模具的要求非常严格。并且很难维修保养，制造出来的精度也不高。并且在作业中，经常出现问题。 第三种：利用级进冲裁模，按照一定的顺序，将冲裁件的全部工序在一次冲压行程中完成，其中的条料会在不同的工位上完成冲裁。这样就只需一个模具。这样以来，对于精度的要求非常之高。有了非常复杂的操作，但同样也有了非常少的成本。 综合上面三种方案优缺点的分 析，最适合本课题的应是第一种方案。可以在落料冲孔复合模和成型模上一次性的，非常迅速的完成作业。 4 主要的设计及计算 4.1毛坯尺寸的计算 查阅资料得 )(
12、17.01 8 0/)1 8 0/000 txrtxrL （弯曲当 90 时 )(57.12/) 00 txrtxrL （弯曲 式中 -弯曲件中心角 ( )； r-弯曲件内表面的圆角半径 (mm)； 0x -弯曲件中性层系数； 图 4-1 弯曲毛坯长度 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 6 页 共 19 页 0 -应变中性层的曲率半径 (mm)。 所以 L 展开为 43mm。 4.2 排样方式的确定 在冲裁之前，必须要确定好排样方式，排样方式的合理会影响到材料的耗能，经济的利用，制件的质量，模具的健康程度等。当生产大批量制件时，它的材料的成本占到冲裁件非常大的一部分，估计有 60%，甚至比这
13、还多，为了减少成本，减少浪费，应 该使更多的材料都能用上。所以排样的好与不好非常重要，而材料的利用率又决定了排样的好与不好。材料的利用率等于零部件的表面积除以所用材料的表面积。 = (na/Ch)100% 式中 A-冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（ mm）； n-一个进距内冲件数量； C-条料宽度（ mm） ； h-进距（ mm） 。 为了提高材料的利用率，减少成本。应该就要较少废料的表面积。废料又分为工艺废料和结构废料。零件与零件的废料和料头和料尾产生的废料叫工艺废料。而零件本身的轮廓产 生的废料为结构废料。 考虑到操作的方便，可以选作单排。 图 4-2 排样图 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模
14、设计 第 7 页 共 19 页 材料的利用率： =NA/CL 式中 A-冲裁件的表面积； N-一张板上冲件的总数目； L-板料的长度； C-板料的宽度。 这一次用的是横排 利用率大概在 65%左右。 4 3 载体的设置 在冲压的进行中，条料每一次向着前面送进的距离为步距，它的数值大小是排样沿送进的方向两个相邻的毛坯之间的最小距离值 。 步距的公式为： S = L + a 式中 S-冲裁步距 L-沿着条料送进的方向，毛坯的外形轮廓的最大宽度值 36 a-沿送进方向的搭边值 1.5 S=9.5 若使对送进，定位和导正有着益处，并且使末尾一个工位前的条料的两侧的外形完整，应该采用双侧载体。 4.4
15、条料宽度的确定 通过排样结果确定毛坯所需要条料的宽度方向的最小尺寸为条料宽度。公式为 C=D+2B+ 式中 C-条料宽度的理论值 44.5 D-垂直于送料方向毛坯的最大轮廓尺寸。 B-侧搭边值 1.3（冲压工艺与模具设计） -条料与板料之间的间隙 0.5（冲压工艺与模具设计表 2.12） 该零件条料宽度的确定： B=43+ 2 1.3+ = 45.6mm 4.5 条料宽度，材料进距和材料利用率的计算 通过查表得工件之间的搭边值 A=1.5mm，边距搭边值为 B=1.3mm 设送料进距为 H,材料利用率为 则 H=D+A=8+1.5=9.5mm 弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 8 页 共 1
16、9 页 C=D+2B=43+2*1.3=45.6mm =253/45.6*9.5=0.58 4.6 冲压力的确定和压力中心的确定 QSN6.5-0.1Y 所满足的抗拉强度为 350MPa 1.落料力 此模具的出料方式为固定卸料和后方出料。 1）冲裁力。 5 K N501 . 3 X 1 1 X 1 X 3F 7 1 . 5 K N03 X 1 5 7 X 1 X 3 5.1 冲落F2）推件力，通过查表得出推件力系数 k=0.05，凹模中的卡件数 n =h/t=6/3=2 F冲 nkf 20.055 5 0.55KN 3）卸料力。 通过查表得出 卸料力系数 K 卸 =0.05。 F卸 K卸 F
17、0.05 71.5 3.5KN 4）总冲压力 1F F1 F+ F推 + F卸 71.5+5+0.55+3.5=80.55KN 压力中心就在中点，因为此零件是一个旋转件 4.7 压力机的选择 可以选择开式压力机 JB20-10。因为它的公称压力 F=100kn 大于总冲压力，Hmax-5mm 大于或等于 Hm,Hm 小于或等于 Hm+10mm.它的滑行行程大于成型高度的2-2.5 倍，它的工作台面尺寸比模具尺寸大 . 4 8 刃口分解设计 对于一次性冲切的这样的边要么是有公差要求的，要么采用滑动配 合方式的。为了方便加工，刃口分解必须要充分考虑 加工成型方式和加工的设备。刃口分解与重组必须要朝
18、着模具简单的方向发展，最好有非常少次的分解的阶段。重组之后应当有一个简化，有应当的强度，形状有规律，方便加工的凹模和凸模。在以下情况下需要进行分解，第一种情况；零件的外围表面有毛刺，且方向各不相同。第二种情况；形状非常复杂，有的部位细而长，有的槽又非常的窄。分解后，内轮廓和外轮廓在各个阶段期间应保持圆滑和平直。分解还要满足相应的零件的尺寸，精度和形状的要求。避免过多的分段塔结点，避免塔接点在外形非常重要的地方和零件的弹簧片冲压工艺分析及冷冲模设计 第 9 页 共 19 页 薄弱之处。 4.9 刃口尺寸的计算 由给 出的题目可知，冲孔直径和冲孔尺寸均为 3.5mm 冲孔凸模刃口尺寸 落料凸模磨损
19、后变小的尺寸， pB =（ dA + /4 - minZ ） 0/4 =（ maxa -x + /4 - minZ ） 公差为 IT14 级时磨损补偿系数 =0.5。按板料厚度 0.5mm，由表可获得 =0.120mm。所以落料凸模的刃口尺寸分别为： 由表可知 Zmax=0.1 Zmin=0.06 因此 6=（ 3.5+0.25 0.47+0.47/4-0.120） =3.6mm 凹模为 3.68mm 5 模具主要零件设计 5.1 凹模和凸模 模具的好坏体现在其工作的周期上，工作的寿命上，工作的性能上，以及成本上。然而模具的结构又 决定了模具的好坏。那么我们又该如何把它的结构给设计出来呢。首先
20、要把它的最基础的结构框架给分析出来，从而把它的单位结构和形式给分析出来。而分析模具的结构的依据为工序的排样。然后要把单位结构之间的关系以及零件之间的关系给分析出来。通过对该零件的分析，加工这个零件需要两套模具。然而模具还可以有以下这样的方式进行分类。其中的一种为正装式模具，次模具是凹模组装在下模座上，不管是工件的冲孔还是工件的落料，工件或者废料很容易地落在下模座的工作台面上，也就是冲床工作台上的废料孔中，所以并不需要考虑到废料的流向。但是废料会在 凹模的孔中大量的积累，这样以来的话，就会使凸凹模孔内的小组张力变得非常的大，所以凹模的壁厚需要增加，来满足一定的强度需要。但是积累在废料孔中的废料需要进行清理，这又是相当麻烦的。板料的分开需要在压紧的情况下进行，因此它要求得平直度有一点高。那么另外一种模具就是倒装式模具，这种模具的凸模组装在下模座上，冲压所产生的废料会在凹模洞口中慢慢积累，当积累的废料越来越来多，冲压废料会从下模漏孔中流出，这样以来的话，就会免除了废料的清理这一过程，是非常
