1、课程设计说明书设计题目：汽轮机支架冲压工艺及模具设计材料科学与工程学院 材料成型及控制工程 1103 班学 生 姓 名： 巴依哈那提 完 成 日 期： 2015 年 1 月 15 日指导老师（签字）： 华中科技大学1目 录一、设计任务 2二、冲压件工艺分析 2三、工艺方案的确定 31、毛坯的展开计算 32、毛坯的排样 43、材料的利用率计算 54、冲压工序性质和工序次数的选择 55、工序组合方案及比2较 6四、各工序模具结构形式的确定 61、条料（工件）送进与定位方式 62、卸料、出件方式 73、导向方式 74、确定压力中心 75、工作零件刃口尺寸计算及其公差的确定 76、主要零部件设计 7五
2、、计算各工序的冲压力并选择冲压设备 1131、落料工序 112、冲右侧 14 圆孔工序 113、弯曲（Z 弯）工序 114、冲右侧 25 腰圆孔工序 12参考文献 13一、 设计任务：汽轮机支架冲压工艺及模具设计。零件图如图 1、2 所示，材料为 Q235，板料厚度为 6mm，生产批量为小批量。4图 1 零件图图 2 零件三维模型二、 冲压件工艺性分析冲压件的冲压工艺性是指其冲压加工的难易程度。从技术方面看，根据产品图纸，主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。
3、一般说来，工艺性良好的冲压件，可保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，产品质量稳定，成本低，还能使技术准备工作和生产的组织管理做到经济合理。冲压工艺性分析的目的就是了解冲件加工的难易，为制定冲压工艺方案奠定基础。（1）从经济方面分析，此零件的生产批量为小批量生产，采用冲压生产可以取5得好的经济效益。（2）从技术方面分析，此零件结构相对简单，外形仅由圆弧和直线组成，尺寸小，只有冲孔、落料和弯曲三个工序；零件材料为 Q235，板料厚度为 6mm，具有良好的冲压性能，适合冲裁和弯曲，而且是用于支撑的，因此对精度要求不高；普通冲裁可以满足要求。从冲裁工序来看，左侧孔的直径 孔径最小处为d1=25m
4、m，孔与工件边缘的距离为1=20， =6， 1 0.7=4.2；右侧圆孔的直径为b1=（ 25-12.5） mm=12.5mm， b 1.5t=9mm；圆孔与边缘的距离为d2=14mm， d2 1.0t；左右两孔距离远大于 1.5t，加工时相互b2=（ 16-7） mm=9mm， b2 1.0t；之间不会发生干涉；两孔间距公差为0.2mm，孔边距公差为自由公差，查冲压手册表 2-11 知工件精度满足要求；故满足冲裁工艺要求。从弯曲工序来看，两直边的长度分别为显1=（ 25+3012） =43， 2=（ 13125306） =70，然 左侧孔孔壁与弯曲处的距离为12t， 22；不满足 的条件，故
5、在此1=（ 3012.566） =5.5， 12处应先进行弯曲然后进行冲孔；右侧孔孔壁与弯曲处的距离为故此处可以先冲孔然后进行弯曲；S2=（ 903067） mm=47， 22，直角弯曲的直立部分高度为 满=（ 306666） =6， 2.5，足最小弯曲高度的条件；弯曲角度为 90 度，精度要求不高，普通弯曲工艺可以满足要求。通过以上分析，此汽轮机支架零件在技术和经济方面均符合冲压生产的条件，适合用冲压模具进行生产。三、 工艺方案的确定1、 毛坯的展开计算图 3 毛坯展开长度计算6图 4 毛坯俯视图如图 3，毛坯展开后的长度为 L=L1+L2+L3+2 /180式中 为中性层曲率半径，其计算公
6、式为 ；（x 为中性层位移系数，可查表=+获得） 。由零件图可知： 则L1+6+6+6+L3=131， 6+6+L2+6+6=30，1+3=113， 2=6；查冲压手册表 3-9 得： 则毛坯展开长度为x=0.32，L=113+6+ （ 6+60.32） =143.87由于零件对外形精度要求不高，取 L=144mm。2、 毛坯排样由于毛坯的形状规则、对称，因此考虑采用直排方式。直排方式又分两种：（1）有废料排样；（2）少、无废料排样。对于有废料排样，由于工件周边都留有余料（废料） ，模具沿工件全部外形进行冲裁，因此，这样能保证冲裁件的质量，冲模寿命也长，但材料利用率低。对于少、无废料排样，工件
7、周边的某些部分没有余料，因此节省材料，并有利于一次冲裁多个工件，提高生产效率，但是由于条料宽度的公差以及条料的导向与定位所产生的误差，使工件的质量和精度难以保证；而且，由于采用单边冲裁，还会影响断面的质量及模具的寿命。对于此零件，选择有废料排样方式以保证冲压零件的精度。查冲压手册表 2-17 得：去搭边值 排样图如图 5 所示。a=5mm， a1=5mm，7图 5 毛坯排样图3、 材料利用率的计算如图 5 所示，计算材料的利用率： =11+2(2360121) ；其中， r=27mm， a=（ 144+5+5） mm=154mm，b=（ 50+5） mm=55mm， b1=50mm，h= 2(
8、121)2= 272(1250)2=10.20， =212=250227=135.62，a1=144-272+2h=（ 90+210.20） =110.40 则材料的利用率为：=110.4050+2（ 135.62272360125010.20）15455 100%=79.52%4、 冲压工序性质和工序次数的选择完成该零件的冲压，需要的基本工序及次数有：（1） 落料；（2） 冲左侧 25 腰圆孔；（3） 冲右侧 14 圆孔；（4） 弯曲成形（Z 弯） 。5、 工序组合方案及比较方案一：（a）落料；（b）弯曲（Z 弯） ；（c）冲孔。方案二：（a）落料；（b）冲左侧 25 腰圆孔和右侧 14 圆
9、孔；8（c）弯曲（Z 弯） 。方案三：（a）落料；（b）冲左侧 25 腰圆孔；（c）弯曲（Z 弯） ；（d）冲右侧 14 圆孔。方案四：（a）落料；（b）冲右侧 14 圆孔；（c）弯曲（Z 弯） ；（d）左侧 25 腰圆孔；对以上五种方案进行比较，可以看出：方案一，冲孔工序全部安排在弯曲工序之后进行，可以保证零件上孔的精度和两孔中心距的精度，但是弯曲后冲孔，使得模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、下料操作也不方便。方案二、三，由前面的冲裁工艺性分析可知，零件左侧的 25 腰圆孔边缘与弯曲处的距离 ，如果先冲孔然后弯曲，则在弯曲时左侧 25 腰圆孔会发生12变形，影响尺寸和精度。方案四，模具结
10、构相对简单，操作也比较方便，在弯曲后冲左侧 25 腰圆孔，保证了这个孔和两孔中心距的尺寸和精度，但是不足之处是弯曲后冲孔操作不便，模具费用较高。综合上述方案分析，可以看出，在小批量的生产条件下，并且保证零件的尺寸和精度的前提下，选用方案四比较合理。四、 各工序模具结构形式的确定在上述工艺方案分析和比较中，已经确定了选用落料模、冲孔模、弯曲模等，现在确定各工序模具的具体的结构形式。这里着重设计落料模的结构，考虑到正装结构的模具具有以下优点：结构简单，可缩短模具制造周期，有利于新产品的研制与开发；使用及维修都较方便；安装与调整凸、凹模间隙较方便（相对倒装模具而言） ；模具制造成本低，有利于提高企业
11、的经济效益；这里落料模采用正装结构。以下为正装结构落料模的设计：1、 条料（工件）送进与定位方式采用手工送料的方式，在 X 方向上采用挡料销定位，保证条料的送进步距；在 Y 方向上采用导料板，无侧压装置。2、 卸料、出件方式由于条料的厚度较大，因此采用刚性卸料的方式。3、 导向方式导向方式采用安装在模架上的导柱、导套进行导向。4、 确定压力中心从上图 4 可以看出，零件毛坯形状对称，压力中心在其几何中心点。95、 工作零件刃口尺寸计算及其公差的确定该零件的形状相对简单，适宜于采用线切割机床加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这样的加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因
12、此工作零件刃口尺寸计算按照分开加工的方法计算，对于落料工序，刃口尺寸应以凹模为基准，间隙取在凸模上。查我国冲裁间隙指导性技术文件 （见冲压手册表 2-26）凸、凹模单面间隙分别为：=7.0%=0.42， =10.0%=0.60。又由于零件外形尺寸取自由公差，按 IT14 级制造，查标准公差表转换尺寸为：=0.52mm， R27 2700.52， 50 5000.52；查冲压工艺学表 2-6 得：凸、凹模的制造公差分别为：，校核满足：=0.020， =0.025查 冲压工艺学表 2-6 得：+ （ ） =2（ ）。凸、凹模的尺寸系数为： =0.5则凸、凹模刃口尺寸为：凹模：=（ ） +0 =（
13、270.50.52） +0 =26.74+0.0250 ；凸模： =（ ）0=（ ） 0=（ 270.50.520.42） 00.020=26.3200.020宽度：=（ ） +0 =（ 500.50.52） +0.0250 =49.74+0.0250=（ ） 0=（ 49.740.42） 00.020=49.3200.0206、 主要零部件设计（1） 凸模结合工件外形并考虑采用线切割机床加工，将落料凸模设计成直通式，由两个 M8 螺钉固定在垫板上，与凸模固定板按 H6/m5 配合，查看 工程材料及应用表 7-14 及表 7-15，凸模材料选用 T10A，外形尺寸计算如下：凸模长度计算公式为： L=1+2+3+；其中：L凸模长度；凸模固定板高度，取 ；1 1=30卸料板高度，取 ；2 2=15导料板高度，取 ；3 3=20附加高度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固 定 板与卸料板的安全距离等，取 ；=20则凸模的长度为： L=（ 30+15+20+20） mm=85mm。凸模零件图如图 6 所示。
