Z形接插件冲压模具设计【落料-冲孔复合模】【弯曲模】【2套】
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编号: 毕业设计(论文)外文翻译(原文) 学院: 机电工程学院 专 业: 机械制造及其自动化 学生姓名: 叶冬茂 学 号: 1000110115 指导教师单位: 桂林电子科技大学 姓 名: 彭晓楠 职 称: 副教授 2014年3月9日 编号: 毕业设计(论文)外文翻译(译文) 学院: 机电工程学院 专 业: 机械制造及其自动化 学生姓名: 叶冬茂 学 号: 1000110115 指导教师单位: 桂林电子科技大学 姓 名: 彭晓楠 职 称: 副教授 2014年3月9日XX大学毕业设计论文Z形接插件模具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本设计为Z形接插件模具设计,根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求,首先分析零件的工艺性,确定冲裁工艺方案及模具结构方案,然后通过工艺设计计算,确定排样和裁板,计算冲压力和压力中心,初选压力机,计算凸、凹模刃口尺寸和公差,最后设计选用零、部件,对压力机进行校核,绘制模具总装草图,以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中,主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计,对于部分零部件选用的是标准件,就没深入设计,并且在结构设计的同时,对部分零部件进行了加工工艺分析,最终才完成这篇毕业设计。关键词:模具 冲裁件 凸模 凹模 凸凹模AbstractThe design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project.KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die目录摘 要1ABSTRACT2第1章 绪言51.1 材料的工艺分析51.2 材料选择61.3工件结构形状61.4展开尺寸的计算61.5 尺寸精度7第2章 冲裁工艺方案的确定9第3章 模具结构形式的确定103.1 排样设计与计算103.2 搭边值的确定103.3进距与条料宽度计算113.4 材料利用率的计算13第4章 冲裁工艺力的计算144.1冲裁力的计算144.2卸料力、推件力、和顶件力的计算144.3 弯曲力的计算164.4冲压压力中心计算16第5章 冲压设备的选择185.1冲压设备类型的选择185.2 选择压力机。18第6章 冲裁模工作部分设计计算196.1冲裁间隙196.2 模具刃口尺寸的计算19第7章 模具总体设计247.1模具类型的选择247.2确定送料方式247.3定位方式的选择247.4卸料、出件方式的选择24第8章 卸料零件计算25第9章 主要零部件设计259.1模具材料的选择259.2落料凹模设计269.3凸凹模设计289.4冲孔凸模299.5 弯曲凸模设计309.6 弯曲凹模设计31第10章 标准件的选择3210.1模架及模柄的选择3210.2凸模固定板及垫板的选择3210.3模具闭合高度的校核3310.4卸料螺钉3310.5螺钉及销钉的选择33第11章 模具装配34结论37致谢38参考文献3917第1章 绪言1.1 材料的工艺分析冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。工件名称:Z形接插件 工件简图:如图1.1所示 生产批量:100万件/月 材料:08F 工件厚度:0.6mm 图1.1工件简图1.2 材料选择根据表1.1,08F为碳素结构钢,具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性,主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。1.3工件结构形状工件结构形状相对简单,属轴对称结构,除有一个4的孔,其余皆为直线,孔与边缘之间的距离也满足要求,可以冲裁。1.4展开尺寸的计算弯曲件毛坯的展开尺寸是根据变形中性层长度不变的原理来求出的,对于变形程度很小或对尺寸要不高的弯曲件来说,可以近似的认为变形中性层与毛坯的断面中心相重合,这时,中性层的位置为=r+t/2式中 r弯曲件内层的弯曲半径t板料的厚度,而当需要精确的求出弯曲毛坯的展开长度时,就必须精确的求出变形中性层的位置。确定位置之后就可以进行毛坯展开长度的计算了,这需要一个中性层的位移系数,此系数对于弯曲形状及弯曲程度不同,数值也不同,需要根据实际的模具调节展开尺寸。本产品,尺寸没标公差,属于自由公差,可以直接按毛坯的断面中性层尺寸计算, 经过计算 L1=18.8,宽度D=6此尺寸目前是待定,在实际生产时需调节。产品展开后是正方形,四个角是尖角,为防止模具破裂,减少模具应力集中,应将四个尖角改成R角,如图,展开图纸如下图所示:1.5 尺寸精度零件图上所注公差经查标准公差表1.2为IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析:该零件冲裁工艺性较好,适宜冲裁加工。表1.1黑色金属的力学性能材料名称材料牌号材料状态极限强度伸长率屈服强度弹性模量E/MPa抗剪抗拉碳素结构钢08F已退火的216-304275-3833217708255-353324-4413219618600010F216-333275-4123018610255-333294-4322920619400015F245-363314-4512815265-373333-4712622519800020F275-383333-471262251960002O275-392353-5002524520600025314-432329-5392427519800030353-471441-5882229419700035392-511490-6372031419700040412-530511-6571833320900045432-549539-6861635320000050432-569539-71614373216000表1.2部分标准公差值(GB/T1800.31998)公差等级IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15基本尺寸/m /mm36812183048750.120.180.300.48610915223658900.150.220.360.58101811182743701100.180.270.430.70183013213352841300.210.330.520.843050162539621001600.250.390.621.005080193046741201900.300.460.741.2080120223554871402200.350.540.871.40从表1.1中查出08F抗拉强度:=275383Mpa抗剪强度:=216304Mpa伸长率: =32%分析其力学性能较好,故选择08F材料。第2章 冲裁工艺方案的确定该制件的冲裁工序包括落料和冲孔,其冲裁加工有以下三种方案:方案一:先落料,后冲孔,弯曲。采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压,弯曲。采用倒装复合模+单工序模生产。方案三:冲孔-弯曲-切断级进冲压。采用级进模生产。方案一结构简单,但需三道工序、三副模具才能完成,生产效率也低,如此则浪费了人力、物力、财力,从经济性的角度来考虑不妥当,难以满足大批量的生产要求。方案二采用倒装复合模生产,与方案一相比,倒装复合模具把凸凹模放在下模,虽然模具结构较方案二简单,可冲工件的孔边距也较大,但是工件的平整性较方案一差。弯曲也是一次成型实现。弯曲时可以矫正平整度。弯曲可以采用一副模具,调整定位。方案三采用冲孔弯曲切断级进模具生产,也只需要一副模具,制造精度高,先冲孔后弯曲,切断,但是其模具结构复杂,生产周期长,成本高。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为佳。第3章 模具结构形式的确定3.1 排样设计与计算冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命,排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。根据材料经济利用程度,排样方法可以分为有搭边、少搭边和无搭边排样三种,根据制件在条料上的布置形式,排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三种方案:方案一:有搭边排样 沿冲件外形冲裁,在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证,因此冲件精度高,模具寿命高,但材料利用率低。方案二:少搭边排样 因受剪切条料和定位误差的影响,冲件质量差,模具寿命较方案一低,但材料利用率稍高,冲模结构简单。方案三:无搭边排样 冲件的质量和模具寿命更低一些,但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较,综合考虑模具寿命和冲件质量,该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳(如图5.1所示)。3.2 搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料,称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差,保持条料有一定的刚度,保证零件质量和送料方便。搭边过大,浪费材料。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值是废料,所以应尽量取小,但过小的搭边值容易挤进凹模,增加刃口磨损。根据制件厚度与制件的排样方法查表5.1得:两制件之间搭边值a1=1.5 mm侧搭边值a=2mm表5.1搭边值和侧边值材料厚度t手动送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa11以下1.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465762.053.3进距与条料宽度计算一、送料进距A条料在模具上每次送进的距离称为送料进距,每个进距可冲出一个或多个零件。A=D+a1 (5.1)式中D平行于送料方向的冲裁件宽度a1冲裁件之间搭边值根据公式(5.1): A=D+a1=22.8MM模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式,这主要取决于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用纵向送料方式。图5.1排样图二、条料宽度B计算排样方式和搭边值确定以后,条料的宽度也就可以设计出。计算条料宽度有三种情况需要考虑:1.有侧压装置时条料的宽度。2.无侧压装置时条料的宽度。3.有定距侧刃时条料的宽度。有侧压装置的模具,能使条料始终沿着导料板送进。图5.2有侧压装置时条料的宽度确定本设计采用的是有侧压装置的模具。所谓条料宽度,是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。因条料是由板料剪裁下料而得,为保证送料顺利,规定其上偏差为零,下偏差为负值。其计算公式如下:B=D+2a (5.2)式中B条料宽度基本尺寸;D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸;a侧搭边值,查表5.1;条料下料剪切公差;表5.2剪切公差及条料与导料板之间隙C(mm)条料厚度(mm)条料宽度(mm)1122335CCCC500.40.10.50.20.70.40.90.6501000.50.10.60.20.80.41.00.61001500.0.20.70.30.90.51.10.71502200.70.20.80.31.00.51.20.7根据零件图查表5.2确定剪料公差及条料与导板之间的间隙=0.6。根据公式(5.2): B=D+2a+c =(18.8+22)=22.83.4 材料利用率的计算一、计算冲压件面积、周长因为该工件图由多段圆弧组成,计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度,计算面积也需要准确的找到切点,诸多因素采用人工计算时计算量较大,因此采用UG6.0辅助软件可快速准确的计算出面积、周长(如图5.3)。取F=1324mm2L=206.18mm二、计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示:=(nF/AB)100% (5.3)式中材料利用率(%);n冲裁件的数目;F冲裁件的实际面积(mm2);包括工件面积与废料面积;B板料宽度(mm);A送料进距;根据公式(5.3): =(21324/32112)100%73.88%由此可之,值越大,材料的利用率就越高,废料越少。因此,要提高材料利用率,就要合理排样,减少工艺废料。第4章 冲裁工艺力的计算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冲裁力的计算公式冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。考虑到成本和冲裁件的质量要求,此用平刃口模具冲裁,冲裁力F(N): (4-1)上式引自文献2P50式(2-1)。式中 L冲裁件周边长度(mm); t材料厚度(mm);材料抗剪强度(MPa);K系数。考虑到模具刃口的磨损,模具间隙的波动,材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素,一般取系数K=1.3。冲裁件周边长度L=165.7mm,孔周长为8.82+9.42=36.4,落料冲孔总长度为202.1。材料的抗剪强度(MPa)查文献1P25表2-7:取b=380 MPa一般情况下,材料的b=1.3,故冲裁力F(N) F=LTb=3801.3202.11.0=99.84KN 式中b材料的抗拉强度(MPa)。4.2卸料力、推件力、和顶件力的计算从凸模上将零件或废料卸下来的力称卸料力,顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力,逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内顶出的力称。卸料力、推件力、顶件力是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。在此用经验公式计算: =0.05F=0.0599.84=5.0N (4-2) =0.055F=0.05599.84=5.5KN (4-3)式(4-2)、(4-3)引自文献2P52。式中 F冲裁力;、分别为卸料力、推件力、顶件力系数,其值查表4-1。表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚(mm)K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.060.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝 铝合金紫铜 黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注:表4-1引自文献2。卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。 冲裁时,所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和,这些力在选择压力机时是否要考虑进去,应根据不同的模具结构区别对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为 (4-5)采用弹性卸料装置和下出料的总压力为 (4-6)采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为 (4-7)式(4-5)、(4-6)、(4-7)引自文献2P52。因为工件厚1.2mm,相对较薄,卸料力也比较小,故采用弹性卸料装置上出料方式,总冲压力F总:F总=F冲+F卸+F顶=99.84+5+5.5=110.34KN4.3 弯曲力的计算本产品属于Z形弯曲,由于弯曲是一副模具,但需要弯曲1次,定位做成可调接的,Z形弯曲的计算公式如下第一次弯曲,弯曲力计算F=0.6KBtt/(R+t) (4-1) F=0.61.371.01.0400/(0.5+1)=1456N =1.46KN 式中 F弯曲力(N);B产品的弯曲的宽度(mm);材料抗拉强度(MPa);(550-700 MPa)t材料厚度;(mm)K系数,通常K=1.3;弯曲力用理论计算很复杂,一般采用经验计算方法, K值的大小取决于弯曲件的形状及变形方式。其数值由实验确定。 由于弯曲时两边对称弯曲,所以计算弯曲力时,两侧弯曲力等同。由于本设计中,上模和下模刚性碰撞,成型。所以总的弯曲力F总=F=1.45KN 4.4冲压压力中心计算冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点,称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致,冲压时会产生偏载,导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损,降低模具寿命和压力机的使用寿命。计算压力中心时,如图4-2所示。为了减少计算,坐标设在和上,此时=0,=0,可少算两个数。将xoy坐标系建立在图示的对称中心上,将冲裁轮廓线按集合图形分解为10段基本线段。若选用J23-63冲床,模柄孔40,压力中心点仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。有关计算如表4-1。落料冲孔模如下:根据合力距定理:YG = (Y1F1+Y2F2+Y3F3)/(F1+ F2+ F3)YGF冲压力到X轴的力臂;YG =-0.303XG = (X1F1+X2F2+X3F3)/(F1+ F2+ F3)XGF冲压力到Y轴的力臂;XG =-0.24弯曲模计算公式如上,式中 x1、x2xn各图形冲裁力的x轴坐标(mm); y1、y2yn各图形冲裁力的y轴坐标(mm); 、各图形冲裁周边长度(mm)。由于本设计中产品对称,所以模具的压力中心为零,即在产品中心。第5章 冲压设备的选择5.1冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差,降低了模具寿命。但是它成本低,且有三个方向可以操作的优点广泛适用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高,只能两个方向操作,适用于大型复杂冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块,压边可靠易调,适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适用于大批量生产。液压机没有固定的工作行程,不会因板厚超差而过载,全行程中压力恒定,但是压力机的速度低、生产效率低。适用于小批量,尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。考虑到以上的因素,选用开式压力机比较合适。5.2 选择压力机。考虑到制件的精度要求,参考文献2P49初选J23-63压力机,其主要技术参数如下: 公称压力:630KN 标称压力行程:8mm 滑块行程:120mm 最大封闭高度:360mm 封闭高度调节量:90mm 工作台孔径(前后左右):480mm710mm 模柄孔尺寸(直径深度):50mm70mm第6章 冲裁模工作部分设计计算6.1冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大,是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。一般直接采取查表的方法,直接明了。间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关,但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同,以及生产条件的差异,在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值,各种资料中给的间隙值并不相同,有的相差较大,选用时应按使用要求分别选取。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件,应选用小的间隙值,而对于精度要求不高的工件,则应尽可能采用大间隙,以利于提高模具寿命、降低冲裁力。同时还必须结合生产条件,根据冲裁件尺寸和形状、模具材料和加工方法、冲压方法及生产率等,灵活掌握、斟情增减。本模具所冲裁的材料为08F,材料厚度为0.6mm,查表得:=0.03mm,=0.05mm.6.2 模具刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度,合理的间隙的数值也必须依靠模具刃口尺寸来保证。因此,正确确定模具刃口尺寸及其公差是设计冲裁模的主要任务之一。(一)计算原则由于凸、凹模之间存在间隙,所以冲裁件断面都是带有锥度的,且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,冲裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用过程中,落料件是以大端尺寸为 基准,冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中,凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦,凸模越磨越小,凹模越磨越大,结果使间隙越用越大。因此,在确定凸、凹模刃口尺寸时,必须遵循下述原则:(1)落料模先确定凹模尺寸,其标称尺寸应取接近或者等于制件的最小极限尺寸,以保证凹模磨损到一定尺寸范围内,也能冲出合格制件,凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。(2)冲孔模先确定凸模刃口尺寸,其标称尺寸应接近或者等于制件的最大极限尺寸,以保证凸模磨损到一定尺寸范围内,也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。(二)计算方法模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关,基本上可分为两类。1.凸模与凹模分开加工 凸、凹模分开加工,是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种方法适用于圆形或形状简单的工件,为了保证凸、凹模间隙小于最大合理间隙,不仅凸、凹模分别标注公差(凸模,凹模),而且要求有较高的制造精度,以满足如下条件 (6-2)或取 (6-3) 也就是说,新制造的模具应该是,如图6-5所示。否则制造的模具间隙已超过允许的变动范围,影响模具的使用寿命。2.凸模与凹模配合加工 对于冲制件形状复杂或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模(或凹模)作为基准件,然后根据此基准件的实际尺寸,配作凹模(或凸模),使他们保持一定距离。因此,只需在基准件上标注尺寸及公差,另一件只标注标称尺寸,并注明“尺寸按凸模(或凹模)配作,保证双面间隙”。这样。可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限制,制造容易,并容易保证凸、凹模间的间隙。由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同,凸模和凹模磨损后,尺寸变化趋势不同,所以基准件的刃口尺寸计算方法也不相同。6.2.1落料部分刃口设计计算应以凹模为基准件,然后配做凸模。图示为落料件,先做凹模,凹模磨损后,(图6-6右图的点画线位置),刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。因此凹模尺寸应按不同情况分别计算。 凹模磨损后尺寸变大(图中A类)。 计算这类尺寸,先把工件图尺寸化为A0-,再按落料凹模公式计算: (6-4)上式引自文献2P64式(2-11)。式中Ad凹模刃口尺寸(mm); A工件标称尺寸(mm);工件公差(mm);d 凹模制造偏差(mm);d=/4。落料凹模尺寸: Aj2=(Amax-X)+ =14.5-0.50.04=14.49+0.02;Aj3=(Amax-X)+ =10-0.50.02=9.99+0.02;Aj4=(Amax-X)+ =4.5-0.50.02=4.49+0.02;Aj5=(Amax-X)+ =7-0.50.02=6.99+0.02;Aj6=(Amax-X)+ =3-0.50.02=2.99+0.02;该零件落料时凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制,保证双面间隙值=0.060.12 mm。本设计中取0.08。落料凸模尺寸: Aj2=(Amax-2Z)+ =14.5-20.04=14.42+0.02; Aj3=(Amax-Z)+ =10-0.04=9.96+0.02; Aj4=(Amax+Z)+ =4.5+0.04=4.54+0.02;Aj5=(Amax-2Z)+ =7-20.04=6.92+0.02;Aj6=(Amax-Z)+ =3-0.04=2.96+0.02;6.2.2冲孔部分刃口设计计算 由于冲出的孔形状简单,所以凸模与凹模分开加工。由文献2P58表2-5查得=0.03 mm =0.05 mm -=(0.05-0.03)mm=0.02 mm 由文献2P58表2-10查得凸、凹模的制造公差: =0.02 mm, =0.02 mm/2=(0.0+0.02)/2mm=0.02 mm- 工件尺寸11mm未标注尺寸公差,按照IT10级精度处理,x=0.5,,工件公差=0.04,冲孔凸模尺寸:Bj1=(Amin+X)+ /4 =2.8+0.50.02=2.81+0.02Bj2=(Amin+X)+ /4 =3+0.50.02=3.01+0.02冲孔凹模尺寸:Bh1=(Amin+2Z)- /4 =2.8+20.04=2.88-0.02 Bh2=(Amin+2Z)- /4 =3+20.04=3.08-0.02 6.2.3 弯曲凸模,凹模设计计算毛坯经凹模圆角进入凹模时,受弯曲和摩擦作用,若凹模圆角半径过小,因径向拉力增大,易使拉伸件表面划伤或产生断裂;若过大,则压边面积小,由于悬空增大,易起内皱。因此,合理的选择凹模圆角半径很重要。具体数值查表可得。弯曲模间隙是单面间隙,即凹模和凸模直径之差的一半。本次设计的模具结构比较简单,在选择间隙时可以直接查表,所以查表可知间隙为(1-1.1t),t为材料厚度。由于产品圆角较大,所以间隙不能大,否则产品有锥度,精度差,不符合要求,间隙太小,模具寿命短,所以取间隙为t。凸、凹模工作部分尺寸的确定,主要考虑模具的磨损和产品的回弹。1)、制件标注外形尺寸 凹模尺寸为L d=(Lmax 0.75)凸模尺寸为L p=(Ld0.75Z)(2)、制件标注内尺寸凸模尺寸为L p=(Lmin +0.4) 凹模尺寸为L d=(Lp+0.4+Z) 其中 L产品件的外形或内尺寸产品件的尺寸偏差L d产品凹模的基本尺寸L p产品凸模的基本尺寸Z凸凹模双面间隙具体计算如下,制件标注内尺寸,按此公式计算弯曲凸模尺寸为L p1=(Lmin +0.4) =0.5凹模尺寸为L d1=(Lp1+0.4+Z) =1.5 凸、凹模工作表面粗造度要求:凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8;圆角处的表面粗造度一般要求0.4;凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。第7章 模具总体设计7.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用复合模冲压,所以模具类型为复合模具。弯曲部分采用弯曲单工序冲压7.2确定送料方式 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式,这主要取决于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模长度)B(垂直于送料方向的凹模宽度)时,采用纵向送料方式;LB时,则采用横向送料方式;L=B时,纵向或横向均可。就本模具而言,其送料方式应采用纵向送料。7.3定位方式的选择由于该模具采用的是条料,控制条料送进方向采用定位销侧向定位。控制条料送进步距采用挡料销(也叫定位销)。弯曲成型模采用孔和外形结合的方法定位。具体见CAD图纸。7.4卸料、出件方式的选择模具是采用弹压卸料板,还是采用固定卸料板,取决于卸料力的大小,其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动作,且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力,不会损伤工件表面,因此实际设计中尽量采弹压卸料板,而只有在弹压卸料板卸料力不足时,才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧),弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况,当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板,大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为2.0mm,因此可采用弹压卸料板。由于采用的是倒装复合模具,所以采用下出件便于操作和提高生产效率。弯曲模采用弹簧顶料,上模采用打料装置。第8章 卸料零件计算因为工件料厚为0.6mm,相对较薄,卸料力也比较小,故落料冲孔模采用弹性卸料。根据卸料力4576.9N采用4个树脂,此时每个弹簧担负的卸料力为约1144N。冲裁时卸料板的工作行程h2= t+1=2.0 mm ;考虑凸模的修模余量h3=3mm,树脂的预压量为h1;故树脂总压缩量为 H总=h1+h2+h3=5.0 mm考虑卸料的可靠性,取树脂在预压量为h1时就有应力1147N的压力。初选树脂直径d=20mm,工作极限负荷800N;自由高度h0=20 mm,工作极限载荷下弹簧的变形量hj=6.3 mm。第9章 主要零部件设计9.1模具材料的选择9.1.1模具材料的性能与热处理Cr12MoV 钢C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%,Cr含量0.9%1.2%,淬火温度820840,HRC不低于62,回火温度140160,HRC6265文献。具有高淬透性、高硬度和耐磨性,淬火尺寸稳定性好,变形小,并有效好的韧性。由于钨形成碳化物,这种钢在淬火和低温回火后具有比铬钢和 9SiCr 钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外,钨还有助于保存细小晶粒,从而使钢获得较好的韧性。所以由 Cr12MoV 钢制成的刃具,崩刃现象较少,并能较好地保持刀刃形状和尺寸。由于该模具是用来冲裁复杂形状的工件,采用材料Cr12MoV,热处理HRC5860。9.2落料凹模设计 凹模的设计是模具设计一项很重要的工作。9.2.1落料凹模刃口形式 凹模刃口通常有如图9-1所示的几种形式。图9-1 凹模的刃口形式图a的特点是刃边强度较好该刃口形式的特点是刃边强度较好,刃磨后工作部分尺寸不变,但洞口易积存废料或制件,推件力大且磨损撒,刃磨时磨去的尺寸较多。一般刃磨后工作部分尺寸不变,但洞口积存废料或制件,推件力大且磨损大,刃磨时磨去的尺寸较多。一般用于形状复杂和精度要求较高的制件,对向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。图b的特点不易积存废料或制件,对洞口磨损及压力很小,但刃边强度差。且刃磨后尺寸稍有增大,不过由于它的磨损小,这种增大不会影响模具寿命。一般适用于形状较简单、冲裁制件精度要求不高、制件或废料向下落的情况。图c、d与图b相似,图c适用于冲裁较复杂的零件;图d适用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。图e 与图a相似,适用于上出件或上出料的模具。图f 适用于冲裁0.5mm以下的薄料,且凹模不淬火或淬火硬度不高(3540HRC),采用这种形式可用手锤打斜面以调整间隙,直到试出满意的冲裁件为止。考虑到本模具的出件方式和精度要求,此落料凹模采用直刃口形式。9.2.2落料凹模外形和尺寸的确定圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准件中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比较复杂,目前还不能用理论计算方法确定,一般按照经验公式概略地计算,如9-2图所示:凹模高度 H=Kb (15mm)凹模壁厚 c(1.52)H(3040mm)式中 b冲压件最大外形尺寸 K系数,考虑板材厚度的影响,其值可查文献2P224表8-1。 上述方法适用于确定普通工具钢经过正常热处理,并在平面支撑条件下工作的凹模尺寸。冲裁件形状简单时,壁厚系数取偏小值,形状复杂时取偏大值。用于大批量生产的凹模,其高度应该在计算结构中增加总的修模量。 根据本模具情况,查得K=0.34。凹模高度H=Kb=0.34100=34mm15mm由于大批量生产,考虑到总的修模量,凹模厚度H取35mm.凹模壁厚取40-45mm。9.2.3落料凹模的结构形式由于该冲模形状简单,考虑到凹模内孔加工比较简单,可以采用凹模整体的结构形式,这样便于成形磨削,使制造简单化,模具的装配比较容易。9.2.4 凹模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成2热处理退火3铣六面铣加工,保证外行尺寸,留0.3-0.5的磨量铣床4钳工划线,钻螺纹孔M10,销钉孔9.8,和型腔部分的穿丝孔5mm,钻床5热处理淬火,回火,保证HRC60646磨加工磨刀口平面平面磨床7退磁钳工退磁8线切割线切割加工,保证内孔尺寸线切割9钳工磨各配合面达要求10检验9.3凸凹模设计凸凹模是本模具中相当重要的工作零件,是完成冲压工作的主要零件。圆形凸模已趋于标准化。非圆形凸模固定部分应做成圆形或矩形,如果采用线切割或成型磨削时,固定部分应和工作部分一致。9.3.1模具的结构形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下几种方式:直接固定在模板上;台阶固定,螺栓压紧;铆接,凸模上台阶,装配时端面铆开然后磨平;采用紧固配合固定;粘接剂浇注法固定;螺钉、销钉固定。由于凸凹模落料部分具有复杂外形和较大的断面积,所以模具采用螺钉与下模板连接。凸模上无台阶,装配时上面铆开然后磨平,这种形式适用于形状较复杂的零件,加工凸模时便于全长一起磨削。9.3.2凸凹模长度的确定 凸凹模的长度一般是根据结构上的需要确定的,如图9-9所示: 凸凹模长度 L=h1+h2+t+a式中h1固定板厚度(mm); h2卸料板厚度(mm); t材料厚度(mm),t=1.0mm; a附加长度,它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度级凸模固定板与卸料板的安全距离等。这一尺寸如无特殊要求,可取1025mm。 固定板厚度h1取15mm,卸料板厚度15mm,凸凹模长度为 L=15+15+2.0+18=50mm 取凸凹模长度为50mm.由于凸凹模的断面积较大,故不需要进行强度核算以及抗弯能力和承压能力的校核。9.3.3凸凹模结构设计由于凸凹模同时起到落料凸模和冲孔凹模的作用,并且也肩负着排除废料的责任,故模具设计成如CAD图所示的结构。 9.3.4 凸凹模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成80mmX25mmX55mm2热处理退火3铣六面铣加工,保证外行尺寸,留0.3-0.5的磨量铣床4钳工划线,钻废料孔及穿丝孔,钻床5热处理淬火,回火,保证HRC58626磨加工磨刀口平面平面磨床7退磁钳工退磁8线切割线切割加工孔和外形,保证外形尺寸线切割9钳工磨各配合面达要求10检验9.4冲孔凸模凸凹模的材料选择Cr12MoV,HRC5560。由于所冲的孔有圆形和腰孔,而且都不属于需要特别保护的小凸模,如此一方面加工简单,另一方面又便于装配和更换。9.4.1冲孔凸模的固定形式由于冲孔凸模结构简单,圆孔的冲孔凸模采用台阶式,凸模与固定板用H7/m6配合,上面留有台阶。腰孔冲孔凸模采用钢丝过盈配合的方式,与固定板配合,过盈量为0.02-0.03,同时用钢丝固定,防止掉落。9.4.2凸模强度校核1)一般情况下,凸模的强度是足够的,没有必要作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时,必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校验。 9.4.3 冲孔凸模的结构 根据以上构思和计算,冲孔凸模均设计成如CAD图所示的结构。9.4.4 冲孔凸模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料备料15mmX50mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验9.5 弯曲凸模设计 弯曲凸模和凹模是弯曲模具中相当重要的工作零件,是完成冲压工作的主要零件。圆形凸模已趋于标准化。非圆形凸模固定部分应做成圆形或矩形,如果采用线切割或成型磨削时,固定部分应和工作部分一致。9.5.1模具的结构形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下几种方式:直接固定在模板上;铆接,凸模上台阶,接剂浇注法固定;螺钉、销钉固定。由于凸模外形部分具有复杂外形和较大的断面积,所以模具采用螺钉与下模板连接。装配时上面铆开然后磨平,这种形式适用于形状较复杂的零件,加工凸模时便于全长一起磨削。9.5.2凸模强度的较核 凸模的外形尺寸大小一般是根据结构上的需要确定的,如CAD图所示:120x100x48 由于凸凹模的断面积较大,故不需要进行强度核算以及抗弯能力和承压能力的校核。9.5.3 凸模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成2热处理退火3铣六面铣加工,保证外行尺寸,留0.3-0.5的磨量铣床4热处理淬火,回火,保证HRC58625磨加工磨刀口平面平面磨床6退磁钳工退磁7线切割线切割加工孔和外形,保证外形尺寸线切割8钳工磨各配合面达要求9检验9.6 弯曲凹模设计9.6.1模具的结构形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下几种方式:直接固定在模板上;铆接,凸模上台阶,接剂浇注法固定;螺钉、销钉固定。由于凸模外形部分具有复杂外形和较大的断面积,所以模具采用螺钉与下模板连接。装配时上面铆开然后磨平,这种形式适用于形状较复杂的零件,加工凸模时便于全长一起磨削。9.6.2凹模强度的较核 凸模的外形尺寸大小一般是根据结构上的需要确定的,如CAD图所示:30x20x50 由于凸凹模的断面积较大,故不需要进行强度核算以及抗弯能力和承压能力的校核。9.6.3 凹模的加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成2热处理退火3铣六面铣加工,保证外行尺寸,留0.3-0.5的磨量铣床4钳工划线,钻销钉孔,螺钉孔钻床5热处理淬火,回火,保证HRC58626磨加工磨刀口平面平面磨床7退磁钳工退磁8线切割线切割加工型腔线切割9钳工磨各配合面达要求10检验第10章 标准件的选择10.1模架及模柄的选择 参考文献6: P3落料冲孔模选择GB2851.5-81/20#后侧导柱模架如图。L=250mm,B=205mm,始用最小闭合高度180mm,
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