2548 垫片单工序落料冲压模具设计
2548 垫片单工序落料冲压模具设计,垫片,工序,冲压,模具设计
设计题目: 垫片单工序落料冲压模具设计学科专业: 作者姓名: 导师姓名: 完成时间: 1目 录一、设计课题 _2二、设计内容 _32.1 冲压件工艺分析 _32.2 确定冲压工艺方案 _32.3 主要设计计算 _52.3.1 工件尺寸公差转换及毛坯尺寸计算 _52.3.2 排样及相关计算 _52.3.3 冲压力计算 _72.3.4 压力机初选 _82.3.5 凸凹模刃口尺寸计算 _83.3.6 压力中心的计算 _112.4 模具的总体设计 _122.4.1 模具类型的选择 _122.4.2 定位方式的选择 _122.4.3 卸料方式的选择 _122.4.4 导向方式的选择 _122.5 模 具 零 部 件 设 计 _122.5.1 整体式凹模 _122.5.2 凸模 _132.5.3 模架的选用 _152.5.4 导柱导套的选用 _162.5.5 压力机的选用 _17三、模具装配 _18四结论 _19参考文献 _202一、设计课题图纸: 设计资料(数据)及要求:材料:45 钢 厚度:1.5mm 生产批量:中等批量 图 1.1二、设计内容2.1 冲压件工艺分析1) 该工件只有落料一个工序,材料为 45 钢材料;2) 工件的外形左右对称;3) 有文献(1)P65 的表 3-15 有当交角 时有过度圆角mtR05.13.min,在此工件中圆角均远大于这些最小值;48i4) 该工件的精度等级为 IT10,属于一般的精度等级;5) 由文献(1)p67 表 3-20 有冲裁断面的表面粗糙度为 25aR综上所述,该工件的结构工艺性较好,冲裁较为容易。32.2 确定冲压工艺方案该工件只有落料一个工序,可以有以下几种工艺方案:方案一:采用一副简单的落料模,其排样图有两种形式,第一种是采用单排形式,其排样图如下图所示分析比较:方案一:.采用单工序模生产,模具结构简单,制造成本低。方案二:一副模具上装两副凸凹模,结构设计较为复杂,制造成本较高,但是生产效率高。方案确定:虽然方案二生产效率较高,但是模具的制造成本较高,结构设计较为复杂,对于小批量生产来说,没有必要在模具上投入过高资本。相比之下,方案一模具结构简单,制造成本低,更适合进行小批量生产,节约生产资本。2.3 主要设计计算2.3.1 工 件 尺 寸 公 差 转 换 及 毛 坯 尺 寸 计 算按“入体原则”标注工件尺寸公差,由文献(2)p257 表 3-2 公差等级为 10级时工件上的尺寸如下: mRL048.432058.7126毛坯的面积为 2 444709.132430149 26)7R(26RRSSMDCBA 毛坯周长为 mR32.4621964874 2.3.2 排 样 及 相 关 计 算采用导料板进行侧向导料,且增加测压装置保证精度要求。采用单排,4图 2.3.2.1由文献(1)p56 表 3-9 查的最小搭边值分别为:侧面 a=2.5;工件间 a1=2mm。为方便计算,此次设计统一取值为 2.5mm。由文献(1)p57 表 3-10 查得工件最大宽度为 11mm 时,条料宽度的单向偏差为 0.7m由文献(1)p58 表 3-12 查的导料板与最宽条料之间的间隙值为C5则由文献(1)p56 式(3-14)有条料的宽度为maDB07.07.0mx0 16)521()2( 材料的利用率为 %9.49.843%0S2.3.3 冲压力计算由文献(4)p29 表 1-50 有 45 钢抗拉强度 ,在此次372MPaa470计算中取 ,采用弹性卸料和下出料方式进行冲裁。MPab0由文献(1)p60 式(3-20)有落料力: KNLtFb 184.534032.1 由文献(1)p61 表 3-14 有 ,并取 n=75.TK5由文献(1)p61 式(3-22)有推件力为: KNFnKT 614.8.530.71由文献(1)p61 表 3-14 有 0.X由文献(1)p61 式(3-21)有卸料力为: KNFX127.84.53.1由文献(1)p61 式(3-24)有冲压工艺力为: FXTZ 95.3.6.1 为使压力机安全工作,取压力机的公称压力为冲压工艺力的 1.2 倍,则有:压力机公称压力: KNFZN71.82.2.3.4 压 力 机 初 选根据冲压工艺总力计算结果,并结合工件高度,初选开式双柱可倾压力机J23-10.2.3.5 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算由于工件的形状较为复杂,所以凸凹模采用配作法加工。由文献(1)P43式(3-2)由经验值法确定最小间隙值,则有 min0.21Z=图 2.3.5.1该工件属于落料件,选凹模为设计基准,只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。由文献(2)p257 表 3-2 公差等级为 10 级时工件上的尺寸,及文献(1)p48 表 3-7 相应的磨损系数如下表所示尺寸的编号 尺寸大小 尺寸公差 磨损系数a m029.456.80.058mm 1b 8.0.048mm 1c 02.0.04mm 1d 058.70.058mm 16e m02.30.04mm 1f 048. 0.048mm 1md mecfbad 014.058.41012.048.196).750( 5.98)2.983( 07.465)5.56. 3.3.6 压 力 中 心 的 计 算由图可知压力中心一定在 Y 轴上,只需计算出图中标注的几部分的 Y 值即可,圆弧的压力中心位置可由文献(1)P63 式(3-27) 求得。bRsy/mLLYYmYRb mbRRLmYmRbL mbRm045.1;485.16,227 ,201.5.67cos25.67sin,3;4.106,72;4,348.0)5cos(5.03;912 305.65.2cos.2sin,7854321554 444321 771 则 有 理论压力中心与模具中心的偏移量较小,所以直接取凹模几何中心为压力中心。72.4 模具的总体设计2.4.1 模 具 类 型 的 选 择由冲压工艺分析可知,采用单工序冲压,所以模具类型为单工序落料模,又由于精度要求不高,所以选用后侧导柱型模座。图 2.4.12.4.2 定 位 方 式 的 选 择导料采用导料板,并采用挡料销、初始挡料销定位。2.4.3 卸 料 方 式 的 选 择由于材料较软,在冲压过程中板料可能发生翘曲变形,必须添加压料装置,所以采用弹性卸料和下出料方式。2.4.4 导 向 方 式 的 选 择由于工件的结构较为简单,同时为了节约生产成本,简化模具结构降低模8具制造难度,方便安装调整,该单工序落料模采用后侧导柱导套式落料模。2.5 模 具 零 部 件 设 计2.5.1 整 体 式 凹 模冲裁时凹模承受冲裁力和侧向压力的作用,受力情况比较复杂,通常根据冲裁的板料的厚度和冲裁件的轮廓尺寸按经验公式来确定,由文献(1)p86 式(3-41) 、 (3-42) ,查表 3-24 中的凹模厚度系数 k=0.5,得凹模的尺寸为:(1)3410.5628.,162(.52)30(.)(.50), ,1HkbHmmcc abcdm-=+=+=+=以经 验 以以以经 验 以为 时 标2.5.2 凸 模由工件形状可知凸模形式为非圆形凸模,且通过分析比较:落料凸模截面较大,为固定方便采用圆凸台固定较为可靠。凸模长度计算:L=h +(15 20)mm ;123h上式中, -凸模固定板厚度;-卸料板厚度;2-导尺厚度3hL凸模长度。1520mm包含凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状态下卸料板到凸模固定板间的距离。凸模长度由上表可查得, L=50 mm由于此工件的形状较为复杂,加工时比较适合采用线切割加工,考虑到加工工艺性要求,凸模采用直通式,固定方式采用铆接式,凸模的长度取为 50mm,当凹模的尺寸确定之后,由文献(3)p128 表 5-3 得弹压卸料纵向和横向送料典型组合尺寸(GB/T8066.2-95)92.5.3 模 架 的 选 用由于工件精度要求不太高,且考虑模具结构简单。故选择后侧导柱模架。由 3 105 页表 4-6 可查得表 2 模座尺寸(单位:mm)L 100凹模周界B 100上模座 25模座厚度 H下模座 30上模座宽度 L1 110零件名称 零件数 零件尺寸(mm)凸模 1 42最大 最小配用模架闭合高度(H) 150 130垫板厚度 1 8固定板厚度 1 8卸料板厚度 1 14导料板(长度 厚度)1 100X8凹模厚度 1 16凹模固定螺钉 4 M8承料板固定螺钉 4 M8凹模固定销定 4 358导料板固定螺钉 4 16M卸料弹簧 4 设计时根据卸料力选取卸料螺钉 4 8X35凸模固定螺钉 4 M8X35凸模固定销钉 4 M8X3510导柱孔间距 S 116导柱孔中心与上、下模座中心的距离 A175导柱孔中心与上、下模座最大距离A 2110模座导柱凸缘半径 R32上、下模座凸缘长度 l 260基本尺寸 32上模座 D(H7)极限偏差 0.25+基本尺寸 20下模座 d(R7) 极限偏差 0.241+-2.5.4 导 柱 导 套 的 选 用由模架尺寸选用导柱导套,选用滑动导柱 B 型及滑动导套 B 型,由 4 78页表 3-38 及表 3-39 可查得导柱导套尺寸如下表:表 4 导柱尺寸(单位:mm)基本尺寸 20h5 0.9-导柱直径 d 极限偏差h6 0.13-导柱长度 L 100-13011表 5 导套尺寸(单位: mm)基本尺寸 20导套外圆直径 D 极限偏差 05.34导套长度 L 65导套上端尺寸 H232.5.5 压 力 机 的 选 用由前面冲裁力计算结果可知 F= 88.71KN。由模具的设计及实际情况考虑选择开式双柱可倾压力机 J23-25。具体参数见下表:表 6 开式双柱可倾压力机参数基本尺寸 32d极限偏差 0.050d1 M20X1.2L 79L1 56L2 3S 27d2 18d3 11d4 M612b 3.5c 1.5三、模具装配根据落料模的特点,先装上模,再装下模较为合理,并调整间隙,试冲,返修。具体过程如下。四结论通过对零件落料模的设计,更深一层地了解冲裁模的设计流程,包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计过程中,有些数据、尺寸是一点也马虎不得,只要一个数据有误,就得全部改动,使设计难度大大增加。条料送进时利用固定挡料销定步距。操作时完成第一步后,把条料向上抬起向前移动,移到刚冲过的料口里,再利用导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需工件的冲裁,冲完一侧的工件之后翻遍冲另一侧的工件,首次定位用初始挡料销。通过本次冲压模具课程设计,是我对模具有了更深的认识,同时深刻认识到要成为一名优秀的模具设计人员还有很长的路要走,而非一朝一夕之事。再有,通过本次设计为今后的毕业设计,未来的工作奠定了一定的基础。13参考文献1 李奇涵主编 .冲压成形工艺与模具设计M北京:科学出版社,2007 年;2 甘永立主编几何公差与检测M8 版,上海:上海科学出版社,2008.1;3.王立人,张辉主编 .冲压模具设计指导M北京:北京理工大学出版社,2009.8;4 冯炳尧,韩泰荣,蒋文森主编.模具设计与制造简明手册S 第二版.上海:上海科学技术出版社,1998.7;5 侯洪生主编。机械工程图学M北京:科学出版社,2001 设计题目: 垫片单工序落料冲压模具设计学科专业: 作者姓名: 导师姓名: 完成时间: 1目 录一、设计课题 _2二、设计内容 _32.1 冲压件工艺分析 _32.2 确定冲压工艺方案 _32.3 主要设计计算 _52.3.1 工件尺寸公差转换及毛坯尺寸计算 _52.3.2 排样及相关计算 _52.3.3 冲压力计算 _72.3.4 压力机初选 _82.3.5 凸凹模刃口尺寸计算 _83.3.6 压力中心的计算 _112.4 模具的总体设计 _122.4.1 模具类型的选择 _122.4.2 定位方式的选择 _122.4.3 卸料方式的选择 _122.4.4 导向方式的选择 _122.5 模 具 零 部 件 设 计 _122.5.1 整体式凹模 _122.5.2 凸模 _132.5.3 模架的选用 _152.5.4 导柱导套的选用 _162.5.5 压力机的选用 _17三、模具装配 _18四结论 _19参考文献 _202一、设计课题图纸: 设计资料(数据)及要求:材料:45 钢 厚度:1.5mm 生产批量:中等批量 图 1.1二、设计内容2.1 冲压件工艺分析1) 该工件只有落料一个工序,材料为 45 钢材料;2) 工件的外形左右对称;3) 有文献(1)P65 的表 3-15 有当交角 时有过度圆角mtR05.13.min,在此工件中圆角均远大于这些最小值;48i4) 该工件的精度等级为 IT10,属于一般的精度等级;5) 由文献(1)p67 表 3-20 有冲裁断面的表面粗糙度为 25aR综上所述,该工件的结构工艺性较好,冲裁较为容易。32.2 确定冲压工艺方案该工件只有落料一个工序,可以有以下几种工艺方案:方案一:采用一副简单的落料模,其排样图有两种形式,第一种是采用单排形式,其排样图如下图所示分析比较:方案一:.采用单工序模生产,模具结构简单,制造成本低。方案二:一副模具上装两副凸凹模,结构设计较为复杂,制造成本较高,但是生产效率高。方案确定:虽然方案二生产效率较高,但是模具的制造成本较高,结构设计较为复杂,对于小批量生产来说,没有必要在模具上投入过高资本。相比之下,方案一模具结构简单,制造成本低,更适合进行小批量生产,节约生产资本。2.3 主要设计计算2.3.1 工 件 尺 寸 公 差 转 换 及 毛 坯 尺 寸 计 算按“入体原则”标注工件尺寸公差,由文献(2)p257 表 3-2 公差等级为 10级时工件上的尺寸如下: mRL048.432058.7126毛坯的面积为 2 444709.132430149 26)7R(26RRSSMDCBA 毛坯周长为 mR32.4621964874 2.3.2 排 样 及 相 关 计 算采用导料板进行侧向导料,且增加测压装置保证精度要求。采用单排,4图 2.3.2.1由文献(1)p56 表 3-9 查的最小搭边值分别为:侧面 a=2.5;工件间 a1=2mm。为方便计算,此次设计统一取值为 2.5mm。由文献(1)p57 表 3-10 查得工件最大宽度为 11mm 时,条料宽度的单向偏差为 0.7m由文献(1)p58 表 3-12 查的导料板与最宽条料之间的间隙值为C5则由文献(1)p56 式(3-14)有条料的宽度为maDB07.07.0mx0 16)521()2( 材料的利用率为 %9.49.843%0S2.3.3 冲压力计算由文献(4)p29 表 1-50 有 45 钢抗拉强度 ,在此次372MPaa470计算中取 ,采用弹性卸料和下出料方式进行冲裁。MPab0由文献(1)p60 式(3-20)有落料力: KNLtFb 184.534032.1 由文献(1)p61 表 3-14 有 ,并取 n=75.TK5由文献(1)p61 式(3-22)有推件力为: KNFnKT 614.8.530.71由文献(1)p61 表 3-14 有 0.X由文献(1)p61 式(3-21)有卸料力为: KNFX127.84.53.1由文献(1)p61 式(3-24)有冲压工艺力为: FXTZ 95.3.6.1 为使压力机安全工作,取压力机的公称压力为冲压工艺力的 1.2 倍,则有:压力机公称压力: KNFZN71.82.2.3.4 压 力 机 初 选根据冲压工艺总力计算结果,并结合工件高度,初选开式双柱可倾压力机J23-10.2.3.5 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算由于工件的形状较为复杂,所以凸凹模采用配作法加工。由文献(1)P43式(3-2)由经验值法确定最小间隙值,则有 min0.21Z=图 2.3.5.1该工件属于落料件,选凹模为设计基准,只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。由文献(2)p257 表 3-2 公差等级为 10 级时工件上的尺寸,及文献(1)p48 表 3-7 相应的磨损系数如下表所示尺寸的编号 尺寸大小 尺寸公差 磨损系数a m029.456.80.058mm 1b 8.0.048mm 1c 02.0.04mm 1d 058.70.058mm 16e m02.30.04mm 1f 048. 0.048mm 1md mecfbad 014.058.41012.048.196).750( 5.98)2.983( 07.465)5.56. 3.3.6 压 力 中 心 的 计 算由图可知压力中心一定在 Y 轴上,只需计算出图中标注的几部分的 Y 值即可,圆弧的压力中心位置可由文献(1)P63 式(3-27) 求得。bRsy/mLLYYmYRb mbRRLmYmRbL mbRm045.1;485.16,227 ,201.5.67cos25.67sin,3;4.106,72;4,348.0)5cos(5.03;912 305.65.2cos.2sin,7854321554 444321 771 则 有 理论压力中心与模具中心的偏移量较小,所以直接取凹模几何中心为压力中心。72.4 模具的总体设计2.4.1 模 具 类 型 的 选 择由冲压工艺分析可知,采用单工序冲压,所以模具类型为单工序落料模,又由于精度要求不高,所以选用后侧导柱型模座。图 2.4.12.4.2 定 位 方 式 的 选 择导料采用导料板,并采用挡料销、初始挡料销定位。2.4.3 卸 料 方 式 的 选 择由于材料较软,在冲压过程中板料可能发生翘曲变形,必须添加压料装置,所以采用弹性卸料和下出料方式。2.4.4 导 向 方 式 的 选 择由于工件的结构较为简单,同时为了节约生产成本,简化模具结构降低模8具制造难度,方便安装调整,该单工序落料模采用后侧导柱导套式落料模。2.5 模 具 零 部 件 设 计2.5.1 整 体 式 凹 模冲裁时凹模承受冲裁力和侧向压力的作用,受力情况比较复杂,通常根据冲裁的板料的厚度和冲裁件的轮廓尺寸按经验公式来确定,由文献(1)p86 式(3-41) 、 (3-42) ,查表 3-24 中的凹模厚度系数 k=0.5,得凹模的尺寸为:(1)3410.5628.,162(.52)30(.)(.50), ,1HkbHmmcc abcdm-=+=+=+=以经 验 以以以经 验 以为 时 标2.5.2 凸 模由工件形状可知凸模形式为非圆形凸模,且通过分析比较:落料凸模截面较大,为固定方便采用圆凸台固定较为可靠。凸模长度计算:L=h +(15 20)mm ;123h上式中, -凸模固定板厚度;-卸料板厚度;2-导尺厚度3hL凸模长度。1520mm包含凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状态下卸料板到凸模固定板间的距离。凸模长度由上表可查得, L=50 mm由于此工件的形状较为复杂,加工时比较适合采用线切割加工,考虑到加工工艺性要求,凸模采用直通式,固定方式采用铆接式,凸模的长度取为 50mm,当凹模的尺寸确定之后,由文献(3)p128 表 5-3 得弹压卸料纵向和横向送料典型组合尺寸(GB/T8066.2-95)92.5.3 模 架 的 选 用由于工件精度要求不太高,且考虑模具结构简单。故选择后侧导柱模架。由 3 105 页表 4-6 可查得表 2 模座尺寸(单位:mm)L 100凹模周界B 100上模座 25模座厚度 H下模座 30上模座宽度 L1 110零件名称 零件数 零件尺寸(mm)凸模 1 42最大 最小配用模架闭合高度(H) 150 130垫板厚度 1 8固定板厚度 1 8卸料板厚度 1 14导料板(长度 厚度)1 100X8凹模厚度 1 16凹模固定螺钉 4 M8承料板固定螺钉 4 M8凹模固定销定 4 358导料板固定螺钉 4 16M卸料弹簧 4 设计时根据卸料力选取卸料螺钉 4 8X35凸模固定螺钉 4 M8X35凸模固定销钉 4 M8X3510导柱孔间距 S 116导柱孔中心与上、下模座中心的距离 A175导柱孔中心与上、下模座最大距离A 2110模座导柱凸缘半径 R32上、下模座凸缘长度 l 260基本尺寸 32上模座 D(H7)极限偏差 0.25+基本尺寸 20下模座 d(R7) 极限偏差 0.241+-2.5.4 导 柱 导 套 的 选 用由模架尺寸选用导柱导套,选用滑动导柱 B 型及滑动导套 B 型,由 4 78页表 3-38 及表 3-39 可查得导柱导套尺寸如下表:表 4 导柱尺寸(单位:mm)基本尺寸 20h5 0.9-导柱直径 d 极限偏差h6 0.13-导柱长度 L 100-13011表 5 导套尺寸(单位: mm)基本尺寸 20导套外圆直径 D 极限偏差 05.34导套长度 L 65导套上端尺寸 H232.5.5 压 力 机 的 选 用由前面冲裁力计算结果可知 F= 88.71KN。由模具的设计及实际情况考虑选择开式双柱可倾压力机 J23-25。具体参数见下表:表 6 开式双柱可倾压力机参数基本尺寸 32d极限偏差 0.050d1 M20X1.2L 79L1 56L2 3S 27d2 18d3 11d4 M612b 3.5c 1.5三、模具装配根据落料模的特点,先装上模,再装下模较为合理,并调整间隙,试冲,返修。具体过程如下。四结论通过对零件落料模的设计,更深一层地了解冲裁模的设计流程,包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计过程中,有些数据、尺寸是一点也马虎不得,只要一个数据有误,就得全部改动,使设计难度大大增加。条料送进时利用固定挡料销定步距。操作时完成第一步后,把条料向上抬起向前移动,移到刚冲过的料口里,再利用导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需工件的冲裁,冲完一侧的工件之后翻遍冲另一侧的工件,首次定位用初始挡料销。通过本次冲压模具课程设计,是我对模具有了更深的认识,同时深刻认识到要成为一名优秀的模具设计人员还有很长的路要走,而非一朝一夕之事。再有,通过本次设计为今后的毕业设计,未来的工作奠定了一定的基础。13参考文献1 李奇涵主编 .冲压成形工艺与模具设计M北京:科学出版社,2007 年;2 甘永立主编几何公差与检测M8 版,上海:上海科学出版社,2008.1;3.王立人,张辉主编 .冲压模具设计指导M北京:北京理工大学出版社,2009.8;4 冯炳尧,韩泰荣,蒋文森主编.模具设计与制造简明手册S 第二版.上海:上海科学技术出版社,1998.7;5 侯洪生主编。机械工程图学M北京:科学出版社,2001
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