固定架冲孔落料级进模具
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河南机电高等专科学校毕业设计(论文)任务书系 部: 材料工程系 专 业: 模具设计与制造 学生姓名: 马 景 学 号: 0312125 设计(论文)题目:固定架冲孔落料级进模具 起 迄 日 期: 2006年3月 25日 5月13日 指 导 教 师: 翟德梅 教授 发任务书日期: 2006 年 3 月25 日毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题来源及应达到的目的:该课题来源于Fina电子图书. 在完成该课题之后,应对冲压工艺生产较为熟悉,能熟练掌握相关设计手册的使用,能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制。能够运用模具绘图软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):(1)冲压件工艺性分析;(2)冲压工艺方案的确定; (4)模具总体设计;(3)主要设计计算;(5)模具主要零部件设计;(6)模具总装配;(7)冲压设备的确定零件名称:固定架 零件材料:锌合金 生产批量:大量生产所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日河南机电高等专科学校材料工程系毕业设计说明书序号工序名称工序内容1下料110mm110mm50mm2热处理退火3粗加工进行粗铣加工,并留2mm的精加工余量。并将M10螺纹光孔、10的销孔与模座、固定板配作。4热处理淬火、回火,达到5255HRC5精加工进行精加工,使零件的各项要求达到零件图1 垫板机械加工工艺过程卡2 凹模机械加工工艺过程卡序号工序名称工序内容1备料准备毛坯尺寸110mm110mm50mm2锻造消除组织缺陷3热处理进行退火处理,为后序加工做准备。4铣铣毛坯尺寸至105mm1105mm45mm5钳以上下平面及一对互相垂直的侧基面为基准画各孔中心线6钻1. 钻4-M10mm光孔,并留加工余量;2. 用深孔钻8的孔7热处理淬火、回火达58-62HRC8平磨进行精加工,使零件的各项要求达到零件图9钳研型腔Ra0.1并抛光,并攻螺纹孔。河南机电高等专科学校毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 马 景 学 号: 0312125 专 业: 模具设计与制造 设计(论文)题目:固定架冲孔落料级进模具 指导教师: 翟德梅 教授 2006 年 4 月10 日毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写1500字左右(本科生200字左右)的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发):文 献 综 述查阅冲压工艺学大致了解该课题在国内外的现状、发展趋势:一、该课题在国内外的现状作为基础工业,模具的质量,精度,寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用,在国际上称为“工业之母”。近十年来,随着国民经济的快速发展,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。据统计,我国(未包括台湾,香港,澳门)现有模具生产厂家已超过1700家,从业人员达到60多万人。其中冷冲压模具历史悠久,用途广,技术成熟,在各种模具中所占比重最多。汽车,摩托车,家电行业是模具最大的市场,占整个模具市场的60%以上。例如一种车型的轿车共需模具约4000套,价值达2亿元3亿元;单台电冰箱需要模具生产的零件约150个,共需模具约350套,价值约400万元;单台彩电大约有150个零件需用模具生产共需模具约140套,价值达700万元。其中所用模具大部分为冷冲压模具。二、该课题在国内外的发展趋势如下: (1)进行专业化、标准化生产;(2)采用先进的制造技术;(3)研制和发展模具用材料;(4)进一步推广应用计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM)。通过查阅其他参考文献,我确定了模具的总体结构、工作零件的几何尺寸、加工工艺等相关参数、模具标准件(螺钉、销钉等)的尺寸及其布置位置,模具的装配方案及注意事项。该课题对我的启发是:为了适应模具工业的发展,迎接新时代技术革命,今后将改变“大而全”、“小而全”的生产体制,大力推进专业化生产,在管理体制上实现科学化。在模具的要求方面将朝着高效率、高精度、高寿命的方向发展,以适应制品日趋精密、复杂和成型工艺的高速化、自动化、精密化的要求。在模具加工设备方面将着重研制和开发高效、高精度、大型自动化的关键设备。此外健全和完善模具的有关标准,并大力推广和实施这些标准;建立保质、保量、供应及时的模具标准件、商品化供应渠道;加强智力开发和人才培养,很抓模具的基础理论研究和关键技术开发,使整个模具工业在范围和素质上获得空前的发展。本课题的研究思路(包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段(途径)及进度安排等):本课题研究的思路如下:冲压件工艺性分析;冲压工艺方案的确定;主要设计计算;模具总体设计;模具主要零部件设计,模具总装配。由于本人缺乏实际生产经验,故本课题主要采取查阅相关设计手册及向指导老师请教等来完成该课题。而模具总装配图及模具零件图的绘制主要采取模具绘图软件(Auto cad )来完成。该课题的进度安排如下:(1)冲压件工艺性分析 1天(2)冲压工艺方案的确定1天(3)主要设计计算3天(4)模具总体设计3天(5)模具主要零部件设计4天(6)模具总装配2天(7)电子文档的制作5天(8)冲压设备的确定5天(9)模具装配图及零件图的绘制20天(10)其他10天 河南机电高等专科学校毕业设计说明书/论文摘 要在分析了零件的冲压工艺性的基础上,确定了零件的生产方案冲孔、落料级进模。通过查阅参考文献、设计手册,而确定了模架的总体结构中间导柱模架、模具工作零件的几何尺寸等各种设计参数。 关键词:零件 冲压工艺性 冲孔、落料级进模 中间导柱模架Summary In analyzing the spare parts to hurtle to press the craft foundation, made sure the production project of the spare parts- blunt bore, fall to anticipate the class to enter the mold.Pass to check the reference and design the manual, but made sure the total structure of the mold- lead various design parameter of etc. of severals size of the pillar mold, the molding tool work spare parts in the center.Key words: Spare parts Hurtle to press the craft Blunt bore, fall to anticipate the class to enter the mold Lead the pillar mold in the center。河南机电高等专科学校毕业设计说明书/论文目 录引言- 2 -1 冲压件工艺性分析- 5 -1.1 冲裁件的结构工艺性- 5 -1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度- 6 -1.3 冲裁件尺寸标注- 6 -2 冲压工艺方案的确定- 7 -3 模具主要设计计算- 9 -3.1排样方式的确定及其计算- 9 -3.2 冲压力的计算- 10 -3.3 压力中心的确定及相关计算- 11 -3.4 工作零件刃口尺寸计算- 13 -3.5 卸料橡胶的设计- 14 -4 模具总体设计- 16 -4.1 模具的类型选择- 16 -4.2 定位方法的选择- 16 -4.3 卸料、出件方式的选择- 16 -4.4 导向方式的选择- 17 -5 主要零部件设计- 18 -5.1工作零件的结构设计- 18 -5.1.1 落料凸模- 18 -5.1.2 冲孔凸模- 19 -5.1.3 凹模- 20 -5.2 定位零件的设计- 20 -5.3 导料板的设计- 21 -5.4卸料部件的设计- 21 -5.4.1 卸料板的设计- 21 -5.4.2 卸料螺钉的选用- 21 -5.5模架及其他零部件的设计- 21 -6 冲压设备的确定- 23 -7 模具总装配- 24 -设计总结- 25 -参考文献- 27 -引言模具是机械,汽车,电子,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,寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用,在国际上称为“工业之母”。近十年来,随着国民经济的快速发展,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。据统计,我国(未包括台湾,香港,澳门)现有模具生产厂家已超过1700家,从业人员达到60多万人。 模具分为冷冲压模具,热锻模具,塑料模具,铸造模具,橡胶模具和玻璃模具等。其中冷冲压模具历史悠久,用途广,技术成熟,在各种模具中所占比重最多。汽车,摩托车,家电行业是模具最大的市场,占整个模具市场的60%以上。例如一种车型的轿车共需模具约4000套,价值达2亿元3亿元;单台电冰箱需要模具生产的零件约150个,共需模具约350套,价值约400万元;单台彩电大约有150个零件需用模具生产共需模具约140套,价值达700万元。其中所用模具大部分为冷冲压模具。 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对于保证制品质量,缩短试制周期,进而争先占领市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。由于模具工业的重要性,模具成型工艺在各个部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床工业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中,在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,愈来愈多地采用模具来进行生产,模具工业明显的成为技术,经济和国力发展的关键。从我国的情况来看,不少工业产品质量上不去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消费指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的,先进的模具工业密切相关。因此要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。但是,我国面具工业要想在尽可能短的时间内赶上世界工业发达国家的水平,还要付出许多艰苦的努力,主要应丛下列几个方面采取措施:(1)进行专业化、标准化生产 (2)采用先进的制造技术(3)研制和发展模具用材料(4)进一步推广应用计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM)(5)加强模具技术人才的开发为了适应模具工业的发展,迎接新时代技术革命,今后将改变“大而全”、“小而全”的生产体制,大力推进专业化生产,在管理体制上实现科学化。在模具的要求方面将朝着高效率、高精度、高寿命的方向发展,以适应制品日趋精密、复杂和成型工艺的高速化、自动化、精密化的要求。在模具加工设备方面将着重研制和开发高效、高精度、大型自动化的关键设备。此外健全和完善模具的有关标准,并大力推广和实施这些标准;建立保质、保量、供应及时的模具标准件、商品化供应渠道;加强智力开发和人才培养,很抓模具的基础理论研究和关键技术开发,使整个模具工业在范围和素质上获得空前的发展。工件简图:生产批量:大批量材 料:QSn6.5-0.1材料厚度:0.3 mm1 冲压件工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。即冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。一般来说,工艺性良好的冲压件,可保证材料下好少,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。成年高压件工艺性分析的目的就是为了了解冲压件加工的难易,为制定冲压工艺方案奠定基础。产品零件冲压工艺分析以产品零件图为依据,认真分析研究该零件的形状特点、尺寸大小、精度要求,所用材料的冲压成型性能,分析冲压生产产生各种质量问题的可能性。特别要注意零件的极限尺寸、尺寸公差、设计基准及其他特殊要求。因为这些要素对所需的工序性质、数量、排列顺序的确定以及冲压定位方式,模具结构形式与制造精度的选择均有显著影响。1.1 冲裁件的结构工艺性(1) 冲裁件的形状 冲裁件的形状应力求简单、对称,有利于材料的合理利用。(2) 冲裁件内形几外形的转角 冲裁件内形几外形的转角处要尽量避免尖角,应以圆弧过度,以便于模具加工,减少热处理开裂,减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。圆角半径R的最小值参考冲压模具设计与制造表2.7.1,0.50.18t=0.18,满足要求。(3) 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽,悬臂和凹槽宽度也不宜过小。(4) 冲裁件的孔边距 为避免工件变形和保证模具强度,孔边距不能过小。孔边距最小值参考冲压模具设计与制造图2.7.2,满足要求。(5) 在弯曲件上冲孔时,孔边应与直臂之间保持一定距离,以免冲孔是凸模受水平推力而折断。(6) 冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小,否则凸模易折断或压弯。孔的最小尺寸参考冲压模具设计与制造表2.7.2,d=20.8t=0.8;满足要求。 1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度(1) 冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般要求落料件公差等级最好低于IT10级,冲孔件最好低于IT9级。(2) 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时,其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。1.3 冲裁件尺寸标注冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合,并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或线上。综上所述,此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为QSn6.5-0.1,具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结构复杂,有两个2mm的孔;孔与孔、边与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为1mm(2mm的孔与工件边缘之间的壁厚)。工件的尺寸精度要求较高,需使用定位精度要求高的冲裁才可以满足要求。 2 冲压工艺方案的确定在冲裁工艺性分析的基础上,根据冲裁件的特点来确定工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数,冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。(1) 工序数由冲压工艺性分析可知其工序包含冲孔和落料两个工序。(2) 冲裁工序的组合根据生产批量、冲裁件尺寸和精度等级、对冲裁件尺寸形状的适应性、模具制造安装调整的难易和成本的高低、操作是否安全与方便等因素综合考虑,确定其冲裁工序的组合方式为级进冲裁。(3) 冲裁工序顺序的安排先冲孔或冲缺口,最后落料或切断,将冲裁件与条料分离。综上所述,对于一个冲裁件,可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较,选取在满足冲裁件质量与生产率的前提下,模具制造成本较低,模具寿命较高、操作较方便及安全的工艺方案。该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可以有三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:落料-冲孔级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足顾客的要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,但工件最小壁厚1mm小于凸、凹模许用最小壁厚1.4mm,模具强度不足,无法冲出合格工件,模具易损坏,并且冲压后成品留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案三为佳。3 模具主要设计计算3.1排样方式的确定及其计算设计级进模,首先要设计排样图。由于零件的外形,参考冲压模具设计与制造表2-16确定其排样方式为直排。设计成直线冲压,可显著地减少废料,提高材料利用率。其排样图如图所示:排样方案图 排样方案确定后,为保证准确的计算,要先确定搭边值:排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间的留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率;同时,搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙,从而提高模具寿命。影响搭边值的因素:(1) 材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些;软材料、脆材料的搭边值要大些。(2) 材料厚度 材料越厚,搭边值应该越大。(3) 冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值取大些。(4) 送料及挡料方式 用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些;用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。(5) 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。查冲压模具设计与制造表2-18得:最小工艺搭边值a(沿边)=1.5mm a1(工件间)=1.2mm。 如上图所确定的排样方案,条料宽度为23mm,步距为16.2mm。一个步距的材料利用率分别为47。查材料标准,宜选6001200mm的钢板,每张钢板可剪裁为26张条料(231200mm)。3.2 冲压力的计算为了合理地设计模具及选用设备,必须计算冲裁力。选取压力机的吨位应该大于所计算的冲裁力,以适应冲裁的要求。平刃口模具冲裁时,其理论冲裁力(N)可按下式计算:F=klt式中 L-冲裁件周长 t-材料厚度(mm) -安全系数 一般取1.3 板料经冲裁后,由于弹性变形及弯曲弹性恢复的作用,板料将依附在模具上,为使冲裁过程能连续顺利地进行,必须将板料从凸凹模上取下。从凸模上将工件或废料取下来所需的力称为卸料力,从凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出的力称为顶件力。影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能,板料厚度,模具间隙,工件形状及尺寸模具的工作状态及尺寸,模具的工作状态及润滑情况等,实际上难以准确计算和确定这些力。为了较合理正确地确定冲裁力,建议采用以下公式计算:卸料力: Fx=kF式中 Fx-卸料力,N F-冲裁力,N k-卸料力系数,见表3-7 推件力: Ft=nk2F式中 Ft-推件力,N k2-推件力系数 n-卡在凹模的工件个数 n=n/t,其中n 为凹模行斜壁垂直部分高度,mm; t为料厚mm, 凹模型口直壁高度h=5mm该模具采用级进模,拟选择弹性卸料装置、下出件的。冲压力的相关计算见下表1。根据结果冲压设备拟选用J23-25。表1 条料及冲压力的相关计算项目分类项目公式结果备注排样冲裁件的面积AA=28+100+18+28+23.14-23.14174mm2查冲压模具设计与制造表2.5.2,最小搭边值a=1.5mm,a1=1.2mm;采用无侧压装置条料宽度BB=20+21.523mm步距SS=15+1.216.2mm一个步距的材料利用率=174/(2316.2)100%=47%47%冲压力冲裁力FF=KLtb=1.3910.335012421.5NL=91mmb=350MPa卸料力FF= KF=0.0512421.5621N查表2.6.1得Kx=0.05 KT=0.6n=h/t=3/0.3=10推件力FTFT=nKTF=100.6 12421.574529N冲压工艺总力FZFZ= F+ F+ FT=12421.5+621+7452987571.5N弹性卸料,下出件3.3 压力中心的确定及相关计算冲模的压力中心可按下述原则来确定:(1)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。(2)工件形状相同且分布位置对称是,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。(3)形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。为保证压力机和模具正常工作,必须使冲模的压力中心与压力机的滑块中心相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机的滑块歪斜,引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损,造成刃口和其他零件的损坏,甚至会引起压力机导轨的磨损。影响压力机的精度,对于形状简单而对称的工件如矩形、圆形、正多边形,其冲裁的压力中心与工件的几何中心重合。表2 压力中心数据表 基本要素长度 L/mm 各基本要素压力中心的坐标值 x y L1=16 1 8 L2=5 -7 5.5 L3=5 -4.5 3 L4=7 -2 -0.5 L5=6.28 0 -6 L6=7 2 -0.5 L7=5 4.5 3 L8=3 7 1.5 L9=6 10 0 L10=15 13 7.5L11=4 11 15L12=7 9 11.5L13=3.14 0 -19.8L14=3.14 11 -3.8 合计 91 4.4 3.7计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图上所示。在图中将xOy坐标系建立在图示的中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1到L14共14基本线段,用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标为(4.4,3.7).由以上计算结果可以看出,该工件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点O较小,为了便于模具的加工和装配,模具中心仍选在坐标原点O。若选用J23-25冲床,工件的几何中心仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。3.4 工作零件刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差,直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此,正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差,是冲裁模设计中的一项重要工作。凸、凹模刃口尺寸计算要遵循如下计算原则:(1) 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准,间隙取在凸模上,即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔凸模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准,间隙取在凹模上,冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。(2) 根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料模时,凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸;设计冲孔模时,凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。(3) 不管落料还是冲孔,冲裁间隙一般选用最小合理间隙值。(4) 选择模具刃口制造公差时,要考虑工件精度与模具精度的关系,既要保证工件的精度要求,又要保证合理的间隙值。(5) 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差,所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具的装配方法。结合该模具的特点,工作零件的形状相对简单,适宜采用线切割机床分别加工冲孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种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。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。所谓分别制造就是凸、凹模刃口分别按照各自的基本尺寸及公差互不相干的分别制造,制造后装配使用。分开加工方法的优点是:凸凹模具有互换性,制造周期短,便与成批制造。其缺点是:为了保证初始间隙在合理范围内,需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足T+A (Zmax-Zmin)的要求,所以模具制造成本相对较高。具体计算见下表2。表2 工作零件刃口尺寸计算尺寸及分类 尺寸转换计算公式结果备注落料R2R20-0.08DA=(Dmax-X )0+ADT=(DA-Zmin/2)-T0DT=1.960+0.0036查冲压模具设计与制造表2.3.3得双面间隙Zmax=0.024 Zmin=0.018磨损系数X=0.5,模具按IT7制造。校核满足T+A (Zmax-Zmin)DA=1.9420-0.0024R0.5R0.50-0.1DT=0.450+0.0036DA=0.4320-0.0024冲孔220+0.08dT=(dmin+ X)0-TdA=(dT+Zmin/2)0+AdT=2.040-0.0024dA=2.0580+0.0036孔心距11110.1LA=LA=110.033.5 卸料橡胶的设计(1)橡胶的选用原则:a.为保证橡胶的正常工作,所选橡胶应满足预压力要求:F0FX式中:F0橡胶在预压缩状态下的压力(N); Fx卸料力(N)。 b.为保证橡胶不过早失效,其允许最大压缩量不应超过其自由高度的45%,橡胶预压缩量一般取自由高度的10%15%。 c橡胶高度与直径之比应按下式校核: 0.5H自由/D1.5。(2)橡胶选择步骤:a根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料用较硬橡胶;拉深压料用较软橡胶。b. 根据卸料力求橡胶横截面尺寸:D=(c求橡胶自由高度尺寸:H自由=4 H工d. 校核橡胶高度与直径之比。如果超过1.5,则应把橡胶分成若干块,在其间垫以纲圈;若小于0.5,则应重新确定其尺寸。卸料橡胶的设计计算见表3。选用的4块橡胶的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具正常工作。表3 卸料橡胶的设计项目公式结果备注卸料板工作行程h工h工=h1+t+h23.3mmh1为凸模凹进卸料板的高度1mmh2为凸模冲裁后进入凹模的深度2mm橡胶工作行程H工H工=h工+h修9.3mmh修为凸、凹模修模量,取6m橡胶自由高度H自由H自由=4 H工37.2mm取H工为H自由的25橡胶的预压缩量H预H预=15H自由5.6mm一般H预=1015H自由每个橡胶承受的载荷F1F1=F卸/4155.25N选用四个圆筒形橡胶橡胶的外径DD=(25mD为圆筒橡胶的内径,取d=12mm;p=0.5Mpa校核橡胶的自由高度H自由0.5H自由/D=1.31.5满足要求橡胶的安装高度H安H安=H自由-H预32mm4 模具总体设计4.1 模具的类型选择由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中完成的。连续成形是工序集中的工艺方法,可以使多种工序在一副模具上完成。总之,级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲裁有困难时,可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件。4.2 定位方法的选择冲压工序基本的定位方式可分为孔定位、平面定位和形体定位三种。由于零件形状的不同,其定位方式也不相同。通常,在选择定位方式时,必须考虑定位的可靠性、方向性及操作的方便与安全性。因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距,而第一件的冲压位置因为条料的长度有一定的余量,可以靠操作工目测来定。4.3 卸料、出件方式的选择卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除了冲压开始前压紧带料,防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均而引起带料窜动,并保证冲压结束后及时平稳的卸料外更重要的是卸料板将对各工位上的凸模在受侧向作用力时,起到精确导向和有效的保护。卸料装置主要由卸料板,弹性元件,卸料螺钉和辅助导向零件所组成。因为工件的厚度为0.3mm,相对比较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件的方式比较便于操作与生产率的提高。4.4 导向方式的选择为提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该模具采用中间导柱的导向方式。5 主要零部件设计5.1工作零件的结构设计 5.1.1 落料凸模由于冲件的形状和尺寸的不同,冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦不同,所以在实际生产中使用的凸模结果形式很多。其截面形状有圆形和非圆形;刃口形状有平刃和斜刃等;结构有整体式,嵌拼式,阶梯式,直通式和带护套式等。凸模的固定方法有台肩固定,柳接,螺钉和销钉固定,粘洁剂浇注法固定等。凸模长度尺寸应根据模具的具体结构,并考虑修磨、固定板与卸料板之间的安全距离、装配等的需要来确定。当采用弹压卸料板时, 其凸模长度按下式计算:L=h1+h2+h+t=20+15+0.3+14.7=50mm 式中:L凸模长度(mm); h1凸模固定板的厚度(mm); h2卸料板的厚度(mm); t材料的厚度(mm);h增长长度。它包括凸模的修模量,凸模进入凹模的深度(0.5到1),凸模固定板与卸料板之间的安全距离等,一般取10到20mm。所以应选择的规格为:尺寸d: 28.2D(m6)|基本尺寸: 32D(m6)|极限偏差: 0.025 0.009D1: 38尺寸h|型: 6L|50: 5.1.2 冲孔凸模冲小孔的凸模强度和刚度差,容易弯曲和折段,所以必须采用措施提高它的强度和刚度,从而提高其使用寿命。其方法有以下几种:a:冲小孔凸模加保护与导向,冲小孔凸模加保护与导向构有两种即局部保护与导向和全长保护与导向。b:采用短凸模的冲孔模。采用厚垫板超短凸模结构。由于凸模大为缩短,同时凸模又以卸料板为导向,因此大大提高了凹模的刚度。c:在冲模的其他结构设计与制造上采取保护小凸模措施。如提高模架的刚度和精度;采用较大的冲裁间隙;采用斜刃壁凹模以减小冲裁力;取较大斜料力(一般取冲裁力的10%);保证凸、凹模的间隙的均匀性并减小工作表面粗糙度等因为所冲的孔均为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面由便于装配与更换。其中2mm可选用标准件A型式(尺寸为2mm50mm)。冲孔的凸模结构可参考零件图。尺寸d: 2.0D(m6)|基本尺寸: 4D(m6)|极限偏差:0.012 0.004D1: 7尺寸l: 6尺寸h|型: 3L|50: *5.1.3 凹模凹模采用整体式结构,各冲裁的凹模孔均采用电火花线切割加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式及固定方法不同,受力情况又比较复杂,目前还不能理论方法确定凹模轮廓尺。在生产中,通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸,或凹模孔口刃壁间距离,按经验公式冲压模具设计与制造公式2.9.3、2.9.4计算:凹模厚度 H=kb=0.320=6mm15mm,查冲压模具设计与制造表2.9.5得k=0.3)式中:b凹模刃口的最大尺寸; k系数;因为凹模厚度需15mm,所以取H=15mm凹模壁厚 c=(1.52)H=22.530mm取凹模厚度 H=15mm 凹模厚度c=30mm凹模宽度 B=b+2c=(20+60)=80mm,取100mm凹模长度 L取100mm(送料方向)凹模轮廓尺寸为 100mm100mm15mm。结构可参考模具装配图。5.2 定位零件的设计起定距作用的固定挡料销,应选用标准件,规格为68 A型。尺寸d(h11)|基本尺寸: 6尺寸d(h11)|极限偏差: 0/0.075尺寸d1(m6)|基本尺寸: 3尺寸d1(m6)|极限偏差: +0.008/+0.002尺寸h: 3L: 85.3 导料板的设计到料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取0.5mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板的厚度按冲压模具设计与制造表2.9.7选择。导料板采用45钢制作,热处理硬度为4045HRC,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。5.4卸料部件的设计 5.4.1 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为20mm。卸料板采用45钢制造,淬火硬度为4045HRC。5.4.2 卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,螺纹部分为M88mm。卸料螺钉的尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模端面1mm,有时误差可以通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。5.5模架及其他零部件的设计根据标准规定,模架主要有两大类:一类是由上模座,下模座,导柱,导套组成的导柱模模架;另一类是由弹压导板,下模座,导柱,导套组成的导板模模架。模架及其组成零件已经标准化,并对其规定了一定的技术条件。该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置,冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸为依据,查冲压模具手册选择模架规格为: 导柱d/mmL/mm分别为20100,22100;导套d/mmL/mmD/mm分别为206523,226523。上模坐L/mmB/mmH/mm为10010025;下模坐L/mmB/mmH/mm为10010030;上模座的厚度H上模取25mm,上模座垫板的厚度H垫取10mm,固定板的厚度取25mm,下模座的厚度H下模取30mm,那么,该模具的闭合高度:H闭=H上模+H垫+H下模+H+L-h2 =(25+10+30+15-1+50)=129mm式中:L-冲孔凸模长度,L=50mm; H-凹模厚度,H=15mm; h2-凸模冲裁进入凹模的深度,h2=1mm。可见该模具闭合厚度小于所选压力机J23-25的最大装模高度(220mm),可以使用。6 冲压设备的确定通过校核,选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下。公称压力:250kN滑块行程:65mm最大闭合高度:270mm最大装模高度:220mm连杆调节高度:55mm工作台尺寸(前后左右):370mm560mm垫板尺寸(厚度孔径):50mm200mm模柄孔尺寸:40mm60mm最大倾斜角度:3007 模具总装配通过以上设计,可得到这套模具的总装图。模具的上模部分主要有上模板、垫板、落料凸模、冲孔凸模、凸模固定板等组成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。冲孔废件从漏料孔中漏出,工件从凹模中落下。工作原理:条料送进时采用固定挡料销进行定位,而有导料销和导料板保证送料沿正确的方向送进。当条料送到指定位置时,上模在压力机的作用下进行冲压。当冲压完成时,上模上行回程,卡在落料凸模上的废料由弹性卸料板卸下,工件从凹模中落下。然后,再开始下一个行程。模具的装配:根据级进模装配要点,选凹模作为装配基准件,先装下模,再装上模,并调整间隙,试冲。返修。1. 凸、凹模预配 装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度、形状;将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。2.凸模装配 以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并挤紧牢固。3.装配下模 在下模座上划中心线,按中心预紧凹模、导料板; 在下模座、导料板上,用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔,攻丝; 将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉。4.装配上模 在已装好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凸模与固定板组合装入凹模; 预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰 螺孔、销孔; 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起,但不要拧紧; 将卸料板套装在已装入固定板的凸模上,装上橡胶和卸料螺钉,并调节橡胶的预压量,使卸料板高出凸模下端约1mm; 复查凸、凹模间隙并调整合适后紧固螺钉; 安装导正销、承料板; 切纸检查,合适后打入销钉。5.试冲与调整 装机试冲并根据试冲结果作相应调整。设计总结通过冲压课程设计,我进一步巩固了冲裁理论知识。并且也加深了相关理论知识的认识。同时熟练掌握了专业工具书的使用方法。在整个过程中,增强了自己的动手能力及独立思考解决问题的能力。当然,由于本人水平有限及缺乏生产实际经验,该设计难免存在不足之处。希望老师对此提出批评意见,在此表示万分的感谢。 致谢 国学大师王国维在人间辞话阐述了一个人要成为大学问家必经历三种境界:“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望断天涯路;衣带渐宽终不悔,惟伊消得人憔悴;众里寻他千百度,慕然回首,那人却在灯火阑珊处。”其实这三种境界,简而言之为树立目标、为之奋斗、达到目标。换句话说作毕业设计也是树立目标、为之努力、达到目标。在接到毕业设计题目的那一刻开始,就得到了翟老师的多方面的指导,如明白毕业设计题目的要求、在毕业设计中应注意的问题等等。在此对翟老师表示深深的谢意。 “三人行,必有我师”。在作毕业设计将近一个月的过程中,由于本人水平有限,遇到过不少棘手的问题,曾得到多位同学的大力帮助。在此对提供过帮助的同学表示深深的谢意。在毕业设计过程中,我参考了其它很多的文献如王孝培所编的冲压手册,其不仅巩固了我所学的知识,并且扩大了自己的视野。最重要的是这些文献帮助我顺利完成了毕业设计论文。在此对这些文献的作者表示深深的谢意。参考文献1. 王孝培主编 冲压模具手册 机械工业出版社2. 刘建超主编 冲压模具设计与制造 高等教育出版社3. 吴诗淳主编 冲压工艺学 西安工业大学出版社4. 丁松聚主编 冷冲模设计 机械工业出版社5. 薛彦成主编 公差配合与技术测量 机械工业出版社6. 冯炳尧主编 模具设计与制造简明手册 上海科技出版社7. 李春胜主编 钢铁材料手册 江西科技出版社8. 杨占尧主编 冲压模具图册 高等教育出版社9. 李志刚主编 中国模具设计大典 机械工业出版社10. 王秀风主编 冷冲压模具设计与制造 北京航空航天大学出版社11. 翟德梅主编 模具制造技术 第 - 28 - 页 共 28 页
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