过桥片的冲压模具设计落料冲孔复合模含15张CAD图.zip
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过桥片的冲压模具设计-落料冲孔复合模目 录前 言- 3 -第一章、零件工艺分析- 4 -1.1.设计题目设计一过桥片模具设计- 4 -1.2.冲压件工艺分析,- 4 -第二章、方案及模具结构类型- 5 -第三章、排样设计与材料利用率计算- 6 -第四章、压力与压力中心计算- 8 -4.1.冲压力- 8 -4.2.卸料力- 8 -4.3.推件力- 8 -4.4.模具总冲压力- 8 -第五章、压力中心- 9 -第六章、工作零件刃口尺寸计算- 10 -6.1.刃口尺寸计算- 10 -6.2.落料凹模板尺寸- 11 -6.3.凸凹模尺寸- 12 -6.4.冲孔凸模尺寸- 13 -第七章、卸料装置中弹性元件的设计- 14 -第八章、冲床的选用- 15 -8.1.冲压设备的选择依据- 15 -8.2.压力机的选择- 15 -第九章、其它模具零件结构尺寸- 16 -第十章、模具总体设计- 17 -10.1.模具类型的选择- 17 -10.2.定位方式的选择- 17 -10.3.卸料方式的选择- 17 -10.4.出件方式- 17 -10.5.确定送料方式- 17 -10.6.导向方式的选择- 18 -总 结- 19 -参考文献- 20 -前 言冲压加工技术应用范围十分广泛,在国民经济各工业部门中,几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。冲裁是利用模具使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分产生分离以获得制件的工序。 如冲裁的目的在于获得一定形状和尺寸的内孔,封闭曲线以外部分为制件称为冲孔;冲裁的目的在于获得具有一定外形轮廓和尺寸的制件,封闭曲线以内的部分为制件称为落料。显著提高了劳动生产率和设备利用率。 如拉伸模是将板弯成一定形状和角度的零件的成形方法,是板料冲压中加工工序之一。冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料(板料)的加工过程。所以冲压加工具有如下特点:1)生产效率高、操作简单、内容实现机械化和自动化,特别适合于成批大量生产;2)冲压零件表面光滑、尺寸精度稳定,互换性好,成本低廉;3)在材料消耗不多的情况下,可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件;4)可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。由于冲压加工具有节材、节能和生产效率高等突出特点,决定了冲压产品成本低廉,效益较好,因而冲压生产在制造行业中占重要地位。课程设计目的是通过课题的设计研究,培养综合运用各门课程知识的能力,培养独立分析问题和解决问题的能力。在指导教师周密安排和精心指导下,这次课程设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到答辩都按照课程设计工作计划进行。选好课程设计题目是实现课程设计目标、保证课程设计质量的前提,我们的课程设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术,达到综合运用的目的,既能够解决企业急需解决的生产技术问题,又能够培养学生的职业岗位能力,难度不是很大,符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力,工作量恰当,能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做,虽然难度不是很大,但要使设计图纸能真接用于生产,去造出零件,装配成机器,并能满足使用要求,也是不容易的。第一章、零件工艺分析1.1.设计题目设计一过桥片模具设计零件图如下:图1所示冲裁件,材料为Q235钢,厚度为3mm,大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具。零件名称:过桥片生产批量:大批材料:Q235,t=3mm1.2.冲压件工艺分析,材料:该冲裁件的材料Q235,是普通碳素钢,具有较好的可冲压性能.零件结构:该冲裁件结构简单,两边对称,产品厚度3mm,适合冲压,形状无明显尖角或直角,所以比较适合冲裁。尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸,属自由尺寸,可按工IT12-14级确定工件尺寸的公差。孔边距20-5=15无公差。结论:适合冲裁。第二章、方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下三种工艺方案:先落料,再冲孔,采用单工序模生产.落料一冲孔复合冲压,采用复合模生产.中孔一落料连续冲压,采用级进模生产.方案模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率 较低,难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案只需要一套模具,冲压件的形位精度和尺寸易于保证,且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。方案也只需要一套模具,生产效率也很高,但零件的冲压精度较复合模的低。 欲保证冲压件的形位精度。方案模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。通过以上三种方案的分析比较,对该见冲压生产以采用放案为佳。第三章、排样设计与材料利用率计算查冲压模具设计与制造表2. 5. 2,确定搭边值:两工件间的搭边:a=2.5mm; 工件边缘搭边:a1=2.8mm; 步距为:40+2.5=42.5m条料宽度H=(D+2a1)- (3-1)=(60+40+22.8)-=105.6确定后排样图如图2所示,可以采用直排样法,提高生产效率。一个步距内的材料利用率为.裁单件材料的利用率按2式计算,即=3656.64(42.5105.6)100%=81.48% (3-2)式中 A冲裁面积(包括内形结构废料); n 一个冲距内冲冲裁件数目;b条料宽度;h进距。查板材标准,宜选900mmX1000mm的钢板,每张钢板可剪裁为9张条料,每张条料可冲21个工件,则总为:总=100% (3-3) =100% =756.789%第四章、压力与压力中心计算4.1.冲压力落料力F总= F1=1.3Lt (4-1)=1.3245.663380=364.068(KN)式中:F落落料力(N);L工件外轮廓周长,L245.66mm;t材料厚度;3mm材料的抗剪强度(Mpa),查得2310-380Mpa。冲孔力 F冲= F1=1.3nLt (4-2) =1.323.14103380=93.07(KN) 其中:d为冲孔直径, 3.1410为孔圆周长4.2.卸料力 F卸K卸F落 (4-3) 式中:K卸卸料力因数,其值由2表2-15查得K卸0.05。则卸料力:F卸=0.055364.068=20.02(KN)4.3.推件力推件力计算按2式2-11:F推=nK推F冲 (4-4) 式中:K推推件力因数,其值由2表2-15查得推0.05;n卡在凹内的工件数,n=h/t=5/3=1.666。推件力则为:F推20.0593.07=9.307(KN)4.4.模具总冲压力 F总 F落F卸F压 (4-5)364.068+93.07+20.02+9.307=486.465KN第五章、压力中心模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作,应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨间产生过大的磨损,模具导向零件加速磨损,减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心,的按下述原则确定:(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时,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法求出冲模压力中心。本次所设计的课题为对称件,所以每个边的对应的力矩之和为0,所以压力中心与模具中心吻合,为(0,0)。第六章、工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制。凸、凹模间隙对冲载件质量、冲载工艺、模具寿命都有很大的影响。因此,设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲载件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求,所需冲载力小、模具寿命高,但分别从质量,冲载力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个合适的范围作为合理间隙,只要间隙在这个范围内,就可以冲出良好的制件,这个范围的最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大,故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。6.1.刃口尺寸计算落料时,因外形轮廓较简单,故模具按配合加工的方法制造,其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下:落料部分以落料凹模为基准计算,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此均属于A类尺寸。零件图中落料部分的尺寸偏差如下:查表2.3.3可知:凸模和凹模最小间隙为:凸模和凹模最大间隙为:查相关资料得因数x为:当工件精度IT10以上 x=1当工件精度IT11到IT13 x=0.75当工件精度IT14 x=0.5所以落料凹模基本尺寸为:尺寸: 落料部分相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制,保证其双面间隙为:0.24mm到0.42mm,由于冲压过程磨损,模具间隙会渐渐增大,所以建议选择最小的模具间隙值0.24mm。冲孔时,凸模外形为圆孔,故模具采用凸、凹模分开加工的方法制造,以冲孔凸模为基准计算,其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下:查表2.3.3可知:凸模和凹模最小间隙为:凸模和凹模最大间隙为:查相关资料得因数x为:当工件精度IT10以上 x=1当工件精度IT11到IT13 x=0.75当工件精度IT14 x=0.5根据公式2.4.3和公式2.4.4得孔: 校核: 满足:条件孔中心尺寸计算6.2.落料凹模板尺寸凹模厚度: H=Kb(15mm)H=O.28100=28mm凹棋边壁厚c(1.5-2)H =(1.5-2)28=(42-56)mm 实取c=50mm凹棋板边长: L=b+2c=100+250=200mm查标准JB/T一6743.1-94:凹模板宽B=200mm故确定凹棋板外形为:20014028(mm),凹棋板作成薄型形式并加空心垫板后实取为:20014035(mm),如下图所示:6.3.凸凹模尺寸凸凹模长度:L=hl+h2+h3=15+18+22=55(mm)其中:h1凸凹模固定板厚度h2:一弹性卸料板厚度h-增加长度(包括凸模进入凹棋深度,弹性元件安装高度等)凸凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为6mm,据强度要求查冲压模具设计与制造表2.9.6知,该壁厚为15mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够。具体图形如下,中间采用螺钉与下模板链接:6.4.冲孔凸模尺寸凸模长度:L凸=h1+h2 =18+35=53mm其中:hl-凸模固定板厚H2-凹模板厚凸模强度校核:该凸模不属于细长杆,强度足够,如下图所示:第七章、卸料装置中弹性元件的设计卸料装置一般是弹性的,其基本零件是卸料板、卸料螺钉和弹性元件(弹簧或橡胶)组成,弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸,厚度取凹模厚度的0.60.8倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚确定,一般取0.10.3mm。此外,为便于可靠卸料,在模具开启状态时,卸料板工作平面应高出凸模刃口端面0.30.6。卸料螺钉一般采用标准的阶梯形螺钉,其数量按卸料板形状与大小确定,卸料板为圆形时常用34个,为矩形时一般用46个。卸料螺钉的直径大小可选 812mm,各卸料螺钉的长度应一致,以保证卸料板水平和均匀卸料。弹性卸料装置依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料,卸较力不太大,但冲压时可兼起压料的作用。 第八章、冲床的选用8.1.冲压设备的选择依据1所选压力机的公称压力必须大于总冲压力,即F压F总2压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度,因此对于冲裁,弯曲等模具,其行程不于过大,以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模,压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上,以保证毛坯的放进和成行零件的取出。3所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足:冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。4压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸,并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时,对工作台的受里条件也是不利的。8.2.压力机的选择根据总冲压力F总=486.465N,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下:公称压力: 630KN 滑块行程: 130mm 行程次数: 50 次分根据总冲压力 F总=486.465KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双分最大闭合高度: 360mm连杆调节长度: 80mm 工作台尺寸(前后左右): 480mm 710mm第九章、其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点: 凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94,确定其它模具模板尺寸列于表2序号名称长宽厚(mm)材料数量1上垫板2001401045钢12凸模固定板2001401845钢13卸料板2001401845钢14凸凹模固定板2001401545钢15下垫板200140845钢1卸料螺钉结构形式图3-15卸料螺钉尺寸关系1卸料螺钉 2凸模采用标准卸料螺钉结构,凸模刃磨后须在卸料螺钉头下加垫圈调节。卸料螺钉尺寸关系为保持装配后卸料板的平行度,同一付模具中各卸料螺钉的长度L及孔深见如下图3-15,据右图各尺寸关系如下H=(卸料板行程)+(模具刃磨量)+h1+(510mm) (3-19) 模具刃磨量5mm,h1=6则H22+5+6+839mmd1d+(0.30.5)mm 100.410.4mme0.51.0mm取e1.0mm第十章、模具总体设计10.1.模具类型的选择根据零件的冲裁工艺方案,确定采用复合模。此模具的结构较为简单,降低了模具的加工难度,减少生产成本,提高了生产效益。10.2.定位方式的选择因为导料销和固定挡料销结构简单,制造方便。且该模具采用的是条料,根据模具具体结构兼顾经济效益,控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用挡料销初定距。10.3.卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料的比较:刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲载后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大,单边间隙取。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时,卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲载间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大,材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用于料厚小于或等于2mm的板料,由于有压料作用,冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时,二者的配合间隙应小于冲载间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。本次设计的课题,工件平直度较高,料厚为3mm相对较厚,卸料力不大,由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动态,且弹性卸料板对工件施加的是柔性力,不会损伤工件表面,故下模采用弹性卸料,而上模只能采用刚性卸料装置,方便刚性打料。10.4.出件方式因采用倒装式复合模生产,故采用下出件为佳。10.5.确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B大于送料方向的凹模长度L,故采用纵向送料方式,即由前向后送料。10.6.导向方式的选择方案一:采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳,其对角导柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸L一般大于纵向尺寸B,常用于横向送料级进模或者纵向送料的单工序冲载模、复合模。方案二:采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比较方便,因为导柱安装在后侧,工作时,偏心距会造成导套导柱单边磨损,严重影响模具使用寿命,且不能使用浮动模柄。方案三:四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠,刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件,以及大量生产用的自动冲压模架。方案四:中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上,导向准确可靠、滑动平稳。但只能纵向送料,一般用于单工序模或复合模。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式,为提高模具寿命和工件质量,该复合模采用后侧导柱的导向方式,即方案二最佳。总 结 到今天为止,两个多月的课程设计终于可以画上一个句号。在自己努力和指导老师的指导下,我比较好地完成了这次课程设计的任务,通过这次课程设计,我对机械设计过程有了一定了解,学到了很好有用的本领。课程设计不仅是对前面扬学知识检验,而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下:第一 .学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动的过程,产品的设计应按科学程序进行,一般包括课题调研、拟定设计方案,总体设计,零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程,一个产品须经过多次改进,才能完善和成熟。第二提高了综合应用各门知识的能力。以前课程设计接触课程知识比较窄。这次课程设计是设计一台完整的模具设计流程。 第三巩固了计算机绘图能力。以前用CAD绘图,仅仅是知道主要指令的操作,通过这次绘图大量的图样,更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法,用简便快速方法画出完整正确的零件图样。 第四提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做课程设计的前期准备工作,资料是否全面、可靠,关系到整个课程设计的进程。查阅手册是设计过程中随时要做的事情。只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。 第五明确了设计必须与生产实际相结合,产品才有生命力。因此在设计过程中,一定下企业调查,要虚心听取老师和工程技术售货员的意见,不断发行设计,完善设计。 第六培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假,在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上,每一个错误都会造成经济损失,因此,在设计过程中必须要有高度的责任心,要有严肃认真的工作态度。 总之,对我们学生来说,经历了这次课程设计,为今后从事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。参考文献1冲模设计手册编写组.模具设计手册M.北京:机械工业出版社,19992模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例M.北京:机械工业出版社,19993王芳.冷冲模具指导书M.北京:机械工业出版社,19984王以真.实用扬器技术手册M.北京:国防工业出版社,20035王新华,袁联富.冲模结构图册M.北京:机械工业出版社,20036廖念钉,古莹奄等.互换性与技术测量M.北京:中国计量出版社,20017陈锦昌,刘就女等.计算机工程制图M.广州:华南理工大学出版社,19998刘鸿文.材料力学M.北京:高等教育出版社,19999王焕庭,李茅华、徐善国.工机械工程材料M.大连:大连理工大学出版社,200210党根茂,骆志斌等.模具设计与制造M.西安:西安电子科技大学出版社,200111黄毅宏,李明辉.模具制造工艺M.北京:机械工业出版社,1999- 19 -
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