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冲压模具课程设计说明书学院机械工程学院专业材控082班学生姓名万振南学号20084610240指导教师樊湘芳2011年12月15日序言近年来,随着科学技术的发展,板料冲压是金属塑性加工的基本方法,冷冲模则是推行冲压工艺必不可缺的装备改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一国产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一 目前,我国的模具技术有了很大发展,模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高如,主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具;体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加;塑料模热流道技术日渐成熟,气体辅助注射技术开始采用;压铸工艺得到发展此外,CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用,高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广;快速原型进展很快;模具的标准化程度也有一定提高进行冲裁模具课程设计是工科类大学生必须进行的工程实践,有利于学生吧所学知识运用到实践中去,培养大学生的画图能力及动手能力,理论与实际相结合,综合素质全面发展目录
1.设计任务书及产品图
32.零件工艺性分析
43.冲压工艺方案的确定
44.模具结构形式合理性分析
55.工艺尺寸计算
56.模具总体结构设计
127.主要零部件设计
128.模具总装图
169.冲压设备的选取与校核
1610.模具零件加工工艺
1711.模具装配
1912.小结
2013.参考文献21
(1)设计任务书及产品图
1.材料:10钢
1.材料厚度:
2.2mm
1.生产批量:大批量
1.未注公差:按IT14级确定.2工艺分析此工件只需落料一个工序材料为10钢、t=
2.2mm的优质钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁,工件结构简单,此工件满足冲裁的加工要求,工件的落料按IT11级,尺寸精度一般,普通冲裁完全能满足要求
(3)冲裁工艺方案的确定该零件结构简单,没有孔,只需落料一个人工序即可完成加工,所以冲裁工艺方案选用单工序落料模进行加工
(5)工艺尺寸的计算
①排样设计a.排样方法的确定根据工件的形状,确定采用无废料排样的方法不可能做到,但能采用有废料和少废料的排样方法经多次排样计算决定采用直接对排法,初画排样图如图所示b.确定搭边值查表3-9,取最小搭边值工件间a1=
2.2,侧面a=
2.5考虑到工件刚度,取a1=3,a=3c.确定条料步距步距48,宽度173d.条料利用率η=s工/s总=6914/48x173x100%=83%e.排样图
②冲裁力的计算a.冲裁力F查《冲压成型工艺与模具设计》附录2取材料10钢抗剪强度σb=300MPa落料F1=Ltσb=
321.4x
2.2x300=
212.12KNb.卸料力:《冲压成型工艺与模具设计》表3-14取Kx=
0.04Fx=KxF=
0.04X
212.12=
8.48KNC.推件力《冲压成型工艺与模具设计》表3-14,取KT=
0.055,则FT=nKTF=2X
0.055X
212.12=
233.3KN
③压力机公称压力的确定本模具采用弹性卸料装置和下出料方式,所以Fz=F+Fx+FT=454KN根据以上计算结果,冲压设备拟选JB23-63
④.冲裁压力中心的确定按比例画出零件形状,选定坐标系xOy,如图所示,将零件周边分成l1=45mmy1=0;L2=88mmy2=22mm;L3=25mmy3=44mm;L4=132mmy4=77mm;L5=
31.4mmy5=110+﹙10sinπ/2﹚/﹙π/2﹚=
116.29mm;Yc=﹙l1y1+l2y2+l3y3+l4y4+l5y5﹚/﹙l1+l2+l3+l4+l5)=
52.4mmXc=0
⑤.刃口尺寸的计算a.加工方法的确定选用配作法,落料时,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要求配作;只是在配作时保证最小双面间隙值Zmin=
0.360mmb.采用配做法,零件为落料件,以凹模为基准,刃口部分尺寸都增大,因此都属于A类尺寸C.按入体原则确定冲裁件外形尺寸公差,工作零件刃口尺寸计算见下工件尺寸公差为,,,,当时,x=
0.5;当
0.5时,x=
0.
75.A=-x45d=45-
0.
50.56=
44.72mm;44d=44-
0.5x
0.54=
43.73mm;120d=120-
0.5x
0.87=
119.57mmR10=10-
0.75x
0.36=
9.73mm.d.画出落料凹模,凸凹尺寸,如下图b凹模e.卸料装置的设计采用下图所示的卸料装置,一直冲裁板厚t=
2.2mm,冲裁卸料力Fx=
8.48KN根据模具安装拟选6个弹簧,每个弹簧的预压力为Fo≧Fx/n=
11413.3N查表9-32圆柱螺旋压缩弹簧,初选弹簧规格为(使所选弹簧的工作极限负荷Fj)F预)d=6mm,D=30mm,h0=60mm,Fj=1700,hj=
13.1mm,n=7,f=
1.88mm,t=
7.8mm其中,d为材料制直径,D为弹簧大径,Fj为工作极限负荷,,hj为工作极限负荷下变形量,n为有效圈数,t为节距弹簧的总压缩量为△H=(Fx/Fj)x(hj/n)=
48.88mm
(6)模具总体结构设计
①.模具类型的选择有冲压工艺分析可知,采用单工序模冲压,所以本套模具类型为单工序模
②.定位方式的选择应为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用固定导料销;控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距而第一件的冲压位置因为条料有一定的余量,可以靠操作工人目测来确定
③.出料方式的选择推件力FT=nKTF=2X
0.055X
212.12=
233.3KN较大考虑到模具是单工序模具,弹性卸料、
④.导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件质量,方便安装、调整、维修模具,该复合模采用后侧导柱模架
(7)主要零部件的设计
①.工作零部件的结构设计a.落料凹模凹模采用整体式,通过螺钉固定在下模座上,其轮廓尺寸计算如下凹模高度H=kb=
0.20x120=24mm(查表3-24)凹模壁厚C=(
1.5~2)H=48mm凹模宽度B=44+48X2=140mm凹模长度L=119+48x2=215mm取凹模长度为215mm,宽度为165mm,所以凹模轮廓尺寸为215mmx140mmx48mmb.凸模凸模采用整体式,通过固定板固定在上模座上,其轮廓尺寸跟落料凹模配作,其长度L=卸料弹簧装夹长度-4+凸模露出长度=65mm.
②定位零件的设计a.活动挡料销借助弹簧可在定位面上自由伸缩以避免运动件的干涉,与弹性卸料板配合材料选45钢;热处理硬度44~48HRC;查表
15.48,选择尺寸为8(d)x10(L)的挡料销.b.固定导料销材料选T8,热处理硬度46~52HRC尺寸为Φ8,粗糙度
1.6mmc.卸料板外形轮廓与凹模相同215x140查表
15.27可知其厚度为20mm卸料板孔与凸模的单边间隙Z//2=
0.1~
0.2t=
0.12~
0.24mm,取
0.2mm活动挡料销1模架及其他零部件设计该模具采用后侧导柱模架,方便送料以凹模周界尺寸为依据上模座250x160x45下模座250x160x50导柱32x190导套32x150x43模具闭合高度为H=上模座+垫板+凸模固定板+凹模+卸料弹簧安装高度-4+下模座-2=50+12+24+58-4+50-2=143mm满足要求
(8)模具总装图通过以上设计,模具上模部分主要由上模座、垫板、凸模、冲孔凸模固定板、凹模板等组成下模由下模板座、固定板、卸料板等组成卸料是由在开模时,弹簧恢复弹力,推动卸料板向上运动,从而推出条料条料送进时利用活动挡料销定步距,侧边的两个导料销来顶调料的宽度位置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,再利用侧边的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
(9)冲压设备的选取与校核根据冲裁力及模具闭合高度查表9-9,选择开式双柱可倾压力机JB23-63能满足使用要求其主要技术参数如下公称压力630KN滑块行程100mm滑块行程次数40次/min最大封闭高度400mm封闭高度调节量80mm滑块中心线至床身距离210mm立柱距离420mm工作台尺寸(前后左右):570x860垫板尺寸(厚度)80mm模柄尺寸(直径深度)50x70压力机的校核
1.公称压力根据公称压力的选取压力机型号为JB23-63它的压力为630454所以压力得以校核;
2.行程次数行程次数为40/min.生产批量为大批量满足要求3工作台面的尺寸根据下模座LXB=250x160且每边留出60~100即L1XB1=390x340而压力机的工作台面L2XB2=570x860故符合要求得以校核;4滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为50模柄孔深度为70而所选的模柄夹持部分直径为50长度为60故符合要求得以校核;
5.闭合高度由压力机型号知Hmax=330M=65H1=65Hmin=Hmax–M=330-65=265M为闭合高度调节量/mmH1为垫板厚度/mm由式1-24:Hmax–H1-5≥H≥Hmin–H1+10得330–65-5≥262≥265–65+10即260≥238≥210所以所选压力机合适即压力机得以校核.10模具零件加工工艺模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板,若采用线切割技术,这些零件的加工就变得相对简单下表所列为Φ26圆孔凸模、Φ10圆孔凸模以及凸凹模加工工艺过程Φ26圆孔凸模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料备Φ30x75圆柱料2热处理退火3粗车粗车圆柱面,留余量
0.5mm4热处理调质,淬火硬度达58~62HRC5精磨按图纸要求加工并达到要求Φ10圆孔凸模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料备Φ15x75圆柱料2热处理退火3粗车粗车圆柱面,留余量
0.5mm4热处理调质,淬火硬度达58~62HRC5精磨按图纸要求加工并达到要求凸凹模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料135x165x522热处理退火3铣铣各平面4热处理调质5磨磨平面6划线画出各孔位线7线切割加工孔8热处理淬火9精磨精磨上下面满足图纸要求11模具的装配根据复合模的特点,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1上模装配a.仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求,并作好划线、定位等准备工作b.先将凹模与凸模固定板装配,再与凹模板装配,并调整间隙c.把已装配好的凸模及凹模与上模座连接,并再次检查间隙是否合理后,打入销钉及凝入螺丝2下模装配a.仔细检查将要装配的各零件是否符合图纸要求,并作好划线、定位等准备工作b.先将凸凹模放在下模座上,再装入凸凹模固定板并调整间隙,以免发生干涉及零件损坏接着依次按顺序装入销钉、活动挡料销、弹顶橡胶块及卸料板,检查间隙合理后拧入卸料螺钉,再拧入紧固螺钉,并再次检查调整c.将经过调整的上下模按导柱、导套配合进行组装,检查间隙及其他装配合理后进行试冲并根据试冲结果作出相应调整,直到生产出合格制件
(12)小结通过对该零件冲孔-落料复合模的设计,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参考文献
①冲压模具课程设计指导与范例林承全化学工业出版社
2008.1
②冲压工艺与模具设计实用技术郑家贤机械工业出版社
2005.1
③冲压模具设计结构图册薛启祥化学工业出版社
2005.4
④冲压模具简明设计手册郝滨海化学工业出版社
2004.11
⑤互换性与测量技术谢铁邦华中科技大学出版社
1998.9
⑥冲压成型工艺与模具设计李奇涵科学出版社
2007.8
⑦机械制图大连理工大学工程图学教研室高等教育出版社
2007.7。