阳极板冲裁模具设计说明书本科论文.docx
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阳极板冲裁模具设计说明书本科论文
阳极板冲裁模具设计说明书
(落料冲孔正装复合模)
闽西职业技术学院
机械工程系08模具
(1)班
设计者:
学号:
指导教师:
2016年6月22日
目录
第一章设计任务3
第一章设计任务3
1.1零件设计任务3
1.2冲压件工艺性分析3
1.3冲压工艺方案的确定4
第二章主要设计计算4
2.1排样方式的确定及其计算5
2.2冲压力的计算6
2.3压力机的初步选取7
2.4确定压力中心7
2.5工作零件刃口尺寸计算7
第三章模具总体设计9
3.1模具类型的选择9
3.2定位方式的选择9
3.3卸料、出件方式的选择10
3.4导向方式的选择10
第四章主要零部件设计10
4.1工作零件的结构设计10
4.2顶料部件的设计14
4.3模架及其他零部件设计14
第五章模具装配图17
设计心得18
参考文献:
19
第一章设计任务
1.1零件设计任务
零件图简介:
如图1所示
零件名称:
阳极板
材料:
45
厚度:
1.8mm
批量:
中小批量
1.2冲压件工艺性分析
此落料只有落料和冲孔两个基本工序。
材料为45钢,强度较高的中碳优质钢,适合冲裁。
工件结构简单,有一个φ20的孔,φ20孔边距外轮廓的距离远大于凸凹模允许的最小壁厚,不必担心凸凹模强度不足。
工件的尺寸全部为自由公差,可看做IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全弄满足要求。
1.3冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有三种冲压工艺方案:
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:
冲孔—落料级进冲压。
采用级进模生产。
由于设计要求采用复合模生产,所以采用方案二:
复合模只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易于保证,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。
由于正装复合模在工作过程中,工作时板料是在压紧的状态下分离的,冲出的冲裁件平直度比较高,因此正装式复合模较适用于冲制材质较软或板料较薄的工件。
由于该材料所用的板料厚度为1.8,较薄,且只有一个φ20的冲孔,落冲孔的废料方便,所以决定选择正装式复合模。
第二章主要设计计算
2.1排样方式的确定及其计算
设计落料—冲孔模,首先要设计条料排样图。
根据工件的特点,采用如下图所示的排样方法。
由《冷冲压工艺与模具设计》表2-8,查得搭边值取2和2.2mm,由于该冲裁件精度不高,所以采用无侧压装置。
无侧压装置时条料宽度为B=[D+2﹙a+δ+c﹚]
=[70+2×﹙2.2+0.6+0.2﹚]
=76
mm
求得一个步距A=44.2mm.
查板材标准,选取1000mm×1000mm的45钢板。
一个步距的材料利用率为:
η=
×100%=75.2%.
一张45钢板能生产286个零件,总材料的利用率为:
η总=
×100%=72.24%.
排样方式如图:
2.2冲压力的计算
该模具采用正装复合模,拟选择弹性卸料,上出件,冲裁力的相关计算如下:
用普通平刃口模具冲裁时,其冲裁力F一般按下式计算:
F=KtLτ
一般修正系数取K=1.3
由《冷冲压工艺与模具设计》附录一查得45钢抗剪强度τ=432~549MPa。
由于该冲压件尺寸精度不高所以τ取小值。
所以F=1..3×1.8×L×432=281.3KN
卸料力:
F
=KF=0.06×281.3=16.878KN取卸料系数K=0.06
推件力:
F
=nK
F=0.06×281.3=16.878KN取推件力系数K
=0.06
顶件力:
F
=K
F=0.07×281.3=19.691KN取顶件力系数K
=0.07
修正系数K由《冷冲压工艺与模具设计》P48中查得。
2.3压力机的初步选取
根据冲压力的计算来选取压力机:
由《冷冲压工艺与模具设计》式(2-20)得:
F
=F+F
+F
=317.869KN
由《冷冲压工艺与模具设计》表1-3查得J23-40符合要求。
2.4确定压力中心
零件为规格几何体,压力中心在几何中心。
2.5工作零件刃口尺寸计算
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。
结合模具结构及工件生产批量,适宜采用配合加工落料凸模、凹模、凸凹模及固定板、卸料板等,是制造成本降低、装配工作简化。
因此工件零件刃口尺寸计算就按配合加工的方法来计算,具体计算如下:
未标注公差按IT14级,查《冷冲模设计资料与指导》附录一得工件尺寸:
42
、70
、R5
、φ20
。
由《冷冲压工艺与模具设计》表2-3查得:
Z
=0.220Z
=0.320mm。
由未标注公差按IT14级,取X=0.5
①落料凸模的基本尺寸:
42
对应凹模尺寸为:
(42-0.5×0.62)
=41.69
mm
70
对应凹模尺寸为:
(70-0.5×0.74)
=69.63
mm
R5对应凹模尺寸为:
(5-0.5×0.3)
=4.85
mm
落料凸模的基本尺寸与凹模相同,同时在技术条件中注明:
凸模刃口尺寸与冲孔凸模刃口实际尺寸配置,保证间隙在0.220-0.320mm之间。
②冲孔凸模的基本尺寸:
φ20
mm对应凸模尺寸为:
(20+0.5×0.52)
=20.26
mm。
冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同,同时在技术条件中注明:
凹模刃口尺寸与冲孔凸模刃口实际尺寸配置,保证间隙在0.220-0.320mm之间。
第三章模具总体设计
3.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用正装复合模。
3.2定位方式的选择
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料销,无侧压装置。
控制条料的进给步距采用挡料销。
由《冷冲模设计资料与指导》查得导料销与挡料销标准,图形及其尺寸如下:
3.3卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为1.8mm45钢板,材料相对较薄,卸料力也比较小,故可采用橡胶卸料。
采用正装复合模,必须采用上出件。
3.4导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该复合模采用后侧导柱的导向方式。
第四章主要零部件设计
4.1工作零件的结构设计
①凸凹模
凸凹模外形按凸模设计,内孔按凹模设计。
结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成台阶式,最后精加工采用刀具磨床加工,冲孔凹模设计成台阶孔形式,其总长L可按《冷冲压工艺与模具设计》公式(2-34)计算:
L=20+10+1.8+24.2=56mm
具体结构如下:
材料:
T10A技术要求
热处理:
60-64HRC有*尺寸与凹模相对应尺寸配置
保证间隙在0.220-0.230mm之间。
②冲孔凸模
所冲的孔为圆形,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,另一方面又便于装配与更换。
冲孔φ20mm孔的凸模结构如图所示:
材料:
T10A技术要求
热处理:
56-60HRC有*尺寸与凹模相对应尺寸配置
保证间隙在0.220-0.230mm之间。
凸模承载能力校核:
凸模最小断面承受的压应力必须小于凸模材料强度允许的压应力[
],即
=F/
=63.48KN/314=202.48MPa<432MPa
凸模承载能力符合要求。
③凹模
凹模采用整体凹模,均用线切割机床加工。
安排凹模在模架上的位置时,将凹模中心与模柄中心重合。
其轮廓尺寸可按《冷冲压工艺与模具设计》中公式(2-43)、(2-44)、(2-45)计算。
凹模厚度H=Kb=0.28×70=19.6mm
系数K值由《冷冲压工艺与模具设计》表2-10中查得K=0.28
距离C由《冷冲压工艺与模具设计》表2-11中查得C=30mm
取凹模厚度H=20mm
凹模宽度B=b
+(2.5~4)H=70+(2.5~4)×20=130mm
凹模长度L=L
+2C=42+2×30=102mm
由《冷冲模设计资料与指导》查得凹模板标准尺寸为:
160mm×125mm×20mm
结构如图:
材料:
T10A技术要求
热处理:
60-64HRC有*尺寸与凹模相对应尺寸配置
保证间隙在0.220-0.230mm之间。
4.2顶料部件的设计
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10mm。
卸料板采用45钢制造,淬火硬度为40~45HRC。
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8mm。
卸料螺钉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断面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
采用45钢,硬度24~28HRC。
卸料螺钉如图所示:
正装复合模工件一般采用上出料,为节约材料,通常在凹模下加一垫块,以增加顶件块的行程,顶件块与弹顶器用顶杆相连。
4.3模架及其他零部件设计
①模架的选择
由于该冲裁件尺寸精度不高,一般优先采用滑动导向后侧导柱模架。
以凹模周界尺寸为依据们选择模架规格,由《冷冲模设计资料与指导》4.4查得模架标准:
⑴上模座如图所示:
⑵下模座如图所示:
②导柱导套的选择
由《冷冲模设计资料与指导》查得:
采用B型导柱导套,材料采用GCr15。
硬度58~62HRC。
基本尺寸为:
导柱d/mm×L/mm为φ25×180,导套d/mm×L/mm×D/mm为φ25×95×φ38。
③最大闭模高度计算
上模座厚度H=40mm,上垫板厚度为15mm,凸凹模高度为56mm,凹模厚度为20mm,中心垫板厚度为10mm,凸模固定板为20mm,下垫板厚度为5mm,下模座厚度为50mm。
那么该模具的闭合高度
H
=40+15+56+20+10+20+5+50-0.6=215.4mm
凸模冲裁后进入凹模深度为0.6mm。
可见该模具闭合高度小于所选用力机J23-40的最大装模高度,可以使用。
如果模具闭合高度大于所选压力机J23-40的最大装模高度,则应修改模具设计或另选压力机。
第五章模具装配图
通过以上设计,可得下图所示的模具总装配图。
模具上模部分主要由上模座、垫板、凸凹模、凸凹模固定板、卸料橡胶及卸料板等组成。
卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。
下模部分由下模座、落料凹模、凸模及其固定板、导料销等组成。
冲孔废料由上模打杆从凸凹模打出,成品件由下模中推件块从凹模中顶出。
装配图如下:
设计心得
一学期一次的设计来了,当接过自己将要设计的模具时,第一眼总感觉那么的茫然,不知所措,每次接触设计第一眼都是这种感觉,毕竟这是对自己这学期所学的知识一次考验。
第一次接触设计模具开始不知道如何下手,前面两天总是在各种设计参考书上为自己找一些有关于设计的资料,从资料中开始对模具设计的整个过程进行了排序。
知道了设计的大概整个过程,就开始进行了自己的设计过程,过程是复杂的,需要不断地计算,校核,查标准,直到设计出来的和查出来的模具符合自己计算的,符合模具标准的为止。
当所有模具主要和次要零部件尺寸设计好之后就是对模具进行装配,测绘,这次测绘用到了所学的CAD,Pro/e软件,给自己一次复习巩固这些软件操作的机会。
利用这些软件可以较快的画出模具装配图以及主要零部件,而且修改方便,从中还可以找出些设计错误的地方。
电脑绘图后就是手工绘图了,手工绘图中不仅要确保正确的装配图模具尺寸,而且还要保持要图纸的清洁。
从这次模具设计中自己学到了很多从教学课本上没学到的知识,设计不仅巩固了课本上的知识,更让我们懂得了如何去设计模具。
设计不是有知识就能设计那么简单,这次设计给我的体会是耐心在设计中更加重要,只要有耐心,在难的设计都能很好的设计出来。
参考文献:
1.书本名称:
《冷冲压工艺与模具设计》.
主编:
杨关全、匡余华.
出版社:
大连理工大学出版社,2009.6
2.书本名称:
《冷冲模设计资料与指导》.
主编:
杨关全、匡余华.
出版社:
大连理工大学出版社,2009.6
3.书本名称:
《模具制造技术》.
主编:
刘航.
出版社:
西安电子科技大学出版社,2009.8
4.书本名称:
《公差配合与测量技术》.
主编:
黄云清.
出版社:
机械工业出版社,2008.10
5.书本名称:
《机械制图》,2004.7
主编:
刘力
出版社:
《高等教育出版社》
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- 阳极板 模具设计 说明书 本科 论文