冲模课程设计.docx
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冲模课程设计
多工位级进模设计
(1)摘要:
将理论只是的传授与模具设计和制造的实践相结合,基础理论适度,突出专业知识的使用性、综合性、先进性,以培养我们从事冲模设计与制造工作能力为核心,将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲压设计、冲压制造有机融合,实现重组和优化,通过设计,了解多工位级进模的设计过程,掌握设计方法,促进自身的学习。
(2)设计目录:
《1》冲压设备及选用
《2》冲裁变形过程分析
《3》凸凹模刃口尺寸的确定
《4》冲裁力和压力中心的计算
《5》弯曲变形分析
《6》弯曲坯料尺寸的计算
《7》弯曲件的工艺性
《8》多工位级进模的排样设计
《9》多工位级进模主要零部件设计
(3)设计过程
1.1冲压件名称:
紧固垫片
1.2冲压零件图平面图和三视图如下:
1.3冲压件要求:
a.冲压件个数为200万件。
b.所加工材料采用黄铜。
c.冲孔部分断面表面粗糙度为3.2um
d.要有合适的圆弧转角。
e.该冲压件的公差等级为IT13级。
1.4设计要求:
设计一套冲压出该冲压件的多工位级进模。
2.冲压件结构分析:
2.1冲压件部分工艺分析:
a.冲裁件的形状:
该冲压件形状简单、对称,有利于材料的合理利用。
b.冲裁件内形及外形的转角:
该冲压件在转角处都有适合的圆角R=0.7,便于模具加工,减少热处理开裂,减少冲裁时尖角处崩刃和过快磨损。
c.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易过小。
d.冲裁件的孔边距与孔间距:
该孔冲压件冲孔工序较多,但冲圆孔有7.5mm的孔边距,方形孔有6mm的孔边距,可以有效的避免工件变形和保证模具强度。
e.该工件有弯曲工序,孔边与直壁之间有6mm的距离,而且也有20×10的凹孔位置,避免了冲孔时凸模受水平力而折断。
2.2弯曲部分的工艺分析:
a.弯曲件的精度:
冲裁件所用坯料为黄铜,其具有良好的弯曲性能,又因弯曲的工序数目不多,可以保证一定的弯曲精度。
一般来说,弯曲的工序数目越多,精度也越低,弯曲件的经济公差等级在IT13级以下,角度公差大于15°。
b.弯曲件的结构:
《1》该冲裁件弯曲部的弯曲半径比较适中,即满足了最小弯曲半径,避免了多次弯曲,增加工序数;也防止了因弯曲半径多大而造成回弹的影响,确保了工件的精度。
《2》所弯曲零件,弯曲半径左右一致,保证了弯曲时坯料受力平衡而无滑动。
《3》弯曲件直边高度满足h>r﹢2t=0.7﹢2×2=4.7。
《4》在局部弯曲某一段边缘时,为避免根部撕裂,应减少不弯曲线之外,即b>0.7,该弯曲件满足此条件。
3.冲压工艺分析与工艺方案的选择
3.1冲压工艺分析:
该工件主要以冲裁为主,首先需把导正孔等工序先加工出来,再把零件上的孔加工好,然后是对冲缺和冲搭边的工序进行冲裁。
工艺方案中一般有单工序模的方案,复合模的方案,级进模的方案和多工位级进模的方案。
在这里我选择多工位级进模的方案,因为对于要冲孔和弯曲零件,普通级进模不容易实现。
3.2冲压工艺的选择:
选择多工位级进模冲压来冲裁。
4.多工位级进模的结构设计并画出结构简图如下:
4.1凸模的结构及固定方式设计:
采用整体式结构及台阶式固定。
4.2凸模排气孔方式设计:
采用排气孔排气的方式。
4.3凹模结构及固定方式设计:
采用嵌入式凹模,并用螺钉固定。
4.4条料导向及定位方式设计:
采用无侧压的导料板导料级导正销定位。
4.5冲压方向及托料方式设计:
采用向下冲压和托料管托料。
4.6导正销设计:
采用固定在凸模固定,板上的用台阶固定,用整体式结构,断面采用锥形结构。
4.7卸料及卸料方式设计:
采用弹性卸料板卸料和压料,结构采用卸料块嵌入基体卸料板的结构。
4.8模架选择设计:
采用四导柱的滑动式非标准模架。
4.9导柱、导套固定方式:
采用过盈配合固定。
4.10其他结构零件设计:
其中包括模柄、推出机构、顶出机构等,如果模具中采用的是直接出料方式,则不设计推出与顶出机构,这里对模柄进行说明。
5.中心压力计算机压力机选择:
5.1冲压力计算:
《1》冲裁力的计算:
F(导正孔)=
=
=
F(方孔)=
=
F(切断)=
=
F(搭口孔)=
=
F(卸料)=
=
=
Fz=12246+32760+29120+207480+5632.12
=287.24KN
《2》弯曲力的计算:
F自=
总压力的计算:
F总=Fz+F自=
5.2压力机的选择:
F压=(1+30﹪)F总
=1.3×290.613KN
=377.7969KN
经查表选择压力机型号为J23-40的压力机。
相关技术参数有:
滑块行程80,滑块公称压力400KN,封闭高度330等。
6.凹模板的长、宽、高尺寸的计算:
凹模厚(高度):
H=Kb=0.12×373=44.76mm(查表K=0.12,这里我们取50)
凹模壁厚:
C=(1.5∽2)H=67.14∽89.52mm(这里我们取70)
凹模宽度:
B=b+2C=373+2×70=513mm
凹模长度:
L=56mm
凹模轮廓尺寸为56mm×513mm×50mm
7.冲压工艺计算:
7.1毛坯尺寸计算:
毛坯的长与凹模的长度基本相同。
毛坯的宽度:
L=L(工件)+L(切断)+L(导正孔)+2c
=40+2×2+3×2+4×1.5
=56mm
毛坯的高度:
H=h(板厚)=2mm
7.2压力中心的计算:
7.3排样设计及排样图:
此冲裁件使用横向送料,排样图如下所示:
8.冲裁工艺计算:
8.1刃口尺寸计算:
每个冲孔及切断的凸模和凹模刃口尺寸计算,因为所冲裁的零件有圆孔,且分布均匀,所以对冲圆孔采用分别加工方法:
孔4×¢5,2×¢3,¢10。
有公差表查得2×¢3mm为IT14级,取X=0.5,4×¢5mm为IT12级,取X=0.75,¢10mm为IT13级,取X=0.75。
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造,则2×¢3凸、凹模具刃口计算如下:
冲孔:
校核:
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造,则4×¢5凸、凹模具刃口计算如下:
冲孔:
校核:
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造,则¢10凸、凹模具刃口计算如下:
冲孔:
校核:
因为该工件形状比较复杂,除了叫规则的冲圆孔外,还有些不规则的冲孔,这时我们采用凸、凹模具配作法莱进行尺寸计算。
这里有以冲裁件的凹模具为设计基准,只需要计算出凹模刃口尺寸和制造公差,凸模的基本尺寸与凹模相同,不必标注公差,但需表明凸模实际刃口尺寸与凹模配制,保证最小双面合理间隙Z=0.1mm。
所计算凹模如下图所示:
特殊阶梯型凹模
长方形凹模
分别对两种凹模进行计算,以求得凸模刃口尺寸及制造公差。
由查表2.33查得:
Z=0.246,Z=0.360.由公差表查得工件各尺寸的公差等级,然后确定X,对于尺寸70mm,选取X=0.5;尺寸2mm,选取X=1;其余尺寸均选X=0.75。
《1》对特殊阶梯落料凹模的基本尺寸计算如下:
第一类尺寸:
磨损后增大的尺寸:
第二类尺寸:
磨损后缩小的尺寸,因为该凹模形状比较规则,无缩小的尺寸,在这里不作计算。
第三类尺寸:
磨损后不变的尺寸:
所以所求得该对应的凸模基本尺寸分别为:
《2》对与长方形落料凹模的基本尺寸计算如下:
第一类尺寸:
磨损后增大的尺寸:
第二类尺寸:
磨损后缩小的尺寸,因为该凹模形状比较规则,无缩小的尺寸,在这里不作计算。
第三类尺寸:
磨损后不变的尺寸:
所以所求得该对应的凸模基本尺寸分别为:
8.2对于弯曲凸、凹模的刃口尺寸计算:
因为在弯曲工序中,孔边与直壁之间有6mm的距离,而且还有20×10的凹孔位置,避免了冲孔时凸模受水平力而折断,所以在此不对凹模大小进行计算,弯曲凸模横向尺寸、形状和凹模相同,尺寸少一个间隙。
弯曲凸模刃口尺寸计算:
间隙:
所以凸模尺寸为:
9.弯曲部分的工艺计算:
9.1最小弯曲半径:
因为该零件所用材料为软黄铜,且在冷作硬化状态下的垂纤维处r=0.35×2=0.7满足要求。
9.2弯曲的凹模相关尺寸设计要求:
《1》凸模圆角半径:
当工件的相对弯曲半径r/t较小时,凸模圆角半径r取等于工件的弯曲半径,但不应小于最小弯曲半径值。
《2》凹模圆角半径:
因为所冲裁工件的厚度为2mm,所以r=(2~3)t,当我们取3时,凹模圆角半径r=3×2=6mm。
《3》凹模深度取凹模厚度。
《4》弯曲凹模横向刃口尺寸:
a.形状和弯曲部分相同。
b.尺寸比弯区
部分尺寸大一个间隙。
《5》弯曲凸模横向刃口尺寸:
a.形状和凹模相同。
b.尺寸比凹模少一个间隙。
10.模架的选择设计:
《1》上、下模座板设计:
形状分别为长方形,所用材料为Q235号钢,模座的上、下表面的平行度要求为4级,孔和上、下基面的垂直度为4级,上、下模座表面粗糙度Ra取1.6=um,其余表面取Ra=3.2um。
《2》导柱和导套设计:
形状分别为圆柱形,所用材料都为20号钢,其长度由闭合高度来决定。
导柱和导套采用过盈配合H7/r6,分别压入下模座和上模座的安装中。
导柱和导套进行表面渗碳处理,淬火硬度为58~62HRC.
11.模具中各零件的尺寸、材料、精度、表面粗糙度的设计:
《1》垫板的设计:
形状为长方形,所用材料为45号钢,长度为凹模的长度L=56mm,宽度等于凹模厚度B=513mm,厚度等于一半凹模厚度H=25mm位置精度、平行度为4级,孔的垂直度为4级,表面粗糙度为Ra=3.2um。
《2》凸模固定板的设计:
形状为长方形,所用材料为45号钢,长度为凹模的长度L=56mm,宽度等于凹模厚度B=513mm,厚度等于(0.6~0.8)凹模厚度,当去0.6时H=30mm,位置精度、平行度为4级,孔的垂直度为4级,表面粗糙度为Ra=3.2um。
《3》卸料板基体:
形状为长方形,所用材料为45号钢,长度为凹模的长度L=56mm,宽度等于凹模厚度B=513mm,厚度等于一半凹模厚度H=25mm位置精度、平行度为4级,孔的垂直度为4级,表面粗糙度为Ra=3.2um。
《4》导料板的设计:
形状为长方形,所用材料为45号钢,长度为凹模的长度L=56mm,宽度等于凹模的一半B=256.5mm,厚度查表可得H=10mm。
位置精度、平行度为4级,孔的垂直度为4级,表面粗糙度为Ra=3.2um。
12.对压力机进行校核:
通过对压力机进行强度校核和压力校核,改压力机满足要求。
13.模装配图如下:
14.其他各零件的零件图,以下列图为例:
《1》上模座板:
《2》导柱:
《3》导套:
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