压圈冲压模具设计Word格式文档下载.docx
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3、尺寸精度:
零件图上所有尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查公差表,各尺寸公差为:
φ42-00.62mmφ20+00.52mm22+00.52mm4+00.3mm
结论:
将以上精度与零件的精度要求相比较,该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证,其他尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁的工艺要求,故决定采用冲压方式进行加工。
二.确定工艺方案及模具的结构形状
该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案。
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:
冲孔—落料级进冲压。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求。
方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,在模具同一位置时可完成数道分离工序的模具,成本低、操作方便、工件精度也能满足要求。
方案三也只需一道模具,生产效率高,但不在同一个位置就可以完成,操作不方便,精度要求不能满足,成本高。
因此从零件加工精度和经济性角度综合考虑,选则方案二是较为合适的,即选择复合模作为本设计的模具方案。
三.模具设计计算
(1)排样方式的确定及其计算
设计复合模时,首先要设计条料的排样图,因该零件外形为圆形,可采用有废料排样的直排比较合适,确定其排样方式为直排画出排样图。
最小工艺搭边值a=1.5,a1=1.2,分别取a=2,a1=2
条料宽度:
B=(D+2a)-△
B=(42+2*2)-0
B=46mm
步距:
S=42+2=44mm
材料利用率的计算:
计算冲压件毛坯的面积:
A=π×
R2=π×
212=1384.74mm2
一个步距的材料利用率:
η==1384.74/46×
44=68.4﹪
(2)计算总冲压力
F落=Ltτb=(2πR×
2×
450)N=118.692KN
F冲=Ltτb=(336.9×
10π/180+4+2×
2.2)×
2×
450=60.453KN
F推=nK推F孔
查表,得h=6mm则n=h/t=6mm/2=3
K推=0.05
所以,有F推=nK推F孔=3×
0.05×
60.453=9.068KN
又F卸=K卸F落
查表,得K卸=0.04
所以,有F卸=K卸F落=0.04×
118.692=4.748KN
总冲压力为:
F总=F落+F孔+F推+F卸=(118.692+60.453+9.068+4.748)KN=192.961KN
为了保证冲压力足够,一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲
F总′=1.3×
F总=1.3×
192.961=250.8KN
(3)压力中心的计算
由图可知工件上下对称,将工件冲裁周边分成L1、L2、L3、L4、L5基本线段,求出各段长度的重心位置:
因工件相对x轴对称,所以Yc=0,只需计算XC.
L1=2πr=131.88㎜X1=0
L2=58.77mmX2=-0.68
L3=L5=2.2mmX3=X5=10.9㎜
L4=4mmX4=12㎜
将以上数据代入压力中心坐标公式
X=(L1X1+L2X2+…+L5X5)/L1+L2+…+L5
X=[131.88×
0+58.77×
(-0.68)+2.2×
10.9+4×
12+2.2×
10.9]/(131.88+58.77+2.2+4+22.2)
=0.28mm
(4)凹凸模刃口尺寸的计算
1)冲孔凹凸模刃口尺寸的计算
查表,得间隙值Zmin=0.246mm,Zmax=0.360mm。
由于制件结构简单,精度要求不高,所以采用凹模和凸模分开加工方法制作凸、凹模。
其凸、凹模刃口尺寸计算如下:
查表,得φ20mm凸、凹模制造公差:
δ凸=0.020mmδ凹=0.025mm
校核:
Zmax-Zmin=(0.360-0.246)㎜=0.114mm
而δ凸+δ凹=(0.020+0.025)㎜=0.045mm
满足Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的条件
查表,得:
IT14级时标准公差△=0.52㎜,
因为0.52>0.20,所以磨损系数X=0.5。
按式(2.5)d凸==(20+0.5×
0.52)-00.020=mm
D凹===mm
查表,得2.2mm×
4mm的矩形凸、凹模制造公差:
δ凸=0.020mmδ凹=0.020mm
δ凸+δ凹=0.020+0.020=0.040mm
2)外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算
由于外形形状简单,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。
查表,得凸、凹模制作公差
δ凸=0.020mmδ凹=0.030mm
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm
而δT+δA=0.050mm
IT14级时磨损系数X=0.5,
d凸==42.26-00.020mm
d凹==42.506+00.030mm
四.模具的总体设计
根据上述分析,本零件的冲压包括冲压和落料两个工序,且孔边距较大,可采用倒装复合模,可直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸料可靠,便于操作。
工件留在落料凹模空洞中,应在凹模孔设置推件块,卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出;
而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽,使废料从空洞中落下。
由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的,所以卸料板还应有压料的作用,应选用弹性卸料板卸下条料。
因是大批量生产,采用手动送料方式,从前往后送料。
因该零件采用的是倒装复合模,所以直接用挡料销和导料销即可。
为确保零件的质量及稳定性,选用导柱、导套导向。
由于该零件导向尺寸较小,且精度要求不是太高,所以宜采用后侧导柱模架。
五.模具主要零部件的结构设计
(1)凸模、凹模、凸凹模的结构设计,包括一下几个方面:
①落料凸、凹模的结构设计
在落料凹模内部,由于要放置推件块,所以凹模刃口应采用直筒形刃口,并查《冲压工艺与模具设计》书中表2.21,取得刃口高度h=6mm,该凹模的结构简单,宜采用整体式。
查《冲压工艺与模具设计》书中表2.22,得k=0.40
即凹模高度H=ks=0.40×
42mm=16.8mm
凹模壁厚C=1.5H=1.5×
16.8mm=25.2mm
凹模外形尺寸的确定:
凹模外形长度:
L=(42+25.2×
2)㎜=92.4㎜
凹模外形宽度:
B=(42+25.2×
凹模整体尺寸标准化,取为100mm×
100mm×
16mm
凹模的工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
1
下料
将毛坯锻成平行六面体。
尺寸为:
155mm×
35mm
2
热处理
退火
3
铣平面
铣各平面,厚度留磨削余量0.8mm,侧面留磨削余量0.5mm
4
磨平面
磨上下平面,留磨削余量0.3~0.4mm磨相邻两侧面,保证垂直
5
钳工划线
划出对称中心线,固定孔及销孔线
6
型空粗加工
在仿铣床上加工型孔,留单边加工余量0.15mm
7
加工余孔
加工固定孔及小孔
8
淬火回火,保证58~62HRC
9
磨上下面及基准面达要求
10
型孔精加工
在坐标磨床上磨型孔,留研磨余量0.01mm
11
研磨型孔
钳工研磨型孔达规定技术要求
②冲孔凸模的设计
为了增加凸模的强度与刚度,凸模固定板厚度取24mm,因凸模比较长,所以选用带肩的台阶式凸模,凸模长度根据结构上需要来确定。
L=h凸模固定板+h落料凹模=(24+16.8)mm=40.8mm(取40mm)
③凸凹模的结构设计
本模具为复合冲裁模,除了冲孔凸模和落料凹模外还有一个凸凹模。
根据整体模具的结构设计需要,
凸凹模的结构简图如下图所示:
确定凸凹模安排在模架上的位置时,要依据计算的压力中心的数据,使压力中心与模柄中心重合。
校核凸凹模的强度:
查《冲压工艺与模具设计》书中表2.23得凸凹模的最小壁厚为4.9mm,而实际最小壁厚为9mm。
故符合强度要求。
凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制,并保证双间隙为0.246mm~0.360mm.
定位方式
定位方式采用侧刃加导正销定距的方式。
用侧刃定距时,使侧刃的实际长度和凹模型孔间步距一致,可提高送料精度。
但采用侧刃定距时,送料操作时的人为因素,会产生送料精度不稳定的现象。
对于工位较多的级进模,送料的累积误差,会使送料精度降低,对尺寸精度要求高、形状复杂的冲件尤为明显,因此,在侧刃定距的同时增设导正销的方式,在多工位级进模中得到广泛的应用。
侧刃
导正销的定距方式是将侧刃做粗定位,导正销做精定位。
用于导正的导正孔,可以是冲件上的孔,也可在条料上冲出辅助工艺孔。
为保证送料精度,一般应设置两个导正孔,并在第一工位上冲出。
1、侧刃和导正销定距方式时,侧刃、侧刃当块、侧导板和导正销的装配与调整方法,与单独装侧刃、导料销基本相同。
2、侧刃和导正销定距方式中,侧刃长度与凹模型孔间隙步距c的关系应为:
=c+(0.1~0.2)mm。
侧刃长度增大(0.1~0.2)mm,是为了补偿导正销插入型孔时,条料可向后移动的补偿量。
3.4卸料、顶件方式
卸料装置分固定卸料装置、弹性卸料装置。
卸料板用与卸料卡在凸模或凸、凹模上的冲裁件或废料。
当卸料板仅起卸料作用时,凸模与卸料板的双边间隙取决与板料厚度,一般在0.2~0.5mm之间,卸料薄时取小值:
板料厚时取大值。
当固定板兼起导板作用时,一般按H7/h6配合制造,但应该保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙,以保证凸、凹模的正确配合。
固定卸料板的卸料力大,卸料可靠。
因此,当冲裁板较厚(大于0.5mm)、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件时,一般采用固定卸料装置。
弹性卸料装置是由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。
弹性卸料既起卸料作用又起压料的作用,所得冲裁件质量较好,平直度较高。
因此,质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。
弹性卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁板料厚度查表。
在级进模中,特别小的冲孔凸模与卸料板的单边间隙可将表列数值适当加大。
当卸料板起导向作用时,卸料板与凸模按H7/h6配合制造,但其间隙应比凸、凹模隙小。
此时,凸模与固定板以H7/h6或H8/h7配合。
此外,在模具开启状态,卸料板应高出模具工件零件刃口0.3~0.5mm,以便顺利卸料。
由于此零件很薄,只有0.5mm,在冲压前需先压平,故采用弹性卸料。
3.5模架及模柄
1.模架类型
如采用纵向送料方式,适宜采用中间导柱导套模架(对角导柱导套模架也可);
横向送料适宜采用对角导柱导套模架:
而后侧导柱导套模架
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