机电一体化倒装复合模Word下载.docx
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至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。
显而易见,模具作为一种专用的工艺装备,在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。
鉴于这种情况,本次课程设计将设计一副倒装复合冲压模,由于实践经验的欠缺和知识的极限性,该模具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验。
一、零件设计
零件简图:
如图1.1所示
生产批量:
10万件
材料:
10钢
材料厚度:
2mm
图1.1零件简图
二、冲压件的工艺分析
2.1、结构分析
该零件形状简单、对称,冲裁凸出的部分B=4mm≥1.5t=3mm(t为材料厚度)。
2.2、材料分析
材料为10号钢,其主要性能为:
σs=205Mpa,σb=386Mpa,延伸率δ=31%,断面收缩率为55%,塑性良好,适合于进行冲压
2.3、精度分析
由【1】表2.3查出,用一般精度的模具时,冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11,由【10】表9.1差查得,冲裁件孔尺寸偏差为0.13mm,外形尺寸公差为0.16mm,将以上精度与工件简图所标注的尺寸公差相比较,可认为该工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。
三、确定冲裁工艺方案
该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于大批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;
如果采用级进模,需要较多的工位数,必须解决板料的准确定位问题;
采用倒装复合模可以一次冲压成形,结构较为简单,卸件可靠,操作方便。
根据以上分析,该零件比较适宜采用倒装复合冲裁工艺方案。
四、模具结构形式的选择
4.1模具的类型的选择
根据零件的冲裁工艺方案,采用倒装式复合模。
4.2送料与定位方式
零件属于大批量生产,采用自动送料方式。
采用固定导料销和固定挡料销
导料销如图4.1所示
图4.1导料销
4.3卸料和出件装置
根据要求采用弹性卸料装置;
冲压件采用刚性推件装置推出,直接利用压力机的打杆装置进行推件,工作可靠,冲孔废料直接从凸凹模向下推出的出件方式。
推件块如图4.2所示
图4.2推件块
4.4.模架类型及精度
由于该冲裁零件的尺寸较小,冲裁间隙较小,采用导向平稳的中间导柱模架,
考虑零件精度要求不是很高,冲裁间隙较小,因此采用Ⅰ级模架精度。
5.1、排样设计及计算:
该零件尺寸较小,结构对称,采用直排的排样方案,如图5.1所示
图5.1排样图
由【1】附表2查得
排样搭边a=1.2mm
侧搭边a1=1.5mm
由CAD算得冲压件毛坯面积A=600mm2
条料宽度B=(42+2x1.5)mm=45mm
步距:
h=(34+1.2)mm=35.2mm
一个步距内的材料利用率η为:
η=
x100%=
x100%=38%
式中a
5.2.冲压力计算和初选压力机
该模具采用弹性卸料和下出料方式
5.2.1、落料力
F1=L1tδb=120mmx2mmx420MPa=100.8x103N
5.2.2、冲孔力
F2=L2tδb=66mmx2mmx420MPa=55.4x103N
5.2.3、落料时的卸料力
由【2】表5.10得K卸=0.045
F卸=K卸xF1=0.045x100.8x103=4.54x103N
5.2.4、冲孔时的推件力
由【2】表5.10得K推=0.055
取同时梗塞在凹模内的废料数为3
F推=nK推F2=3x0.55x55.4x103=9.14x103N
5.2.5、冲床的总压力为
F总=F1+F2+F推+F卸=(100.8+55.4+4.54+9.14)x103N=170KN
5.2.6、选用压力机
根据总冲压力为170KN,采用开式双柱可倾压力机,考虑到压力机的使用安全,总冲压力一般不应超过压力机额定吨位的80%,
由【1】表7.10初选JH23-25开式双柱可倾压力机
公称压力:
250KN
滑块行程:
65mm
最大闭合高度:
270mm
滑块中心线到床身距离:
200mm
工作台尺寸:
370mmx560mm
垫板厚度:
50mm
模柄孔尺寸:
Φ40mmx60mm
5.3.压力中心的计算
由于零件结构对称,所以压力中心在孔的中心,即模柄轴线通过压力中心。
5.4计算凸、凹模刃口尺寸
5.4.1、对于冲孔Φ21mm
由【8】表2.13查得间隙值Zmin=0.246mmZmax=0.360mm
由【8】表2.18查得凸、凹模制造公差δp=0.020mmδd=0.025mm
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm
δp+δd=0.020+0.025=0.045mm
满足Zmax-Zδp+δd=0.020+0.030=0.050mm
min≥δp+δd的要求,
冲孔采用凸、凹模分开加工法。
由【8】表2.20查得系数x=0.75
dp=(d+xΔ)
=(21+0.75x0.2)
=21.15
mm
dd=(dp+Zmin)
=(21.15+0.246)
=21.396
5.4.2、对于外轮廓的落料
由【8】表2.13查得间隙值Zmin=0.246mmZmax=0.360mm
由【8】表2.18查得凸、凹模制造公差δp=0.020mmδd=0.030mm
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm满足Zmax-Zmin≥δp+δd的要求,落料采用凸、凹模分开加工法。
由【8】表2.20查得对于圆形件系数x=0.75非圆形件系数x=1
Dd34=(D-xΔ)
=(34-0.5x0.2)
=33.9
Dp34=(Dd34-Zmin)
=(33.9-0.246)
=33.654
mm
Dd42=(D-xΔ)
=(42-1x0.2)
=41.8
Dp42=(Dd42-Zmin)
=(41.8-0.246)
=41.554
mm
Dd5=(D-xΔ)
=(5-1x0.1)
=4.9
Dp5=(Dd5-Zmin)
=(4.9-0.246)
=4.654
六、主要零部件设计
6.1、落料凹模
由【8】表2.22查得凹模厚度系数k=0.4
凹模高度H=0.4x42=16.8mm
凹模壁厚C=(1.5~2)H=25.2mm~33.6mm取C=30mm
凹模总长L=42+2x30=102mm
凹模宽度B=34+2x30=94mm
按冲压模标准模架,由【1】表7.31取凹模周界尺寸
LxBxH=125mmx100mmx30mm
凹模零件简图如图7.1
图6.1凹模简图
6.2、卸料装置的设计
根据要求采用弹性卸料板
6.2.1、卸料板设计
由【1】表2.29查得卸料板厚度为14mm
取外形尺寸为125mmx100mmx14mm
6.2.2、弹性元件设计
弹性元件采用橡胶,相关计算如下:
橡胶工作行程=卸料板工作行程+模具修磨量(4mm~6mm)之和
即H工作=h工作+h修磨
橡胶的自由高度
=(28~32)mm
取H0=30mm
矩形橡胶在预压量为15%时的单位压力为0.5MPa
橡胶截面积:
橡胶装配高度:
H装配=85%H自由0.85x30=25.5mm
根据零件形状特点,橡胶外形采用矩形,中间开矩形孔以避让凸凹模,
取避让孔为40mmx45mm,
橡胶外形暂定一边长为120mm,
另一边长为
=91mm
取橡胶外形尺寸为120mmx95mm
为满足橡胶垫高径比为0.5~1.5,将橡胶垫平分为四块,其最大尺寸
为60mm,所以
选用的橡胶垫规格合理
6.3、凸模固定板的设计
厚度h=(60%~80%)H凹=(60%~80%)x20=12mm~16mm
取h=14mm外形尺寸为125mmx100mmx14mm
凸模与凸模固定板的配合为H7/n6
6.4、垫板设计
厚度h一般为5~12mm,取12mm
外形尺寸为125mmx100mmx12mm
6.5、冲孔凸模设计
凸模长度L=凸模固定板厚度+凸模固定板与落料凹模距离+凹模厚度
L=14+16+30=60mm
凸模结构简图如图6.2
图6.2凸模简图
6.6、凸凹模设计
凸凹模采用螺钉,销针与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据计算冲裁力时取梗塞在凹模内的废料数为3,h=6mm,漏料部分刃口轮廓扩大1mm。
凸凹模零件图见图9.2。
七、模架以及其他零部件的选用
7.1、模架选择
前面已选用中间导柱模架
由【1】表7.31取
上模座LxBxH=125mmx100mmx50mm
下模座LxBxH=125mmx100mmx60mm
导柱dxL=25mmx180mm
导套dxLxH=25mmx90mmx38mm
7.2、模柄选用
采用凸缘模柄,根据压力机模柄孔尺寸:
Φ40mmx60mm由【1】表7.39,
选用模柄Φ40×
55GB2862.3-81Q235
模柄夹持长度比模柄孔深度小5~10mm
7.3、挡料销
由【1】表7.44采用
挡料销A6×
4×
3GB2866.11-81
7.4、导料销
导料销A6×
5GB2866.11-81
7.5、螺钉选用
卸料螺钉:
由【1】表7.58采用卸料螺钉6×
35GB2867.6
凹模锁紧螺钉:
由【1】表7.59采用螺钉M8×
80GB70-85
凸凹模锁紧螺钉:
由【1】表7.59采用螺钉M6×
35GB70-85
模柄锁紧螺钉:
由【1】表7.59采用螺钉M10×
25GB70-85
7.6、销钉选用
根据【1】表7.61
凹模定位销采用销8×
100GB199-85
凸凹模定位销用销6×
55GB199-85
八、校核模具闭合高度及压力机有关参数
8.1、校核模具闭合高度
H闭=50+12+14+16+30-3+14+25.5+60=218.5mm
J23-16开式压力机的闭合高度为270mm,封闭高度调节量为55mm,
模具安装可用垫块调整配制。
8.2、冲裁所需总压力校核
由前面计算可知
KN,冲压机的公称压力250,P总<
P公,满足生产要求。
8.3、模具最大安装尺寸校核。
模具最大安装尺寸为125mm×
100mm,冲床工作台面冲床为
370mm×
560mm,能够满足模具的安装。
九、设计并绘制模具总装图
图9.1总装图
总装图
序号
名称
数量
材料
1
下模座
HT
2
凸凹模
CrRMov
3
定位钉
4
凸模
1
5
卸料块
45#
6
凹模
7
垫板
Q235
8
凸模固定板
9
10
上模座
11
模柄
12
打料杆
T8
13
固定螺钉
14
打料板
15
打料钉
16
滚珠导套
17
导柱
18
19
脱料板
20
耐油橡胶板
图9.3左视图
图9.4凸凹模零件图
附表一、冲压工艺过程卡
(厂名)
冷冲压工艺卡片
产品型号
零(部)件名称
止动垫片毛坯
共页
产品名称
零(部)件型号
第页
材料牌号及规格
材料技术要求
毛坯尺寸
可制毛坯件数
毛坯重量
辅助材料
不能有锈斑、
保持平整
条料2mm×
45mm×
1060mm
30件
工序号
工序名称
工序内容
加工简图
设备
工艺装备
工时
下料
剪床上裁板
45×
1060
冲孔、落料
内形冲孔和外形轮廓落料
J23-25
倒装
复合模
去毛刺
去除零件断面毛刺
检验
按产品零件图检验
编制(日期)
审核
(日期)
会签
标记
处数
更改文件号
签字
日期
致谢
本次课程设计的题目为止动垫片及其模具设计,主要通过ProE和CAD进行设计,从中我熟悉了模具设计与分析过程,同时也更好的运用软件进行模具设计,掌握了查阅相关手册资料的技巧,对模具设计有了更深层次的认识。
在此次毕业设计过程中我也学到了许多有关设计方面的知识,对其现状和未来发展趋势有了很大的了解。
本次课程设计顺利完成,感谢蒋老师和王老师的悉心指导,同时也感谢同学们的帮助,由于本人能力有限,设计中难免存在许多不足,对于不足之处,恳请老师给以批评指正。
参考文献
【1】王秀凤,万良辉.冷冲压模具设计与制造.北京:
航空航天大学出版社,2005.
【2】邓明.实用模具设计简明手册.北京:
机械工业出版社,2006.
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电子工业出版社,2006.
【4】周大隽等.冲模结构设计要领与范例.北京:
机械工业出版社,2005.
【5】杨占尧.冲压模具图册.北京:
高等教育出版社,2004.
【6】王树勋.典型模具结构图册.广州:
华南理工大学出版社,2005.
【7】王新华.冲模设计与制造使用计算手册.北京:
机械工业出版社,2003.
【8】甄瑞麟等.模具制造工艺课程设计指导与范例.北京:
化学工业出版社,2008.
【9】薛啟翔等.冲压工艺与模具设计实例分析.北京:
机械工业出版社,2008.
【10】吴宗泽等.机械设计课程设计手册.北京:
高等教育出版社,2006.
【11】韩英淳.简明冲压工艺与模具设计手册.上海:
上海科学技术出版社,2006.
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