垫圈冲孔落料倒装复合模冲压模设计论文Word下载.docx
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由于本人知识水平和能力的有限,在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处,恳请个各位老师的批评与指正。
摘要
模具作为高效的生产工具的一种,是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。
研究和发展模具技术,对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义,模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一,随着工业生产的迅速发展,模具工业在国民经济中的地位日益提高并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。
本设计主要介绍垫圈冲孔落料倒装复合模。
本设计主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。
关键词:
垫圈,倒装复合模具,模具结构
绪论
模具工业作为一种新兴工业,它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率,以及保证较高的加工精度等特点,在国民经济中越来越重要。
模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一,其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。
随着工业产品质量的不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快的变化特点,冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。
为适应市场变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计(CAD)、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术转变。
本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用,巩固和加深各种理论知识灵活运用。
目标是通过这次毕业设计,可以很好的培养独立思考,独立工作的能力,为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。
垫圈-冲孔落料复合模
冲压件如图0-1
45钢
生产批量:
中批量
料厚:
图可以继续放大
图0-1垫圈
1冲压工艺分析及工艺方案的确定
1.1工艺分析
该零件选用的冲裁材料为45钢,精度要求为IT9~IT10级,属于中批量生产的零件,形状简单,关于中心几何对称,工件冲孔尺寸,孔与孔之间、孔与边缘之间距离较大,满足凸摸强度和模具结构要求,具有比较优良的冲裁性能。
由制件图分析可知:
(1)冲裁件的公差等级不高于IT14,一般落料公差等级最好低于IT10,冲孔公差等级最好低于IT9,由图可知冲孔公差为0.15、0.50,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求。
(2)制件尺寸精度
内形尺寸:
+0.150
+0.130
外形尺寸:
1.2工艺方案的确定
完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有冲孔、落料两道工序。
从工序上可能的集中与分散、工序间的组合可能来看,该零件的冲压可以有以下几种方案。
方案一
采用单工序模生产方式,先落料再冲孔。
该方案模具结构简单,需要两道工序、两副模具才能完成零件的加工,生产效率低、所用费用也高,而且零件的精度难以保证。
方案二
冲孔、落料连续冲压,采用级进模生产。
级进模生产适用于产品批量大、模具设计、制造与维修水平相对较高的外形较小零件的生产。
此方案零件中心孔的定位不易保证,适合厚度大于3mm以上的零件。
方案三
采用复合模生产,冲孔与落料复合。
生产效率高、零件的精度易保证、平直度好、模具易于加工。
1.3模具结构形式的确定
因制件材料较薄,为保证制件平整,采用弹簧卸料装置。
它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。
为方便操作和取件,可选用双柱开式压力机纵向送料,因制件薄而宽采用定位销定位,能够保证生产量。
综上所述,由《冷冲模设计指导》选用弹簧卸料纵向送料形式,滑动导向后侧导柱模架。
2冲压工艺计算及设计
2.1排样
1、确定搭边值
查设计手册得,两工件之间搭边
=2mm,工件边缘搭边a=2mm,步距为S=162mm.
查教材得£=0.8
条料宽度B=﹙D+2a﹚0-
=(160+2×
2﹚0-0.8=1640-0.8
零件排样图如下图
论文中所有的图片都按照我下面修改后的图片形式来修改,尺寸值要能看清楚
2.材料的利用率:
板料规格用:
2mm×
1000mm×
2200mm.
一个零件的面积;
A=16877.5﹙mm2﹚
一张钢板冲裁的工件数
N=
=
=98
材料的总利用率:
x100%=75.2%
式中A——一个步矩内冲裁件的实际面积
B——条料宽度
S——步矩
材料利用率大于60%,因此排样合适。
2.2冲裁力的计算
冲裁力是选择压力机的重要依据,
(1)冲裁力
冲裁力F(N)的计算公式:
F=KLt
式中K——系数常取K=1.3
L——冲裁周边长度(mm)
——材料的抗剪强度(MPa)
t——材料厚度(mm)
由冷冲模设计指导表3-12得
=460MPa,t=2mm,取k=1.3
冲裁落料力:
则F落=1.3×
3.14×
160×
2×
460
=603﹙KN﹚
(2)落料卸料力
由计算公式F卸=K
F
式中K
——系数。
查《冷冲压技术》表3-17得卸料力的系数得K
=0.04,则
F卸=K
F=0.04×
603=24﹙KN﹚
(3)冲孔力
由计算公式:
F冲=Lt
b
一般情况下,材料的
b=1.3
冲孔落料工序:
查《冷冲压技术》得:
b=600Mpa
F冲=(3.14×
50﹢3.14×
20)×
600/1000
=490﹙KN﹚
(4)冲孔推件力:
F推=nK推F冲下标字看不清楚
式中n--冲孔卡在凹模内的工件的数量。
查表得n=3
查《冷冲压技术》表得;
K推=0.05
F推=nK推F冲=3×
0.05×
490
=73.5﹙KN﹚
总的冲压力为:
F=603+490+24+73.5=1190.5﹙KN﹚
2.3压力中心
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点,为了保证压力机和模具的正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线重合。
由于冲裁件的几何形状中心对称,其压力中心位于制件轮廓的几何中心上,无需再计算压力中心。
2.4设备类型的选择
设备类型的主要依据是所完成的冲压工序性质,生产批量,冲压件的尺寸及精度要求,现有设备条件等。
由于总的冲压力为1190.5KN,为了安全起见,常取1.2~1.3的安全系数,故压力机的公称压力F为所计算的冲压力的1.2~1.3倍,F=﹙1.2~1.3﹚F=1428.6~1547.7﹙KN﹚
根据以上选用JB21-160型开式压力机,其参数如下:
公称压力1600KN
模柄孔尺寸
格式不统一,要么都用公式编辑器,要么都不用
滑块行程160㎜
最大闭合高度330㎜
滑块行程次数42次/分钟
工作台尺寸1120×
710
压力机工作台垫板厚度130㎜
2.5计算凸、凹模刃口尺寸
采用分别加工法计算刃口尺寸。
查手册:
Zmax=0.42㎜Zmin=0.38㎜Zmax-Zmin=0.42-0.38=0.04㎜
磨损系数X=0.75凸摸制造精度采用IT6,凹模制造精度采用IT7
1.冲孔部分
﹙1﹚零件尺寸d=
+0.150㎜
查公差表:
&凹=0.03㎜&凸=0.019㎜
&凹+&凸=0.049㎜
刃口尺寸
d凸=﹙dmin+X△﹚0-&
=﹙50+0.75×
0.15﹚0-0.019
=50.110-0.019
d凹=﹙d凸+Zmin﹚+&
0
=﹙50.11+0.38﹚+0.030
=50.49+0.030
由于&凹+&凸=0.049㎜>Zmax-Zmin=0.04㎜,不满足间隙公差条件,要提高制造精度才能保证合理的间隙范围。
取
&凸=0.4﹙Zmax-Zmin﹚=0.016
&凹=0.6﹙Zmax-Zmin﹚=0.024
故d凸=50.110-0.016㎜d凹=50.49+0.0240㎜
﹙2﹚零件尺寸d=
+0.130㎜
查公差表得:
&凹=0.021㎜&凸=0.013㎜
&凹+&凸=0.034㎜
=﹙20+0.75×
0.13﹚0-0.013
=20.10-0.013㎜
=﹙20.1+0.38﹚+0.0210
=20.48+0.0210㎜
由于&凹+&凸<Zmax-Zmin故计算满足间隙公差要求。
2.落料部分
零件尺寸d=
0-0.2
查公差表得:
&凹=0.04㎜&凸=0.025㎜
&凹+&凸=0.065㎜
D凹=﹙Dmax-X△﹚+&
=﹙160-0.75×
0.2﹚+0.040
=159.85+0.040
D凸=﹙D凹-Zmin﹚0-&
=﹙159.85-0.38﹚0-0.025
=159.470-0.025
由于&凹+&凸=0.065㎜>Zmax-Zmin=0.04㎜,不满足间隙公差条件,要提高制造精度才能保证合理的间隙范围。
&凸=0.4﹙Zmax-Zmin﹚=0.016
故D凸=159.470-0.016㎜D凹=159.85+0.0240㎜
2.6凹模各孔口位置尺寸
﹙1﹚凹模刃口形式的选择
凹模的刃口形式有直筒形和锥形两种形式,锥形刃口的特点是工件或废料更容易漏出,冲裁件不会留在凹模内,凹模磨后修磨量小,修磨后孔口尺寸略有增大,刃口强度低,一般用于形状、精度要求不高的冲裁件。
而直筒形刃口,刃口强度高,修磨后刃口尺寸不变,磨后的修磨量大,直壁可能会存在冲裁件,增大冲裁力和刃壁的磨损,主要用于冲裁形状复杂或精度要求较高的冲件。
经过分析采用直筒形的凹模刃口。
﹙2﹚凹模各孔位置尺寸
由于该制件尺寸不多,包括一个大孔位置尺寸,四个小孔位置尺寸,两切口模孔位置及切断孔口位置尺寸。
其基本尺寸可按排样图确定,其制造公差按参考文献表2-2冲裁件,精度应为IT9级,但该制件送进工步数较多,累积误差过大,会造成凸凹模间隙不均,影响冲裁质量和模具寿命,故而应将模具制造精度提高。
考虑到加工经济性,在送料方向的尺寸按IT7级制造,其它位置尺寸按IT8~IT9级制造,凸模固定板与凹模配制。
如图0-2凹模孔口到凹模周界尺寸。
图的边框太大!
所有的图片都一样!
下图已改,但是看不清尺寸。
图0-2
2.7卸料板各孔口尺寸
该副模具采用弹性卸料装置,卸料板上的型孔应与凸凹模保持0.5Z
间隙,这样有利于保护凸、凹模刃口不被“啃”伤。
另外,卸料板上还有四个M6的卸料螺钉孔,两个M2的导正销孔和一个M4的挡料销孔,确定其具体尺寸如0-3图所示。
凸
图0-3
2.8凸摸固定板各孔口尺寸
凸模固定板各孔与凸模配合,通常按H7/n6或H7/m6选取,该制件选H7/n6配合,查冷冲模设计指导表3-19可得各型孔尺寸公差。
如图0-4
图0-4
3冲模结构设计
3.1凹模设计
因制件形状简单,只有一个较大的落料凹模,可选用整体式矩形凹模较为合理,因生产批量不大,由冷冲模设计指导表3-16选用Cr12为凹模材料。
凹模轮廓尺寸计算如下:
(1)凹模厚度H=kb(≥15)
式中K----系数,考虑材料厚度的影响,其值查表4-4;
b----垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离。
H=0.2×
160=32
(查教材表4-4,取k=0.2)
(2)凹模孔边缘壁厚:
L≥(1.5~2)H=(1.5~2)×
32=(48~64),实际取c=45
(3)凹模边长为:
L=b+2c=160+2×
45=250
查标准JB/T6743.1—94,凹模宽度250
因此确定凹模外形尺寸为250×
200×
20
﹙4﹚凹模材料的选择
合理选择模具材料是保证模具寿命的一个重要措施,制造模具的材料要求具有高强度、高硬度、高耐磨性、适当的淬透性和淬火后变形小,不易开裂的性能,综合考虑选用的凹模材料为Cr12,硬度达到58~62HRC。
3.2凸凹模设计
凸凹模是复合冲裁模的一个特殊零件,其内形刃口起冲孔凹模作用,外形刃口起落料凸模作用,外形按凸模、内形按凹模设计,材料T8A
凸凹模长度L=h1+h2+h=16+10+26=52
其中h1凸模固定板厚度
h2弹性卸料板厚度
h增加厚度(包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等)
凸凹模结构如图0-5所示。
图0-5
3.3凸模设计
冲孔凸模长度:
L=h1+h2+h3+6=16+10+20+6=52
式中:
h1凸模固定板厚度
h2空心垫板厚度
h3凹模板厚度
模具刃口要有高的耐磨性,并承受一定的冲裁力,要有高的硬度,凸模常用材料T8A、T10A,设计中凸模选用T8A
凸模结构如图0-6所示
图0-6
3.4模具总体设计
﹙1﹚模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用复合冲裁,所以模具类型倒装复合模。
﹙2﹚定位方式的选择
因为模具采用的是条料,而且是前后送料,避免将其送偏,在送进方向的左侧安装导料销。
无侧压装置,控制条料的送进采用挡料销的方式。
﹙3﹚卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为2㎜,相对较厚,卸料力也比较大,故采用弹性卸料。
又因为是倒装复合模生产,所以采用推件块向下推出产品,生产比较便于操作,提高了生产效率。
﹙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。
3.5选择模架及确定其它冲模零件尺寸
该模具采用的是滑动导向后侧导柱模架,由凹模周界尺寸查表4-7选用后侧导柱模架,标记为250x200x170~210(GB/T2851.1-2008)
上模座:
250×
45
上垫板:
250×
10
凸凹模固定板:
16
卸料板:
凹模板:
空心垫板:
导柱:
32×
160
导套:
43×
105
凸模固定板:
下垫板:
下模座:
50
3.6校核压力机安装尺寸
校核压力机安装尺寸要对冲模总体高度,模座闭合高度等有所查找。
冲模总体结构尺寸必须与选用的压力机相适应即模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台或垫板尺寸和滑块下平面尺寸相适应;
模具的封闭高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。
冲模的封闭高度是指模具工作行程终了时上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。
压力机的封闭高度是指滑块在下止点位置时,滑块的下平面至工作台上平面之间的距离。
而压力机装模高度是指压力机滑块在下止点时,滑块下平面至垫板上平面之间的距离。
封闭高度和装模高度相差一个垫板厚度。
模座外形尺寸为340x238,闭合高度为197。
由于JB21-160型压力机工作台尺寸为1120x710,最大闭合高度为330,连杆调节长度为55所以在工作台上需加一50~100的垫板即可安装。
4冲模零件加工工艺设计
本副冲裁模,模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板,若采用线切割加工技术,这些零件的加工就变得相对简单。
凹模的加工工艺过程如下:
下料:
毛坯尺寸255x205x25㎜
退火:
退火温度和时间
检验:
检验工序的内容
铣六方:
铣周边,保证四角垂直,两平面留磨削余量0.3-0.5㎜
磨:
磨平上下两平面至图样尺寸
划线:
划中心线,各螺孔,销孔,型孔轮廓线
钳:
划线、钻4×
M8底孔,攻螺纹。
钻4×
∮8㎜销孔的穿丝孔和型孔的穿丝孔
热处理:
淬火、回火,保证硬度在58-63HRC
精磨上,下面,表面粗糙度达图样要求,平磨四周,保证四角垂直
线切割:
电火花线切割型孔和销孔
修整:
修整型腔
研磨:
手工精研刃口
检验:
检验工序的内容
大凸模的加工工艺过程:
∮35×
65㎜
退火:
退火温度和时间
车两端中心孔:
车削:
粗车,留磨削余量0.5㎜
热处理:
淬火、回火,保证硬度在58-62HRC
磨外圆:
用顶尖顶两端磨外圆
精磨:
研磨∮50.110-0.016∮56+0.03+0.011表面至图样要求
5模具装配和试模
5.1模具的装配
模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件,以一定的装配顺序和方法,将符合图纸技术要求的零件,经协调加工,组装成满足使用要求的模具.在装配过程中,既要保证配合零件的配合精度,又要保证零件之间的位置精度,对于具有相对运动的零(部)件,还必须保证它们之间的运动精度.因此,模具装配是最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程,是模具制造过程中的关键工序.模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用和模具寿命.装配技术要求:
冲裁模装配后,应达到下述主要技术要求:
(1)模架精度应符合国家标准(JB/T8050—1999《冲模模架技术条件》、JB/T8071—1995《冲模模架精度检查》)规定.模具的闭合高度应符合图纸的规定要求.
(2)装配好的冲模,上模沿导柱上、下滑动应平稳、可靠.
(3)凸、凹模间的间隙应符合图纸规定的要求,分布均匀.凸模或凹模的工作行程符合技术条件的规定.
(4)定位和挡料装置的相对位置应符合图纸要求.冲裁模导料板间距离需与图纸规定一致;
导料面应与凹模进料方向的中心线平行.
(5)卸料和顶件装置的相对位置应符合设计要求,超高量在许用规定范围内,工作面不允许有倾斜或单边偏摆,以保证制件或废料能及时卸下和顺利顶出.
(6)紧固件装配应可靠,螺栓螺纹旋入长度在钢件连接时应不小于螺栓的直径,铸件连接时应不小于1.5倍螺栓直径;
销钉与每个零件的配合长度应大于1.5倍销钉直径;
螺栓和销钉的端面不应露出上、下模座等零件的表面.
(7)落料孔或出料槽应畅通无阻,保证制件或废料能自由排出.
(8)标准件应能互换.紧固螺钉和定位销钉与其孔的配合应正常、良好.
(9)模具在压力机上的安装尺寸需符合选用设备的要求;
起吊零件应安全可靠.
(10)模具应在生产的条件下进行试验,冲出的制件应符合设计要求.
冲模装配工艺要点是:
(1)选择装配基准件.装配时,先要选择基准件.选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定.可以作为装配基准件的主要有凸模、凹模、凸凹模、导向板及固定板等.
(2)组件装配.组件装配是指模具在总装前,将两个以上的零件按照规定的技术要求连接成一个组件的装配工作.如模架的组装,凸模和凹模与固定板的组装,卸料与推件机构各零件的组装等.这些组件,应按照各零件所具有的功能进行组装,这将会对整副模具的装配精度起到一定的保证作用.
(3)总体装配.总装是将零件和组件结合成一副完整的模具过程.在总装前,应选好装配的基准件和安排好上、下模的装配顺序.
(4)调整凸、凹模间隙.在装配模具时,必须严格控制及调整凸、凹模间隙的均匀性.间隙调整后,才能紧固螺钉及销钉.
(5)检验、调试.模具装配完毕后.必须保证装配精度,满足规定的各项技术要求,并要按照模具验收技术条件,检验模具各部分的功能.在实际生产条件下进行试模,并按试模生产制件情况调整、修正模具,当试模合格后,模具加工、装配才算基本完成.
5.2模具的调试
模具按图纸技术要求加工与装配后,必须在符合实际生产条件的环境中进行试冲压生产,通过试冲可以发现模具设计与制造的缺陷,找出产生原因,对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲,直到模具能正常工作,才能将模具正式交付生产使用
模具调试的目的:
(1)鉴定模具的质量.验证该模具生产的产品质量是否符合要求,确定该模具能否交付生产使用.帮助确定产品的成形条件和工艺规程.帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准.
(2)帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸.对于形状复杂或精度要求较高的冲压成形零件,在工艺和模具设计中,有个别难以用计算方法确定的尺寸.
(3)通过调试,发现问题,解决问题,积累经验,有助于进一步提高模具设计和制造水平.
结论
到现在为止,一个多月的毕业设计终于可以画上一个句号。
在自己努力和指导老师的指导下,我比较好地完成了这次毕业设计的任务,通过这次毕业设计,我对机械设计过程有了一定了解,学到了很多有用的本领。
毕业设计不仅是对前面所学知识检验,而且也是对自己能力提高。
主要收获和体会如下:
第一学到了产品设计的方法。
产品设计过程是创造性劳动的过程,产品的设计应按科学程序进行,一般包括课题调研、拟定设计方案,总体设计,零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程,一个产品须经过多次改进,才能完善和成熟。
第二提高了综合应用各门知识的能力
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- 垫圈 冲孔 倒装 复合 冲压 设计 论文