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排样方法很多,有直排、斜排、直对排、混合排、多排和冲裁搭边。
对于简单几何形状,如矩形的冲件宜采用直排排样形式。
直排可采取无搭边和有搭边的两种方式。
无搭边排样其产生的废料极少,此种排样方法是沿直线或曲线切断条料而获得冲件,无任何搭边。
冲件的质量和模具的寿命更差一些,但材料的利用率最高。
有搭边排样方式是沿冲件全部外形冲裁,在冲裁周边都留有搭边,因此材料的利用率低,但冲件的尺寸完全有冲模来保证,因此精度高,模具寿命也高,生产中绝大多数冲裁件都是采用这种有废料排样。
本工件采用直排有搭边的排样方式。
表1搭边a和a1数值
材料厚度
圆件及或圆角r<
2t的工件
矩形工件边长L<
50mm
矩形工件边长L>
或r<
工件间a1
沿边a
<
0.25
0.25~0.5
0.5~0.8
0.8~1.2
1.2~1.6
1.6~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.8
1.2
01
0.8
1.0
1.5
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
2.8
3.5
0.7t
3.2
4.0
0.8t
4.5
0.9t
由表1确定搭边值,根据零件形状两式件间按矩形取搭边值a=2.8mm,侧边取搭边值
=2.5mm。
则条料宽度:
查表⊿=1.0
B=
=
连续模进料步距为32.8mm。
排样图如下:
图1排样图
(二)计算总冲压力
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
1、计算冲裁力
用平刃口模具冲裁时,其冲裁力F一般按下式计算:
式中:
-系数,一般取K=1.3;
-冲裁周边长度,
-材料厚度,t=3mm;
-材料抗剪强度,取
=450MPa。
冲裁力
=1.3*(30+50)*2*3*450
=280800N
=1.3*10*
*3*450
2、计算推件力
,查表3-17,取
=0.045
335935
=30234.15
总冲压力
N
第三章确定压力中心
冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。
为了保证压力机和冲模正常平稳的工作,必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。
由于该制件为轴对称件,因此压力中心就是冲裁件的几何中心。
第四章压力机的选择
考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。
根据以上计算数值,查下表2初选压力机为J23-40型压力机。
表2开式压力机规格及参数
型号
J23-10
J23-16
J23-25
J23-35
J23-40
公称压力/KN
100
160
250
350
400
滑块行程/mm
45
55
65
最大闭合高度/mm
180
220
270
290
330
闭合高度调节/mm
35
60
滑块中心线至床身
距离/mm
130
200
滑块底面尺寸/mm
前后
150
260
左右
170
300
工作台板厚度/mm
40
50
模柄孔尺寸/mm
直径
30
深度
70
第五章刃口尺寸计算
查《冲压工艺与冲模设计》表3-5可得,Q235的最小双面间隙
最大双面间隙
mm,
1、冲孔
查表3-5、3-6、3-7:
校核:
0.020+0.020=0.040mm<
0.180mm,符合
的条件。
将已知和查表数据代入公式:
mm
2、落料
外形长度为50的刃口,
,x=0.5
0.020+0.030=0.050mm,符合
=
=
外形长度为30的刃口,
0.020+0.025=0.045mm,符合
=
第六章主要零部件设计
(一)凸模设计
为了保证凸模能够正常工作,设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则:
1)精确定位:
凸模安装到固定板上以后,在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位,否则将造成冲裁间隙不均匀,降低模具寿命,严重时造成啃模。
2)防止拔出:
回程时,卸料力对凸模产生一定的作用。
凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。
3)防止转动:
对于非圆形凸模,则制成无台阶断面的形式,材料常用Cr6Wv,Cr12,CrWmn等。
冲孔凸模用固定板压配固定,采用H7/m6配合,刃口部分热处理硬度为58-62HRC,尾部回火至40-50HRC。
凸模的长度应根据冲模的具体结构确定,且应留修磨量,用螺钉和销钉固定。
冲裁时凸模进入凹模一定深度。
同时,凸模的长度应根据冲模的具体结构确定,用螺钉固定好。
如图所示:
图2凸模零件图
(二)凹模设计
1、凹模的外形尺寸
凹模厚度为:
式中K---系数,见表3(冲压模具设计手册);
b---工件最大的外形尺寸。
表3系数K值
材料料宽s/mm
材料厚度t/mm
≤1
>
1~3
3~6
≤50
0.30~0.40
0.35~0.50
0.45~0.60
50~100
0.20~0.30
0.22~0.35
0.30~0.45
100~200
0.15~0.20
0.18~0.22
0.22~0.30
0.10~0.15
0.12~0.18
0.15~0.22
凹模壁厚为:
C=(1.5
2)H.
b=50mm,查表K=0.35,
所以
=0.35*50=17.5mm
2)*17.5=26.25mm
35mm,取凹模壁厚为35mm。
凹模板边长
凹模板边宽
根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。
根据公式可计算凹模长:
=50+2×
=120mm
根据公式可计算凹模宽:
30+2×
=100mm
即:
L×
B×
H=120mm×
100mm×
17.5mm
表4矩形和圆形凹模外形尺寸
矩形凹模的长度和宽度L×
B
矩形和圆形凹模厚度
圆形凹模直径d
63×
50、63×
63
10、12、14、16、18、20
80×
63、80×
80、100×
63、100×
100、125×
80
12、14、16、18、20、22
80、100
125×
125、140×
80、140×
14、16、18、20、22、25
125
140×
140、160×
100、160×
125、160×
140、200×
100、200×
16、18、20、22、25、28
140
160×
160、200×
125、
250×
16、20、22、25、28、32
200×
200、250×
160、250×
200、280×
18、22、25、28、32、35
250、280×
250、
20、25、28、32、35、40
315×
20、28、32、35、40、45
280、315
根据上表,L×
H=125mm×
20mm
图3凹模零件图
(三)凸凹模设计
由于冲模为复合模,所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、热处理工艺性等。
Cr12MoV刚具有较好的淬透性,很高的耐磨性,有较高的冲击韧度和承载强度,且淬火变形小。
为满足以上要求,在该模具中凸凹模材料选用Cr12MoV钢。
1、凸凹模壁厚的确定
凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。
它的内外缘均为刃口,内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。
从强度方面考虑,其壁厚应受最小值限制。
凸凹模的最小壁厚与模具结构有关:
当模具为正装结构时,内孔不积存废料,胀力小,最小壁厚可以小些;
当模具为倒装结构时,若内孔为直筒型刃口形式,且采用下出料方式,则内孔积存废料,胀力大,故最小壁厚应大一些。
凸凹模的最小壁厚值,目前一般按经验数据确定,倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表5。
正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小一些。
表5凸凹模的最小壁厚
0.4
0.6
1.4
1.6
最小壁厚mm
2.3
2.7
3.6
4.4
4.9
5.2
5.8
材料厚t/mm
3.8
4.2
4.6
4.8
5.0
最小壁厚/mm
6.4
6.7
7.1
7.6
8.1
8.5
8.8
9.1
9.4
9.7
10
凸凹模内外刃口间壁厚校核:
根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为6.7mm,该壁厚为6.7mm即可.
图4凸凹模零件图
第七章标准件的选用
1、上下模座的选取
上模座尺寸:
下模座尺寸:
(摘自GB/T2855.2-2008)
2、导柱与导套选取
导柱与导套之间采用H7/r6的间隙配合,导柱与导套均采用20Cr,热处理硬度渗碳深度0.8~1.2mm,淬硬58~62HRC。
导柱的直径、长度,按标准选取。
导柱:
滑动导向导柱A20
120GB/T2861.1
导套:
滑动导向导套A20×
70×
28GB/T2861.6
2、凸模固定板
凸模固定板主要是固定凸模,保证凸模有足够的强度,使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。
凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。
凸模固定板,材料为45钢,选自(GB2873.1---81)尺寸240×
20mm。
3、卸料板:
材料为45钢,选自(GB2873.1---81)尺寸100×
100×
10mm。
uqw%n
垫板:
材料为45钢,选自(GB2873.1---81)尺寸110×
6mm。
4、模柄选取
模柄的选用是根据模具吨位、冲床模柄孔的直径来选择,模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。
常用的模柄形式有:
(1)整体式模柄,模柄与上模座做成整体,用于小型模具。
(2)带台阶的压入式模柄,它与模座安装孔用H7/n6配合,可以保证较高的同轴度和垂直度,适用于各种中小型模具。
(3)带螺纹的旋入式模柄,与上模连接后,拧入防转螺钉紧固,垂直度较差,主要用于小型模具。
(4)有凸缘的模柄,用螺钉、销钉与上模座紧固在一起,适用于较大的模具。
(5)浮动式模柄,它由模柄、球面垫块和连接板组成,这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响,适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。
根据本模具结构,采用B型凸缘式模柄。
在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度,模柄直径应与模柄孔径一致。
综合以上,本模具模柄选用:
凸缘模柄B50JB/T7646.3-2008。
5、挡料销的选用
设计挡料销时,应注意以下几点:
(1)工件外形简单时,应以外形定位,外形复杂时以内孔定位。
(2)定位要可靠,放置毛坯和取出工件要方便,确保操作安全。
(3)若工件需要经过几道工序完成时,各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准,避免累积误差。
在此选用机械行业标准GB/T7649.10-94中的A型挡料销,作为该模具中的挡料销。
选取该模具的挡料销直径d=6mm的A型固定挡料销。
6、螺钉与销钉的选用
冲模中广泛使用内六角螺钉和圆柱销钉。
中、小型模具通用M6×
M10的螺钉和φ4~φ20的销钉。
一起使用时,销钉公称直径可取与螺钉的螺纹规格数值相同或小一个规格。
根据上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用4个M12×
105mm的螺钉固定,凸凹模固定板和下模座采用4个M10×
60mm的螺钉固定,模柄与上模座采用4个M10×
15mm的螺钉固定,螺钉分布对称,使紧固零件受力均匀。
销钉起定位作用。
销钉采用两个,多用圆柱销(GB/T119-2000)与零件上的销孔采用过渡配合,上模座、凸模固定板、垫板和凹模采用Φ12×
120mm的定位销钉,凸凹模固定板与下模座采用Φ10×
80mm的定位销钉。
7、导料板
导料板选自JB/T7648.5-2008L=200mm、B=25mm、H=6mm。
第八章设计并绘制总图
1-下模座,2-导柱,3-卸料螺钉,4-凸凹模固定板,5-凸凹模,6-橡胶,7-卸料板,8-倒料销,9-凹模,10-导套,11-凸模固定板,12-上垫板,13-上模座,14-内六角螺钉,15-内六角螺钉,16-顶杆,17-打杆,18-模柄,19-推板,20-冲矩形孔凸模,21-冲圆孔凸模,22-推荐器,23-圆柱销,24-下垫板,25-下凸模固定板,26-挡料销
第九章模具工作过程
本模具是一套冲孔落料的复合模。
采用正装结构,冲件的平直度较高。
冲裁时,板料以导料销和挡料销定位。
继续下行时,凸凹模外形和凹模进行落料,落下料卡在凹模中,同时冲孔凸模与凸凹模内孔进行冲孔,冲孔废料卡在凸凹模孔内。
卡在凹模中的冲件被顶件装置顶出。
顶件装置有顶杆和顶件块及装在下模座底下的弹顶器组成,当上模上行时,原来在冲裁时被压缩的弹性元件恢复,吧卡在凹模中的冲件顶出凹模面。
卡在凸凹模内的冲孔废料由推件装置推出。
推件装置由打杆、推板和推杆组成当上模上行至上止点时,把废料推出。
但冲孔废料落在下模工作面上,清除废料麻烦。
第十章总结
通过对冲孔落料复合模的设计,更深一层地了解冲裁模的设计流程,包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择,以及条料的送进和条料送进时利用活动挡料销时的步距确定。
在设计过程中,在设计过程中要细心仔细,不能因为自己的小疏忽而导致整个设计的数据发生错误。
在这这次冲压课程设计中我花了很长时间,仔细认真的完成课程设计的相关要求,虽然过程很长,但是我感觉收获很多。
在这次设计过程中,我们熟悉了以前学的一些专业基础知识,设计的过程让我们将所学知识融会贯通,也为我们以后做产品设计提供的宝贵的经验。
在设计过程中,我们先后进行了冲压工艺性分析和生产方案的确定,排样设计,冲压力的计算,刃口尺寸的计算。
我还运用到了AutoCAD、Word等一些基本的软件,加强了这方面的操作能力,但是在设计的过程中我们还是遇到一些问题:
(1)在设计过程中,工件的排样设计和零件的生产工艺是我们设计的重点,这里如果设计的不合理,那么后面的设计的正确性也就不能保证了。
(3)一些软件运用不够熟练,操作起来很繁琐,没有真正领悟。
(4)设计的心态不够稳定,设计后期太过急躁,反而降低了工作的效率。
在整个设计完成后,我才感觉到想要成为一名合格的机械学士我还差很多,自己的专业知识还有很多掌握不好的地方。
我要将这些经验深入到以后的工作中,这样才能在以后的工作中完成每项任务。
第十一章参考文献
1、《冲压工艺与冲模设计》翁其金主编
2、《冲压模具设计手册》马朝兴主编
3、《最新冲压模具标准及应用手册》杨占尧主编
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