垫圈的冲孔落料级进模设计Word下载.docx
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在模具企业中,对模具生产过程进行计算机控制与管理,是实现合理化生产的保证和条件。
从模具设计、生产准备、加工与装配、试模的全过程始终处于控制与管理之中,因此,推进模具生产过程控制与管理有利于提高模具制造精度与质量,减小生产周期与生产费用。
二、产品的介绍
垫圈:
形状呈扁圆环形的一类紧固件。
置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间,起着增大被连接零件接触表面面积,降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用;
另一类弹性垫圈,还能起着阻止螺母回松的作用。
第二章冲压工艺分析
一、冲裁件的形状和尺寸:
由图可见,该零件形状简单、对称,是由圆弧和直线组成的.因为对于冲压件的外形尺寸为自由公差,因此,冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差为±
0.2mm.将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证.其它尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁的工艺要求,故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工
图2-1
二、冲裁件的工艺方案
在分析了冲压件的工艺性之后,通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式的分析基础上,制定几种不同的冲压工艺方案。
从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面,进行综合分析、比较,确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可用以下3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-落料连续冲压,采用级进模生产。
模具结构简单,但需要两道工序两套模具,生产效率较低,难以满足该零件的年产量要求。
用复合模加工。
复合模的特点是生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,冲模的轮廓尺寸较小。
但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高。
复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
采用级进模加工。
级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现生产自动化。
对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲制有困难时,可用级进模逐步冲出。
但级进模轮廓尺寸较大,制造较复杂,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件。
通过以上3种方案的分析比较,对该零件冲压生产以采用方案3为佳。
三、冲裁件的排样
3.1、排样的确定
1)有废料排样有废料排样的材料的利用率较低,但制件的质量和冲模寿命较高,常用于制件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。
2)少废料排样这种排样方法,材料利用率较高,常用于某些尺寸要求不高的制件排样。
3)无废料排样这种排样方法,材料利用率最高,但对于制件的形状结构要求严格,所以,其应用范围有一定的局限性,制件设计时要考虑这方面的工艺性能。
3.2、搭边
排样时制件与制件之间、制件与条料边缘之间留下的余料叫搭边.
合理的搭边值选择应在保证制件质量的前提下,越小越省料.据搭边的经验数表,得零件的排样图为下图所示:
图2-2
根据零件形状两式件间按矩形取搭边值a1=2.2mm,侧边取搭边值a=2.5mm。
则进距:
h=67.98+2.2=70.18mm≈70mm
条料宽度:
由附表一查得∆=0.8mm
B=D+2a+△
所以B=59.27+2*2.5+0.8=65.07mm
≈65mm
其中:
B——条料宽度的公称尺寸(mm)
D——制件在宽度方向的尺寸(mm)
a——侧搭边的最小值(mm)
∆——条料宽度的单向(负向)公差(mm)
3.3材料利用率
衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。
材料的利用率η是指零件的实际面积A0与所用材料面积A的百分比,即:
η=A0/A×
100%
=84.7%
1)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心
2)工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
3)形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
图2-3
根据图形分析:
因为工件图形对称,故落料时F落的压力中心在上O1;
冲孔时F孔1、F孔2的压力中心在O2上
四、冲裁力的确定
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机,设计模具以及检验模具的强度。
压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适应冲裁工艺的需求。
1)落料力F落=KLtζ
式中F——冲裁力(N)
L——冲裁周长(mm)
t——板材厚度(mm)
ζ——材料的抗剪强度(MPa)
K——系数
∴F落=1.3X234.18X3X350=319655.7N=320KN
2)冲孔力
1、中心孔
F1=KLtζ=1.3X(∏X33)X3X350=141441.3N=141KN
2、两个小孔
F2=2KLtζ=2X1.3X(∏X12.3)X3X350=35146.02N=35KN
3)冲裁时候的推件力
由附表二得Kt=0.045
凹模为直筒形刃口其h取5~10mm
则卡在凹模内的数量为n=h/t=6/3=2
F推落=nKtF落=2X0.045X3X320=86KN
F推孔1=nKtF1=2X0.045X3X141=38KN
F推孔2=nKtF2=2X0.045X3X35=10KN
则总的冲压力为
F总=F落+F1+F2+F推落+F推孔1+F推孔2
=320+141+35+86+38+9
=630KN
五、冲压设备的选择
(1)压力机的选择,必须满足以下要求:
Hmax﹣5㎜≥Hm≥Hmin﹢10㎜
式中Hmax,Hmin—分别为压力机的最大、最小装模高度,㎜
Hm—模具闭合高度,㎜
当多副模具联合安装到一台压力机上时,多副模具应有同一个闭合高度。
(2)压力机的公称压力Fg必须大于冲压计算的总压力F总。
即Fg>F总
(3)压力机的滑块行程必须满足冲压件的成形要求。
对于拉深工艺,为了便于放料和取件,其行程必须大于拉深件高度的
2-2.5倍
(4)为了便于安装模具,压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸,一般每边大50-70㎜。
工作台垫板孔应保证冲压件或废料能漏下。
从满足冲压工艺力的要求来看,可选用JG23-80开式双柱可倾式压力机
其压力机规格见附表三
第三部分冲压模具的设计
3.1、凸、凹模工作部分尺寸
确定凸、凹模间隙及制造公差。
对于冲孔部分,采用凸、凹模分开加工的方法
由附表四查得:
凸凹模间隙Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.
Zmax—Zmin=0.640—0.460=0.18mm
由附表五查得:
对冲Φ33孔时δT=-0.020mmδA=+0.030mm
对冲Φ12.3孔时δT=-0.020mmδA=+0.025mm
所以满足分开加工时│δT│+│δA│≤Zmax—Zmin的要求。
dT=(dmin+x∆)0-δT=(33+0.5*0.05)0-0.020=33.0250-0.020mm
dA=(dT+Zmin)+δA0=(33.025+0.460)+0.030=33.4850+0.03mm
对于冲Φ12.3的孔
dT=(dmin+x∆)0-δT=(12.3+0.5*0.2)0-0.020=12.40-0.020mm
dA=(dT+Zmin)+δA0=(12.4+0.460)0+0.250=12.860+0.25mm
对于落料部分因制件的外形较复杂,为了保证凸、凹模具之间的间隙,采用凸模与凹模配合加工的方法。
由于落料时以凹模为基准件,因此先做好基准件,然后配加工凸模。
根据凸模或凹模上尺寸性质的不同分别计算如下:
A类:
凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸;
B类:
凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸;
C类:
凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。
由图可知:
尺寸R12,R30,930-0.5,59.40-0.2为A类尺寸
对于未注公差取IT14级。
由标准公差数值表查得:
即120-0.3629.70-0.52
由上附表六查得磨损系数X=0.5
AA1=(12-0.5X0.36)+0.36/40=11.82+0.090mm
AA2=(29.7-0.5X0.52)+0.52/40=29.44+0.130mm
AA3=(93-0.5X0.5)+0.5/40=92.75+0.1250mm
AA4=(59.4-0.5X0.2)+0.2/40=59.3+0.050mm
落料凸模按凹模实际尺寸配作,保证最小间隙为0.460mm。
凹模外形尺寸的确定
凹模厚度:
H=Kb(≥15mm)据下表K取0.18
=93.74X0.35
=33mm
所以故凹模最终尺寸为230mm×
160mm×
33mm如下图所示:
图3-1
冲孔凸模的设计:
凸模的型式有两种:
圆形凸模和非圆形凸模。
圆形凸模的结构又分冲小圆孔凸模、冲中型圆孔凸模、冲大圆孔或落料用的凸模等等,由于本产品所冲的孔很小,所以选择冲小圆孔凸模和冲中型圆孔凸。
凸模的长度一般是根据结构上的需要而确定的。
该零件的凸模它是凸模固定板和凹模板厚度之和
凸模长度:
L=H1+H2+H3+H
式中H1------固定板厚度(mm)
H2------垫板厚度(mm)
H3------导料板厚度(mm)
H-------附加长度(mm)
所以:
L=70mm
如图所示
图3-2
3.2固定与支撑零件
(1)模架的选择
上、下模座要承受和传递冲压力,所以应有足够强度和刚度。
刚度不足,将影响冲模寿命。
因此模座应有足够厚度,铸造模座需经时效处理,下模座外形尺寸没边应至少超过压力机台面孔约50mm。
本套模座选应矩形模座,模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大40—100mm。
模座厚度一般取凹模厚度的1—1.5倍。
因此上下模座的尺寸基本可以确定:
上模板:
350×
300×
40
下模板:
(2)固定板
固定板外形有圆形和矩形两种,主要用于固定小型凸模和凹模,由于本套模具的外形基本为矩形,综合节约材料等方面因素的影响,选用矩形固定板。
如图所示:
图3-3
(3)模柄
模柄的形式较多,主要有:
(1)旋入式
(2)压入式
(3)凸缘式
(4)浮动式
本套模具采用的是旋入式模柄。
3.3导向零件
导向零件是为了保证模具冲压时,上下模有一精确的位置关系。
在中小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。
本套模具采用两个导柱(导套),导柱安装在下模座,导套安装在上模座。
导套选择A型导套A25×
95×
38GB2861.6-81如图所示
图3-4
导柱选择A型导柱A25x180GB2861.1-81如图所示
图3-5
3.4导正销
冲裁中,先进入已冲孔中,导正条料位置,保证孔与外形的位置,消除送料误差的销件称为导正销。
导正销主要用于连续模,一般安装在第二工位以后的落料凸模工作端面上或凸模固定板上。
导正销由导入和定位两部分组成,导入部分一般用圆弧或圆锥过渡,定位部分为圆柱面。
设计有导正销的连续模时,挡料销的位置应保证导正销导正条料过程中条料活动的可能。
次套模具的挡料销的位置为e=40.19mm
3.5模具的闭合高度
模具闭合高度一般通过下式确定
H模=上模座厚度+冲头长度+凸凹模厚度+下模座
=40+65+75+40
=220
查开式可倾压力机规格知,800KN压力机最大闭合高度为300mm(封闭高度调节量80mm),故所设计的模具闭合高度H模=220mm满足要求,闭合高度设计合理。
五、落料模具零件材料的选择
冲模经常在频繁冲击状态下工作,因此冲模零件应具有足够的强度和韧性;
而冲模工作部分零件,不但要求有足够的强度和韧性,还要有高度的硬度、耐模性、耐冲击性和淬火后变形小等特性。
正确地选用冲模材料,对于产品质量,冲模寿命和成本都有直接影响。
在选用冲模材料时,应考虑下列因素:
(1)冲压制件生产批量的大小
(2)冲压材料的性能、工序种类及冲模零件的工作条件。
(3)我国冲模生产和供应情况以及本厂现有的条件,力求减少材料牌号和规格。
零件名称
常用材料
一般热处理要求
凸模
CrWMn;
Cr12;
Cr12Mov
HRC60-62
凹模
侧刃
固定板
Q235
垫板
45
HRC43-48
卸料板
Q235、(45)
上、下模座
HT20-40
导柱、导套
20
渗碳淬火HRC60-64
挡料销(钉)
导料板
Q235,45
始用挡块
承料板
推板
顶杆
打杆
模柄
总结
到今天为止,两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,学到了很好有用的本领。
毕业设计不仅是对前面扬学知识检验,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。
以前课程设计接
触课程知识比较窄。
这次毕业设计是设计一台完整的机器。
要把机器和每个零件设计出来,需要制造工艺和电气方面的知识。
第三.巩固了计算机绘图能力。
以前用CAD绘图,仅仅是知道主要指令的操作,通过这次绘图大量的图样,更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法,用简便快速方法画出完整正确的零件图样。
第四.提高了收集资料和查阅手册的能力。
收集资料是做毕业设计的前期准备工作,资料是否全面、可靠,关系到整个毕业设计的进程。
查阅手册是设计过程中随时要做的事情。
只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。
第五.明确了设计必须与生产实际相结合,产品才有生命力。
因此在设计过程中,一定下企业调查,要虚心听取老师和工程技术售货员的意见,不断发行设计,完善设计。
第六.培养了严谨的科学作风。
科学工作来不得半点虚假,在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上,每一个错误都会造成经济损失,因此,在设计过程中必须要有高度的责任心,要有严肃认真的工作态度。
总之,对我们高职学生来说,经历了这次毕业设计,为今后从事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助
附表一:
条料宽度公差见表
条料宽度B
/mm
材料厚度t/mm
<
1
1-2
2-3
3-5
-50
0.4
0.5
0.7
0.9
50-100
0.6
0.8
1.0
附表二:
卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
钢
≤0.1
0.065-0.075
0.1
0.14
>0.1-0.5
0.045-0.055
0.063
0.08
>0.5-2.5
0.04-0.05
0.055
0.06
>2.5-6.5
0.03-0.04
0.045
0.05
附表三:
JG23-80开式双柱可倾式压力机规格
公称压力/KN
800
滑块行程mm
130
行程次数次/分
45
最大装模高度mm
380
装模高度调节量mm
90
滑块中心线至床身距离mm
290
工作台板
前后mm
540
左右mm
工作台孔
320
360
直径mm
280
滑块底面
350
370
立柱间的距离mm
模柄孔尺寸
60
深度mm
80
床身最大可倾角
30
附表四:
冲裁模初始双面间隙Z(mm)
材料厚度
08,10,35,09Mn,Q235
Zmin
Zmax
2.5
0.360
0.500
2.75
0.400
0.560
3.0
0.460
0.640
3.5
0.540
0.740
附表五:
规则形状冲裁时凸、凹模的制造公差(mm)
公称尺寸/mm
凸模偏差δT
凹模偏差δA
≤18
>
18~30
30~80
-0.020
+0.020
+0.025
+0.030
80~120
-0.025
+0.035
附表六:
摩擦系数x
料厚t
非圆形
圆形
0.75
工件公差∆/mm
0.16
0.17~0.35
≥0.36
<0.16
≥0.16
1~2
0.20
0.21~0.41
≥0.42
<0.20
≥0.20
2~4
0.24
0.25~0.49
≥0.50
<0.24
≥0.24
4
0.30
0.31~0.59
≥0.60
<0.30
≥0.30
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