垫圈冲压工艺及模具设计.docx
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垫圈冲压工艺及模具设计
冲压工艺及模具设计
工件名称:
垫圈
工件简图:
如图一
生产批量:
中批量
材料:
08
材料厚度:
0.6mm图一
1、冲压件工艺性分析
此工件只有落料和冲孔两个工序。
材料为08低碳钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。
工件结构相对简单,有一个φ40mm的孔;孔与边缘之间的距离也满足要求,壁厚为0.8mm。
工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。
2、冲压工艺方案的确定
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,且工件最小壁厚20mm远大于凸凹模许用最小壁厚1.8mm,模具强度较好,制造难度小,落料圆和冲孔圆同轴度满足要求。
方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,但工件同轴度不意满足要求。
通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案二为佳。
3、主要设计计算
(1)排样方式的确定及其计算
设计复合模,首先要设计条料排样图。
垫圈的形状为圆,直排时材料利用率低,应采用多排,如图二垫圈排样图所示的排样方法,可显著地减少废料。
搭边值查表可得1mm和1.2mm。
冲裁件面积A=πr²=3.14×30²
=2826mm²
条料宽度B=60×2﹢1.2×2+61×1.7/2=174.2mm
由于冲压常用钢板规格宜选710mm×1420mm的钢板,取B=177.5mm
步距S=60+1=61mm
一个步距的材料利用率η=nA/BS×100%
=3×2826/﹙177.5×61﹚×100%
=78.3%
故条料宽度为177.5mm,步距离为61mm,一个步距的材料利用率为78.3%。
查板材标准,宜选710mm×1420mm的钢板,每张钢板可剪裁为4张条料(177.5mm×1420mm),每张条料可冲68个工件,故每张钢板的材料利用率为76.2%。
图二排样方式图
(2)冲压力的计算
该模具采用复合模,考虑操作安全,采用典型的倒装结构。
拟选择刚性推件装置推出垫圈。
冲压力的相关计算如下。
落料力的计算:
F=KLtτ
式中F——落料力(N);
K——系数,模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数,一般取K=1.3。
L——落料周边长度(mm);
t——材料厚度(mm);
τ——材料抗剪强度(MPa)。
L=πd=3.14×60=188.4mm
查表可知τ为325MPa。
F=KLtτ=1.3×188.4×0.6×325=47759.4N
同理冲孔力F冲孔=1.3×3.14×40×0.6×325
=31839.6N
查表知:
卸料力F₁=K₁×F=0.05×47759.4=2387.97N
推件力F₂=nK推F冲孔=3×0.05×31839.6
=4775.94N
F₄=F+F冲孔+F₁+F₂=86762.91N
根据计算结果,冲压设备拟选100KN冲床。
(3)压力中心的确定及相关计算
该工件为规则外形形状,压力中心位于几何中心即圆心上故,不需计算。
(4)工作零件刃口尺寸计算
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。
结合该模具的特点,工作零件的形状相对较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。
因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体计算如下所示。
所有未注公差的尺寸,属自由尺寸,可按ITl4级确定工件尺寸的公差。
零件外形尺寸为:
60
零件内形尺寸为:
40
查公差表可得各尺寸公差为:
零件外形:
零件内形:
以凹模为基准:
零件内形:
以冲孔凸模为基准计算
4、模具总体设计
(1)弹簧的选择
选择依据:
最大压缩量时不超过弹簧极限,而最大压缩量=
预压量h1+卸料工作行程h2+修模量h3。
考虑到卸料的可靠性,取弹簧在预压量为h1时就应有的压力Fx。
由卸料力和模具安装弹簧的空间大小,初选弹簧的数量为二,则每个弹簧应有的预压力
。
初选弹簧为工作极限负荷Fj=1390N>659.4N,钢丝直径d=6mm,弹簧中径D=32mm,自由高度L0=65mm,极限负荷下的变形量hj=19.3mm。
当弹簧在预压量h1时,卸压力达659.4N,由压缩量和力的线形关系得:
预压量又因卸料板的工作行程h2=0.6+1=1.6mm;修磨量h3=5mm;所以最大压缩量即能满足要求。
弹簧装配高度h=L0-h1=65-9.15=55.85mm。
(2)卸料板的选择:
根据凸凹模及弹簧、卸料螺钉等的布置,取卸料板的平面尺寸为125mm×125mm,厚度为15mm。
(3)选择上、下模座:
采用GB2855.5、6—1990后侧带导柱形式模板。
根据最大轮廓尺寸125mm×125mm选相近规格标准模座.L×B为125mm×125mm,上模座厚35mm,下模板座35mm。
(4)导柱导套:
按GB2861.1、6选d=38mm,模具闭合高度225.5mm,选导柱110mm,d=22mm。
(5)模柄:
查表知100kN压力机模柄孔尺寸为Φ30×50。
所以选尺寸为Φ30×Φ70的带凸缘形式的模柄。
(6)凹模:
凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。
凹模厚度H=Kb=0.3×60mm=18mm(查表2.26得k=0.3)
凹模壁厚C=(1.5~2)H=27~36mm
取凹模厚度H=20mm,凹模壁厚C=35mm,
凹模宽度B=b+2C=(60+2×30)mm=120mm
凹模长度L取125mm(送料方向)
凹模轮廓尺寸为125mm×125mm×30mm。
(7)凸模:
1)凸模固定板:
厚度:
所以取其厚度为40mm。
直径为130mm。
2)凸模全长:
结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式,采用线切割机床加工,2个M10螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/m5。
其总长L=h₁+h₂+t+h:
式中L——凸模长度(mm);
h₁——凸模固定板厚度(mm);
h₂——卸料板厚度(mm);
t——材料厚度(mm);
h——增加长度,它包括凸模的修磨量,凸模进入凹模的深度(0.5mm~1mm),凸模固定板与卸料板之间的安全距离等,一般取10mm~20mm。
L=20+14+0.6+27.4=62mm
(8)凸凹模:
采用直接固定方法,取其高度为20mm,定凸缘高度为20mm.直径为76mm,为减小模具尺寸,在凸缘外铣去2个缺口以放置卸料弹簧。
(9)垫板:
考虑推件装置在上模内挖窝,采用垫板加固。
取垫板厚度取l0mm,长宽为125×125mm
(10)闭合高度:
模具闭合高度为上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和。
即H0=30+35+62+25+20+40-0.6=211.4mm其中减去的0.6为冲裁时上模进入下模的距离。
因公称压力为100KN的压力机的最大闭合高度为170mm小于211.4mm。
所以选择公称压力为250KN的压力机。
即其Hmax=250mm,Hmin=(250-70)mm=180mm。
满足。
此外模柄的尺寸也应该重选:
查表1.7知250kN压力机模柄孔尺寸为Φ50×70。
所以选尺寸为Φ50×100的带凸缘形式的模柄.
(11)卸料螺钉:
根据模具的结构选择,并且应满足螺钉窝深h+螺钉杆长l+卸料板厚=0.6+下模板厚+凸凹模厚。
按GB2867、6-81选d=10mm的带肩卸料螺钉,螺柱长l=60mm。
螺钉头高度10mm.因螺钉窝深h+螺钉杆长+卸料板厚=0.5mm十凸凹模厚十下模板厚。
即
h+60+12=0.5+41+35得卸料螺钉窝深h=24.5mm。
检验:
卸料螺钉窝深h-螺钉头高度=24.5-10=14.5mm卸料板行程+修磨量+安全间隙=1.5+5+(2~6)=8.5~12.5mm。
所以所选的螺钉长度满足要求,并且定卸料螺钉窝深h=24.5mm。
(12)推杆的选择:
按推件状态时推杆需高出滑块模柄孔一定距离c≈5~10,即推杆长度L≥安全距离c+模柄孔深+模柄法兰厚+修模量=c(5~10)+50+16+5=76~81。
所以推杆可按GB28671-81选择,其尺寸为:
d=12mm,L=100mm,c=7mm。
3.冲压设备选择:
选择公称压力为250KN的开式压力机,其具体数值如下:
公称压力250KN,最大封闭高度250mm,封闭高度调节量70mm,工作台尺寸(左右×前后)560mm×360mm,模柄孔尺寸:
φ50×70。
垫圈冲压工艺卡片
草图
排样图
工序
工序说明
加工草图
设备
0
剪床下料
公称压力为250KN的开式压力机
1
落料
2
冲孔
3
检验
材料
名称牌号
08号钢
每张条数
4
形状尺寸
1420x750
每条件数
68
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- 垫圈 冲压 工艺 模具设计