模具课程设计冲孔落料连续模.docx
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模具课程设计冲孔落料连续模
冲压模具课程设计
学校:
五邑大学
院系:
机电学院
姓名:
学号:
指导教师:
周俊荣
1.冲压件工艺性分析———————————————————
(2)
2.冲压工艺方案的确定——————————————————(3)
3.主要设计计算
(1)排样方式的确定以及计算—————————————————————(3)
(2)压力中心的确定及相关计算————————————————————(3)
(3)冲压力的计算—————————————————————————(4)
(4)工作零件刃口尺寸计算——————————————————————(4)
(5)卸料橡胶的设计—————————————————————————(5)
4.模具总体设计
(1)模具类型的选择————————————————————————(5)
(2)定位方式的选择———————————————————————(5)
(3)卸料,出件方式的选择—————————————————————(6)
(4)导向方式选择—————————————————————————(6)
5.主要零部件设计
(1)主要零件的结构设计———————————————————————(6)
(2)定位零件的设计—————————————————————————(8)
(3)导料板的设计——————————————————————————(8)
(4)卸料板部件设计—————————————————————————(8)
(5)模架及其他零部件设计——————————————————————(8)
6.模具总装图
7.冲压设备的选定——————————————————————(8)
8.工作零件的加工工艺—————————————————————(8)
9.模具的装配—————————————————————————(10)
主要参考文献————————————————————————(12)
设计小结——————————————————————————(13)
级进模设计说明
任务描述:
工件名称:
冲孔落料件
工件简图:
如下图
生产批量:
中批量生产
材料:
Q235A
材料厚度:
2mm
零件公差:
IT13
要求:
1.将工件(b11)Pro/E图转为工程图;
2.计算说明书一份;
3.模具主要零件(凸、凹模、上、下模板、固定板等)零件图各一份。
;
4.模具装配图一份(3号图纸以上)
展开板金件,设计一副冲孔、落料连续模。
为弯曲模准备毛坯。
图1工件图
1.冲压件工艺性分析
冲裁件形状和尺寸要求
(1)结构形状分析
该冲裁件结构简单,从图中不难看出,此工件只有冲孔和落料两个工序。
其外形为规则形,内部有两个小孔和一个方孔,结构较为简单适合冲裁。
(2)尺寸
该制件图给出的外形为规则形,其尺寸为50*70,两个内孔直径为8mm和一个10*15mm的方孔,其尺寸如图1所示,制件厚度为2mm。
属于中等尺寸的冲裁件。
冲裁件精度与断面粗糙度
(1)尺寸精度
从图1可知,该制件的公差等级为IT13级,用冲裁加工可以达到该精度要求。
其余尺寸为自由公差,精度要求不高,所以均按IT14级确定制件公差。
(2)表面粗糙度
该制件的厚度为2,查表可知表面表面粗糙度Ra为6.3μm。
冲裁件内、外形可到达的经济精度为0.16mm和0.23mm,两孔中心距公差为
0.12mm,孔中心与边缘距离尺寸公差为
0.6mm。
冲裁件其它工艺分析
该制件的材料为Q235,为普通碳素结构钢,具体性能为;材料状态为为退火,抗剪强度为310~380MPa,抗拉强度为380~470MPa,伸长率为21~25﹪,屈服强度为240MPa。
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:
落料和冲孔复合冲压。
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,但需要两道工序两套模具,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求。
方案二只需一套模具,工作精度及生产效率都比较高,但制造难度大,并且冲压成品件留在模具上,清理模具上的物料影响冲压速度,操作不方便。
方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,设计简单,由于工件精度要求不高,完全能满足工件技术要求。
所以经过比较和根据任务要求,采用方案三最为合适。
3.主要设计计算
(1)排样方式的确定以及计算
设计级进模,先要设计条料排样图。
工件图可视为一矩形中间冲孔,直排材料利用率最高。
如图一所示的排样方法,可减少废料。
第一次冲裁使用活动挡料销,然后第二次可用固定挡料销。
因为宽度L=70mm,取搭边a=3.0mm,
=2.0mm,条料宽度为
=76mm,步距为S=52mm,一个步距的材料利用率为77.4%。
(2)压力中心的确定及相关计算
图a图b
图a:
因为制件对称,压力中心一定在对称轴Y上,及x=0,由机械原理可以计算出,y=34.53mm。
图b的压力中心为(39.31,34.57)。
(3)冲压力的计算:
用平刃口模冲裁时,其冲裁力一般按下式计算:
Q235-A的抗拉强度
为370~500MPa,取
=440MPa。
所以
338153.6N=338.15KN
推件力:
=16.9N
选择冲床总压力
=355.05N,查压力机规格表,根据总压力初选压力机为J23-40
。
卸载力、推件力和顶件力系数如下:
(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。
这个模具采用级进模,冲孔的圆孔和方孔是简单规则形状的制件,因冲裁此类的制件的凸凹模制造相对简单,精度容易保证,所以采用分别加工。
对于落料模,由于冲制复杂形状制件的冲压模具,所以采用凸模与凹模配置的加工方法,使设计与制造变得方便。
工件精度为IT13,Δ=0.54,磨损系数x=0.8
查表得冲裁双面间隙
=0.16,
=0.10,校核满足
+
≤﹙
-
﹚
以凸模为基准件,根据凸模磨损后的尺寸变化情况,将零件图中各尺寸为别为:
第一类(A)尺寸:
mm、
mm、
mm、
mm、
、
mm
第二类(B)尺寸:
mm
第三类(C)尺寸:
30
0.33mm、
冲孔时,凹模按凸模配加工凸模尺寸计算,凸模刃口尺寸计算如下:
=
=
=
=
=
=
落料时,凹模按凸模配加工凸模尺寸配制,
=
=
=
=
=
=
=
=
4.模具总体设计
(1)模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。
(2)定位方式的选择
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料销初定距,导正销精定距。
而第一件的冲压位置可由活动挡料销定距。
(3)卸料,出件方式的选择
因为工件料厚2m,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用固定卸料。
又因为是级进模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。
(4)导向方式选择
为了提高模具寿命和工件治疗,方便安装调整,该级进模采用中间导柱的导向方式。
5.主要零部件设计
(1)主要零件的结构设计
圆孔冲孔凸模
因为所冲的孔为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用带凸缘凸模,加工简单,便于装备与更换。
圆孔冲孔凸模结构如下图所示。
方孔冲孔凸模
落料凸模
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M8螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/m5。
总长L可按公式计算:
L=
+h=14.4+14+1+20.6=50mm
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,安排凹模具在模架上的位置时。
要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄范围内。
其轮廓尺寸可按公式计算:
凹模厚度H=kb=0.3
70=21mm,取H=25mm
凹模轮廓尺寸为130
150
25mm
对于多工位的级进模凹模可以按下表表1-23选取凹模尺寸,计算后按近似值选取标准凹模。
所以取C为42。
凹模一般都是采用螺钉、销钉定位和固定的。
因此,螺钉孔和销钉孔之间的距离,螺钉孔和销钉孔距凹模边缘及刃口的距离不能太近,否则会影响模具的使用寿命。
孔距的最小值见表1-24。
取A=14mm,B=16mm。
固定板外形尺寸的确定:
固定板外形尺寸与凹模外形尺寸一致,厚度等于25mm。
(2)定位零件的设计
落料凸模下部设置两个导正销,借用工件直径8mm的的两个孔作为导正孔。
导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面,导正销导正部分与导正孔采用H7/r6配合。
(3)固定挡料销和导料板的设计
由材料的厚度t=2mm,查资料可取挡料销的高度h=3mm,导料板内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间间隙取1mm,这样就可确定了导料板的宽度77mm,导料板厚度取8mm,采用45钢制作,热处理硬度为40-45HRC,用螺钉固定在凹模上。
导料板上有活动挡料销凹槽。
(4)卸料板部件设计
a.卸料板的设计
卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为10mm。
采用45钢制造,淬火硬度为
40-45HRC。
卸料板孔与凸模的单边间隙Z/2=(0.1~0.5)t,且硬材料的单边间隙取大值,故取Z/2=1mm。
b.卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个螺钉,公称直径为8mm,螺纹部分为M6。
(5)模架及其他零部件设计
该模具采用中间导柱模架,根据凹模周界和闭合高度,选取上下模座的规格尺寸,上模座200
160
40,下模座200
160
45,导柱分别为
28
170,导套分别为28
100
38。
上模座厚度取40mm,上垫板厚度取10mm,固定板厚度取18mm,下模座厚度取45mm,那么该模具的闭合高度:
=
=40+10+50+25+45-2=168mm
式中:
h2为凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mm
L—凸模长度,L=50mm
H—凹模厚度,H=25mm
可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高度(250mm),可以使用。
6.模具总装图
通过以上设计,可得如图所示的模具总装图。
模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模(3个)、凸模固定板及卸料板等组成。
卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件/下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。
冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。
条料送进时采用活动挡料销21作为粗定距,在落料凸模上安装2个导正销,利用条料上
mm的孔作为导正销孔导正,以此作为条料送进的精确定距。
7.冲压设备的选定
通过校核,选择开式双柱压力机J23-40能满足要求。
起主要参数如下:
公称压力:
400kN
滑块行程:
80mm
最大闭合高度:
330mm
最大装模高度:
250mm
连杆调节长度:
60mm
工作台尺寸(前后x左右):
460x700mm
垫板尺寸(厚度x直径):
65x200mm
模柄孔尺寸:
50x91mm
最大倾斜角度:
30度
8、模具的装配
根据倒装复合模装配要点,选凹模作为装配基准件,先装上模,再装下模,并调整间隙,试冲,返修。
具体的情况见表五所示。
表五
序号
工序
工艺说明
1
凹凸模预装
1)装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度,形状。
2)将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。
不适合的应重新修磨或更换。
2
凸模装配
以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并牢固。
3
装配上模
1)在上模座上划中心线,按中心线预装凹模、垫板、凸模固定板
2)在上模座上,用已经加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔、攻丝
3)将上模座、垫板、凸模固定板、凹模装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉
4
装配下模
1)在凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凸凹模与固定板组合装入凹模,将上模翻转
2)预装下模,划出与凸凹模固定板相应的螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔
3)用螺钉将固定板组合、垫板、下模座连接在一起,但不要拧紧
4)将卸料板套装在已装入固定板的凸凹模上,装上橡胶和卸料螺钉,并调节橡胶的预压缩量,使卸料板高出凸凹模下端约1~2mm
5)复查凸凹模间隙并调整合适后,紧固螺钉
6)切纸检查,合适后打入销钉
5
试冲与调整
装机试冲,并根据试冲结果作相应调整
1.弹簧2.螺钉3.下模座4.导柱5.凹模6始用挡料销7.定位销8.螺钉9.导正销10.导套11.凸模固定板12.凸模垫板13.上模座14.螺钉15.模柄
16.螺钉17.螺钉18.凸模19.螺钉20.固定卸料板21.托料板
模具总装图
主要参考文献:
1、《公差配合与技术测量》,陈于萍,机械工业出版社
2、《机械制图》,刘少年主编,机械工业出版社
3、《机械制造基础》,胡大超,高等教育出版社
4、《金属材料与热处理》,赵先仲,机械工业出版社
5、《机械加工工艺基础》,司乃钧,机械工业出版社
6、《机械制造技术》,李华,高等教育出版社
7、《冲压与成型设备》,孙凤勤主编,高等教育出版社
8、《模具制造工艺学》,郭铁良,机械工业出版社
9、《冲压模具设计与制造》,刘建超、张宝忠主编,高等教育出版社
10、《数控机床加工工艺与设备》,赵长明,机械工业出版社
设计小结
通过本次冲压模具的设计,让我又对这门课程有了重新的了解。
让我学到了不同与课堂的新东西,增加了自己的动手能力。
虽然我设计的模具不一定好,但是,我觉得通过不断努力,我可以设计一套实用的好模具!
!
!
这次的设计也让我巩固了软件知识,制图知识,收获颇丰!
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(注:
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