垫圈冲孔落料模具设计说明.docx
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垫圈冲孔落料模具设计说明.docx
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垫圈冲孔落料模具设计说明
院系班级姓名学号指导老师
垫圈冲孔落料模具设计说明书
机电学院材料成型及控制
080010204
王**老师
本说明书是我根据《冷冲模工艺与模具设计》、《模具设计指导》等有关教材。
引用了其中的公式,查找书中的表格,并得到了同学的帮助完成的。
本说明书主要介绍了冲裁模的工艺分析、工艺方案的确定、模具总体结构的选择、工艺与设计计算、零件图总装图尺寸计算及绘制。
为了能够很好地掌握本课程的设计过程,根据课内及课外来所学的知识,编写了该说明书以使老师可以在评阅的过程中能够更好地指导.
1.冲压件工艺性分析———————————————————
(1)
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)
12)
设计小结
连续模设计说明
任务描述:
工件名称:
垫圈冲孔落料模具设计工件简图:
如下图
材料:
30钢板
材料厚度:
0.3mm
设计内容:
1.冲压件的工艺分析:
对产品进行分析,确定各部分尺寸是否满足冲压件的工艺要求
2.确定工艺方案:
(1)计算毛坯尺寸;
(2)确定排样方式和计算材料利用率;(3)冲压工序性质和工序次数的选择
3.模具结构形式的确定:
各工序所要设计的模具,包括名称结构类型等
4.计算各工序冲压力和选择冲压设备
5.工艺卡片:
选择一家企业的产品使用的冲压工艺卡片,主要有每道工序图、基本尺寸、使用设备、模具名称等
1•冲压件工艺性分析
此工件只有冲孔和落料两个工序。
材料为30钢板,具有良好的冲压性能,适合冲裁。
工件结果简单,有2个直径14mm的孔;孔与孔,孔与边缘之间的距离满足要求,工件的尺寸全部为自由公差,尺寸精度底,普通冲裁就能满足要求。
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:
落料一冲孔复合冲压。
采用复合模生产。
方案三:
冲孔一落料连续冲压。
采用连续模生产。
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,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
设计连续模,先要设计条料排样图。
工件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。
搭边值取2mm,壁厚取2mm,条料宽度为121mm,步距为36mm,一个步距的材料利用率为73%
(2)压力中心的确定及相关计算画出凹模型口图如下
(3)冲压力的计算
该模具采用连续模,选择弹性卸料,下出件。
冲压力的相关计算见表1
根据计算结果,冲压设备拟选择JF23-63。
表一条料及冲压力的相关计算
项目分
类
项目
公式
结果
备注
排样
冲裁件面积A
A=11617+3.141721/2+82
17-3.1472-21417
3189.8
2
7mm
条料宽度B
B=116+4+1=121
121mm
a=2mm,
a1=2mm
步距S
S=17+17+2=36
36mm
一个步距的材料
利用率
nA—
—100%BS
73%
F=KLtb=490369.340.3
54293N
L=369.34m
冲裁力F
m
冲压力
卸料力Fx
Fx=KxF=0.0554293
10859N
查表得
Kx=0.05
推件力Ft
Ft=nKtF=60.06354293
50523N
n取6
Fz=F+Fx+Ft
85675N
弹性卸料
冲压工艺总力Fz
下出件
(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,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。
1.落料
应以凹模为基准然后配做凸模。
工件尺寸如图所示
1)凹模磨损后变大的尺寸
(5)卸料橡胶的设计
卸料橡胶的设计计算见表三。
选用的4快橡胶板的厚度无比一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具的正常工作。
表三卸料橡胶的设计计算
项目
公式
结果
备注
卸料板工作行程hx
h工
hit
3.3mm
h1为凸模具凹进卸
橡胶工作行程H工
H工
hxh修
8.5mm
料板的高度1mm,
橡胶自由高度H自由
H自由
4H工
33.2mm
h2为凸模冲裁后进
橡胶的预压缩量H预
H预
15%H自由
4.98mm
入凹模的深度
每个橡胶承受的载荷Fi
£
F卸/4
2714.75N
2mm,h
1修为凸模
橡胶的外径D
D
2
(d1.27(Fi/p)
60mm
修磨量取
5mm,取
校核橡胶自由高度H自由
0.5
H自由/D1.5
满足要求
H工为H自由的
橡胶的安装咼度H安
H安
H自由H预
28.22mm
25%,选用4个圆
筒形橡胶
4.模具总体设计
(1)模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用连续冲压,所以模具类型为连续模。
(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0.3mm,较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。
又因为是连续模生产,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,该连续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a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工h1th2+h=14.4+0.3+14+21.3=50mm
落料凸模结构如下图所示
b.冲孔凸模
冲孔凸模采用台阶式,加工简单,便于装备与更换。
冲孔凸模结构如下图所示。
C.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=0.15x116=17.4,为了方便橡胶安装,取H=25
凹模壁厚c=(1.5-2)H=26,1-34.8m,取c=40
凹模宽度B=b+2c=116+80=196取B=200
凹模长度L取180mm(送料方向)
凹模轮廓尺寸为18020025mm,凹模结构如图所示
L
凹模
(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14mm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)导料板的设计
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,导料板厚度取4mm,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8mm。
采用45钢制造,
淬火硬度为40-45HRC。
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M64。
(5)模架及其他零部件设计
该模具采用对角式导柱模架,导柱分别为28100,导套分别为
2842x95。
上模座厚度取40mm,上垫板厚度取10mm,固定板厚度取15mm,下模座厚度取45mm,那么该模具的闭合高度:
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,利用条料直径为15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,选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足要求。
起主要参数如下:
公称压力:
250kN滑块行程:
65mm
最大闭合高度:
270mm
最大装模高度:
220mm连杆调节长度:
55mm工作台尺寸(前后x左右):
370x560mm垫板尺寸(厚度x直径):
50x200mm
模柄孔尺寸:
40x60mm
最大倾斜角度:
30度
8模具零件的加工工艺
本副冲裁模,模具零件加工的关键在于工作零件、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。
表四所示为落料凸模的加工工艺过程。
表四
工序号
工序名称
工序内容
工序简图
1
备料
将毛坯锻成长方体
—-:
■
2
热处理
退火
3
粗刨
刨六面,互成直角,留
单边余量0.5mm
4
热处理
调质
5
磨平
磨六面,互成直角
6
钳工划线
划出各孔位置线、型孔
轮廓线
_1—
r
1
7
加工螺钉孑L、销孔及穿丝孔
按位置加工螺钉孔、销
孔及穿丝孔
8
热处理
按热处理工艺,淬火,
回火达到60~64HRC
9
磨平面
精磨上下平面
10
线切割
按图切割型孔达到尺
寸要求
11
钳工精修
全面达到设计要求
12
检验
9、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
5
4
7
23
18
1.上模座2•导套3.导柱4•紧固螺钉5.沉头螺钉6模柄7•凸模固定板8•卸料螺
钉9.垫板10.圆柱销11.卸料板12.下模座13圆柱销14.凹模15.冲孔凸模
16•落料凸模17•导正销18.卸料橡胶19挡料销20.导料扳子
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
&《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
经过本次设计,使我对模具有了更多的了解和认识。
在设计过程中,运用了本学期及以前学的有关知识,逐步提高了我们的理论水平、构思能力,提高了分析问题及解决问题的能力。
本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础
上,主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、校核模具闭合高度及压力机、绘制模具总装图及零件图。
绪论
[一]【模具在加工工业中的地位】
模具行业是工业的基础行业,被称做“工业之母”。
在工业的各个领域都广泛地使用模具。
随着工业的发展,特别是计算机软件、硬件的飞速发展,极大地推动了模具的发展。
目前,CAD/CAE/CAM技术应用于模具的设计及制造,已成为一门综合性学科。
在现代化设计与生产的条件下,模具行业将面临一次新的技术革命。
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。
在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。
例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。
模具影响着制品的质量。
首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。
其次,在加工过程中,模具结构对操作难易程度影响很大。
在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此,常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。
另外模具对制品的成本也有影响。
当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。
现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。
高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。
由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。
因此也促进模具的不断向前发展
[二]【模具的发展趋势】
近年来,模具增长十分迅速,高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。
从模具设计和制造角度来看,模具的发展趋势可分为以下几个方面:
(1)加深理论研究
在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入,模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展,使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
(2)高效率、自动化
大量采用各种高效率、自动化的模具结构。
高速自动化的成型机械配合以先进的模具,对提高产品质量,提高生产率,降低成本起了很大的作用。
(3)大型、超小型及高精度
由于产品应用的扩大,于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具,为了满足这些要求,研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
(4)革新模具制造工艺在模具制造工艺上,为缩短模具的制造周期,减少钳工的工作量,在模具加工工艺上作了很大的改进,特别是异形型腔的加工,采用了各种先进的机床,这不仅大大提高了机械加工的比重,而且提高了加工精度。
(5)标准化开展标准化工作,不仅大大提高了生产模具的效率,而且改善了质量,降低了成本。
(6)采用模具CAD/CAM等技术
采用了CAD/CAM等提高模具设计与制造的技术水平、加速产品结构调整、缩短模具设计与制造的周期;应用三维CAD设计技术,减少了工程更改量,同时减少了由于失误而引起的返工;应用统一的产品设计制造模型,减少了重复劳动;应用CAE技术进行优化设计,减少后续工序中的工程更改工作;模具结构和零件模块化,系列化和标准化,建立模具典型结构库和标准零件库,提高了设计效率;采用并行方针进行方案设计,结构设计和工艺设计,缩短了技术准备周期;
[三]【设计在学习模具制造中的作用】
通过对模具专业课程的学习,掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求,各种模具的结构特点及设计计算的方法,以达到能够独立设计一般模具的要求。
在模具制造方面,掌握一般机械加工的知识,金属材料的选择和热处理,了解模具结构的特点,根据不同情况选用模具加工新工艺。
毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用,综合检验大学期间所学的知识。
、塑件的工艺分析
1.1【塑件成型工艺分析】如图1.1所示:
图1.1闹钟后盖
闹钟后盖的形状较复杂,带有很多不同形状的孔,在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。
闹钟后盖的注塑材料首先选用ABS,闹钟的后
盖绝大部分的决定了闹钟的重心的位置的所在。
所以我们必须很好的处理后盖壁厚的均匀,譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致,这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。
由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用,它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。
主要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定的差距,势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力,造成塑件填充不满的缺陷,可以考虑采用双浇口,但应用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后,发现会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。
也可以利用模具的可靠的精度来定位,但是这样的话成本太高,而且易造成模具损坏。
因为考虑到凹凸模形状的复杂,用整体形式是不利于损坏后的维修,适当的使用嵌件就可以解决这些问题,但不能利用过多的嵌件,不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够。
1.2【闹钟后盖原料(ABS)的成型特性与工艺参数】
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
丙烯腈使聚合物耐油,耐热,耐化学腐蚀,丁二烯使聚合物具有优越的柔性,韧性;苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。
因此ABS
树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。
同时具有吸湿性强,但原料要干燥,它的塑件尺寸稳定性好,塑件尽可能偏大的脱模斜度。
表1—1ABS塑料主要的性能指标
密度(Kg-dm-3)
1.13——1.14
收缩率(%)
0.3~0.8
熔点(C)
130~160
热变形温度(45N/cm)
65~98
弯曲强度(MPa):
80
:
弯曲弹性模量(Gpa):
1.4
拉伸强度(MPa)
35~49
拉伸弹性模量(GPa)
1.8
压缩强度(Mpa)
18~39
体积电阻系数(Qcm)
1013
缺口冲击强度(kJ/m2)
11~20
击穿电压(Kv-mm-1)
15
硬度(HR)
R62~86
介电常数
60HZ3.7
1.2.1ABS的注射成型工艺参数如下
注塑机类型:
螺杆式
喷嘴形式:
通用式
料筒一区
150—
——170
料筒二区
180—
——190
料筒三区
200—
——210
喷嘴温度
180—
——190
模具温度
50—
—70
注塑压
60—
—100
保压
40—
—60
注塑时间
2——
5
保压时间
5——
10
冷却时间
5——
15
周期
15—
—30
后处理
红外线烘箱
温度
70
时间
0.3-
——1
由为重要的是因为目前原油价格的下降,导致ABS的市场价格大幅度的下跌
、注塑设备的选择
2.1【估算塑件体积】
估算塑件体积和质量:
该产品材料为ABS,查书本得知其密度为1.13—1.14g/cm3,收缩率为0.3-
0.8%,计算取其平均密度为1.135g/cm3,平均收缩率为0.55%。
使用PRO/E软件画出三维实体图,软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。
另预置浇道凝料为2cm3因此估算塑件体积为9cm3。
2.2【选择注射机】
根据塑料制品的体积或质量,查书可选定注塑机型号为SZ-40/25
表2—1所选注塑机的参数
最大注塑量(cm3)
40
注塑压力(Mpa)
200
注塑速率(g/s)
50
塑化能力(Kg/
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