精选冲压垫片冲孔落料复合模设计说明书.docx
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精选冲压垫片冲孔落料复合模设计说明书
设计说明书
院系机械工程
班级11级
专业材控一班
姓名李硕
学号1106031022
指导教师周伟
一序言--------------------------------------------1
二设计任务书及零件图-------------------------------2
三垫片冲压工艺分析---------------------------------4
四垫片冲压工艺方案的确定-----------------------5
五垫片冲模结构的确定-------------------------------6
六压力计算与压力机的选择---------------------------7
七模具刃口尺寸和公差的计算-------------------------9
八凸模、凹模、凸凹模的结构设计---------------------11
九校核模具闭合高度及压力机有关参数--------------------13
十模具总体设计及主要零部件设计------------------------14
十一参考资料-----------------------------------------16
一序言
现代工业的迅猛发展使冲压技术得到越来越广泛的应用,随之而来的便是对冲压模具设计与制造的要求越来越高。
冲压模具是冲压生产的主要工艺设备,其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响巨大。
因此,研究冲压模具的各项技术指标,对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。
我们这次课程设计的任务是设计一套垫片落料、冲孔复合模,即由老师给出零件及生产要求与精度要求,在老师的指导下设计出一套符合要求的复合模。
由于是初次设计,经验不足,因此在设计过程中难免走了不少弯路,犯了不少错误,但是这些都将成为我们以后进行设计的宝贵经验。
虽已经过多次计算、修改,但仍可能还存有疏漏和不当之处,敬请批评、指出。
在此次设计过程中,得到了XXX老师的和广大同学的热心帮助,获益非浅,在此表示衷心的感谢。
二设计任务书及产品图
2.1已知:
(1)产品零件图:
(2)材料:
Cr13Ni4Mn9
(3)料厚:
2mm
2.2求作:
(1)进行冲压工艺性分析(从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行)
(2)确定工艺方案及模具结构类型
(3)进行相关工艺计算,包括:
①排样设计;
②冲压力计算及压力中心的确定;
③凸凹模刃口尺寸计算;
④模具零件结构尺寸计算;
⑤设备选择等。
(4)绘制模具总装配图
(5)绘制工作零件及主要零件的零件图
(6)编写课程设计说明书
2.3要求:
根据所设计工件的尺寸、形状、批量等原始数据和要求,每人独立设计、绘制完成一套冲压模具。
包括:
(1)模具装配图1张(按照1:
1比例,或适当比例);
(2)模具工作零件图2-3张(按照1:
1比例,或适当比例);
(3)设计说明书1份;
三垫片冲压工艺分析
3.1产品结构形状分析
由图可只,产品为圆片落料、圆片冲孔。
产品形状简单,无狭槽、尖角;孔与孔之间、孔与零件边缘之间最小距离c满足c大于1.5t。
3.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析
要求普通冲裁尺寸精度低于IT13级,现在产品的设计精度低于IT13级,所以尺寸精度满足要求。
因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时,其断面粗糙度Ra可达12.5~3.2μm,毛刺允许高度为0.01~0.05mm;本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求,所以只要模具精度达到一定要求,冲裁件的断面质量可以保证。
3.3产品材料分析
对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低,塑性高,表面质量和厚度公差符合国家标准。
本设计的产品材料是45钢,属优质碳素结构钢,其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中,经退火后,用冲裁的加工方法是完全可以成形的。
另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求,所以尽量采用国家标准的板材,其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。
经上述分析,产品的材料性能符合冷冲压加工要求。
四、垫片冲压工艺方案的确定
完成此工件需要冲孔、落料两道工序。
其加工的工艺方案分为以下3种。
方案一:
采用单工序逐步加工
特点:
由于采用单工序模,模具制造简单,维修方便。
但生产率低,工件精度低,不适合大批量生产。
方案二:
采用复合模加工成形
特点:
生产效率高,平整度好,工件精度高,板料比较薄,但模具制造较复杂,调整维修较麻烦,使用寿命低。
方案三:
采用连续模加工成形
特点:
生产率高,便于实现机械化、自动化,但模具制造复杂,调整维修麻烦,工件精度较低。
根据本零件的设计要求,以及各方案的特点,决定采用第2种方案比较合理。
五、垫片冲模结构的确定
5.1模具的形式
复合模又分为正装式和倒装式。
(1)正装式特点。
工件和冲孔废料都将落在凹模表面上,必须加以清除后才能进行下一次冲裁,因此操作不方便,也不安全,对多孔工件不宜采用,但冲出的工件表面比较平直。
(2)倒装式特点。
冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中,积聚到一定数量,有下模漏料孔排出,不必清除废料,操作方便,应用很广,但工件表面平直度较差,凹凸模承受的张力较大。
因此凹凸模的壁厚应严格控制,以免强度不足。
经分析,若采用正装式复合模,操作很不方便;另外,此工件无较高的平直度要求,工件精度要求也较低,所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑,决定采用倒装式复合模。
5.2定位装置
采用伸缩式挡料销纵向定位,安装在下模座和活动卸料板之间。
工作时,可随凹模下行而压入孔内,工作很方便。
采用导料螺栓横向定位。
因为它结构简单,使用方便,对模具强度削弱小。
5.3模架
若采用中间导柱模架,则导柱对称分布,受力平衡,滑动平稳,拔模方便,但只能一个方向送料。
若采用对角导柱模架,则受力平衡,滑动平衡,可纵向或横向送料。
若采用后侧导柱模架,则可三方送料。
操作者视线不被阻挡,结构比较紧凑,但模具受力不平衡,滑动不平稳。
本设计决定采用中间导柱模架。
六冲压力计算、压力中心的确定及压力机的选择
6.1计算冲压力
(1)冲孔冲裁力。
F=KL孔tτ
式中K-----系数,查表取K=1.3;
L孔----冲孔周长,L=π×11+π×5=50.27mm
mm;
t----材料厚度,t=2mm;
τ----材料抗剪强度;Cr13Ni4Mn9τb的值查表可知:
该材料的抗剪强度为392-470Mpa,则取τb=400Mpa
取
=1.3×50.27×2×400
=52.28kN
(2)落料冲裁力
F2=KL落tτ
L落=πxd=π×40=125.66mm
所以F2=1.3×125.66×2×400=130.69kN(N)
取F2=131(KN)
(3)卸料力
(KN)
Fx2=KxF2=6.53KN公式(2.25)
(
为卸料力系数,其值查表5-1可得)
冲孔推件力
落料推件力
所以总冲压力
公式(5-8)
表5-1卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
KX
KT
KD
钢
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜,黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
由
即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%,取
则公称压力
.初选压力机的公称压力为1000KN。
6.2计算模具压力中心
由于该零件完全对称于相互垂直的两条对称线,所以模具的压力中心在几何图形的中心点上。
七计算模具刃口尺寸
7.1落料凹模
落料的轮廓尺寸为40
。
为保证冲出合格冲件。
冲裁件精度IT11到IT13,X取0.75.查表知:
Zmax=0.360,Zmin=0.246。
查表可知:
δp=0.020mm,δd=0.030mm
综上所述可得:
落料凹模基本尺寸为
公式(5-10)
验证δp+δd=0.05 5.4.2.冲孔凸模尺寸大小为 1、冲孔凸模基本尺寸的计算 公式(5-12) 验证δp+δd=0.045 八凸、凹模及凸凹模的长度确定和强度校核 8.1落料凹模 (1)厚度Ha =29*0.42=12.18mm, 查表得K取0.42公式(6-1) 又因为 故为安全着想,取H=35mm (2)长度和宽度L、B。 L凹模=4×H=4×35=140mmb=70mm 8.2冲孔凸模长度及强度校核 (1)冲孔凸模长度L。 长度: 凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、卸料板-、材料厚度h3和h。 h一般在10-20mm了安全着想取15mm 所以凸模的长度L为: L=24+2+9.4+15=50.4mm 凸模材料: 参照《冲压模具设计》选用Cr12MoV,HRC: 58-62 (2)凸模强度考虑冲孔凸模的直径小,故需对最小凸模29.03mm进行压应力和弯曲应力校核: 1、压应力的校核: 根据凸模校核公式: Fmin>=P/[σ压]公式(6-5) P-冲裁力 Fmin-凸模最小断面面积 [σ压]-凸模材料的许用压力 带入数据可得: F=640.88mm2>528mm2,符合要求。 2、弯曲应力校核: Lmax<=380 公式(6-6) Lmax-允许的凸模最大自由长度,mm P-冲裁力,N J-凸模最小断面的惯性矩,mm4 L=18<90,符合要求。 8.3凸凹模长度确定,壁厚校核 凸凹模长度Hta确定。 长度同凸模长度。 Hta=50.4mm 8.4固定板的设计 8.4.1.凸模固定板: 1、凸模固定板的厚度: 其厚度取22mm,HRC28-32。 2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为: 3、材料: 选用45#钢。 4、配合及连接件: 凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,6个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。 8.4.2.压料板 压料板的外形尺寸与凸模固定板一致,各空位置也保持一致。 查表可得厚度H=10 8.5模架以及其他零部件的选用 该模具为级进模,采用四导柱模架,能使上模座在导柱上滑动平稳。 常用于横向送料级进模送。 以凹模轮廓尺寸为依据,选择模架规格。 上模座查表可知: 厚度取50mm,外形尺寸为,250×160垫板厚度取5mm,下模座厚度取60mm,外形尺寸与上模座一致为,250×160。 根据上下模座选取导柱为Φ32mm×190mm,导套为Φ32mm×115×48 九校核模具闭合高度及压力机有关参数 9.1校核模具闭合高度 公式(7-1) 式中 压力机最大闭合高度为400mm 压力机最小闭合高度为300mm 垫板厚度为110mm 将以上数据带入公式7-1,得200 经计算该模具闭合高度H=上模座厚+上垫板厚+凸模长度+凹模厚+下模座厚,得H=200.4mm在200mm~285mm内,且开式压力机最大装模高度300mm,大于模具闭合高度200.4mm, 可以使用。 9.2冲压设备的选定 通过较核,选择开式双柱可倾式压力机J能满足使用要求。 其主要技术参数如下: 公称压力: 1000KN 滑块行程: 100mm 最大闭合高度: 400mm 最大装模高度: 300mm 工作台尺寸(前后×左右): 600mm×900mm 模柄孔尺寸: 60mm×80mm 十模具总体设计及主要零部件设计 10.1模具的总体设计 本模具选用适合于单个半成品件冲裁的中间导柱标准模架。 这种模架的导柱安装在模具中心对称位置,冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具偏斜,并且便于在卸料板上安装导套。 定位板对冲压件起定位作用.弹性卸料板上有与凸模相配合的导向孔,并在卸料板两侧装有两导套与导柱配合,因此该卸料板除了有卸料作用外,在冲孔时还起到压件和对凸模的保护作用.冲出的废料可通过凹模的内孔从冲床台面孔漏下 10.2螺钉与销钉的选择 (1)螺钉的选择 查《中国模具设计大典》表22.6-1,选取标准件为: M10×100mmM10×40mm材料为45钢 在上模座与下模座上成对称分布,均为6个。 (1)销钉的选择 查《中国模具设计大典》表22.6-12,选取标准件为: 销GB/T119.16M10×100mmM10×80mm 在上模座与下模座上成对称分布,均为2个 十一参考资料 1、梁炳文主编《冷冲压工艺手册》北京航空航天大学出版社 2、吴伯杰主编《冲压工艺与模具》电子工业出版社 3、高锦张主编《塑性成型工艺与模具设计》机械工业出版社 4、中国机械工程学会《中国模具设计大典3》江西科学技术出版社 5、李天佑主编《冲模图册》机械工业出版社 6、江维健主编《冷冲压模具设计》华南理工大学出版社 7、华玉培主编《冷冲压机模具设计》山东科学技术出版社 8、冲模设计手册编写组编著《冲模设计手册》机械工业出版社 9、丁松聚主编《冷冲模设计》机械工业出版社 10、何铭新、钱可强主编《机械制图》高等教育出版社 11、郝滨海编著《冲压模具简明设计手册》化学工业出版社 12、王新华主编《冲模设计与计算手册》机械工业出版社 13、模具实用技术丛书编写组编《冲模设计应用实例》机械工业出版社
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