模具设计专业课程设计支架的冲孔落料级进模设计.docx
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模具设计专业课程设计支架的冲孔落料级进模设计
前言
改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。
近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。
一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。
例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长,而且在冲床上安装使用方便,因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。
尤其是在我国加入WTO之后,在全球化经济竞争的市场的环境下,为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品,研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。
目录
1.前言……………………………………1
2.任务书…………………………………3
3.工艺分析………………………………4
4.工艺方案的确定………………………4
5.冲孔落料工作部分
工艺设计
1.计算毛坯尺寸………………………5
2.画排样图……………………………6
3.计算冲压力…………………………8
4.计算中心压力………………………9
5.凸凹模刃口尺寸的计算……………9
6.压力机的选择………………………11
7.落料冲孔级进模部分尺寸校核……12
六.弯曲模工作部分
工艺计算
1.弯曲工件的毛坯尺寸计算…………14
2.弯曲力计算…………………………15
3.凸模与凹模的圆角半径……………15
4.弯曲模凸凹模间隙…………………17
5.凸、凹模工作尺寸…………………18
6.冲压设备的选择……………………19
7.模具的总体结构……………………20
8.主要零部件的设计及选择…………21
9.模具制造装配要点…………………23
八.心得与体会……………………………24
九.参考文献………………………………26
任务书
一、课题名称:
支架的冲孔落料级进模设计
二、工件图:
三、设计要求:
1.绘制该工件制作所需的模具总装图。
(A1图纸)
2.绘制该模具的凸模、凹模零件图一套。
3.编写完整的设计说明书。
4.将说明书装订成册,各图纸折成A4大小。
5.将以上所有资料装于档案袋里,并在封面写上班级、名字和学号。
4、设计期限:
2007年6月25日至2007年6月29日
工艺分析
该制件形状简单,尺寸较小,厚度适中,一般批量,属于普通冲压件,应注意以下几点:
1)2XΦ4.5mm两孔壁距及周边距仅2.25~2.5mm,在设计模具时应加以注意
2)制件为对称弯曲,控制回弹是关键
3)制件较小,从安全上考虑,要采取适当的取件方式
4)有一定的批量,应该重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命
工艺方案的确定
根据制件工艺性分析,其基本工序有落料、冲孔和弯曲三种。
按其先后顺序组合,可得如下方案
1.冲孔—落料—弯曲级进模完成冲孔落料,单工序模完成弯曲
2.落料—冲孔—弯曲单工序模分别完成落料,冲孔,弯曲
方案2)属于单工序冲压。
由于此制件生产批量较大,尺寸较小,这种方案生产率低,操作不安全,故不宜采用。
方案1)冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14.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,故决定采用利用导板或导柱导套进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的落料冲孔级进模进行加工.
工艺设计
1)计算毛坯尺寸
相对弯曲半径为
R/t=1/0.8=1.25>0.5
式中R——弯曲半径(mm)
T——料厚(mm)
可见,制件属于圆角半径较大的弯曲件,应先求弯曲变形区中性层曲率半径p(mm)。
由文献[2]中性层的位置计算公式
P=R+Xt
式中X——由实验测定的应变中性层位移系数。
由文献[2]表4-4应变中性层位移系数X值,查出X=0.34
P=(1+0.34×0.8)=1.272mm
由文献[3]圆角半径较大(r>0.5t)的弯曲件毛坯长度计算公式
L=l1+l2+πα/180*(r+xt)
式中L——毛坯展开总长度
α——弯曲中心角()
x——中心层位移系数,见表4-7
由图1可知
L=2(l1+l2)+l3+4πα/180*(r+xt)
查表4-5,当r/t=1.25时,x=0.34,可得
L=4+2×(7.95+4.4)+4×π90/180×(1+0.34×0.8)
=28.7+7.998=36.688≈37(mm)图1
2)画排样图
(1)冲裁件的面积
分析零件的形状特点及精度要求,考虑采用采用直排有废料排样方式,如图2所示.
图2冲裁件
计算冲裁件的面积A
A=36.688×9-2πr≈-(9×9-πR²)
=36.688×9-2×3.14×2.25²-(9×9-3.14×4.5²)
=330.192-31.7925-17.415
=280.9845mm²
(2)搭边值、切口宽与条料宽度的确定
由文献[3]表3-17条料宽度公差△、表3-18侧刃裁切的条料的切口宽F,得
F=0.5mm△=0.15
由文献[3]表3-16搭边值的确定,得
a1=0.8a=1.0
本设计中采用侧刃定距的模具,故按下式计算:
条料宽度B0-△=(Dmax+2a+nb1)0-△
导料板间的距离A=B+Z=Dmax+2a+nb1+Z
其中查表3-1703-18得:
保证间隙Z=0.55mm,条料宽度的单向负偏差△=0.15mm。
条料宽度:
B10-△=(Dmax+2a)0-△=(36.688+2*1+2*1.5)0-0.15=410-0.15
步距:
S=9+0.8=9.8
导料板间的距离:
A1=B+Z=Dmax+2a+Z=36.688+2*1+2*1.5+0.55=41.55mm
图3排样图
查文献[1]表4-1,选板材规格为1200mmX600mmX0.8mm,每块可剪600mmX41mm,材料剪裁利用率达99.9%
3)材料利用率计算
由文献[2]材料利用率通用计算公式:
ŋ=A。
/AX100%
式中A。
——得到制件的总面积(mm²)
A——一个步距的条料面积(LXB)(mm²)
得ŋ=280.9845/(9.6*41.55)X100%=70.44%
3)计算冲压力
(1)冲裁力F冲
F冲=Ltбb或F冲=KLtτ。
式中K——系数,K=1.3
L——冲裁周边长度(mm)
τ。
——材料的抗剪强度(MPa)
бb——材料的抗拉强度(MPa)
得бb=295~430(MPa)(为方便计算,取400(MPa))
F冲=400*0.8*(2*4.5*3.14+9*3.14+2*28+2*9+5)N
=43.3KN
(2)卸料力
根据《冷冲压模具设计与制造》(北京航空航天大学出版社,王秀凤主编)提供的表2.10得
F卸=0.05*43300N=2165N
(3)顶出力
根据《冷冲压模具设计与制造》(北京航空航天大学出版社,王秀凤主编)提供的表2.10得
F顶=0.08*43300N=3464N
(4)选择冲床时的总冲压力:
F总=F冲+F卸+F顶=43300+2160+3464=48924N
初选压力机查文献[2]表1-8开式双柱可倾压力机参数,型号规格为J23-25
4)计算压力中心
因冲裁件尺寸较小,冲裁力不大,且选用了双柱导柱式模架,估计压力中心是在模架的中心,不会超出模柄端面之外,因此不必详细的计算压力中心的位置
5)计算凸、凹模尺寸:
本制件形状简单,可按配作法加工计算刃口尺寸。
由于零件是由冲孔、落料两道工序完成的,所以落料以凹模为基准尺寸,冲孔以凸模为基准尺寸,计算如下:
1)凹模磨损后变大的尺寸(IT14)
A1(27),A2(9)A3(R4.5)
计算公式为:
查表3-8得x1=x2=x3=0.5
图4
2)凸模磨损后变小尺寸
B凸1=Φ4.5计算公式为
由文献[3]表3-4冲裁模初始双面间隙Z得到Zmin=0.072Zmax=0.104,落料凸模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作,冲孔凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作,保证双面间隙值0.072mm~0.104mm。
3)侧刃尺寸:
侧刃为标准件,根据送料步距和修边值查侧刃表,按标准取侧刃小尺寸。
由文献[4]表5-32侧面切口值尺寸得
侧刃宽度B=6mm,L=50mm
间隙取在凹模上,故侧刃孔尺寸为:
B=6.12(mm)L=50.12(mm)
压力机的选择
根据压力机选用原则:
●在中小型冲压件生产中,主要选用开式压力机
●对于冲孔,落料等施力行程很小的冲压工序,可直接选用公称压力大于或等于冲压所需工艺力总合的压力机。
首先冲床的公称压力应大于计算出的总压力;最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm;工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。
按上述要求,结合工厂实际,可称用J23-15开式双柱可倾压力机。
并需在工作台面上配备垫块,垫块实际尺寸可配制。
双柱可倾压力机J23-25参数:
公称压力:
250KN
滑块行程:
65mm
最大闭合高度:
270mm
连杆调节量:
55mm
工作台尺寸(前后×左右):
370×560
垫板尺寸(厚度):
50mm
模柄尺寸(直径×深度):
Φ40×60
最大倾斜角度:
冲孔落料级进模部分尺寸校核
1.冲孔落料级进模模总图
图5装配图
2凸模外形尺寸的确定
1.凸模结构基本类型冲裁中小型零件使用的凸模,一般都设计成整体式,本凸模采用阶梯式,固定部分采用凸缘式,固定方式采用固定板固定。
2.凸模长度采用固定卸料板,故凸模长度应按下式计算:
L=h+h+h+h
式中h——凸模固定板厚度,取50mm。
h——固定卸料板厚度,取20mm。
h——导料板厚度,取8mm
h——增加厚度,取30mm。
则,凸模长度L=50+20+8+30=108mm
3其他主要零部件结构
凸模固定板100×90×45mm;
下模卸料板100×90×18mm;
4闭合高度计算
H=50+90+20+30-5=185mm,90mm为凸模长度,-5mm是考虑
弯曲模具工作部分
工艺计算
1.弯曲工件的毛坯尺寸计算
根据原始数据可得
t=0.8r=1
所以r/t=1/0.8=1.25>0.5
所以根据《冷冲压工艺及模具设计》4-4得
L=l直1+2(l直2+l直3)+4l弯
L直1=6-2=4mm
L直2=9.75-1-0.8=7.95mm
L直3=8-2×0.8-2×1=4.4mm
L弯=лα(r+xt)/180=л90(1+0.34×0.8)=1.997
所以L=4+2(7.95+4.4)4×
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