冲裁模复合模模具设计.docx
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冲裁模复合模模具设计
任务:
冲裁模的设计
名称:
垫片
材料:
45钢(冷轧,退火)
料厚:
1mm
批量:
100万件/年零件见图1-1
1—1
一、垫片冲压工艺分析
1、产品结构形状分析由图1-1可知,产品为圆片冲孔。
产品形状简单对称,无狭槽、尖角;孔与孔之间、孔原零件边缘之间最小距离c满足c>1.5t要求。
2、产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析
要求普通冲裁件的尺寸精度低于IT13级,现在产品的射击精度低于IT13级,所以尺寸精度满足要求。
冲裁件断面质量。
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—3.2um,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、产品材料分析对于冲压件材料的一般要求力学性能是强度低、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,属于优质碳素结构钢,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的要求,所以尽量采用公家标准的板材,期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。
4、产量100万件/年。
由于产品的生产纲领100万件/年可知,产品批量为大批量,很适合采用冲压加工方法,最好采用复合模或连续模,若是能加上自动送料装置,会大大提高生产效率,降低成本。
零件如上所有尺寸均未标注公差,可按IT14确定工件尺寸公差。
查标注公差数值表(GB/T1800.3—1998)各尺寸公差为
二、垫片冲压工艺方案的确定和模具结构类型
该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下三种工艺方案:
先落料,再冲孔,采用单工序模生产。
落料—冲孔复合冲压,采用复合模生产。
冲孔—落料连续冲压,采用基金膜生产。
方案
模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求。
由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁和级进冲裁方式。
为更好地保证尺寸精度,最后确定用复合冲裁的方式进行生产。
工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,为便于操作,所以复合模采用倒装复合模及弹性卸料板和定位定方式定位。
三、排样设计
查表确定搭边值:
两工件的搭边:
a=1.5mm;
工件边缘搭边:
a1=1.8mm;
步距:
33mm;
调料宽度B=(L+2a1+△)0-△
=(23+2*1.8+0.5)0-0.5
=27.10-0.5
进行圆整,取B=30mm
确定后排样图如图1-2所示。
图1-2
一个步距内的材料利用率n 为:
n=A/(BS)*100%
=529.14/707.9*100%
=74.75%
四、冲压力与压力中心计算
1、冲压力
冲裁力:
Fc=KLtTb
因为使用的材料是45#钢,所以可以通过机械设计手册可以查得45#钢的抗剪强度为Tb=370MPa。
由零件图可以计算得知:
L落料=87.41mmL冲裁=81.68mm
则L=L落料+L冲裁=(87.41+81.68)mm=169.09mm
又因为K=1.3;因此可以的以下等式:
Fc落料=KL落料tTb=(1.3*87.41*1*370)N=42.05kN
Fc冲孔=KL冲孔tTb=(1.3*81.68*1*370)N=39.29kN
Fc=KLtTb=(1.3*169.09*1*370)N=81.33kN
估算卸料力
表1-1
材料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
钢
0.5-2.5
0.04-0.05
0.055
0.06
Fx=Kx*Fc查表1-1可知卸料力系数Kx=0.05所以Fx=0.05*81.33kN=4.07kN
估算推件力
Ft=n*Kt*Fc冲孔查表可知推件力系数Kt=0.055。
假设n=4,则可得:
Ft=4*0.055*39.29kN
=8.64kN
估算顶件力
Fd=Kd*Fc落料查表可知Kd=0.06所以可得Fd=0.06*42.05kN=2.53kN
冲裁工序力计算
因为零件的成型方式是使用复合模,所以冲裁工序力为:
F=Fc+Fx+Ft+Fd
=(81.33+4.07+8.64+2.53)kN
=96.57kN
2、压力中心的计算
由于该零件的几何形状比较简单,可以很明显的看出,该零件的压力中心就在几何中心。
五、计算冲模刃口尺寸
1、查课本表2—13,确定冲裁间隙为Zmin=0.27mm,Zmax=0.31mm
2、计算落料刃口尺寸。
(尺寸的分类见下图)
采用配制加工,刃口尺寸以凹模为基准,凸模尺寸按相应的凹模尺寸进行配制,保证双面间隙为0.27—0.33mm。
查课本表2-15,确定所有尺寸的磨损系数均为x=0.5。
落料刃口尺寸均为A类尺寸,δd=△/4,按式(2-12)得到:
A2=(A2max-x△2)0+△2/4
=(23.52-0.5*0.52)0+0.52/4
=23.260+0.13mm
为保证R3.5与尺寸7的轮廓线相切,R3.5的凹模尺寸,取尺寸7的一半,公差也取一半,故有:
A1=(A1max-x△1)0+△1/4
=(3.68-0.5*0.18)0+0.18/4
=3.590+0.045mm
3、计算冲孔刃口尺寸。
仍采用配制加工,刃口尺寸以凸模为基准,凹模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制,保证双面间隙为0.22-0.26mm。
查课本表2-15,得磨损系数x=0.5。
取δd=△/4,按式(2-13)得
B1=(B1min+x△3)0-△3/4
=(17.57+0.5*0.43)0-△3/4
=17.790-0.108mm
B2=(B2min+x△4)0-△4/4
=(3.7+0.5*0.3)0-0.3/4
=3.850-0.075mm
在冲压过程中,不随磨损变化的尺寸,按式(2-14)计算得
C=(Cmax-△/2)±△/8
=(28.52-0.52/2)±(0.52/8)
=28.26±0.065mm
六、确定各主要零件的结构尺寸
1、凹模外形尺寸的确定
凹模厚度Ha的确定,由式(2-30)得
Ha=(0.1F)1/3=24.19mm查表圆整取标准值Ha=25mm
根据式(2-31),计算凹模壁厚c=1.3Ha=32.5mm,查资料圆整取值c=33.5mm
凹模宽度B的确定:
B=b+2c
=23+2*33.5
=90
凹模长度L的确定:
L=l+s+2c
=(30+33+2*33.5)mm
=130mm
根据GB/T8057—1995,确定凹模的外形尺寸为140*100*20
2、凸模长度尺寸的确定。
由式(2-29)可知,采用弹性卸料时凸模的长度为L=h1+h2+t+A。
其中,导料板厚度h1=12mm,卸料板厚度h2=18mm,A由3部分组成:
闭合状态时固定板和卸料板之间的距离,凸模的修磨量,凸模进入凹模的距离0.5-1mm。
A相对要长一些,要考虑弹性元件的压缩量。
此处取A=22mm,则
L=12+18+1+22=53mm
6、其它模具零件结构尺寸
根据倒装复合模形式特点:
凹模板尺寸查标准JB/T-6743.1-94,确定其他模板尺寸列于下表
根据模具零件结构尺寸,查标准GB/T2855.5-90选取后侧导柱125×25标准模架一副。
7、压力机的选用
选用压力机的公称压力应大于冲裁工序力,即Fp≧1.2F=115.88kN;最大闭合高度应大于冲裁模闭合高度5mm;工作台面尺寸应能满足模具的正确安装。
综上所述,查表1-5,可选择用J23-25开式双柱可倾式压力机,并需要在工作台面上配备垫块,垫块实际尺寸可以配制。
七、模具总装配图
工作原理:
当模具处于开口状态时,放入毛坯板,并使用活动挡料销16定位。
固定好毛坯以后,启动压力机,此时弹性卸料板17压紧毛坯。
下一步冲裁时,凸模5和凸凹模2(做冲孔凹模)完成冲孔工序;凹模3和凸凹模2(做落料凹模用)完成落料工序。
冲孔废料有凸凹模的模孔直接漏下,制件被凸凹模顶入落料凹模,再由推件块11推出。
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- 冲裁模 复合 模具设计