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冲压模具设计培训(doc12页)
前言…………………………………………………………………………2
设计内容……………………………………………………………………3
一、工艺性分析……………………………………………………………3
二、工艺方案的确定………………………………………………………3
三、模具结构形式的确定…………………………………………………3
四、工艺设计………………………………………………………………4
(1)计算毛坯尺寸………………………………………………………4
(2)画排样图……………………………………………………………4
(3)计算材料利用率……………………………………………………5
(4)计算冲压力…………………………………………………………6
(5)初选压力机…………………………………………………………6
(6)计算压力中心………………………………………………………6
(7)计算凸凹模刃口尺寸………………………………………………7
五、模具结构设计…………………………………………………………7
(1)模具类型的选择……………………………………………………7
(2)定位方式的选择……………………………………………………7
(3)凹模设计……………………………………………………………7
(4)凹模刃口与边缘的距离……………………………………………7
(5)确定凹模周界尺寸…………………………………………………7
(6)选择模架及确定其他冲模零件尺寸………………………………8
六、绘制典型零件图和装配图……………………………………………10
七、结束语…………………………………………………………………11
致谢………………………………………………………………………11
参考文献…………………………………………………………………12
设计内容
一、工艺性分析
此工件只有落料一个工序。
制件材料为Q235,具有良好的冲压性能,适合冲裁。
工件结构相对简单,厚度为2mm,工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求(图1),但应加以注意:
图1
(1)有一定批量,应重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命。
(2)冲裁间隙,凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。
(3)各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。
二、工艺方案确定
根据制件工艺性分析,其基本工序只有落料,可得以下简单方案:
(1)直接落料,单工序冲裁。
(2)先冲孔凹形区域,后落料制件。
(3)凹形区域两次冲孔成矩形,再落料成制件。
方案
(1)为单工序冲压,制件生产过程较为简单。
方案
(2)、(3)需冲孔后落料,容易造成制件废品率高,对设备要求高等。
综合各方面因素,方案
(1)较为合理。
三、模具结构形式的确定。
因制件材料较薄,为保证制件平整,采用固定卸料装置。
为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机,横向送料。
采用圆柱头式挡料销。
生产效率高,材料消耗也小。
综上所述:
由《模具设计指导》[1]书表5—3,5—8选用固定卸料横向送料典型组合结构形式,后侧导柱滑动导向模架。
四、工艺设计。
(1)计算毛坯尺寸。
制件长尺寸如图一。
(2)排样方式的确定及尺寸确定。
排样方式的选择
方案一:
有废料排样沿冲件外形冲裁,在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证,因此冲件精度高,模具寿命高,但材料利用率低。
方案二:
少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响,冲件质量差,模具寿命较方案一低,但材料利用率稍高,冲模结构简单。
方案三:
无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些,但材料利用率最高。
通过上述三种方案的分析比较,综合考虑模具寿命和冲件质量,该冲件的排样方式选择方案一为佳。
考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。
因材料厚度2mm,由参考书《模具设计指导》表4-4得材料厚度允许偏差为±0.13mm,属于A级精度。
故材料为A级精度的Q235。
由参考书《飞行器钣金成形原理与工艺》[3]表3-17
表3-17搭边值和侧边值的数值
材料厚度t
圆件及r>2t圆角
矩形边长l≤50
矩形边长l>50或圆角r≤2
工件间a1
侧边a
工件间a
侧边a1
工件间a1
侧边a
0.25以下
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
0.25~0.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
0.5~0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
0.8~1.2
0.8
1.0
1.2
1.5
1.5
1.8
1.2~1.5
1.0
1.2
1.5
1.8
1.9
2.0
1.6~2.0
1.2
1.5
1.5
2.0
2.0
2.2
选a=1.5mm,a1=2mm.由式3—24,无侧压装置有:
B0-Δ=[D+2(a1+Δ)+b0)]
其中:
B—条料板公称宽度(mm)
D—垂直于送料方向的工件尺寸(mm)
a1—侧搭边值(mm)
b0—条料与导板之间的间隙(mm)
Δ—条料宽度公差(mm)
查表3-18,有Δ=0.6mm,b0=0.2mm
则;B=[D+2×(a1+Δ)+b0)]
=[48+2×(2+0.6)+0.2]
=53.4mm
条料步距L=70+a=(72+1.5)mm=73.5mm.
查参考书《模具设计指导》表4-8,选板料规格为冷轧钢板,尺寸为
600mm×1500mm×2mm,每块剪成60mm×1500mm×2mm的条料,可生产零件200件。
制件排样图如图:
图2
(3)计算材料利用率η。
η=
×100%
其中:
制件的总面积A0=2340mm。
一个步距的条料的面积A=3925mm。
故η=60%
(4)计算冲压力。
1)、冲裁力的计算
用平刃冲裁时,其冲裁力F一般按下式计算:
F=Ltτb
式中 F—冲裁力;
L—冲裁周边长度;
t—材料厚度;
τb—材料抗剪强度;
K—系数,系数K是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数,一般取K=1.3。
计算冲裁件轮廓尺寸L=272mm
由参考资料《模具设计指导》[1]表4-11得
=432~461Mpa,取
=450Mpa
由参考书《飞行器钣金成形原理与工艺》[3]表3-15
表3-15卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
K推
K顶
K卸
钢
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
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
则:
①F冲裁=1.3Lt
=1.3Lt(0.7~0.9)
=Lt×
=450×272×2=245KN
②F卸料=K卸F冲=0.05×245=12.25KN
总冲裁力F=245+12.25=260KN
(5)初选压力机。
由参考文献《模具设计指导》[1]表4-33选取Y23-40型精冲压力机。
(6)计算凸凹模刃口尺寸。
对于形状复杂或薄材料的冲裁件,为了保证凸凹模之间的间隙值,并使其分布均匀,必须采用配合加工,这种方法是先加工好凸模或凹模作为基准件,然后以此基准件为标准加工凹模或凸模,使二者保持一定间隙。
由《飞行器钣金成形原理与工艺》[3]表3-14,
表3-14系数X
料厚t(mm)
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1~2
2~4
>4
<0.16
<0.20
<0.24
<0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
0.31~0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
<0.16
<0.20
<0.24
<0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
每个尺寸可取:
x=1
1 凹模磨损后增大的尺寸,可按落料件凹模尺寸的公式计算
Aid=(Amax-x△)+δd0
Amax—垂直于送料方向的凹模刃口间的最大距离;
所以有:
A1d=(38-1×0.17)+0.17/40=37.83+0.04250mm
A2d=(70-1×0.2)+0.2/40=69.8+0.050mm
A3d=(48-1×0.2)+0.2/40=47.8+0.050mm
A4d=(20-1×0.12)+0.12/40=19.88+0.030mm
2 凹模磨损后变小的尺寸,可按冲孔凸模尺寸的公式计算
Bid=(Bmin+x△)0δd
Bmin—垂直于送料方向的凸模刃口间的最小距离;
所以有:
B1d=(30+1×0.12)0-0.12/4=30.120-0.03mm
3 凹模磨损后不变的尺寸
Cid=C±δd
所以有:
C1d=48±0.2/4=48±0.05mm
4 落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别是37.83mm,69.8mm,47.8mm,19.88mm,30.12mm,48.0mm。
凸模按凹模配制,配制时要保证最小合理间隙Zmin=0.160mm。
(7)计算压力中心。
由于该制件图形规则,压力中心在其几何中心上。
先画出凹模型口图,如图建立坐标系。
所以对于中心点坐标有:
(37.7,18.9)mm
五、模具结构设计:
(1)模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,压力机一次冲裁即可完成一个工序,所以模具类型单工序冲裁模。
(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因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。
(3)凹模设计。
因制件材料简单,总体尺寸不大,选用整体式矩形凹模较为合理。
因生产批量较大,由文献《模具设计指导》[1]表3-5选用T10A为凹模材料。
凹模孔型由该文献中表2—38选出第三种孔型,且β=3°,h=5mm由该文献表2-39得凹模高度h=22mm和凹模壁厚c=30mm。
(4)凹模刃口与边缘的距离
由文献《冲压手册》表2—41得a=30mm
(5)确定凹模周界尺寸L×B
所以:
L×B=160×125
据文献《模具设计指导》表5—43得凹模尺寸160mm×125mm×22mm
其中L=160mm,B=125mm,
(6)选择模架及确定其他冲模零件尺寸。
由凹模周界尺寸及配用模架闭合高度在H=140~170mm,查《模具设计指导》[1]5-7选用滑动导向后侧导柱模架,标记为160×125×140~170(GB/T2851.3-1990),并根据此标准画出模架图。
上模座:
160×125×40GB/T2855.5-1990材料:
HT200GB/T9436-88
下模座:
160×125×50GB/T2855.6-1990材料:
HT200GB/T9436-88
导柱:
25h5×130GB/T2861.1-1990材料:
20钢GB/T699-1999
导套:
25H6×85×33GB/T2861.6-1990材料:
20钢GB/T699-1999
六、绘制典型零件图和装配图。
a凹模
b凸模
结束语
钣金冲压成形课程设计是我在大学期间的一门重要的课程,是把理论应用到实践中的过程。
通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己。
创新,是要我们学会将理论很好地联系实际,并不断地去开动自己的大脑;并使我巩固了自己的知识,加深了对冲压成形的理解,同时认识到自己的不足。
把以前不懂或模糊的知识上升到了深刻理解,相信对我们将来从事工作将有很大帮助。
本设计是一个小型的钣金零件成形工艺的设计。
主要包括了冲孔和冲压模具的设计计算以及主要零件和模具的CAD制图,使我学到了不少东西,
通过本次课程设计,我学到了很多新的东西,也发现了大量的问题,有些在设计过程中已经解决,有些还有待今后慢慢学习。
只要学习就会有更多的问题,更多的难点,但也会有更多的收获。
由于个人水平有限,在设计过程中不可避免地出现各种各样的问题,还请老师批评指正。
致谢
在本设计完成之际,衷心感谢指导老师和同学们对我的指导和帮助。
在我设计过程中,张春元、王菁等老师给予了极大的帮助和指导,并为我们提供了舒适的工作、学习环境,老师认真负责的工作态度、严谨的治学风格,使我深受启发,在此我要感谢几位老师对我的帮助和他们耐心的辅导;以及同学们的支持,和同学们之间的相互探讨也使我获益匪浅,也要同学们对我的关心,使我在学习中感受到了快乐。
我再次感谢老师和我的同学们,并感谢学校给予我们一个实践的平台,使我们的能力得到了极大的提升。
参考文献
【1】史铁梁.模具设计指导.北京:
机械工业出版社,2006.
【2】王孝培.冲压手册.北京:
机械工业出版社,2000.
【3】瞿平.飞机钣金成形原理与工艺.西安:
西北工业大学出版社,1995.
【4】杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册.北京:
机械工业出版社,2000.
【5】伍先明.塑料模具设计指导.北京:
国防工业出版社,2006.
【6】申开智.塑料成型模具.北京:
中国轻工业出版社,2002.
【7】齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计.北京:
机械工业出版社,2006.
【8】姜奎花.冲压工艺与模具设计.北京:
机械工业出版社,2000.
【9】丁松聚.冷冲模设计.北京:
机械工业出版社,2000.
【10】许树勤.模具设计与制造.北京:
北京大学出版社,2005.
【11】涂序斌.模具制造技术.北京:
北京理工大学出版社,2007.
【12】张国志.材料成型模具设计.沈阳:
东北大学出版社,2006.
【13】徐慧民.模具制造工艺学.北京:
北京理工大学出版社2007.
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