E墊片落料沖孔復(fù)合模課程設(shè)計【說明書+CAD】
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學(xué)校:上海第二工業(yè)大學(xué)
學(xué)院:機電工程學(xué)院
班級:06機自A3
組別:2組
學(xué)號:064811724
姓名:鐘超
指導(dǎo)老師:田浩彬
沖裁沖孔復(fù)合模
沖壓工藝設(shè)計復(fù)合模具
如圖1所示零件:鋼板
生產(chǎn)批量:中小批量
材料:08F 料厚t=1.2mm
公差按IT14級制造
本零件為落料沖孔模
設(shè)計該零件的沖壓工藝與模具 。
圖1 鋼板
設(shè)計該零件的沖壓工藝與模具
(一) 沖壓工藝分析設(shè)計
沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計是否合理。一般的講,在滿足工件使用要求的條件下,能以最簡單最經(jīng)濟的方法將工件沖制出來,就說明該件的沖壓工藝性好,否則,該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的,它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸等對沖裁件工藝的實應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進行工藝分析。
零件尺寸部分公差已經(jīng)給出,其余未標注公差,屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經(jīng)查公差表,各尺寸公差為:500-0.62、24.70-0.52、70-0.36、6.50-0.36、10±0.18、150+0.43以根據(jù)圖紙要求進行設(shè)計并畫圖,利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。
材料為08F鋼板是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的可沖壓性能。材料的厚度為1.2mm。由于該件外形簡單,形狀規(guī)則,適于落料沖孔加工。
(二) 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式
確定方案就是確定沖壓件的工藝路線,主要包括沖壓工序數(shù),工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進行全面的分析與研究,比較其綜合的經(jīng)濟技術(shù)效果,選擇一個合理的沖壓工藝方案。
經(jīng)分析,該零件屬于中小批量生產(chǎn),工藝性較好,沖壓件尺寸精度不高,形狀簡單。根據(jù)現(xiàn)有沖模制造條件與沖壓設(shè)備,采用沖裁沖孔復(fù)合模,模具制造周期短,價格低廉,工人操作安全,方便可靠。
(三) 模具設(shè)計計算
1.排樣
因為矩形邊長L=50mm 查表1可知
兩工件間按矩形取搭邊值a=1.8,工件與邊緣搭邊值a1=1.5.
條料寬度按相應(yīng)的公式計算:
B=(D+2a+δ)- δ 查表 2 ⊿=0.5 C=0.2
B=(50+2×2+0.5)0-0.5
B=54.50-0.5 mm
表1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值
材料厚度t(mm)
圓件及r>2t圓角
矩形邊長l≤50
矩形邊長l>50或圓角 r≤2
工件間a1
側(cè)邊a
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a1
側(cè)邊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
2.0
2.2
2.0
2.2
表2 剪裁下的下偏差△(mm)
條料厚度t(mm)
條料寬度b(mm)
≤50
>50~100
>100~200
>200
≤1
0.5
0.5
0.7
1.0
>1~3
0.5
1.0
1.0
1.0
>3~4
1.0
1.0
1.0
1.5
>4~6
1.0
1.0
1.0
2.0
根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知圖形搭邊值和條料寬度,如圖2可示:
圖2 排樣圖
2.計算沖裁力
若采用平刃沖裁模,其沖裁力Pp按下式計算:
P—沖裁力;
L—沖裁周邊長度;
t—材料厚度;
τ—材料抗剪強度;
K—系數(shù);
系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中,模具間隙值的波動和不均勻,刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù),一般?。?1.3。
L=50+50+10×4+24.7×2=189.4 mm
查τ>=210-400 取τ=300
Pp= KLtτ
=1.3×(50+50+10×4+24.7×2)×1.2×300
=88639.2N
3 計算總沖壓力:
卸料力、頂件力、推料力的計算
在沖裁結(jié)束時,由于材料的彈性回復(fù)(包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù))及摩擦的存在,將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi),而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行,必須將緊箍在凸模上的料卸下,將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力;逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力;從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力,稱為推料力。一般按以下公式計算:
卸料力 P X=KXpP
頂件力 PD=KDPP
推料力 PQ=nK1Pp
式中,F(xiàn)P——沖裁力,N;
KX——卸料力系數(shù),可查表;
KD——頂件力系數(shù),可查表;
K1——推料力系數(shù),可查表;
n——梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量,n=h/t h為凹模直刃高度,t為板厚;
KX=0.04 KD=0.06 K1=0.05
卸料力計算:P X=KXPP
=0.04×88639.2
=3545.6N
頂件力計算:PD=KDPP
=0.06×88639.2
=5318.4N
推料力計算:PQ=nK1Pp
=3×0.05×88639.2
=13295.9N
如表3.1
材料種類
板料厚度/mm
Kx
K1
KD
鋼
~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
0.065
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
黃銅、紫銅
0.02~0.06
0.03~0.09
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
所以總沖壓力: P總= P X+ PD+ PQ
=3545.6N+5318.4N+13295.9N
=22159.9N
4 確定壓力中心:
(1) 沖孔壓力中心:
X01=25
Y01=(L1y1+L2y2+……Lnyn )/(L1+L2+…+Ln)
=11.49mm
(2)落料壓力中心:
X02=25
Y02=(L1y1+L2y2+……Lnyn )/(L1+L2+…+Ln)
=12.35mm
(3)總壓力中心:
X0=25 mm Y0=11.64 mm
5模具刃口尺寸的計算:
(1) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計
考慮本成品零件的結(jié)構(gòu)形狀,本凹模采用矩形局凹模,其材料和凸模一樣為
10TA,熱處理硬度為58-62HRC內(nèi)形尺寸即半成品的外形.
凹模厚度 H=Kb(>=15mm)
凹模壁厚 C=(1.5~2)H(>=30~40mm)
式中,b為沖裁件的最大外型尺寸;K是考慮板厚度的影響系數(shù)。查表可知
K=0.35
凹模厚度H=Kb=0.35×54=18.9 mm
凹模壁厚C=(1.5~2)H=2H=37.8 mm
凹模長度L的確定
W1=2C=75.6;工件b=37.8
L=b+2W1=37.8+ W1=113.4mm=115 mm
凹模寬度B的確定
B= 2C+工件寬
=75.6+24.7
=100.3 mm=100 mm
L×B×H=115×100×18.9 mm
沖孔凹模設(shè)計
沖孔孔徑D=φ3.2 mm
(2) 凸模長度L1的確定
落料凸模長度計算為:
L1=h1+h2+t+Y
其中 導(dǎo)料板厚h1=25;卸料板厚h2=20;板料厚度t=1.2; 凸模修磨量Y=20則
L1=h1+h2+t+Y
=25+20+1.2+20
=66.2 mm
鑲塊式凸模沖孔桿長度計算為
L2= L1+h3+t
其中L1為落料凸模長度,h3為凸模桿凸出長度,t為板厚。
L2= L1+h3+t
=66.2+3+1.2
=70.4 mm
6計算凸、凹模的工作部分的尺寸
在沖模刃尺寸計算時需要注意:在計算工件外形落料時,應(yīng)以凹模為基準,凸模尺寸按相應(yīng)的凹模實際尺寸配制。保證雙面間隙為0.096~0.120 mm。
A類: Aj=(Amax-X△)0δ
B類: Bj=(Bmin+X△)0-δ
式中,Aj、Bj——基準件尺寸,單位均為mm。
Amax、Bmin——相應(yīng)的工件極限尺寸,單位均為mm。
△——工件公差,單位均為mm。
δ——基準件制造偏差,單位均為mm。當(dāng)刃口尺寸公差標注形式為+δ
(-δ)時,δ=△/4,當(dāng)標注形式為+-δ時,δ=△/8.
第一類尺寸A1、A2、A3、A4.由表1查表得:
X1、X2=0.5 X3、X4=0.75
A1=(50-0.5×0.62)00.62/4 =49.69 0+0.155mm
A2=(24.7-0.5×0.52)00.52/4=24.4400.13 mm
A3=(7-0.75×0.36)00.36/4=6.7300.09 mm
A4=(6.5-0.75×0.36)00.36/4=6.2300.09 mm
第二類尺寸B。查表1得,X=0.5 有公式得:
B=(15+0.5×0.43)-0.43/40=15.215-0.1080 mm
第三類尺寸C。查表1得,X=0.5 有公式得:
C=(9.82+0.5×0.36) ±0.36/8=10±0.045 mm
沖孔時應(yīng)以凸模為基準件來配作凹模。此工件的尺寸公差有查表可知:3.2+0.080 mm
有沖壓工藝學(xué)教材表:Zmax=0.120 mm, Zmin=0.096 mm
Zmax- Zmin=0.024 mm
沖孔部分: δp=0.020 mm, δd=0.020 mm
X=0.5
dp=(d+X△)- δ0=(3.2+0.5×0.08) – 0.020=3.24 – 0.020 mm
dd=(dp+ Zmin)0+δd =(3.24+0.096) 0+0.02 mm=3.3360+0.02 mm
表10 系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
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
(四)沖裁工藝方案的確定
1. 沖裁工序的組合
(1)生產(chǎn)批量:中批和大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁
(2)工件尺寸公差等級:復(fù)合沖裁所得到的工件尺寸公差等級高,因為它避免了多次沖壓的定位誤差,并且在沖裁過程中可以進行壓料,工件較平整。
(3)對工件尺寸、形狀的適應(yīng)性:工件的尺寸較小時,考慮到單工序上料不方便和生產(chǎn)效率低,常采用復(fù)合沖裁。
(4)模具制造、安裝調(diào)整和成本:對復(fù)雜形狀的工件,采用復(fù)合沖裁較為適合,因模具制造、安裝調(diào)整較易,成本較低。
(5)操作方便與安全:復(fù)合沖裁處件或清除廢料較困難,工件安全性較差。
2.沖裁順序安排
根據(jù)圖形安排,先進行沖孔,沖孔結(jié)束后再進行落料,這樣能保證精度。
(五)凸模強度的校核
??? 在一般情況下,凸模的強度和剛度是足夠的,無須進行強度校核。但對特別細長的凸?;蛲鼓5慕孛娉叽绾苄《鴽_裁的板料厚度較厚時,則必須進行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。其目的是檢查其凸模的危險斷面尺寸和自由長度是否滿足要求,以防止凸??v向失穩(wěn)和折斷。強度的校核的目的主要是檢查其高度是否足夠,若高度不夠,將會產(chǎn)生彎曲變形以至損壞
查《實用模具設(shè)計與制造手冊》[3]表2—94凹模的強度校核公式
σW=1.5P/h×h (3.7)
hmin= 1.5p/[σW]
其中為沖裁力
P=Ltτ=π357×1.5×300=50444.1N Pp= KLtτ
=1.3×(50+50+10×4+24.7×2)×1.2×300
=88639.2N
hmin==1.5×88639.2N=60mm
取h=65mm
所以凸模強度符合強度要求
凹模板上螺釘孔
的確定
查〈〈冷沖模具設(shè)計與指導(dǎo)〉〉表1—26 ,可以用M10的緊固螺釘,材料為45鋼許用負載為3100N
查表可得
a1=12.5d=10mm
a2=1.5d=12mm
(六) 模具模架選擇
(1)沖壓設(shè)備的選用
壓力機對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度,加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。
當(dāng)壓力機的動精度不好時,就等于喲暖和精度不好的壓力機進行沖壓加
工。由于測量動精度很困難,目前還沒有壓力機動精度的標準,生產(chǎn)廠家
也只保證壓力機的靜精度。因此壓力機的動精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及對壓力機生產(chǎn)廠家的信任程度來推斷。
根據(jù)以上原因和總的沖裁力必須小于或等于壓力機的公稱壓力,故選壓力機型號
故選壓力機型號為開式壓力機其技術(shù)規(guī)格如下:
公稱壓力 40KN
滑塊行程 40mm
滑塊行程次數(shù) 6
最大的封閉高度為260mm
閉合高度調(diào)節(jié)量為35 mm
工作臺尺寸前后180mm
左右280mm
模柄孔尺寸(直徑x深度) Φ30×50
(2) 模柄的選用
通過查找手冊確定選用壓入式模柄
模柄材料:Q235-1F GB700
直徑d=32mm 高度L=80mm的A型壓入式模柄
模柄A 32×80 JB/T 7646.1
(3)模具的閉合高度的計算
沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時,上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應(yīng)。壓機的裝模高度 是指滑塊在下死點位置時,滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時為壓機的最大裝模高度Hmax;連桿調(diào)至最長時為為最小裝模高度Hmin。
沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓機的最大裝模高度Hmax之間,其關(guān)系為:
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm 255>H>220
如果沖模的閉合高度大于壓機最大裝模高度時,沖不能在該壓力機上使用。反之小于壓力機最小裝模高度時,可加經(jīng)過磨平的墊板。
沖模的其它外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機相適應(yīng),如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機墊板、滑塊底面尺寸,模柄與模柄孔尺寸,下模緩沖器平面尺寸與壓力機墊板孔尺寸等都必須相適應(yīng),以便模具能正確安裝和正常使用。
(4)根據(jù)凹模寬度B、長度L、厚度H,凸模長度L1、導(dǎo)料板厚、卸料板厚、板料厚度、凸模修磨量等數(shù)據(jù)查表得到模具模架的尺寸。查表可得數(shù)據(jù)如下
1、上下模座 GB/T2856.3 250×200×50
2、導(dǎo)柱 GB/T2861.4 32×215
3、導(dǎo)套 GB/T2861.8 32×150×48
4、螺釘 DB/T70.1 M6×43
5、模具閉合高度 H=230mm
(5) 推桿的選材,熱處理工藝方案
根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計手冊》 [2]一般用途的推桿的 材料選擇45鋼。它是一種優(yōu)質(zhì)碳素鋼。含磷比較少,非金屬雜質(zhì)比較少。鋼的品質(zhì)較高。它須調(diào)質(zhì)處理后使用,調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能,即具有較高的的刃性和塑性,焊接性能也好。固采用此鋼比較好。
(6) 推桿與推板的設(shè)計
為了便于裝在凹模內(nèi),本副模具采用剛性推件裝置。
同時采用圓柱形推板,推板的大直徑大約設(shè)計為6mm,小直徑大約設(shè)計為3.2mm推板的長度大約為152mm
(7) 卸料板的設(shè)計
一般卸料板材料為45號鋼,它是一種優(yōu)質(zhì)碳素鋼,卸料板的形狀設(shè)計為長方形,其工作部分的尺寸由沖落料部分的凸凹模來決定,并且與凸凹模保持1~2mm的間隙。
(8) 確定裝配基準
1、 落料,沖孔應(yīng)以沖材凸凹模為裝配基準件。
首先確定凸凹模在模架中的位置,安裝凸凹模組件,確定凸凹組件在下模座的位置,然后用平行板將凸凹模和下模座夾緊。
沖裁模具材料的選?。?
可查《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》表8-8和8-9:
凸模的材料為T10A,凹模的材料為T10A,熱處理硬度為58-62HRC,墊板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45號鋼,熱處理硬度為HRC43-48。
沖裁模的常用配合:
2、 H7/h6的間隙定位配合,導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。
3、 H7/r6的過度配合,用于較高的定位,凸模與固定板的配合,導(dǎo)套與模座,導(dǎo)套與固定板,模柄與模座的配合。
4、 H7/m6的過度配合,能以最好的定位精度滿足零件的剛性和定位要求,凸模的固定導(dǎo)套與模座的固定、導(dǎo)柱與固定板的固定。
實驗小節(jié)
隨著社會的發(fā)展,機械行業(yè)的模具專業(yè)在我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中成為一個越來越重要的分支。模具滲透著整個社會。不管在那個行業(yè),都有模具的存在。日常生活中輕重工業(yè),都離不開模具生產(chǎn),模具就是為了得到所需要的產(chǎn)品。要什么樣的產(chǎn)品,就可以生產(chǎn)什么樣的模具,如(塑料模具 、冷沖壓模具、壓鑄模、橡膠模 )。而目前形勢的需要,產(chǎn)品更新?lián)Q代更快更易,所以模具行業(yè)的發(fā)展空間很大,有待我們?nèi)ヅ?,去探索?
模具生產(chǎn)過程是一個循序漸進的過程,生產(chǎn)模具過程中可能用到的的機器有很多種類,如(電火花成型機、數(shù)控線切割、車床、銑床、刨床、磨床、鏜床等)。
三年的學(xué)習(xí),我對模具設(shè)計與制造有了深刻的認識。此次單獨設(shè)計一個模具,讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu)、模具加工工藝、模具的用途。并且學(xué)到不少的書本上沒有的知識,就拿塑料模來說,對于影響模具壽命的因素,主要是模具的加工精度和材料的剛度,還有模具的材料,模具生產(chǎn)批量,模具結(jié)構(gòu)等。影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的制造精度。。
通過這次課程設(shè)計,我從理論和實踐上又更進一步的加深。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟。中國面臨世界的挑戰(zhàn),在模具行業(yè)這方面,我希望日后能在模具這一行有所貢獻。
感謝我的導(dǎo)師田浩彬老師,她嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。這次的課程設(shè)計讓我又更加深了模具設(shè)計各方面知識。
參考文獻
[1] 《冷沖模設(shè)計》———丁松聚主編-——北京機械工業(yè)出版社
[2] 《冷沖壓模具設(shè)計手冊》——— 丁松聚主編———機械工業(yè)出版社
[3] 《沖壓工藝與模具設(shè)計》———成虹主編———北京高等教育出版社
[4] 《沖壓模具設(shè)計及實例精解》———宛強主編———北京化學(xué)工業(yè)出版社
[5] 《畫法幾何及工程制圖———朱輝主編———上??茖W(xué)技術(shù)出版社
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