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《沖壓工藝及模具設計》綜合設計菱形墊片復合沖壓模具的設計

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1、 《沖壓工藝及模具設計》綜合設計 設計題目:菱形墊片復合沖壓模具的設計 學校:江漢大學 學院:機電與建筑工程學院 班級:12級材控一班 小組成員: 指導老師: 日期:2015年4月 目 錄 引言(緒論)…………………………………………………………………3 一、產品圖……………………………………………………………………1 二、沖裁件的工藝性分析……………………………………………………3 三、確定沖壓工藝方案………………………………………………………5 四、凸凹模刃口尺寸計算…………………………………………………

2、…5 (1)沖孔的凸凹模計算…………………………………………………………5 (2)落料的凸凹模計算…………………………………………………………6 五、排樣圖……………………………………………………………………7 六、沖裁工藝力………………………………………………………………8 七、確定沖裁類型和結構形式………………………………………………9 八、選擇沖壓設備類型………………………………………………………9 九、計算壓力中心……………………………………………………………10 十、選沖模標準模架和標準件………………………………………………10 十一、確定凸凹模結構尺寸………………

3、…………………………………10 (1) 凹模尺寸計算…………………………………………………………10 (2) 落料的凸凹模計算……………………………………………………12 (3) 凸凹模尺寸計算………………………………………………………12 十二、裝配圖…………………………………………………………………13 課程設計小結…………………………………………………………………14 引言: 模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備,隨著科學技術的不斷進步,它在國民經濟中占 有越來越重要的地位,發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展,尤其是汽車 和電子電器產品的高速增長,為模具

4、工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓設計 墊片的復合沖壓模具, 從零件的工藝性分析到模具結構的設計再到工藝計算 一、 產品圖 圖(1) 二、 沖壓工藝性分析 圖(2) 材料:Q235 厚度:3 (1)材料 Q235是普通碳素鋼,具有良好的沖壓性能。 (2)工件結構 該零件形狀簡單??走吘噙h大于凸、凹模允許的最小壁厚, 故可以考慮采用復合沖壓工序。 (3)尺寸精度 零件圖上尺寸未標注公差,屬自由公差,按 IT14 級確定工 件的公差,一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。 尺寸精度: 沖裁小孔St5 沖裁大孔St6 落料St11(無尺寸公差要求故取最大值)

5、 斷面粗糙度 除沖孔處有配合外其他區(qū)域未 孔粗糙度區(qū)Ra6.3 其余粗糙度取Ra12.5 沖裁件結構形狀與尺寸: 1、沖裁件無尖角區(qū)域,故無應力集中情況。 2、為避免工件變形,最小孔邊距有bmin =1.5t,本零件中 bmin =7-3=4mm 故無變形 3、沖孔時,受凸模強度的限制,孔的尺寸不應太小。本方案選用復合模,采用有導向沖孔Φmin=0.5t=1.5. 本零件中孔的尺寸均大于最小值。 三、確定沖壓工藝方案 該零件(如上圖示)包括落料、沖孔兩個基本工序,可以有以下三種工藝方案: 方案一:先落料,后沖孔。采用單工序模生產。 方案二:落料—沖孔復合沖壓,采用復合模

6、生產。 方案三:沖孔—落料連續(xù)沖壓,采用級進模生產。 方案一模具結構簡單,但需要兩道工序兩副模具,生產率低,難以滿足該零件的年生產需要。 方案二只需一副模具, 沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證,且生產率也高。盡管模具結構較方案一復雜,但由于零件的幾何形狀簡單對稱, 模具制造并不困難。 方案三也只需要一副模具,生產率也高,但模具制造、安裝 較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較,該件的沖壓生產采用方案二為佳。 四、凸凹模刃口尺寸計算 通過查機械手冊以及沖壓工藝課本獲得所需準備數據 下式中Zmax為最大初始間隙;Zmin為最小初始間隙;δp、δd為凸凹模的制造公差;X為磨損系數

7、;dp、dd為沖孔凸凹模尺寸;Dd、Dp為落料凸凹模尺寸;Ld為孔心距。 ?沖孔 1)數據準備 Zmax=0.640 Zmin=0.460 δp=04(0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108 大孔Φ18 X=0.75 小孔Φ6 X=0.75 2) 計算凸凹模尺寸 1. 小孔Φ6 A凸模 dp=(6+0.750.11)(0, -o.072)=6.0825(0,-0.072) B凹模 dd=(6.0825+0.46)(+0.108,0)=6.5425(+0.108,0) 2大孔Φ18 A凸模 dp=(

8、18+0.750.23)(0, -o.072)=18.1725(0,-0.072) B凹模 dd=(18.1725+0.46)(+0.108,0)=18.6325(+0.108,0) ?落料 1)數據準備 Zmax=0.640 Zmin=0.460 δp=04(0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108 圓弧R7 △=0.43 X=0.75;圓弧R16 △=0.62 X=0.5;孔心距60 △=0.74 2)計算凸凹模尺寸 1.圓弧R7 凹模 Dd=(7.215+0.750.43)(+0.108,0)=6.8925(+0.

9、108,0) 凸模 Dp=(6.8925-0.46)(0,-0.072)=6.4325(0,-0.072) 2. 圓弧R16 凹模 Dd=(16.31-0.50.62)(+0.09,0)=16(+0.09,0) 凸模 Dp=(16-0.46)(0,-0.09)=15.54(0,-0.09) 3. 孔心距Ld=(59.63+0.74/2)0.74/8=600.0925 五、排樣圖 根據零件的形狀特點及其精度要求,沿沖件全部外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊,因此采用有廢料排樣法。這種方法材料的利用率較低,但沖件尺寸完全由沖模尺寸來保證,因此精度高,模具壽命也長。 一個步距

10、內的材料利用率 搭邊值 a1=2.2 a=1.8 方法一 橫排如圖(3): 75.8mm B1=36.4mm 圖(3) 方法二 縱排如圖(4): S2=33.8mm B2=78.4mm 圖(4) 方法三 斜排如圖(5): S3=36.4mm B3=59.050mm 圖(5) 經分析得,這三種排樣方法在一個步距S內沖裁件的實際使用面積相同, 所以利用率 故采用方法三斜排的材料利用率最大。 此時材料利用率1285.5/(36.459.050)= 0.598 這三種方法從制件精度、沖模結構及模具壽命都差不多,但從材料利用率考慮,方法三的

11、利用率最高,故采用方法三為最合理的排樣方案。 六、沖裁工藝力 1、沖壓力的計算(Q235的抗剪強度為141-188MPa,取τb=188MPa) L孔=2π6+π18=94.25,L周邊=2π16+2xπ7=54.95 F1=kL孔tτb=1.394.25x3188N=69.1KN F2=kL孔tτb=1.354.953188N=40.3KN F1-----沖孔是的沖裁力 F2-----落料時的沖裁力 F=F1+F2=69.1+40.3=109.4KN 2、卸料力的計算 FX=KXF=0.04109.4=4.376KN 2. 推料力的計算 FT=nKTF=3

12、0.045109.4=14.769KN 3、總壓力的計算 F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN 見課本P47表3-9 KX----推料力系數,KX=0.03-0.04,取KX=0.04 KT----推件力系數,KT=0.045 七、確定沖模類型和結構形式 此沖壓件的形狀為菱形,工件精度為普通精度,生產批量屬于大批量生產(10萬件/年),保證孔位精度,沖裁有較高的生產效率決定采用工序較集中的工藝方案,采用導正銷進行定位,剛性卸料裝置、自然落料的方式而且是連續(xù)沖裁模結構形式。 八、選擇沖壓設備類型 由上述分析采用倒裝結構的復合模具,沖孔的

13、廢料可從壓力機的工作臺孔中漏下,故模具周圍清潔。沖孔凸模的凸起部分采用嵌入的凸模鑲塊,使其制造方便,修復容易。根據F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN,查壓力機的主要技術參數可知,選JB22-25型號的壓力機,開試活動臺壓力機,其最大閉合高度是Hmax=360,最低閉合高度Hmin=180,沖壓模閉合高度H=315,因此所選壓力機滿足使用要求。 九、計算壓力中心 沖模對工件施加沖壓力的合力的中心稱壓力中心。所以遵循沖壓壓力中心原則: (1) 對稱形狀的單個沖件,沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心中心; (2) 工件形狀相同且分布位置對稱時,

14、沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合; (3) 形狀復雜的零件,多孔沖模,級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 零件外形為對稱件,所以該零件的壓力中心就是零件外形的中心線交點。 十、選沖模標準模架和標準件 根據上述的計算結果,和外形凹模尺寸,選擇標準模架為后側導柱模架,螺釘用M8內六角圓柱頭螺釘,銷釘用φ6mm圓柱銷釘。彈簧用圓柱形彈簧 十一、確定凸模、凹模結構尺寸 (1)

15、.凹模設計 用CAD計算出凹模刃口的最大尺寸s1=71.24mm,垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離為s=32mm 查教材P64表3-13得k=0.5 凹模厚度H=ks=0.532=16mm 凹模厚度取20mm 凹模寬度B=s+(2.5~4.0)H=32+(2.5--4.0)X20=82~112mm 取B=110mm 凹模壁厚s2=(1.5~2)H=30 ~40mm 所以凹模壁厚度為35mm 凹模長度L=s1+2s2=71.24+234.38=140mm 由以上算得凹模輪廓尺寸LBH=14211220,查有關國家標準,并無厚度合適,因此選擇L

16、B為標準尺寸,得LB=16012520 凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV。 落料凹模如圖(6)所示 表格一 圖(6)落料凹模 (2).凸模設計 凸模材料:參照沖壓模具設計與制造選用T10A 因為所沖的孔均為圓形,而且都不屬于特別保護的小凸模,所以沖孔凸模采用階梯式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換 凸模長度 L=H固+H凹=1.8 H凹=1.824=43.2 H1=0.8 H凹=0.824=19.2 沖大小孔孔凸模如圖(7)所示: 圖(7)沖大小孔凸模 (3)凸凹模設計 由表2.9.6得凸凹模最小壁厚£=6.7,凸凹模的臺肩高度為6mm,總高度為彈壓卸料板,彈性橡皮,凸凹模固定板三者高度之和。 如圖(8)所示 圖(8)凸凹模 十二、繪制總裝配圖 圖(9)裝配圖 課程設計小結: 在這短短的幾天里,從完成了零件圖,設計說明書等等。我們學到了很多原本學到的但不是很懂的知識,了解了一些設計的原理和過程。同時也讓我們小組學會了更加團結。此外,這次設計過程中還有許多不如意和不完善的地方,通過這次的經歷,希望以后會越做越好。 14

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