單耳止動墊圈級進沖裁膜設計說明書(20)
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1、精品文檔,僅供學習與交流,如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 上海工程技術大學 冷沖模課程設計說明書 題目名稱 雙耳止動墊圈級進模 學院 材料工程學院 專業(yè)名稱 材料成型與控制工程 班級 學號 姓名 指導教師 完成日期 目 錄 1.零件工藝性分析………………………………………………………… 2 2.沖壓工藝方案的確定……………………
2、…………………………… …3 3.排樣方式及材料利用率………………………………………… ………4 4.模具結構形式合理性分析……………………… ………………………8 5.模具主要零件形式、材料的選擇、公差配合、技術要求的說明…… 8 6.凸、凹模工作部分尺寸與公差………………………………………… 16 7.壓力中心計算、彈性元件的選用及計算……………………………… 19 8.沖裁力計算、設備類型及噸位的確定………………………………… 21 9.小結………………………………………………………………………23 10.參考文獻…………………………………………………………………24
3、一、零件工藝性分析 此次沖壓件為單耳止動墊圈(GB854-88),規(guī)格為10mm,材料為Q235-A,經(jīng)退火、不經(jīng)表面處理。工件精度為IT13。具體尺寸如下圖: 根據(jù)沖裁件的基本尺寸,查【2】表2-10,按IT13級精度,查得各個尺寸的公差△,得到各尺寸下圖所示: d=320 -0.39㎜ B=180 -0.27 ㎜ L 1=220 -0.33㎜ L=360 -0.39㎜ d 1=21+0.33 0㎜ 二、沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序,可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(chǎn)。 方案二:落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)
4、。 方案三:沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一中模具結構簡單,但需兩道工序兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二和方案三只需一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高,模具強度較高,操作方便。 通過對上述三種方案的分析比較,又本次設計所設涉及到的沖壓件外形簡單——故在此選用落料-沖孔復合沖壓(倒裝復合模)。 三、排樣方式及材料利用率 1、排樣方式 設計模具,首先要設計條料排樣圖。此次單耳止動墊圈復合模具設計的排樣方式初選直排(豎排、橫排)、斜排。 2、材料利用率計算 1) 直排(豎排)的材料利用率計算: 排樣圖: ①. 設計假設每條條料沖1
5、0個沖件,n=10; ②. 沖裁件面積 A=147.58 mm2; ③. 搭邊值a:根據(jù)t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值; a=1.8,a1=1.5; ④. 條料寬度: 為了使條料始終緊靠同一側導料板送進,故采用有側壓裝置的模具,所以在條料與另一側導料板間須留有間隙,計算公式: ; :條料寬度的負向偏差,查【1】表2-20,得=0.4; B 0 -△=(16+4.5+2*1.8+0.08) 0 -0.08=24.18mm 條料長度: S為步距,S=12.5+1.5=14mm L=2*1.8+9*1.5
6、+10*12.5=142.1 mm ⑤. 一個步距的材料利用率:η=A/BS=147.58/24.18*14=43.60% ⑥. 總的材料利用率:η=nA/BL=10*147.58/24.18*142.1=42.95% 2) 直排(橫排)的材料利用率計算: 排樣圖: ①. 設計假設每條條料沖10個沖件,n=10; ②. 沖裁件面積 A=147.58 mm2 ③. 搭邊值a:根據(jù)t=0.5mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值; a=1.8,a1=1.5; ④. 條料寬度: 為了使條料始終緊靠同一側導料板送進,故采用有側壓裝置的
7、模具,所以在條料與另一側導料板間須留有間隙,計算公式: ; :條料寬度的負向偏差,查【1】表2-20,得=0.4 B 0 -△=(12.5+2*1.8+0.05) 0 -0.05=16.15 0 -0.05mm ⑤. 條料長度: S為步距,S=16+4.5+1.5=22mm L=2*1.8+9*1.5+10*20.5=222.1mm ⑥. 一個步距的材料利用率:η=A/BS=(147.58/16.15*22)*100%=41.51% ⑦. 總的材料利用率:η=nA/BL=(10*147.58/16.15*222.1)*100%=41.19% 3) 斜
8、排的材料利用率計算: 排樣圖: ①. 設計假設每條條料沖10個沖件,n=10; ②. 沖裁件面積 A=147.58 mm2; ③. 搭邊值a:根據(jù)t=1mm,L50mm,r2t,取各排樣方式的搭邊值; a=1.8,a1=1.5; ④. 條料寬度: 為了使條料始終緊靠同一側導料板送進,故采用有側壓裝置的模具,所以在條料與另一側導料板間須留有間隙,計算公式: ; :條料寬度的負向偏差,查【1】表2-20,得=0.4 mm B0 -△=(21.95+2*1.5+0.08) 0 -0.08=25.030 -0.08㎜ ⑤. 條料長度:
9、 S為步距,S=28.07mm L=41.88*10+2*1.5=421.8mm ⑥. 一個步距的材料利用率: ⑦. 總的材料利用率: 同樣計算過程得到直排(橫排)、斜排的材料利用率,具體數(shù)值見下表。 排樣 方式 沖裁件面積A(mm2) 步距S(mm) 條料寬度B(mm) 一個步距的材料利用率(%) 總材料利用率(%) 豎排 700.55 27.2 47.15 54.62% 54.27% 橫排 700.55 45.2 29.10 53.26% 53.05% 斜排 700.55 28.07 45.28 55.12% 36.68%
10、 三種排樣方式相比,綜合考慮到材料的利用率、模具的設計、加工工藝等因素,采用豎排排樣方式。 四、模具結構形式合理性分析 在保證產(chǎn)品尺寸公差等級的前提下,應盡量簡化模具結構復雜程度,降低模具制造費用,這是設計模具的守則。本次設計所選用的單耳止動墊圈沖壓件,外形比較簡單,又為確保一定的生產(chǎn)效率故,選用復合模結構,而倒裝復合模的結構比順裝復合模簡單,同時方便廢料的去除,故選用沖孔-落料倒裝復合模。(如下圖) 五、模具主要零件形式、材料的選擇、公差配合、技術要求的說明 1. 凸模設計 (1). 沖孔凸模采用標準件,為B型圓凸模。將凸模固定在凸模固定板上。 (2). 由于沖孔凸模采用標準件
11、,故采用凸模與固定板H7/m6配合,上面留有 臺階。 (3). 查【1】表10-52選取圓凸模 B II.(GB2863.1-81) d D(m6) D1 h L 基本尺寸 極限偏差 I型 15.2 18 +0.018 +0.007 22 3 40 (4). 凸模強度校核: (i) 壓應力校核: =4*1*350/120=11.67 :許用應力,查【1】表8-50查得=120Mpa。 :切應力,查【1】表8-7得=350Mpa。 而d=15.2mm, 因為 d>, 故設計合理。 (ii) 彎曲應力校核: 因為是有導向裝置的凸模: =40
12、 ` F:沖裁力 所以長度足夠合理。 2. 凹模設計 (1) 凹??卓谛问郊爸饕獏?shù) 因為工件形狀簡單,精度要求較低,沖件上出料,廢料向下落,凹模,此凹模的特點為不易積沖件或廢料,故孔口磨損積壓力較小,但刃邊強度較差,口口尺寸隨刃磨而增大。 (2) 凹模外形尺 查【1】表2-39取c=30mm,h=22mm (3) 凹模刃口與邊緣,刃口與刃口之間距離 查【1】表2-41,且為保證足夠強度,凹模刃口與邊緣之間距離: a=30mm 沖孔和落料模具刃口與刃口之間距離大于5mm 所以凹模設計可行 為了使凹模結構簡單,將落料沖孔的凹模做成同一塊凹模板,強度足夠。 3. 凸
13、凹模設計 由于落料凸模為線切割出來的較復雜件,故采用與固定板的鉚接式固定,以減少加工時的難度。凸凹模因為形狀比較復雜,故采用線切割加工,所以為直通式 4. 凸模與凹模的固定 (1). 凸模: 由于沖孔凸模采用標準件,故采用凸模與固定板H7/m6配合,上面留有臺階。 (2). 凹模: 為簡化結構,沖孔落料凹模并成一塊凹模板。 5. 模具典型組合選取 因為為保證凹模有足夠強度,及壁厚足夠,所以選擇凹模周界為 L *B=100*80的模具。查【3】國標GB2851.1-81 和GB2873.1-81選擇個參數(shù)的尺寸。具體見下表。 凹模邊界 配用模架配合高度 孔距 B L
14、Hmin Hmax S S1 S2 S3 100 80 140 165 76 40 56 28 零件 規(guī)格 數(shù)量 墊板GB2858.3-81 100*80*4 1 固定板GB2858.2-81 100*80*12 1 凹模GB2858.1-81 100*80*22 1 卸料板GB2858.2-81 100*80*10 1 固定板GB2858.2-81 100*80*14 1 墊板GB2858.3-81 100*80*4 1 螺釘GB70-76 M8*45 6 圓柱銷GB119-76 8*45 2 卸料螺釘GB28
15、67.5-81 8*38 4 彈簧GB2089-80 - 7 螺釘GB70-76 M8*55 4 圓柱銷GB119-76 8*50 2 圓柱銷GB119-76 8*40 沖模的高度 而 -5mm=165-5=150mm, +10mm=140+10=150mm 又- 5 +10mm 所以合模高度計算合理。 6. 標準模架的選用 設計采用后側導柱模架,具體規(guī)格見下表: 單位:mm 凹模周界 閉合高度 上模座 下模座 導柱 導套 L B Hmax Hmin GB2855.1-81 GB2855.1-81 GB2855.1-
16、81 GB2861.6-81 100 80 165 140 100*80*30 100*80*40 20*130 20*70*35 1)上模座GB2855.1-81 凹模周界 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R L2 D(H7) D1(H7) L B D0 基本尺寸 極限 偏差 基本尺寸 極限 偏差 100 80 30 110 90 145 125 35 60 32 +0.025 0 35 +0.025 0 2)下模座GB2855.1-81 凹模周界 H h L1
17、 B1 L2 B2 S S1 R L2 D(H7) D1(H7) L B D0 基本尺寸 極限 偏差 基本尺寸 極限 偏差 100 80 80 40 25 90 90 150 150 125 125 35 60 20 -0.020 -0.041 22 -0.020 -0.041 3)導柱GB2855.1-81 d L 基本尺寸 極限偏差 (h6) 20 0 -0.009 120 d L 基本尺寸 極限偏差 (h6) 22 0 -0.009 130 4)導套GB2855.1-81 d
18、 D(r6) L h l 油槽數(shù) b a 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 (H7) 20 +0.013 0 32 +0.050 +0.034 70 28 15 2 3 1 22 35 5)模柄 選用C型 30 -0.065 -0.195 75 64 16 2 11 52 9 15 9 6)卸料螺釘 d l H T S r≤ ≤ c b M6 8 7 12.5 8 4 5 7.5 5.7 0.4 0.5 4.5 1 0.3 2 7)頂
19、板 選用C型 D d R r H b 40 20 5 4 6 10 7. 定位零件 彈簧彈頂擋料銷 D(d9) D d1 l L 基本尺寸 極限偏差 8 -0.040 -0.076 10 7 12 24 8. 卸料裝置 a) 型式: 采用彈壓卸料上出料板 查【1】表2-54 b) 卸料板與凸模之間的間隙 因為是彈壓卸料板,所以凸凹模與卸料板孔配合按照H7/h6。 9. 材料的選擇 因為凸凹模在強壓,連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的,并伴有溫度的升高,因此選用T10A。其余材料的選用根據(jù)表8-37[1]。具體見裝配圖明細
20、表。 10. 公差與配合 所有的銷孔均采用H7/r6 (過盈配合) 有間隙的配合采用H7/h6(間隙配合) 六、凸、凹模工作部分尺寸與公差 1、 凸凹模間隙 沖裁件材料為Q235,料厚,查【2】表3-4,得到最小、最大沖裁間隙:0.10mm,0.14mm, 0.040mm 2、 刃口尺寸計算:采用配置加工的方法計算,該單耳制動墊圈涉及如下尺寸: d=320 -0.39㎜ B=180 -0.27 ㎜ L 1=220 -0.33㎜ L=360 -0.39㎜ d 1=21+0.33 0㎜ 其中d為B類尺寸(隨著凹模磨損,尺寸會變?。┢溆酁锳類尺寸(隨著凹模磨損,尺寸會變大
21、)。查閱【1】表2-28;【1】表2-30;【1】表2-32 A類尺寸: (1). B=180 -0.27 ㎜ 0.27;x=0.75; -0.020, +0.020, 校核 ,成立 所取凸、凹模公差滿足條件 有【1】表2-32得 =(18-0.75*0.27)+0.0675 0=17.7975+0.0675 0mm =(17.7975-0.04)0 -0.055=17.75750 -0.0675mm (2). L 1=220 -0.33㎜ 0.33,x=0.75, -0.020, +0.025, 校核 ,成立 所取凸、凹模公差滿足條件, 有【1】表2-32得
22、=(22-0.75*0.33)+0.0825 0=21.7525+0.0825 0mm =(21.7525-0.04)0 -0.0825=21.71250 -0.0825mm (3). L=360 -0.39㎜ 0.39,x=0.75,-0.020, +0.030 校核 0.050 ,成立 所取凸、凹模公差滿足條件, 有【1】表2-32得 =(36-0.75*0.39)+0.0975 0= 35.7075+0.0975 0mm =(35.7075-0.04)0 -0.0975=35.66750 -0.0975mm (4). d=320 -0.39 ㎜ 0.39,x=0.7
23、5, -0.020, +0.030 校核 0.050 ,成立 所取凸、凹模公差滿足條件, 有【1】表2-32得 =(32-0.75*0.39)+0.0975 0= 31.7075+0.0975 0mm; =(31.7075-0.04)0 -0.0975=31.66750 -0.0975mm B類尺寸: (5). d 1=21+0.33 0㎜ 0.33,x=0.75, -0.020,+0.020 校核 ,成立 所取凸、凹模公差滿足條件, 有【1】表2-32得 (21+0.75*0.33)0 -0.0825=21.24750 -0.0825mm; (21.2475+0.
24、04)+0.0825 0=21.2875+0.0825 0mm 各個刃口計算結果統(tǒng)計如下: IT9 凹 凸 180 -0.27 17.80+0.0675 0 17.760 -0.0675 220 -0.33 21.75+0.0825 0 21.710 -0.0825 360 -0.39 35.71+0.0975 0 35.670 -0.0975 320 -0.39 31.71+0.0975 0 31.670 -0.0975 21+0.33 0 21.250 -0.0825 21.29+0.0825
25、 0 七、壓力中心計算、彈性元件的選用及計算 1. 沖裁的壓力中心計算: 建立坐標系、標注如圖示所示,分別計算各條線段的壓力中心。 說明:該零件為軸對稱形狀,壓力中心在X軸上,只需計算X的坐標即可。 又可借助AtuoCAD軟件,直接測量得到如下結果: 由圖已知=12mm ,該線段的壓力中心即為它的幾何中心,該線段的壓力中心為; 線段的壓力中心即為它的幾何中心 ; ,該線段的壓力中心即為它的幾何中心 ; 根據(jù)軸對稱, 與 的數(shù)據(jù)信息相同; 根據(jù)軸對稱, 與 的數(shù)據(jù)信息相同; 根據(jù)軸對稱, 與 的數(shù)據(jù)信息相同; 根據(jù)軸對稱, 與 的數(shù)據(jù)信息相同; 1) 沖孔圓 :
26、 該圓壓力中心即在它的幾何中心,其周長為47.12,其壓力中心在原點,即 ; 匯總各個線段長度及其在X軸方向上的壓力中心位置: 線 段 長 度mm X軸上的壓力中所在位置 12 11.88 2.22 7.81 18.64 30.35 16.64 7.81 2.22 11.88 沖孔圓 47.12 計算該零件的壓力中心:(借助AtuoCAD軟件測得沖壓件總長為123.463) 2. 彈性元件——彈簧的選用 本復合們模裝置在圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘會用到彈簧。 按照模具按照空間
27、,擬選用4組彈簧: (1)圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘配合使用彈簧 (i)查【1】表10-1得 在最大許用變形量0.75h0時,F(xiàn)=2980N,符合。 (ii)查【1】圖10-2得, (iii)檢查彈簧最大壓縮量 hj=16.2>13.6 故所選彈簧是合適的。 八、沖裁力計算、設備類型及噸位的確定 1、 沖裁力計算 該模具采用復合模,擬選擇彈性卸料、上出料的沖裁模 。 · 落料沖裁力: 162.31*1*432=70117.92N 其中:L:為沖裁件外形的周長 σb:查【1】表8-7, σb=432~461 MPa,取σb =432MPa · 沖孔沖裁力 65.97*1
28、*432=28499.04N · 卸料力 0.05*61884=3505.896N :查【2】表3-11,得到=0.05 · 推件力 :查【2】表3-11,得到=0.063 n:根據(jù),因為壁厚t=0.5,得到 · 6*0.063*28499.04=10772.64N · 總沖裁力 =70117.92+28499.04+3505.896+10772.64=112895.496N 2、 壓力機選定 根據(jù)112895.496N 壓力機公稱壓力1.3=146.764KN 綜合考慮閉合高度、設備折舊等因素選用,查【1】表9-3,選用公稱壓力為160KN的開始壓力機。具體規(guī)格如下
29、表所示: 公稱壓力/KN 160 發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm 5 滑塊行程/mm 70 行程次數(shù)/次·min-1 115 最大封閉高度(固定臺和可傾式) 220 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 60 滑塊中心到床身距離/mm 160 工作臺尺寸 左右/mm 450 前后/mm 300 工作臺孔尺寸 左右/mm 220 前后/mm 110 直徑/mm 160 立柱間距離/mm 220 活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平面距離/mm 150 模柄孔尺寸(直徑深度)/mm 工作臺板厚度/mm 60 墊板厚度/mm 40
30、傾斜角(可傾式工作臺壓力機) 九、小結 沖壓模具設計課程設計是設計課程中一個重要的環(huán)節(jié),通過這三周的課程設計讓我在各方面都受到了模具設計的訓練,對模具的有關各個零件有機的結合有了深刻的認識。 由于我們在設計方面沒有經(jīng)驗,理論知識也不是特別扎實,難免在設計中出現(xiàn)這樣那樣的問題,從最先的選取方案,查表的不精確,到之后的對實際零件的不了解,印象不深刻,導致選取零件的困難,繪制過程中的尺寸繪制不精確,長度測量的誤差,等等。通過計算大批量的數(shù)據(jù),才能得到之后的設計數(shù)據(jù),所以在繪制中有些不合理的,需要反復修改,不斷請教老師、同學,及時改正錯、不足,力求精益求精。 通過設計,可以對我們的查閱資料
31、的能力有了很大鍛煉。對數(shù)據(jù)的采集、匯總,需要數(shù)的查取,第一次這樣大批量接觸,過程中的確會有較多的誤差, 在計算數(shù)據(jù)時,除了做到盡量計算精準外,還運用到了多方面的知識,比如我們之前學的高數(shù),工程力學,機械原理等相關知識,有了這樣的過程,了解到之前學習的不足,有些數(shù)據(jù)的計算方法不了解,造成了困難,必須翻出之前的教科書,找尋方法,也給自己在學習方法上敲響了警鐘。計算和繪制圖形同樣要求我們足夠細致,思路清晰,在設計過程中多少都有些誤差與結構錯誤,主要由于理論知識的不扎實,實踐經(jīng)驗的缺乏,對零件沒有認知,對細節(jié)沒有把握,但通過課程設計,收獲頗多,一方面進一步鞏固了多門學科的理論知識,初步用于了實踐,另一方面,培養(yǎng)了自己解決問題的能力,對數(shù)據(jù)處理的能力,以及發(fā)揚團隊合作精神,大家共同解困難能力,相信經(jīng)過這樣的過程,通過自己的努力,可以面對更多的問題和困難,可以做得更好。 十、參考文獻 【1】 王孝培主編. 沖壓手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 1990 【2】 溫其金 徐新成主編. 沖壓工藝及沖模設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2004 【3】 中華人民共和國國家標準 【精品文檔】第 - 14 - 頁
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