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廣東石油化工學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目 墊片的模具設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè): 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院
班 級(jí): 材控11-1班
學(xué) 生: 余明競(jìng)
學(xué) 號(hào): 11024180140
指導(dǎo)教師: 陶筱梅
完成時(shí)間:2014年 9月 1日至2014年9月13日
課題設(shè)計(jì)名稱(chēng):墊片3沖壓模具設(shè)計(jì)
零件名稱(chēng):墊片(如圖所示)
δ=1.2mm
材料:08F
生產(chǎn)量:35萬(wàn)件/年
一、零件工藝分析
1、 材料分析
08F鋼強(qiáng)度、硬度很低,而塑性、韌性極高,主要用來(lái)制造冷沖壓件。
2、 結(jié)構(gòu)分析
零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng),無(wú)尖角,對(duì)沖裁加工較為有利。零件有一對(duì)對(duì)稱(chēng)的孔,孔的尺寸為25mm,滿足沖裁最小孔徑的要求。另外,經(jīng)計(jì)算,兩個(gè)孔的最小孔邊距為17.5mm,滿足沖裁件最小孔邊距的要求。所以該零件滿足沖裁要求。
3、 精度分析
零件上沒(méi)有標(biāo)注公差,所以按IT14等級(jí)查補(bǔ)。
零件外形尺寸:
零件內(nèi)形尺寸:
孔心距尺寸:
由以上分析可知,該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。
2、 工藝方案的確定
零件為落料沖孔件,可以提出的加工方案如下:
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序、兩幅模具,生產(chǎn)效率低,零件精度較差,在生產(chǎn)批量較大的情況不適合用。
方案二只需一副模具,沖壓件的形狀位置精度和尺寸精度易保證,且生產(chǎn)效率高。但是模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜。
方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率也很高,但與方案二相比,生產(chǎn)的零件精度稍差。但是設(shè)計(jì)方便。
所以,比較三個(gè)方案欲采用方案三生產(chǎn)?,F(xiàn)對(duì)復(fù)合模中的凸凹模壁厚進(jìn)行校核,當(dāng)材料厚度為1.2mm時(shí),可查得凹凸模最小壁厚為3.2mm,可以采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn),即采用方案三。
3、 排樣設(shè)計(jì)
可采用以下兩種排樣方式:
(一)少?gòu)U料排樣
(二)無(wú)廢料排樣
由于該工件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,無(wú)論采用一方案還是二方案都能滿足要求。相比而言少?gòu)U料排樣比無(wú)廢料排樣材料利用率低,但無(wú)廢料排樣會(huì)加快模具的磨損,使模具壽命減少,并直接影響到工件的斷面質(zhì)量,所以采用少?gòu)U料排樣即一方案。
查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-16,確定搭邊值:
兩工件間的搭邊: a=2.5mm;
工件邊緣搭邊: b=2mm;
步距為: S=62.5mm;
條料寬度: B=(D+2b)=(120+2×2)=124mm
確定后排樣圖如下圖3-1所示:
圖3-1沖壓件排樣圖
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為
η=na/Rh×100%
式中A——沖裁件的面積(包括沖出的小孔在內(nèi))(mm2)
n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件的數(shù)目
B——條料寬度(mm)
h——進(jìn)距(mm)
四、沖壓力與壓力中心計(jì)算
(一)計(jì)算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。
計(jì)算沖壓力:
沖壓力的大小主要與材料的力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。 用平刃口沖裁時(shí),沖裁力F(N)可按下式進(jìn)行計(jì)算
F=KLτt
式中: L——沖裁件周邊長(zhǎng)度(mm)
t——材料厚度(mm)
τ——材料抗剪強(qiáng)度(MPa)
K——系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損。模具間隙的波動(dòng),材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素,一般取K=1.3。
為計(jì)算簡(jiǎn)便,也可以按下式估算沖裁力:
式中 —材料抗拉強(qiáng)度(MPa)
查機(jī)械工程材料表2—8得
(1) 、落料力
(2) 、沖孔力
(3) 、卸料力
查沖壓設(shè)計(jì)即沖模設(shè)計(jì)表3—11得
(4) 、推件力
查沖壓設(shè)計(jì)即沖模設(shè)計(jì)表3—11得
查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2—36得,則個(gè),又因?yàn)橛袃蓚€(gè)孔,所以個(gè)。
該套模具采用彈性卸料,下出件的卸料裝置。
總沖壓力
(2) 壓力中心
圖4—1零件圖
如上圖4-1所示,該工件屬于中心對(duì)稱(chēng)圖形,所以壓力中心在它的幾何中心上,無(wú)需計(jì)算。
五.壓力機(jī)的選擇
(一)壓力機(jī)的選擇原則
沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的安全及生產(chǎn)效率,產(chǎn)品質(zhì)量,模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問(wèn)題。重壓設(shè)備的選擇主要包括設(shè)備的類(lèi)型規(guī)格參數(shù)兩方面的問(wèn)題。沖壓⑴設(shè)備類(lèi)型的選擇
主要根據(jù)所要完成沖壓工序的性質(zhì),生產(chǎn)批量的大小,沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇沖壓設(shè)備類(lèi)型。
1、對(duì)于中小型沖裁件,彎曲件或淺拉深件的常采用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。
2、對(duì)于大中型對(duì)于大和精度要求高的沖壓件,多采用閉式曲柄壓力機(jī)。
3、對(duì)于大型或較復(fù)雜的拉深件,常采用上傳動(dòng)的閉式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。
4、對(duì)于大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜,批量很大的中小形沖壓件應(yīng)優(yōu)先選用自動(dòng)高速壓力機(jī)或者多工位自動(dòng)壓力機(jī)。
5、對(duì)于批量小,材料厚的沖壓件,常采用液壓機(jī)。
6、對(duì)于精沖零件最好選擇專(zhuān)用的精沖壓力機(jī)。
(二)沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇
在選擇沖壓設(shè)備的類(lèi)型后,應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓加工中所需的沖壓力(包括卸料力,壓料力等)變形功以及模具的結(jié)構(gòu)形式或閉合高度,外形輪廓尺寸等選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格。
1、公稱(chēng)壓力
壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力是指壓力機(jī)滑塊離下止點(diǎn)前木一特定距離,既壓力機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)侄離下止點(diǎn)前某一角度時(shí)滑快上所容需的最大工作壓力。
一般情況下,壓力機(jī)的工稱(chēng)壓力應(yīng)大于或等于沖壓工藝的1.3倍在開(kāi)式壓力機(jī)上進(jìn)行精密沖裁件時(shí)壓力機(jī)的工稱(chēng)壓力應(yīng)大于沖壓工藝的2倍。
2、滑快行程
壓力機(jī)的滑快行程是指滑快從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離壓力機(jī)的行程的小應(yīng)能保證毛胚或半成品的放入及成型零件的取出。
3、閉合高度
壓力機(jī)的閉合高度是指滑快在下止點(diǎn)時(shí),滑快底平面到工作臺(tái)面之間的高度模具的閉合高度必須適合于壓力機(jī)閉合高度范圍的要求。他門(mén)之間的關(guān)系為。
(三)壓力機(jī)的其它參數(shù)
1、壓力機(jī)工作臺(tái)的尺寸壓力機(jī)工作臺(tái)上墊板的平面尺寸應(yīng)大于模具下模座的平面尺寸,并留有固定模具的充分余地,一般每邊留50-70。
2、壓力機(jī)工作臺(tái)孔的尺寸,模具底設(shè)置的漏料孔或彈頂裝置尺寸必須小于壓力機(jī)工作臺(tái)孔的尺寸。
3、壓力機(jī)模柄孔尺寸模柄直徑必須和壓力機(jī)滑快內(nèi)模柄安裝用孔的直徑相一致,模柄的高度應(yīng)小于模柄安裝用孔的深度。
總上所述選擇壓力機(jī)為JG23-25。JG23-25參數(shù)如下:
公稱(chēng)壓力:250KN
滑快行程:80mm
最大閉合高度:250mm
連桿調(diào)節(jié)量:70mm
工作臺(tái)尺寸(前后mm×左右mm):
墊板尺寸(厚度mm×孔徑mm):
模柄尺寸(直徑mm×深度mm):
最大傾斜角度:
六、零件工藝計(jì)算
1、 刃口尺寸計(jì)算
根據(jù)零件形狀的特點(diǎn),刃口計(jì)算采用分開(kāi)制造法。
⑴ 落料件尺寸的基本計(jì)算公式為
尺寸120mm,可查得凸、凹模最小間隙,最大間隙,凸模制造公差,凹模制造公差。將以上校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn),不等式不成立,調(diào)整如下:
制件精度為IT14,故x=0.5。
將已知和查表得數(shù)據(jù)代入公式,即得
(2) 沖孔 查表和有關(guān)資料得
將以上校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn),不等式成立。
(3) 凹??仔木喑叽?
七.工作零件結(jié)構(gòu)尺寸
(一)落料凹模板尺寸:
凹模厚度:H=kb(其計(jì)算結(jié)果大于或等于15mm)
其中b——沖壓件最大外形尺寸;
K——系數(shù),考慮板材厚度的應(yīng)響,其值可查表8-1;
H=0.2×120=24mm
凹模壁厚:c=(1.5~2)H (其計(jì)算結(jié)果大于或等于30~40mm)
c=(1.5~2)H =(1.5~2)24=(36~48)
實(shí)際取c=40mm
凹模板邊長(zhǎng):
凹模板寬B=(60+2×40)=140mm
查標(biāo)準(zhǔn)凹模板的外形為:200mm×160mm×24mm。
(二)落料凹模板的固定方式:
凹模一般采用螺釘和銷(xiāo)釘固定。螺釘和銷(xiāo)釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根據(jù)凹模的大小,可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷(xiāo)孔之間以及它們到模板邊緣尺寸,應(yīng)滿足有關(guān)要求
(三)凸模尺寸計(jì)算:
凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算:
=16+20+24
=60mm
其中:-凸凹模固定板厚度
-彈性卸料板厚度
?。黾娱L(zhǎng)度(包括凸模進(jìn)入凹模深度,彈性元件安裝高度等)
(四)沖孔凹模洞口的類(lèi)型
沖孔凹模的孔口形式通常有如圖7-1所示的幾種。圖中a、e為 直壁形,刃口強(qiáng)度高,刃磨后空口尺寸不變,制造方便。但是在孔口 內(nèi) 易于積存工件或廢料,增大了凹模的脹力、推件力和孔壁的磨損; 磨損后每次的修磨量大,模具的總壽命較低。此外,凹模磨損后孔口可能成倒錐,使沖成的工件或廢料反跳到凹模表面上,造成操作困難。直壁形孔口 凹模適用于沖裁精度較高、厚度較大的工件。對(duì)于上頂出工件(或廢料)的模具也采用此種孔口形式。a適用于圓形或矩形工件;e適用于形狀復(fù)雜的工件。b、c、d的孔口為錐形,孔口 內(nèi)不 易于積存工件或廢料,孔壁所受的脹力、摩擦力小,所以沖孔凹模的磨損及每次的餓刃磨量小。但刃口強(qiáng)度較低,且刃口的尺寸在修磨后略有增大。一般用于形狀簡(jiǎn)單,精度要求不高和較薄的沖裁件。c適用于較復(fù)雜的沖裁加件;d用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。f為凸臺(tái)式凹模,適用于沖裁軟而薄的金屬與非金屬材料,這種材料一般不淬火或淬火強(qiáng)度不高[(35~38)HRC],可以用手錘敲打凸臺(tái)斜面以調(diào)整模具間隙,直到試沖出滿意的沖壓件為止。
?
圖7-1洞口
而根據(jù)上述分析本模具采用 a 為合理。
(五)凸模的固定方法和主要技術(shù)要求
凸凹模一般采用螺釘和銷(xiāo)釘固定。螺釘和銷(xiāo)釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根據(jù)凹模的大小,可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷(xiāo)孔之間以及它們到模板邊緣尺寸,應(yīng)滿足有關(guān)要求
凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直,上下平面應(yīng)保持平行。型孔的表面有粗糙度的要求 Ra=0.8~0.4μm。凹模材料選擇與凸模一樣,但熱處理后的硬度應(yīng)略高于凸模。因此,根據(jù)這些條件可知固定方式為整體式或著組合式直接連接。
(六)沖孔凸模尺寸計(jì)算:
凸模長(zhǎng)度計(jì)算:
其中:——凸模固定板厚
—空心墊板厚
——凹模板厚
凸模強(qiáng)度校核:該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿,強(qiáng)度足夠。
(七)凸模的固定方式
平面尺寸比較大的凸模,可以直接用銷(xiāo)釘和螺栓固定。中、小型凸模多采用臺(tái)肩、吊裝或鉚接固定。對(duì)于有的小凸模還可以采用粘接固定。對(duì)于大型沖模中沖小孔的易損凸模,可以采用快換凸模的固定方法,以便于修理與更換。而本設(shè)計(jì)在固定中采用了凸模與凸模固定板壓配,并借助與螺緊固定位在上模座上,適應(yīng)與中小尺寸圓形凸模上。(刃口尺寸形狀不對(duì)稱(chēng)時(shí),凸模和凸模固定板之間應(yīng)有防轉(zhuǎn)制動(dòng))
(九)標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件
GB/T28511~7(90)——GB/T28521~4(90)列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架,是由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn),常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架,是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架,模具的全部零件都固定在它的上面,并承受沖壓過(guò)程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺(tái)固定。上、下模間的精確位置,由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同,導(dǎo)柱模架的基本型式有如圖 所示的四種。
(a) (b)
(d) (c)
圖7-5模架
圖a)為后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比較方便。因?qū)е惭b在后側(cè),工作時(shí),偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損,并且不能使用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu) 。
圖b)為中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線上,導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。
圖c)為對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線上,所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模 (X軸為橫向,Y軸為縱向)
圖 d)為四導(dǎo)柱模架,具有滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件,以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。根據(jù)以上特點(diǎn)選用a較為適合.
模架選用的規(guī)格,根據(jù)凹模周界尺寸從標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)中選取。經(jīng)估算:L=200mm, B=140mm,壓力機(jī)的最大封閉高度250, 從 《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表得:模架規(guī)格是:200mm×160mm×180mm ,上模座:200mm×160mm×40mm,下模座:200mm×160mm×45mm,導(dǎo)柱:28mm×170mm, 導(dǎo)套28mm×100mm×38mm。
八.有關(guān)模具設(shè)計(jì)計(jì)算:
(一)卸料彈簧選擇:
根據(jù)卸料力5.46KN采用4個(gè)彈簧,此時(shí)每個(gè)彈簧負(fù)擔(dān)的卸料力為1.365KN的壓力。
沖裁時(shí)卸料板的工作行程;考慮凸模的修模量;彈簧的預(yù)壓縮量為;故彈簧總壓縮量為:
考慮卸料的可靠性,取彈簧在預(yù)壓縮量為時(shí)就有1.365KN的壓力。初選彈簧鋼絲直徑d=8mm,彈簧外徑;工作極限負(fù)荷;自由高度;工作極限負(fù)荷下變形量
該彈簧在預(yù)壓量時(shí),卸壓力達(dá)1.365KN,即
校核:滿足要求。
彈簧裝配高度: