模具課程設(shè)計說明書
2011 屆 XXXXXXXXXXXX 專業(yè) XXXXXX班級
題 目 車門墊板的沖壓模具設(shè)計
姓 名 XXX
學(xué) 號 XXXXXX
指導(dǎo)教師 XXX
二О一一年一月九日
目錄
1. 零件的工藝性分析…………………………………………………… 2
2. 確定工藝方案………………………………………………………… 2
3. 排樣方式及材料利用率……………………………………………… 3
4. 沖裁力計算…………………………………………………………… 4
5. 壓力中心的計算……………………………………………………… 5
6. 主要零件的尺寸計算………………………………………………… 5
7. 主要零部件的設(shè)計…………………………………………………… 9
8. 模架及導(dǎo)套、導(dǎo)柱的選用……………………………………………11
9. 壓力機的選用…………………………………………………………12
10.模具的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………12
11.模具的裝配……………………………………………………………14
12.小結(jié)……………………………………………………………………14
13.參考書目………………………………………………………………15
附圖:
附圖 1.沖孔落料級進(jìn)模裝配圖
附圖 2.沖孔小凸模零件圖
附圖 3.沖孔大凸模零件圖
附圖 4.落料凸模零件圖
附圖 5.凹模零件圖
車門墊板的沖壓模具設(shè)計
1.零件的工藝分析
如圖1所示工件為客車車門墊板。每輛車數(shù)量為6個,材料為Q235,厚度t=4mm。
圖1 車門墊板
零件尺寸公差無特殊要求,按IT4級選取,利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件外形簡單,形狀規(guī)則,適于沖裁加工,材料為Q235鋼板,σb=450Mpa。
2.確定工藝方案
零件屬于大批生產(chǎn),工藝性較好,但不宜采用復(fù)合模。因為最窄處A的距離為6.5mm(圖1),而復(fù)合模的凸凹模最小壁厚需要8.5mm(表2-42),所以不能采用復(fù)合模。如果采用落料以后再沖孔,則效率太低,而且質(zhì)量不易保證。由于該件批量較大,因此確定零件的工藝方案為沖孔—落料級進(jìn)模較好,并考慮凹模刃口強度,其中間還需留一空步,排樣如圖2所示。
3.排樣方式及材料利用率
由表2-18查的搭邊數(shù)值:a=3.5,a1=3.2
進(jìn)距 s=B+a1=40+3.2=43.2mm
條料寬度 b=L+2a=375+2×3.5=382mm
圖2 排樣圖
板料規(guī)格擬選用4×1500×2300
采用縱裁:
裁板條數(shù)n1=B/b=1500/382=3條 余354mm
每條個數(shù)n2=(L-a1)/s=(2300-3.2)/43.2=53條 余7mm
每板總個數(shù)n總=n1×n2=3×53=159個
材料利用率η總=(n總A/LB)×100%
=(159×10580)/(2300×1500)×100%
=48.76%
采用橫裁:
裁板條數(shù)n1=L/b=2300/382=6條 余8mm
每條個數(shù)n2=(B-a1)/s=(1500-3.2)/43.2=34條 余28mm
每板總個數(shù)n總=n1×n2=6×34=204個
材料利用率η總=(n總A/LB)×100%
=(204×10580)/(2300×1500)×100%
=62.56%
由此可見,采用縱裁有較高的材料利用率和較高的剪裁生產(chǎn)率,考慮到剪裁剩余量,將搭邊值a由3.5增大到4,a1由3.2增大到4。所以最終剪裁方式為383×1500的條料,具體排樣圖如圖2。
4.沖裁力計算
沖孔力 F孔=Ltσb=494×4×450N=889200N
落料力 F落=Ltσb=830×4×450N=1494000N
沖裁力 F沖=F孔+F落=889200N+1494000N=2383200N
沖孔及落料部分的卸料力
查表2-37 K卸=0.04
F卸=(F孔+F落)K卸=(889200+1494000)×0.04N=95328N
沖孔及落料部分的推料力
查表2-37 K推=0.045
F推=(F孔+F落)K推=(889200+1494000)×0.045N=107244N
總沖壓力
F總=F沖+F卸+F推=2383200N+95328N+107244N=2585772N
5.壓力中心的計算
X0=(830×187.5+214×95.5+20×215+130×247.5+5×280
+100×305+25×330)/(830+214+20+130+5+100+25)
=190.85
根據(jù)料寬383mm,則X0取191.5。
Y0=(830×100.5+214×12.5+280×12.5)/(830+214+280)
=65.29
則Y0取65.5。
圖3 壓力中心分析圖
6.主要零件的尺寸計算
(1)凹模外形尺寸
由表2-39查得,凹模高度H=40mm,壁厚C=60mm。
故凹模外型尺寸為500mm×315mm×40mm。
(2)凸模固定板
凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同,厚度為凹模板厚度的0.6~0.8倍。
H1=(0.6~0.8)H=24mm~32mm 取整數(shù)30mm
固定凸模的型孔決定與凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計,對于用螺釘固定的直通式凸模,要求型孔按凸模實際尺寸配作成M7/h6。我們選擇的尺寸為500mm×315mm×30mm。
(3)墊板的采用與厚度
墊板作用是承受凸模或凹模的壓力,防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑,影響模具正常工作。是否采用墊板,以承壓面較小的凸模進(jìn)行計算,沖小矩形孔的凸模承壓面的尺寸為22×85,其承壓應(yīng)力
σ=F/A=[(22+85)×2×4×450]/(85×22)MPa=205.99MPa
鑄鐵模板的σb=90~140Mpa,
即σ>σb
因此須采用墊板,墊板厚度取10mm。選擇外形尺寸為500mm×315mm×10mm的標(biāo)準(zhǔn)件,材料為45號鋼。
(4)卸料橡皮的自由高度
根據(jù)工件材料厚度為4mm,沖裁時凸模進(jìn)入凹模深度取6mm,考慮模具維修時刃磨留量2mm,再考慮開啟時卸料板高出凸模lmm,則總的工作行程h工件=13mm
橡皮的自由高度
h自由=h工件/(0.25~0.3)=43~52mm
取 h自由=45mm
模具在組裝時橡皮的預(yù)壓量為
h頂=(10%~15%)h自由=4.5~6.75mm
取 h頂=6mm
由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為39mm。
(5)卸料板厚度
卸料板厚度一般情況下取10~15mm,考慮到板料較薄,這里取卸料板的厚度為10mm。
(6)凸模長度
凸模固定板高度:h1=30mm
卸料板高度:h2=10mm
導(dǎo)尺高度:h3=4mm
附加高度:h=34mm
凸模長度:L=h1+h2+h3+h
=30mm+10mm+4mm+34mm
=78mm
(7)凸凹模刃口尺寸
由表2-23,查得凸凹模初始間隙:
Zmin=0.64mm, Zmax=0.88mm
由于沖孔落料部位形狀簡單規(guī)則且尺寸性質(zhì)相同,因此凸凹模刃口尺寸采用分開加工。
根據(jù)表2-27,
沖孔尺寸:dp=(d+X△)0-δp dd=(dp+Zmin)0+δd=(d+X△+Zmin)0+δd
落料尺寸:Dd=(D-X△)0+δd Dp=(Dd-Zmin)0-δp =(D-X△-Zmin)0-δp
① 小沖孔
工件小孔尺寸: 寬22mm,長850+1 mm(見圖1)
由表2-28查得,
尺寸為22mm時δp=0.02mm δd=0.025mm
尺寸為85mm時δp=0.025mm δp=0.035mm
尺寸22的IT14級公差 △=0.52mm
查表2-30,磨損系數(shù)均為 x=0.5
dp1 =(22+0.5×0.52)0-0.02mm=22.260-0.02mm
dp2 =(85+0.5×1)0-0.025mm=85.50-0.025mm,
dd1=(22+0.5×0.52+0.64)0+0.025mm=22.90+0.025mm
dd2=(85+0.5×1+0.64)0+0.035mm=86.140+0.035mm
②大沖孔
工件大孔尺寸: 寬20mm、25mm,長50mm、1150+1mm(見圖1)
根據(jù)表2-28查得,
尺寸為20mm、25mm時 δp=0.02mm δd=0.025mm
尺寸為50mm時 δp=0.02mm δd=0.03mm
尺寸為115mm時 δp=0.025mm δd=0.035mm
尺寸20、25、50的IT14級公差分別為
△1=0.52mm, △2=0.52mm, △3=0.62mm
查表2-30,磨損系數(shù)均為 x=0.5
dp1 =(20+0.5×0.52)0-0.02mm=20.260-0.02mm
dp2 =(25+0.5×0.52)0-0.02mm=25.260-0.02mm
dp3 =(50+0.5×0.62)0-0.02mm=50.310-0.02mm
dp4 =(115+0.5×1)0-0.025mm=115.50-0.025mm
dd1=(20+0.5×0.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mm
dd2=(25+0.5×0.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mm
dd3=(50+0.5×0.62+0.64)0+0.03mm=50.950+0.03mm
dd4=(115+0.5×1+0.64)0+0.035mm=116.140+0.035mm
③落料
工件外形尺寸: 長375mm,寬400-0.5mm(見圖1)
根據(jù)表2-28查得,
尺寸為375mm時 δp=0.04mm δd=0.06mm
尺寸為40mm時 δp=0.02mm δd=0.03mm
尺寸375、40的IT14級公差分別為 △1=1.4mm, △2=0.62mm
查表2-30,磨損系數(shù)均為 x=0.5
Dd1=(375-0.5×1.4)0+0.06mm=374.30+0.06mm
Dd2=(40-0.5×0.62)0+0.03mm=39.690+0.03mm
Dp1=(375-0.5×1.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mm
Dp2=(40-0.5×0.62-0.64)0-0.02mm=39.050-0.02mm
7.主要零部件的設(shè)計
本模具是采用手工送料的級進(jìn)模,落料凸模面積較大可直接用螺釘固定,沖孔凸模則須用固定板固定,凹??芍苯佑寐葆斉c圓柱銷固定。卸料裝置采用彈性的,導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。板料的定位和導(dǎo)向采用定位銷和導(dǎo)向銷。詳見圖5。
模具國標(biāo)規(guī)定了兩種卸料螺釘,即圓柱頭卸料螺釘(GB2867.5-81)與圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘(GB2867.6-81),均具有如下特點:螺紋長度雖短但與光桿段有臺階,可保證旋入彈壓卸料板后不易松動;螺釘長度是指光桿段長度且有公差要求,便于保證彈壓卸料板工作平面與凹模面平行;螺釘材料為35號鋼且要求熱處理硬度為28~38HRC,以便保證螺釘有足夠的強度,能夠承受卸料過程中反復(fù)作用的拉應(yīng)力。
沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內(nèi)六角螺釘,其特點是用35號鋼制造,并淬火達(dá)28~38HRC,因此可承受較大的拉應(yīng)力。受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘,但一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。前者一字槽容易擰環(huán),后者裝配時不便調(diào)整。
定位銷釘采用普通圓柱銷,可以承受一定的切應(yīng)力。該模具中的標(biāo)準(zhǔn)件為:
螺釘????????????? ?GB/T 70—76
圓柱銷????????????GB/T 119—2000
擋料銷 GB/T 2866.11—81
模柄是連接上模和壓力機的零件,這里采用的具體規(guī)格是B50×100 GB2862.3-81。由四個螺釘固定到上模座上。
8.模架及導(dǎo)套、導(dǎo)柱的選用
該沖孔、落料級進(jìn)模級進(jìn)模為橫向送料,零件精度較低,加工批量不大,因此選用鑄鐵滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架。根據(jù)凹模的周界尺寸為500mm×315mm,因此選:模架500×315×245~290Ⅰ GB/T 2851.1 如圖4所示。
圖4 鑄鐵滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架
由于選擇了標(biāo)準(zhǔn)模架,導(dǎo)套和導(dǎo)柱的基本尺寸也就決定了,導(dǎo)柱為45×230×60,導(dǎo)套為45×125×48。
9.壓力機的選用
該模具的主要參數(shù):
總沖壓力:F總=2585772N
閉合高度:H模=250mm
外廓尺寸:500mm×315mm
該零件尺寸精度較低,尺寸較大,因此選用操作空間大,操作方便,容易安裝機械化的附屬設(shè)備和成本低廉的開式曲柄壓力機JA21—3150A。該壓力機的主要技術(shù)規(guī)格為:
公稱壓力:3150KN
滑塊行程:200mm
行程次數(shù):30次/min
最大裝模高度:500mm
裝模高度調(diào)節(jié)量:150mm
工作臺尺寸:1250mm×800mm
工作臺孔尺寸:650mm×350mm
10.模具結(jié)構(gòu)形式
該零件的生產(chǎn)批量不是很大,合理安排生產(chǎn)采用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式;為了便于操作,提高生產(chǎn)率,采用彈性卸料方式,凸模與卸料板推下的出件方式??紤]零件厚度較后,模架類型及精度,采用對角導(dǎo)柱模架。
根據(jù)模具總裝圖的繪制原則,繪制的車門墊板沖孔、落料級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)如圖5所示。采用順裝式級進(jìn)模,上模主要有凸模9、11、12固定板3橡皮14卸料板16等組成,下模主要有凹模18組成。
工作過程:將剪裁好的板料15送入模具中,由定位銷定位。沖壓時,上模降下,卸料板16先壓住板料15,上模繼續(xù)下降閉合,沖孔凸模11、12沖出孔,落料凸模9,沖出零件,廢料被凸模11、12推出,零件由凸模9推出;沖完后磨具開啟,上模上升,卸料板16把板料15從凸模9、11、12上卸下;繼續(xù)送進(jìn)板料進(jìn)行下一次沖壓。沖下的廢料和零件落在落料槽中,隔一段時間由工人用推桿從落料槽中推出。
1-導(dǎo)套 2-上模座 3-凸模固定板 4-墊板 5、21-圓柱銷
6、17-內(nèi)六角螺釘 7、10-螺釘 8-模柄 9-落料凸模
11-沖孔小凸模 12-沖孔大凸模 13-卸料螺釘 14-卸料橡皮
15-料板? 16-卸料板 18-凹模 19-下模座 20-定位銷 22-導(dǎo)柱
圖5 車門墊板沖孔、落料級進(jìn)模
11. 模具的裝配
(1)導(dǎo)柱導(dǎo)套的裝配
導(dǎo)柱導(dǎo)套和模座的配合都為過盈配合,一般都用壓力機將導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模座和上模座。裝好后檢查導(dǎo)柱對下模座底平面,導(dǎo)套對上模座上平面的垂直度,其誤差應(yīng)在要求的范圍內(nèi)。
(2)凸模的裝配
凸模用固定板將其裝在模座上的,凸模與固定板是采用過渡配合,裝配時是在壓力機上將凸模壓入固定板的,檢查其垂直度后,將凸模尾部與凸模上平面一起磨平并將凸模端面磨平。凸模、固定板、墊板和上模座安裝在一起,用圓柱銷定位,螺栓固定。
(3)裝配下模
先將下模座和凹模疊加起來,然后用圓柱銷定位,最后用螺釘固定。
(4)裝配上模
把上模座、墊板、固定板、橡膠卸和料板按順序疊加起來,然后用圓柱銷定位,然后用卸料螺釘把卸料板、橡膠與上模座連接。然后再安裝模柄。
(5)試沖與調(diào)整
裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
12.小結(jié)
本文對車門墊板零件的沖壓模具進(jìn)行了設(shè)計,采用了沖孔、落料級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)形式。主要論述了沖孔、落料級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算,包括確定模具的結(jié)構(gòu)型式,計算了模具閉合高度和壓力中心,凸、凹模間隙和刃口尺寸的確定,模具主要零件的選擇和設(shè)計,并對沖壓設(shè)備進(jìn)行了選取。其中著重闡述了凸、凹模的設(shè)計過程,最后繪制了模具的凸、凹模零件圖和車門墊板級進(jìn)模裝配圖(附圖)。
13.參考書目
[1]王孝培主編. 沖模設(shè)計手冊(第2版).機械工業(yè)出版社, 2000
[2]高錦張主編.塑性成型工藝及模具設(shè)計(第2版).機械工業(yè)出版社,2007
[3]甘永立主編.幾何量公差與檢測明(第8版).上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2007
[4]大連理工大學(xué)工程畫教研室編.機械制圖(第5版).高等教育出版社,2003
[5]劉鴻文主編.材料力學(xué)(第4版).高等教育出版社,2004
- 15 -