冲压模具课程设计说明书92549.doc
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1、垫板冲压模具课程设计摘 要:本设计为一垫板的冷冲压模具设计,根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求,首先分析零件的工艺性,确定冲裁工艺方案及模具结构方案,然后通过工艺设计计算,确定排样和裁板,计算冲压力和压力中心,初选压力机,计算凸、凹模刃口尺寸和公差,最后设计选用零、部件,对压力机进行校核,绘制模具总装草图,以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中,主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计,对于部分零部件选用的是标准件,就没深入设计,并且在结构设计的同时,对部分零部件进行了加工工艺分析,最终才完成这篇毕业设计。 关键词:模具;
2、冲裁件;凸模;凹模;凸凹模;目录第一章 :前言.2第二章 :冲压模设计题目.5第三章 :零件的工艺分析.5第四章:确定模具总体结构方案.7第五章:工艺设计计算.9第六章:设计选用部件,零件,绘制总装图.13第七章:压力机的校核.22第八章:主要零件加工工艺规程的编制.23第九章:总结.26第一章:前言其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工,且主要采用板料来加工成所需零件,所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一,隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或
3、非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较
4、复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同,因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离工序和成形工序两大类;分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序,按基本变形方式不同又可分为
5、冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序,每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中,当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时,若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案,即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成,称为组合的方法不同,又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中,在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中,按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种
6、方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等;按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模,都可看成是由上模和下模两部分组成,上模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的固定部分。工作时,坯料在下模面上通过定位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性变形,从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计,其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性(材料、工件
7、结构形状、尺寸精度),拟定零件的冲压工艺方案及模具结构,排样,裁板,计算冲压工序压力,选用压力机及确定压力中心,计算凸凹模刃口尺寸,主要零、部件的结构设计和加工工艺编制,压力机的校核。第二章:冲裁模设计题目如图1所示零件:垫扳生产批量:大批量材料:10钢 t=1mm设计该零件的冲压工艺与模具见如零件图第三章:零件的工艺分析 3.1 结构与尺寸该零件结构简单,形状对称。 10号钢材料被自由凸模冲圆形孔,查冲压工艺及冲模设计表3-7,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为:1081.3t=1.31=2。3.2 精度零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公
8、差,经查表得,各尺寸公差分别为:零件外形:380, 520 240 108零件内形:300,360利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。3.3 材料10钢,属于碳素结构钢,查机械工程材料附表1可知抗剪强度=300MPa,断后伸长率=30。此材料具有良好的塑性和较高的弹性,其冲裁加工性能好。根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以进行冲裁加工。3.3 冲裁工艺方案的选择该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下几种工艺方案:(a)先冲孔,再落料,采用单工序模生产;(b)采用落料冲孔复合冲压,采用复合模生产;(c)用冲孔落料连续冲压,采用级进模生产。方案(a)模具结构简单,但需要两道工序两副模具
9、,成本高且生产效率低,难以满足零件中大批量生产的要求。方案(b)只需要一副模具,生产率高,工件最小壁厚80mm也大于凸凹模许用壁厚10mm;模具强度好,制造简单,并且冲压时,卸料板在冲裁时压紧板料,零件的平直度较好,工件留在模具上,手动取出零件。方案(c)也只需一副模具,生产效率较高,操作方便,但级进模在送料时很难保证工件位置精度,无法达到零件较高的位置精度要求。根据以上分析,该零件采用方案(b)为佳,设计成倒装式复合模可以很好地保证工件的位置精度。第四章 :确定模具总体结构方案4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件凸凹模,凸凹模
10、装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省去了顶出装置,结构简单,便于操作,因此采用倒装式复合冲裁模。4.2 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大,但合理安排生产,可用手工送料方式能够达到批量要求,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小,材料厚度,为了便于操作和保证零件的精度,宜采用导料销导向,固定挡料销挡料,并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性,进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距,采用始用挡料销,采用使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。4.3 卸料与出件方式采用弹性卸料的方式卸料,弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料,卸料力不大,但冲压时可兼起压料作用,可以
11、保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作,提高零件生产率,冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4.4 模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性,模架采用中间导柱式的模架,用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高,但冲裁间隙较小,因此采用I级模架精度。4.5 凸模设计凸模的结构形式与固定方法:落料凸模刃口部分为非圆形,为便于凸模与固定板的加工,可设计成固定台阶式,中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合,凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模,在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工的长圆形,通过接方式与凸模固定板固定。 第五章:工艺设计计算5.1 排样设计与计算零件外
12、形近似矩形,轮廓尺寸为520*380作方便并为了保证零件精度,采用直排有废料排样。如图1所示.查实用冲压工艺及模具设计手册表3-13,工件的搭边值a=10,沿边的搭边值a1=10侧边的搭边值取2.0mm。条料送进步距为522mm,采用1200*2100的钢板,一个步距材料利用率为90.5.每条钢板可剪裁为4张条料,每张条料可冲3个工件,股每张条料的利用率为88.9如附件装配图所示冲压力的计算该模具采用倒装式复合模,拟选弹性卸料,刚性出件,冲压力度相关计算如下。冲裁件面积A=380*520=1976002.宽度按表3-14中公式计算:B -0=(Dmax+2a1)-0 查表3-15得:=1.5B
13、=387.2由零件图近似算得一个零件的面积为1354.82。因此一个进距内的材料利用率为: =(A/BS)100=90.3.采用横裁时,剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为32,每间条可冲零件个数22个零件。则一块板材的材料利用率为:=(nA0/A)100=(22321354.8/7102000)100=87.2采用纵裁时,剪切条料尺寸为382.4。一块板可裁的条料为11,每条可冲零件个数62个零件,则一块板材的材料利用率为:=(nA0/A)100 =89.2根据以上分析,纵裁时的材料利用率高,因此采用纵裁。5.2 计算冲压力与压力中心,初选压力机冲裁力:根据零件图可算得一个零件外周边长
14、度:L1=2085.6mm 内周边长度之和:L=108=339.282查实用冲压工艺及模具设计手册附表1可知:MPa;查实用冲压工艺及模具设计手册附表3可知:Kx=0.05, KT=0.055.落料力:F落=KL1 t T =813.384KN冲孔力:F孔=KL2 t T =132.2568KN卸料力:Fx=KxF落 =44.73KN推件力: FT=nKtF孔=7.274KN总冲压力:F= F落+ F孔+Fx+ FT则F=997.6442KN应选取的压力机公称压力:125t.因此可初选压力机型号为J23-125。当模具结构及尺寸确定之后,可对压力机的闭合高度,模具安装尺寸进行校核,从而最终确定
15、压力机的规格。确定压力中心:由图可知,该形状关于X轴上下对称,关于Y轴左右对称,则压力中心为该图形的几何中心。即坐标原点O。该点坐标为(0,0)。5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差由于模具间隙较小,固凸、凹模采用配作加工为宜,由于凸、凹模之间存在着间隙,使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸,而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时,应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此,在确定模具刃口尺寸及其制造公差时,需遵循以下原则:(I)落料时以凹模尺寸为基准,即先确定凹模刃口尺寸;考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大,固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范
16、围较小尺寸,而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙;(II)冲孔时以凸模尺寸为基准,即先确定凸模刃口尺寸,考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小,固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸,而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙;(III)凸模与凹模的制造公差,根据工件的要求而定,一般取比工件精度高23级的精度,考虑到凹模比凸模的加工稍难,凹模比凸模低一级。a): 落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算:i)凹模磨损后增大的尺寸,按实用冲压工艺及模具设计手册公式:DA=(Dmax-X);计算,取 A=/4,制件精度为IT14级,故X=1.零件内、外形尺寸均未标注公
17、差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为:零件外形:380, 520 240 108零件内形:300,360380: DA1 =(380-10.36)=379.64 ()520:DA2=(520-10.4)=519.6 ()240:DA3=(240-10.3)=239.7 ()300: DA5=(300-1*0.32-0.17)=299.68()360: DA5=(360-10.34)=359.66() 冲裁间隙影响冲裁件质量,在正常冲裁情况下,间隙对冲裁力的影响并不大,但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩
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