搭扣冲压模具设计.doc
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1、目 录1 前言12 零件工艺分析及冲压工艺方案拟定22.1 零件的工艺性分析22.1.1 冲压工艺性分析22.1.2 弯曲工艺性分析32.2 排样方案的设计42.3 排样方案分析及选用53 冲孔-切断-弯曲级进模的工艺计算及其结构设计63.1 计算毛坯尺寸63.2 冲裁排样方式的设计及计算73.2.1 条料排样的搭边值及载体73.2.2 步距及步距精度的确定73.2.3 条料宽度的确定73.3 冲裁力和功83.3.1 冲裁力F83.3.2 卸料力、推件力、顶件力83.3.3 弯曲力的计算93.4 压力中心的确定93.5 凸、凹模刃口尺寸确定103.5.1 凸凹模刃口尺寸计算原则:103.5.2
2、 刃口尺寸计算103.6 弯曲模工作部分尺寸的确定113.6.1 弯曲时模具圆角半径113.6.2 凹模深度114 主要模具零件设计114.1 冲孔凸模的结构设计114.2 凸凹模的结构设计135.模具的其它零件135.1 模架的选择135.2 挡料销145.3 卸料装置145.4 推件装置155.5 导向零件设计与标准155.6 模柄的选用165.7 凸模固定板与垫板166 结论17参考文献17致 谢18附录18搭扣冲压模具设计摘 要:本文设计的是搭扣的冲压工艺分析和模具的具体结构设计。通过对搭扣的工艺性分析,选择符合于给定条件的最优工艺方案,如:选择基本工序,确定其顺序,工序数目及工序组合
3、形式。然后以此为基础,设计出冲压模具主要零件的结构。结合实际,进行合理、正确的规划。在设计中,介绍了零件的排样图、定位设计、冲裁力的计算和压力中心的计算。在详细分析搭扣零件工艺的基础上,设计出了级进模这套模具,并详细介绍了级进模模具的结构和主要零件。关键词:冲压工艺;模具设计;落料;搭扣Design of Clasp stamping mould Abscract:This paper is designed to snap stamping process analysis and die design of concrete structure.Based on the analysis
4、of technology choice hasp, conforms to the given conditions optimal process scheme, such as: the choice of basic processes, determine their sequence, procedure number and process combination form.Then on this basis, design of main parts stamping die structure.Combined with the practical, reasonable,
5、 proper planning.In the design, introduces the parts of the layout, design, calculation of blanking force and the center of pressure computation.In a detailed analysis of buckle parts based on technology, design of a progressive die for this set of mould, and introduces in detail the progressive die
6、 structure and main partsKeyword: Stamping compound;Compound;Die Bending;Mold Design; 1 前言本设计的主要目的和意义是通过本课题的完成,了解搭扣的工作原理,了解搭扣在家具中的作用,同时找到一种方便,快捷,成本较低的生产方法。搭扣是生活用家具中的一个安全零件,在生活用家具中应用十分广泛。该零件结构简单,精度要求不高,但生活中需求量特大。本设计是针对大批生产搭扣的要求设计出来的一套级进模。通过完成毕业设计,全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造装备设计以及冲压模具的基本知识, 并运用所学知识解决模具设计过程中出现
7、的问题,掌握各种手册、文献资料在工艺工装设计中的运用方法。通过文献检索、英文翻译,提高学生运用计算机和英语的能力, 提高学生的综合素质。着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力特别是工作能力,养成良好的工作态度和作风。在了解搭扣的工作原理和生产要求前提下,运用大学四年所学的专业课程和以往课程设计的经验,采取理论联系实际的方法,多查阅相关资料和文献,多和老师、同学研究讨论,选择在现有生产条件下最合理的设计方案。本设计的主要设计思路为:(1)搭扣的工艺性分析(2)毛坯尺寸的展开计算(3)排样及裁板方式的经济性分析(4)工序次数的确定,成品过渡形状及尺寸计算(5)
8、工艺方案的技术经济综合分析比较(6)对冲压模具进行工艺分析、设计模具、模具制图等。2 零件工艺分析及冲压工艺方案拟定2.1 零件的工艺性分析2.1.1 冲压工艺性分析本课题所设计的零件是搭扣,形状如图1所示.分析可知:1)该冲裁件的形状基本对称而规则,排样时废料较少。2)冲裁件的外形转角处避免了尖锐的清角,且R0.25t。3)冲裁件上孔的最小尺寸为3.2,冲孔的最小尺寸为1.3t =1.31.5=1.95mm, 1可行。4)尺寸为未注公差尺寸,按IT14,冲压工艺可行。图1 搭扣零件图Fig 1 Hasp detail drawing2.1.2 弯曲工艺性分析弯曲件的工艺性内容主要在弯曲半径、
9、几何形状和尺寸精度等方面。1)弯曲件的弯曲半径弯曲半径不应过小或过大,弯曲半径过小容易开裂;弯曲半径过大因受到回弹的影响,弯曲角和圆角半径的精度均不能保证。弯曲过程中,弯曲件的外层纤维受到拉应力,变形最大。当弯曲半径很小,小到一定程度时,弯曲件的外层纤维受到拉力过大而出现开裂,造成废品。我们将弯曲时板料最外层纤维濒临拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。各种不同材料,相同料厚时均有一个最小弯曲半径存在,一般情况下,为了防止弯裂,保证产品质量,制件的弯曲半径取大于该材料的最小弯曲半径值。影响最小弯曲半径的因素有:a、材料的力学性能;b、材料热处理状态;c、制件的弯曲角大小;d、弯曲线方向;e、材料表
10、面与冲裁断面质量;f、料宽和料厚。弯曲部位未标注弯曲半径R,根据文献冲压工艺与模具设计表5-2可查出板料10号钢最小弯曲半径r在弯曲线与纤维方向垂直时,r=0.1t(t为料厚),代入得: r=0.15mm 2.5t。经检验,零件的直边高度H=21.5-1.5 =20远大于2.5t,符合弯曲工艺性要求。3)弯曲件的孔边距离弯曲预先冲好孔的毛坯时,如果孔位与弯曲变形区内,由于材料的流动,会使原来的孔变形。为了避免这种缺陷,必须使孔位于变形区外,从孔边到弯曲半径r中心的跑为:当t2mm时,at。经分析,零件的弯曲工艺性良好。2.2 排样方案的设计冲裁件在板料、条料、或带料上的布置方法称为排样法,排样
11、的结果是要画出排样图。排样是否合理直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命,及生产操作方式与安全。因此,在冲压工艺,排样是一项极为重要的,技术性很强的工作。排样搭边方式,搭边数值取决于以下因素:冲件的形状和尺寸;材料的硬度和厚度;排样的方式(直排、斜排、对排等);条料的送料方式(是否有侧压板);挡料装置的形式(包括挡料销、导料销和定距侧刃等形式)。冲件的合理布置(即材料的经济利用)与冲件的外形有很大关系。根据所给板料,和从节省材料出发,现确定排样方法有以下三种:方案a:纵向单行排列,经计算条料宽度基本尺寸为30mm,步距46.25mm,如图2a。方案 b:横向单行排列,经计算条
12、料宽度基本尺寸为48.25mm,步距28mm,如图2b。方案 c:横向双行排列,经计算条料宽度基本尺寸为95mm,布距为26mm,如图2c。 a bc图2 排样图Fig 2 Layout plans2.3 排样方案分析及选用排样的目的是为了在保证制件质量的前提下,合理利用原材料。材料利用率是衡量材料经济利用率的一个重要指标,一个进距内的材料利用率为:=100%.式中:A冲裁件的面积; n一个步距内的冲件数目; b条料宽度; h步距。提高材料利用率主要从减少工艺废料着手,使材料合理利用,从而提高生产效率。设计排样时采用少无废料排样,对节省材料具有重要的意义,且有利于一次冲裁多个工件,故可提高生产
13、效率。同时因其冲切周边减少,又可简化冲模结构和降低冲裁力。在废料排样时,材料利用率可达到70%-90%,根据本次设计要求,由于制件质量和精度要求较低,故设计排样时采用少废料排样,直排,同时根据公式计算比较a种排样方式和b种排样方式的材料利用率,选用b种排样方式。3 冲孔-切断-弯曲级进模的工艺计算及其结构设计综上分析,冲裁件尺寸精度不高,尺寸不大,形状简单,但生产批量较大,根据材料的特点,为保证孔位精度,冲模有较高的生产率,实行工序集中的工艺方案,采用导正钉定位、弹压卸料装置、自然漏料方式的级进模机构形式。3.1 计算毛坯尺寸查工作手册可计算出零件的毛坯尺寸,弯曲半径为R=2mm,则 L1=
14、+ /180(r+kt) (1) L1毛坯长度; 、弯曲件内直边部分长度; t板料厚度; r弯曲半径 k表4-6 k=0.4324 L1=(24-2)+(11.5+10-1.5-2)+1.57X0.432+1.57 =22+18+0.68+1.57 =42.25展开零件尺长为42.25mm。零件图如图3所示图3 零件展开图Fig 3 Parts Drawing3.2 冲裁排样方式的设计及计算排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择合适的搭边值,是降低成本和保证制件质量及模具寿命的有效措施。图2-2中的细实线表示零件对排时的轮廓线,有阴影线的粗实线表示选定了的冲孔与落料,粗
15、实线表示落料后留在条料的的轮廓。排样草图号不画到正式模具图上,却对设计过程很有用途,排样草图可以画得随便一些,简略些,例如忽略零件轮廓的小圆弧、小缺口等,以简化撩样图的绘制过程,但并不影响分析与计算的结果。得用排样草图可以完成下列工作。3.2.1 条料排样的搭边值及载体条料排样的搭边值一般与工件形状、工件厚度t等有关,多工位级进模的搭边值必单工序模的大边稍微大一些。根据文献中国模具设计大典表19.1-18可查得,搭边值a=3mm,a=4mm。为保证载体的强度和送料的稳定性,本设计排样选用双侧载体。3.2.2 步距及步距精度的确定由于本设计排样为单行直排样,有文献多工位级进模设计与制造可知,步距
16、的基本尺寸由下式计算: A=C+a (2)式中:A步距(mm); C与送料方向平行的制件外形尺寸(mm); a制件间搭边值(mm)。由于本次设计零件精度要求不高,故可凭先人经验选取步距精度为0.02mm。3.2.3 条料宽度的确定 料宽的尺寸确定是提供材料的主要依据,也为模具的导料系统设计提供依据,同时也是为多工位级进模实现自动化冲压生产。 本次模具设计由于采用侧压装置使条料与导料板靠紧,条料沿此导料返送进,此时条料宽度B为: B =(D+2a) (3)式中:B条料的宽度(mm); D垂直于送料方向的制件最大外形尺寸(mm); a制件与条料侧面间搭边值(mm); 条料的剪切公差(mm);见文献
17、多工位级进模设计与制造表5-2和表5-3。3.3 冲裁力和功3.3.1 冲裁力F理论冲裁力(N)可按下式计算: F0=Lt (4)式中 L冲裁件周长(mm); t材料厚度; 材料抗剪强度(Mpa)。选择设备吨位时,考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素,实际冲裁力可能增大,所以应取F=1.3F0=1.3LtLtb式中 F最大可能冲裁力(称冲裁力); b材料抗拉强度(Mpa)。3.3.2 卸料力、推件力、顶件力1)卸料力:F卸K卸F (5)式中 F卸卸料力(N); K卸卸料系数; F冲裁力(N)。查表2-2016得 K卸0.48 所以 F卸=0.045=2980 (N)2)顶件力:F顶K顶F
18、 (6)式中 F顶顶件力(N); K顶顶件系数(N); F冲裁力(N)。查表2-2016 得 K顶0.050 所以F顶=0.050=3310(N)3)推件力:F推K推F (7)式中 F推推件力(N); K推推件系数(N); F冲裁力(N)。查表2-2116得 K推0.06 所以F推0.063970(N) 4)弯曲顶件力 (8)式中 顶件力(N); 自由弯曲力(N)。K系数;可查表1.1 所以=7082(N)表1 系数关系表Fig 1 Coefficient of relationship table用途 简单 复杂 顶件 0.1-0.2 0.2-0.4压料 0.3-0.5 0.5-0.8(资料
19、来源:中国模具设计大典,2003年1月第一版,第174页)落料冲孔总的冲压力为F总=F+F卸+F顶+F推=76.46(KN)弯曲总压力为3.3.3 弯曲力的计算理论弯曲力(F)可按下式计算: (9)式中 m相对弯矩; t弯曲件的抗弯系数; 材料的屈服极限(Mpa)。由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲半径、凹模支点间距离、弯曲方式及模具结构等多种因素的影响,用理论公式来计算不但计算复杂,而且也不一定正确。因此在生产中经常采用经验公式计算,作为工艺和模具设计以及选择设备的依据。弯曲力计算的经验公式:对于U型弯曲件: (10)式中 自由弯曲力(N); B弯曲件的宽度(mm); 材料抗拉强度(Mpa
20、);t弯曲件的厚度(mm);r弯曲件的圆角半径(mm);K安全系数,一般取K=1.3。本制件中=23606(N)3.4 压力中心的确定模具的压力中心,就是冲压力的作用点。为了使模具内容能够正常而又平衡的工作,特别是对于大而复杂的冲件、多凸模冲孔以及连续冲裁时,必须使压力中心通过压力机滑块的中心线。对于带有模柄的冲裁模,压力中心需通过模柄的轴心线。否则,在冲裁过程中,会产生偏心载荷,形成弯距,使得模具歪斜,加快压力机滑块与导轨之间以及模具导向装置的磨损,刃口迅速变钝。在实际生产过程中,可能出现由于冲裁件的形状特殊,从模具结构方面考虑,不宜使压力中心与模柄中心线相重合,此时应注意使压力中心偏离,不
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