毕业设计论文落料冲孔复合模具设计.doc
《毕业设计论文落料冲孔复合模具设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计论文落料冲孔复合模具设计.doc(23页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、绪论随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。高产、塑压、压铸、模锻等无切削加工,已成为关键工艺和重要发展趋势,要使这些工艺在现代化企业生产中普遍地有效使用和推广。除了具有各种专用的压力加工机床外,还必须具有相应的模具,而结构先进合理的模具,不但能直接提高冲压工件的质量和数量,而且往往能促进新结构压力加工机床的产生,或者对原有机床的改进、改造更有利。冲模是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计制造上,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相
2、比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在卸料,并在冲孔时起压件作用,定位精度比较高,冲孔质量好,适迅速发展。在新技术不断涌现,技术更新越来越快的背景下,提高模具的设计、制造技术水平对于机电产品质量的提高越显得重大意义。本次模具结构采用弹性用于大尺寸工件的小孔冲压生产。至于制造该模具所涉及到的工序和工艺过程将在以下各章节中详细说明。第1章 冲压模具设计及计算1.1 设计题目落料冲孔复合模具设计1.2 零件结构1.2.1零件名称油封垫片1.2.2冲压零件数据及图样 材料:Q235 厚度:1.0mm 大批量生产制作件样如下:
3、图1.1 零件图1.3 零件的工艺性分析本次设计的冲裁件为上图所示,冲裁落料为外轮廓和中心的圆孔,在冲裁时可一次成型。1.材料:该冲裁件的材料Q235是普通碳素结构钢,具有较好的可冲压性能。2.零件结构:该冲裁件结构较为简单,比较适合冲裁。3.尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸,属自由尺寸。1.4 冲压工艺方案的确定1.4.1冲压工序性质的确定:落料冲孔1.4.2冲压方案的确定:方案一:先冲孔,后落料。单工序模生产。 方案二:冲孔落料复合冲压。复合模生产。 方案三:冲孔落料级进冲压。级进模生产。分析各工序有: 方案一模具结构简单,制造周期短,制造简单,但需要两副模具,成本高而生产效率低,冲压
4、精度低,难以满足大批量生产的要求。 方案二制造精度和生产效率较高,适用于大量生产。 方案三只需要一套模具,提高了生产率,有利于实现生产的自动化,模具轮廓尺寸较大,制造复杂,成本较高,但是模具使用寿命长,有利于大批量生产。通过对上述三种方案的综合比较,选用方案二为该工件的冲压生产方案。1.5 主要工艺计算1.5.1排样设计1.5.1.1搭边值确定:排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率;同时,搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙,从而提高模具寿命。搭边值对冲裁
5、过程及冲裁件质量有很大的影响,因此一定要合理确定搭边数值。搭边过大,材料利用率低;搭边过小时,搭边的强度和刚度不够,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲裁件毛刺,有时甚至搭边拉入模具间隙,造成冲裁力不均,损坏模具刃口。根据生产的统计,正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50以上。影响搭边值的因素:(1)材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些;软材料、脆材料的搭边值要大(2)材料厚度 材料越厚,搭边值也越大。(3)冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值取大些。(4)送料及挡料方式 用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些;用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。(5)卸料方式 弹性
6、卸料比刚性卸料的搭边小一些。1.5.1.2排样方式表1.1搭边a和b数值材料厚度t原件及r2t的圆角工件间a侧面b0.25以下1.82.00.25-0.51.21.50.5-0.81.01.20.8-1.20.81.01.2-1.61.01.21.6-2.01.21.52.0-2.51.51.82.5-3.01.82.23.0-3.52.22.53.5-4.02.52.84.0-5.03.03.55.0-120.6t0.7t由于加工件的厚度为1mm,由上表查的a=0.8,b=1.0.1.5.1.3材料的利用率=nA/bh100%=68% (查冲压工艺与模具设计)式中:A冲裁件面积(包括内形结构
7、废料); n一个进距内的冲裁件数目; b条料宽度; h进距。1.5.2 冲裁力的计算冲片冲制时所需要的冲裁力P按下式计算:(查冲压模具手册)FK(T) (1-1)式中 t加工件的厚度(mm);l冲制轮廓线的长度(mm);l=3.14923.1424226336026.132=218.89mm材料的抗剪程度(Nm2),Q235钢板的抗剪强度取450MNm2;K考虑到钢片厚度公差,冲模间隙的变化,刃口变钝等因素使冲裁力增大的系数,可取K1.3.我设计的的冲制加工件复合模具的冲裁力为:F(Ktl)/9810(1.31218.89450)/981013.06(T)1.5.3 模具总冲压力的计算1.5.
8、3.1冲裁力由前面计算知落料力F落=13.06(T)1.5.3.2 卸料力 F卸K卸F落(查冲压模具手册) (2-1) 式中:K卸卸料力因数,查得K卸0.05。则卸料力:F卸=0.0513.06=0.653(T)1.5.3.3 推件力F推=nK推F落(查冲压模具手册) (2-2) 式中:K推 推件力因数,查得推0.05,N 卡在凹模内的工件数,n=1。推件力则为:F推10.0513.06=0.653(T)1.5.3.4模具总冲压力 F总 F落F卸K推13.06+0.653+0.653=14.366(T)1.6 压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正
9、常工作,应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨间产生过大的磨损,模具导向零件加速磨损,减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心,按下述原则确定:(1)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。(2)工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。(3)形状复杂的零件,多孔冲模,压力中心可用解析法求出冲模压力中心。本次设计的压力中心如图所示:图1.3 压力中心由于本次设计冲件为对称零件,故压力中心在如图所示的 O点。 1.7冲模间隙的确定在冲裁模的设计中,凸凹模间隙的合理选取,是保证模具正常工作、提高
10、冲片质量、延长模具寿命的一个关键因素。理想的间隙应该是板料冲裁断裂时,凸凹模刃口边所产生的裂纹在一条直线上,否则冲片边缘将出现不允许的毛刺,使得刃口粘结严重,磨损加快,进而影响模具的寿命。所以,如何选取合理的凸凹模间隙,是模具设计时不容忽视的问题。根据查阅的资料,在确定间隙值时可以按以下经验公式选用:软材料:t1mm, c=(3%4%)t t=13mm, c=(5%8%) t t=35mm, c=(8%10%) t硬材料:t1mm, c=(4%5%)t t=13mm, c=(6%8%) t t=35mm, c=(8%13%) t根据上述经验公式,本次冲裁模具间隙0.0600.080mm。第2章
11、 冲压设备的选择2.1 冲压技术简介冲压加工是金属塑性加工的基本方法之一,它通过冲压机床经安装在其上的模具施加压力于板料或带料毛坯上,使毛坯全体或局部发生塑性变形,从而获得所许的零件形状。目前,冲压加工主要用于制造金属薄板零件。冷冲压生产技术是冲压技术中运用最多的,其最主要的基础内容是,在充分地了解和掌握各种冲压变形规律的基础上解决冲压加工中出现的各种实际问题,确定最佳工艺参数,以最简便的方式在消耗最低的条件下实现冲压加工过程,获得高质量的冲压产品。冷冲压的最大优点是高效,冲压过程中不需要加热,采用复合模,生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产几十件。 冲压成形理论的研究是提高冲
12、压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论的研究非常重视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善,近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元(FEM)等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数,可实现工艺及模具的优化设计。冲压成型理论的研究,对于冲压技术的发展以及实际生产中提高生产效率,降低生产成本具有重大的意义。2.2 冲压设备的选用为了
13、正确选用冲床,必须了解它的一些主要数据。2.2.1额定吨位冲床铭牌上规定的吨位为冲床的额定吨位。额定吨位的大小,反映冲床的冲裁能力。在我国偏心冲床和曲柄冲床都已成系列生产,额定吨位共有11级,即16、25、40、63、80、100、125、160、200、250、400吨,选择压力机的主要依据是冲裁力,冲裁力也是模具设计所必需的数据。通过前面一章计算可以知道:冲裁力F=14.366T。考虑到生产制造成本和零件加工的广泛性,故选择J21-40型开式固定台压力机,具体的基本参数见表2-1。2.2.2 闭合高度闭合高度是冲模设计和冲模在冲床上安装时都必须考虑的重要因素。闭合高度有两种: (1)冲模闭
14、合高度: 冲模闭合高度是指上、下模在最低工作位置时的冲模高度。(2)冲床闭合高度:冲床上的连杆,可以通过螺纹调节其长度调节量为M。冲床闭合高度是指冲床在M=0时从台面至下止点时滑块下平面间的距离。选择冲床时,须使冲床的闭合高度大于冲模的闭合高度,否则,滑块在上止点时将冲模装在冲床上,冲床开动后将会使冲模损坏。所在本设计中其最大闭合高度为:=上模座+垫板+凸模固定板+落料凹模+下模座+凸凹模即=40+12+24+30+40+44=190(mm)选冲床闭合高度=240,=240-66=174 满足-5mm+10mm (查冲压工艺与模具设计)为最大闭合高度,为最小闭合高度,为闭合高度所以,这套模具设
15、计的最大闭合高度为190毫米。2.2.3台面尺寸(长宽)和台面孔尺寸 在冲模设计和安装时,必须考虑台面尺寸和台面孔尺寸,前者应能保证模具在台面上压紧,后者应能保证冲孔的余料或工件能从台面孔落下。2.2.4 模柄孔尺寸 在冲模设计和安装时, 必须考虑冲床滑块模柄孔的尺寸。通常,模柄外径和模柄孔的配合采用H7/d11。表2-1 J21-40型开式固定台压力机使用说明书序号项目数值单位1公称力40吨2公称力行程4mm3滑块行程80mm4行程次数55次/分5装模高度240毫米6装模高度调节量66毫米7滑块中心线至床身距离500毫米8工作台尺寸前后400毫米左右690毫米9模柄孔尺寸50毫米10工作台厚
16、度80毫米11工作台板孔尺寸135毫米12电机功率4千瓦13机身两立柱间距离250毫米14外型尺寸前后1600毫米左右1100毫米高度2250毫米15基础尺寸前后910毫米左右620毫米16喉高410毫米17机床总重量50吨第3章 模具结构设计3.1冲模的组成 本次设计的复合模具如下图所示:图3.1 装配图1-下模座;2-卸料螺钉;3-导柱;4凸凹模固定板;5-橡胶;6-导料销;7-落料凹模;8-导套;9-螺钉;10-上模座;11-打杆;12-模柄;13-销钉;14-垫板;15-凸模固定板;16-凸模;17-推件块;18-卸料块;19-凸凹模;20-销钉;21-螺钉3.1.1概述冲模的种类很多
17、,但都包括下述几部分零件:1.工作件: 即直接参加冲裁工作的零件,如凸模,凹模。2.定位件: 它的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位,如挡料销。3.脱料件:每完成一次冲裁后,用来退出工件或余料的零件,如卸料板、卸料螺钉组成。4.装配件: 包括模具的其它零件。主要的有控制冲裁时凸模和凹模正确位置的导柱和导套的所谓导向零件,安装和固定用的上模座,下模座, 凸模固定板,垫板,模柄等。3.2 冲模的主要零件3.2.1凸模凸模又称冲头。其工作端的截面形状根据工件形状确定,刃口通常为平的,优点上便于修磨, 凸模的另一端固定于凸模固定板上,固定的方法一般是通过销钉连接,为增强机械强度,在凸模固定端两侧
18、开有小槽。冲模最主要的部分是凸模和凹模。用来制造凸模和凹模的材料应满足下列要求: (1) 能够承受强大的剪切力,压力,冲击力和摩擦力。因此模具刃口需要有很高的硬度,很高的耐磨和耐疲劳的能力以及足够的韧性。(2) 热处理以后的变形应该尽可能的小。 (3) 长期使用中的变形应尽可能的小。根据上述要求,通常采用合金工具钢Cr12作为制造凸模的材料。经过热处理后,其硬度要求达到5860HRC,具有很高的耐磨性。3.2.2 凹模 凹模刃口的周边形状和凸模相同。因为要清除废料或工件,沿深度方向的尺寸不能上下一致,这里有三种基本型式:第一种是孔口一段呈直筒形,以下转为锥形,锥度为12;第二种是孔口一段呈直筒
19、形,落料孔比凹模尺寸大12mm;第三种是具有1以下的全锥形。第一,第二种形式刃口坚固,修磨后尺寸不变,对于形状复杂和精度要求高的零件很适合的。第三种型式适用于冲制形状简单或精度要求较低的工作,它的寿命较长。因为加工时通常把刃口尺寸制成公差的最小值, H7/s6,u5,u6配合尺寸制成公差的最大值或稍许大一些。在第一,二种型式中,孔口的一段高度称为凹模的有效高度。本次设计凹模的有效高度为7mm,总厚度为44 mm。采用合金工具钢Cr12制造,凹模工作表面的粗糙度要求0.4,并要求硬度6064 HRC。 凹模有两种结构:整块的和拼块的。如果是整块的可以直接用螺钉,销子固定和定位于垫板或下模座。如果
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 冲孔 复合 模具设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4879722.html