冲孔复合模具设计5226.doc
《冲孔复合模具设计5226.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冲孔复合模具设计5226.doc(20页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、 冲孔复合模具设计 第 20 页 共 20 页冲孔复合模具设计摘要:垫圈冲孔复合模设计,它的结构的主要特征是有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凹凸模。这一复合模为倒装式复合模,凹凸模装在下模,落料凹模和冲孔凸模装在上模。采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下,刚性冲件由打杆、推板、连接推杆组成。冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下,无顶件装置,结构简单,操作方便,主要完成冲孔、落料两道工序。由打杆顶出制件,橡胶垫驱动的卸料板卸除条料。由弹性挡料销和导料销定位、导料。模架为后侧导柱圆形模架,压入式模柄。由于垫圈的生产为大批量生产,所以在使用模具的前后都应注重模具的保养和修复,防止生产出误差过大的
2、不合格产品。本次设计使用CATIA绘制零件实体并完成装配,进而生成装配工程图和相关的零件图。关键词:冲孔复合模具 CATIA 设计1 引言1.1CATIA简介本次设计主要运用了CATIA进行作图设计,下面是关于CATIA的简单介绍。CATIA具有完备的设计能力和很大的专业覆盖面,它是一套集成的软件应用包,内容覆盖了产品设计的各个方面,包括:计算机辅助设计(CAD),计算机辅助工程分析(CAE)和计算机辅助制造(CAM)。它既具有各种类型的协同产品设计的必要功能,也可以进行无缝集成完成支持“端到端”的企业流程解决方案,其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更使企业竞争力和生产力的提高。使用
3、CATIA V5版本,可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中,可以对产品的开发过程进行仿真,实现工人之间的电子通信和产品整个开发过程,包括概念设计、详细设计、工程设计、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。总的来说,CATIA具有以下几个方面的特点和应用。(1) 先进的混合建模技术和后期修改性。 设计对象的混合建模:在CATIA V5的设计环境中,无论是实体还是曲面,都做到了真正的互操作。 变量和参数化混合建模:在设计时,用户不必考虑参数化设计目标,CATIA V5提供了变量驱动和后参数化能力。 几何和智能工程混合建模:对于一个企业来说,可以将企业多年
4、的经验积累到CATIA V5的知识库中,用于指导企业新员工,或者指导新产品的开发,以缩短新产品推向市场的时间。 方便的修改性:CATIA V5具有方便的修改能力。无论是实体建模还是曲面造型,由于CATIA V5提供了智能化的树结构,用户方便快捷的对产品进行重复修改。在设计的过程中做修改,或者是对方案的更换,都是很简单的事情。 (2)CATIA V5提供了各模块的全相关性和完备的设计能力。CATIA V5的各个模块以相同的数据裤为前提,因此CATIA V5的各个模块存在着真正的全相关性。三维模型的修改能完全体现在二维、有限元分析、模具和数控加工的程序中。这样就使产品就从概念设计到最终产品的形成,
5、从单个零件的设计到最终电子样机的建立,具有统一的数据结构,也将机械设计、工程分析及仿真、数控加工和网络应用解决方案有机的结合在一起,为用户提供完整的解决方案和严密的无纸工作环境。 (3)并行工程的设计环境。CATIA V5提供了多模型链接的工作环境及混合建模方式,使得并行工程设计模式已不再是概念,总设计部门只要把基本的结构尺寸发放下层部门,各分系统的人员便可以开始工作,即可协同工作又不互相牵连:由于模型之间的相互联结性,使得上游设计结果可作为下游设计的参照,同时,上游设计的修改可直接对下游工作进行刷新,实现真正的并行设计工作环境,从而大大缩短设计周期。 (4)强大电子商务能力。CATIA V5
6、的基础结构支持即插即用功能的扩展,如OLE;可使用Visual Basic进行高级宏编程。因此,不管工厂规模如何,使用电子设计和文件资料的二次开发应用,会大大增强企业的竞争力。 (5)与NT和UNIX硬件平台的独立性。CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的,并在所有其支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。1.2模具工业及其发展1、模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基础工艺装备,在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中60%90%的产品零件、组件和部件
7、的生产加工。、模具生产出的制件具有较高的精度、复杂度、一致性、生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具制造的重要性还体现在市场需求上,仅以汽车摩托车行业的模具市场为例。在发达的国家中,模具的最大市场主要在汽车摩托车这一块,占市场的50%左右。汽车基本车型不断增加,模具的更新换代也会随之而来。汽车换型时约有80%的模具需要更换。中国摩托产量位居世界第一,据统计,我国摩托车共有14种排量、80多个车型,1000
8、多个型号。单辆摩托车的零部件有过半的零件生产需要模具。其他的行业,如电子,通信,家电及建筑等,也存在巨大的模具市场。2、我国模具技术的现状及发展趋势我国模具工业从起步到现在,历经了半个多世纪,近几年来,我国模具技术有了很大的发展,模具水平有了较大的提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命的模具有了很好的提升。我国主要汽车模具企业,已能生产部分轿车覆盖件模具体现高水平制造技术的多工位级进模,已经从电机、电铁芯片模具,扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模热流道技术更趋成熟,气体辅助注射技术已开始采用。模具质量、寿命显著提高,模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CA
9、E技术在大范围内得到较为广泛的应用。电加工在制造模具的发展中有着举足轻重的作用。模具加工机床品种增多,水平明显提高。模具标准件应用更加广泛,品种有所扩展。模具材料方面由于对模具寿命的重视,优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步,模具水平得以提高,模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头得到控制,模具出口量稳步增长。模具技术有以下发展趋势:(1) 模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三维化、正能化和网络化方向发展(2) 模具制造向高效、精密、复合和多功能方向发展(3) 快速经济制模技术得到应用(4) 特种加工技术有了进一步发展(5) 高速铣削加工得到更广泛的应用(
10、6) 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用(7) 超精加工和复合加工将得到发展(8) 模具标准化程度将不断提高(9) 模具材料及表面处理技术发展迅速2 工艺分析及模具结构设计2.1设计要求图1 零件图如图1所示零件:垫圈(摘自GB/T97、1-2002)生产批量:大批量材料:08F优质碳素结构钢 t=2mm设计该零件的冲压工艺与模具 2.2零件的工艺析 产品为规则圆形,落料和冲孔也均为圆形。形状结构对称且简单,无狭槽和尖角;孔与零件边缘之间的最小距离满足c1.5t要求。 ( 1.5t=3)(1) 尺寸精度 任务书对冲件的尺寸精度没有作要求。 所以根据其他技术要求来确定尺寸精度。(
11、2)冲裁件断面质量 本零件在断面粗糙度上没有要求,所以只要模具精度达到一般要求,在冲裁后加修整工序,冲裁件断面的质量就可以保证。(3)产品材料分析 对于冲压件材料的要求是低强度,高塑性,表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料为08钢,属优质碳素结构钢,其力学性能是强度、硬度低而塑性较好,非常适合冲裁加工。其冲裁出的产品表面质量和厚度公差可以很好的得到保证。 经上述分析,该零件适合冲裁加工。 选用一般模具材料就能够满足该模具对材料强度的要求,又由于零件为大批量生产,选用模具材料时适当提高模具材料的一个档次。从零件精度方面看,该零件对公差等级没做特别要求,设计精度要求较低,普通冲裁模生产
12、的冲件一般都可以达IT11级,所以选用的冲裁模为一般精度就可以满足此零件的生产要求。 查看参考文献5中的表格11-9,比较三种主要冲模,根据零件的实际尺寸情况,决定采用复合模冲裁该零件。由于冲模的结构简单、制造周期短,价格低,而且通用性好,所以采用复合模冲裁该零件。2.3排样和压力计算1、排样零件为规则圆形 ,考虑到零件为大批量生产,如果采用交叉双排或多排,则模具尺寸和结构就会相应增大,从而增加模具生产成本,所以本设计决定采用单排结构。如图2所示。图2 排样查看参考文献10,确定搭边当t=2时,a=2.4mm,b=2mm所以条料宽度B=44+2.4*2=48.8mm材料利用率:式中 一个歩距内
13、冲裁件数目; A冲裁件面积; S歩距长度; B板料宽度;取:n=1; A=*22=1520.53;S=46;B=48.8 =1520.5346*48.8=67.73%2、 计算冲压力(1)冲裁力冲裁力公式为 式中 冲裁力; 冲孔冲裁力; 落料冲裁力。(2) 冲孔冲裁力 式中 K系数(取K=1.1); 孔的个数,n=1。 冲孔周长,mm 材料厚度, 材料抗剪强度,查参考文献10知,MPa。 (3) 落料冲裁力。 所以 (4)卸料力 式中 卸料系数,查参考文献10知,取。 所以 (5)推料力 式中 推料系数,查参考文献10取。 同时卡在凹模洞孔内的件数,。 所以 (6)顶件力 式中 顶件系数,查参
14、考文献10取。 所以 (7)总冲压力 冲裁时,压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。总的冲压力为 选定符合压力供给要求的压力机J23-16。3、计算模具压力中心 该零件完全对称,模具的压力中心即是几何图形的中心。2.4 凹模设计1、凹模刃口的结构型式 该设计选取整体式的凹模,冲裁凹模的刃口型式有直筒形和锥形两种,冲裁的垫圈的形状为规则的圆形,厚度薄,尺寸的精度要求不严格,零件是机械力推出,不自动下落。所以选用直筒形式的凹模刃口,强度较高,修模后刃口尺寸不变,适于大批量生产。查参考文献5可知,其形式如下图3图3 凹模刃口2、 凸凹模外形尺寸的计算与选取(1)凹模壁厚和厚度 由参考文献5
15、中查表知,凹模的壁厚最小为2836mm。凹模的厚度不小于10mm。(2)凸凹模的最小壁厚凸凹模的内外缘均为刃口。壁厚的尺寸,从强度方面考虑,其壁厚应受最小值限制。凹凸模的最小壁厚与模具结构有关:当模具为正装时,内孔不积存废料,胀力小,最小壁厚应小一些;当模具为倒装结构时,若刃口为直筒形式,且采用下出料方式,则内孔积存废料,胀力大,故最小壁厚应大些。本设计中采用倒装复合模,查参考文献5知,当材料厚度t=2mm时,最小壁厚为4.9mm。3、冲孔凸模尺寸图4 凸模(1)冲孔凸模长度如图4 L=H1+H2+t+H3 式中 凸模固定板厚度; 18mm 凹模厚度, t板材的厚度,t=2mm H3超出的余量
16、,取2mm因此有 (2)凸模强度(压应力)校核校核公式为 式中 凸模最小断面积,; 凸模材料的许用压应力,凸模材料选用Cr12MoV,查参考文献5知,(10001600)MPa,取1200 MPa。因为 MPa所以凸模强度校核符合要求。(3)凸模刚度(细长杆失稳)校核。校核公式 式中 凸模最大自由高度; E 凸模材料弹性模量,一般取MPa; 凸模最小断面惯性矩,圆形断面; 支承系数,无导板导向;安全系数,钢取23。 代入公式得 mm实际 mm4652mm 所以凸模刚度符合要求2.5 模具总体结构设计冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中,积累到一定数量,由下模漏料孔排出,不必清除废料,操作方便,应用
17、很广,但工件表面平直度较差,凸凹模承受的张力较大,因此凸凹模的壁厚应严格控制,以免强度不足。经分析,此工件有一个孔,若采用正装式复合模,操作很不方便;另外,此工件无较高的平直度要求,工件精度要求也较低,所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑,决定采用倒装式复合模。1、送料定位机构设计 采用定位销纵向定位,安装在凹模和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入让位孔内,工作很方便.2、 卸料机构设计(1)条料的卸除 采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模,所以卸料板安装在下模。(2)工件的卸除 采用刚性推件装置将工件从落料凹模中推下,落在模具工作表面上。(3)冲孔废料的卸除 下模座上采用漏料孔排出。冲
18、孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量,便从下模座的漏料孔中排出。 3、出件机构设计 因为是复合模结构,所以采用上出件机构2.6 其它模具零件的设计及选用根据复合模具形式特点:凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94,确定其它模板尺寸列于表1:表1模板尺寸表序号名称直径厚材料数量1上垫板100645钢12凸固定板1001845钢13空心垫板100645钢14上卸料板1001445钢15凸凹模固定板1002345钢16下卸料板100845钢1橡胶弹性体的选用:在这里橡胶板的主要作用就是利用橡胶给卸料板施加一个卸料力,关于橡胶的厚度根据经验选用h=8mm。凹模固定板、橡胶板与卸料板固定在一起,
19、固定的时候使橡胶收缩5mm,然后再根据试模的情况适当调整橡胶需要收缩的厚度。模架的选择:根据GB/T2851.5-90,由凹模周界LB 100100,根据GB/T2851.1-1990及安装要求选取:上模座:18016230,下模座:18016240。导柱:1890,导套:184033。模柄的选择:由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,查参考文献5第348页得尺寸,模柄形状如图5所示:图5模柄3 零件建模 机械装配及工程图 3.1零件建模 在CATIA V5中可以方便快捷的设计出所需要的零件,下面具体介绍上模座、固定板和弹簧的建模步骤。 1、上模座 (1)打开软件,新建文档。“
- 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:
- 冲孔 复合 模具设计 5226
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5517171.html