178 固定墊板沖裁模具設計

178 固定墊板沖裁模具設計,固定,墊板,模具設計 固定墊板沖裁模具設計,姓名：劉禮 班級：機制052 學號： 20050434 課題類型： 畢業(yè)設計 指導老師： 樊十全老師 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化,設計零件圖樣,零件名稱：固定墊板 沖壓技術要求 材料：Q235 材料厚度：2.5mm 生產(chǎn)批量：月產(chǎn)47萬件 精度要求：保證中心孔與外形輪廓的一定位置精度,,沖裁模設計程序及步驟,1.沖裁件的工藝性分析和方案確定 1.1零件的工藝性分析 圖樣所示零件均未標注公差的一般尺寸,按慣例取公差等級IT12 級,符合一般沖壓的精度要求,模具精度取 IT9 即可。 圖樣零件材為 Q235 鋼板,能夠進行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,價格適中。 外形落料的工藝性: 零件屬于中小零件,材料厚 t= 2.5mm,外形簡單,結構對稱,是由圓弧和直線組成,尺寸精度要求一般,因此可用沖裁落料工藝。 沖孔工藝: 沖中心孔孔徑為 20 mm,兩小孔孔徑為 10 mm,中心孔與兩個小孔之間距離為5 mm,材料Q235抗剪強度τ=310～380Mpa,一般沖孔?？蓻_壓的最小孔徑為d≥t=2.5 mm,故各孔均符合沖壓工藝要求?？壮叽缇纫笠话憧刹捎脹_孔工藝。 綜合以上幾個方面的情況可認為圖樣所示主要沖壓工序的工藝性良好。,2.2確定合理沖壓工藝方案 圖樣所示零件所需的基本工序為沖孔、落料?？蓴M定出如下工藝方案: 方案1.用單工序模分四次加工,即:沖孔(中心孔)—沖孔(小孔)--沖孔(小孔)—落料。 方案2.用單工序模和復合模分兩次加工,即:落料—沖孔(中心孔和小孔) 。 方案3.用復合模一次加工。 方案4.用極進模沖制。 采用方案1、2工序太多會使工件尺寸的積累誤差加大,生產(chǎn)率低,操作不方便也不安全,但模具簡單,制造周期短,不過工序分散,模具和設備數(shù)量要求多。 采用方案3零件生產(chǎn)率提高,尺寸精度較好,使用的設備較少,產(chǎn)品質量高,但復合模具結構復雜,制造精度要求高，成本高且模具壽命較低。,采用方案4生產(chǎn)率提高,尺寸精度可以保證,模具壽命長,但設計制造也復雜。 比較各個方案,方案4適合在大批量生產(chǎn)用任意幾何形狀板類零件沖裁,而且比較簡單，內孔數(shù)量不太多，能夠保證產(chǎn)品的質量,生產(chǎn)效率也高,使用壽命長。 綜合生產(chǎn)成本方案4更經(jīng)濟,現(xiàn)確定用此方案進行生產(chǎn)。 根據(jù)給定的產(chǎn)量的要求,按每月22天/每天8小時計,實行單班生產(chǎn),則每分鐘的產(chǎn)量是45件。 因此采用普通板人工送料,即可滿足生產(chǎn)的需要。 根據(jù)市場的供應情況原材料選1000mm×2000mm×2.5mm熱軋鋼板。,3.毛坯排樣類型及選擇 對所示零件,依據(jù)條料的供應形式，被沖零件形狀及尺寸變形關系，典型的排樣方案有兩種如下圖:,,采用第一種方案要求條料寬度小,模具寬度小,但模具會較長,而且送進步距長,不便實現(xiàn)快速生產(chǎn)。 采用第二種方案模具寬度增加,但模具長度會縮短,送進步距小,便于提高生產(chǎn)效率。 兩種方案的材料的利用率相當,在同樣保證產(chǎn)品質量的情況下,根據(jù)少（無）廢料及最佳經(jīng)濟原則，方案二的生產(chǎn)效率較高,所以考慮擬用第二種排樣方案。,4．零件排樣分析 4.1工序排樣類型 根據(jù)零件的沖壓要求,所以該零件的沖壓適于落料型工序排樣。設定工序排樣為：（1）沖中心孔φ20，（2）沖兩個小孔R5，（3）落料。 4.2確定沖裁位置 沖裁位置的確定既是確定凹模形孔的分布位置，工位數(shù)及各工位的作業(yè)內容，明確零件在模具的沖制順序。 如圖所示 ：,4.3零件排樣樣圖 根據(jù)以上幾個方向的設計,經(jīng)綜合分析比較,可確定圖樣所示零件的沖壓工序排樣圖如圖所示，采用直排的排樣方式，零件的沖制用三工位級進模。 第一工位：沖中心孔 第二工位: 沖小孔 (兩個小孔一個工位完成) 第三工位: 落料 沖缺口 外形落料 沖小孔 沖中心孔,4.4確定步距大小 查表（搭邊數(shù)值表）知，搭邊值為： 沿送進方向搭邊為 =2 mm 側向搭邊為 =2.5 mm 由此可算出步距初定為： S=c+ =2×（5+15）+2=42 mm 式中：c---制品最大寬度（mm） a---零件間側向搭邊值（mm） 由此可以算出一個步距內材料的利用率為： η= ×100%= ×100%=58.3% 式中：A---一個步距內沖裁件的實際面積（mm）； B---條料寬度（mm）； S---步距（mm）。 由利用率可知，排樣合理。,,,,,,4.5計算條料寬度 模具結構采用初始擋料銷和擋料桿定距裝置，并在條料的送進過程中安有側壓裝置，這樣能使條料始終緊靠同一側導料板送進，因此只須在條料與另一側導料板間留有間隙，故按下式計算，查表得：△=0.8,Z=5 條料寬度： B=（Dmax+2a)=（70+2×2.5)=75 mm 導料板之間的距離： A=B+Z= Dmax+2a +Z =70+2×2.5+5 =80 mm 式中：B---條料寬度（mm）； A---導料板之間的距離（mm）； △---條料寬度的單向（負向）偏差（mm）； Z---導料板與最寬條之間的間隙（mm）； a---側搭邊值（mm）； Dmax---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸（mm）。,,4.6條料尺寸及步距精度 條料寬度定為 B=75 mm ， 步距為 S=42 mm； 步距精度: 工位數(shù)為 n=3 ； 由輪廓尺寸精度查得T1=0.1； 根據(jù)沖裁的間隙 從修正系數(shù)表中查得 K=1.00； 根據(jù)經(jīng)驗公式:±T/2 =±T1K/2×1.44=±0.0314 取±T/2=0.04 ±T/2---步距對稱偏差值； T1---沖件沿送料方向最大輪廓尺寸精度提高三級后實際公差值； n---工位數(shù)； k---修正系數(shù)。 4.7零件產(chǎn)品材料成本,,由鋼板尺寸規(guī)格1000mm×2000mm考慮到材料的利用率和可保持連續(xù)沖裁狀態(tài)的送料穩(wěn)定,可將板料按下圖所示裁成條料進行沖壓,這樣每塊板裁成13條長度為1972mm、寬度為75mm的條料。 每整塊鋼板可沖的零件數(shù)為 47個×13=611個,正常情況下每月使用770張鋼板，每張鋼板的重量約為 13 kg,所以每月需要 10010kg的鋼板,設每噸鋼材2725元,則算出每個零件的材料成本約為0.058元。,5.沖裁力的計算 5.1沖裁力的分類及計算步驟 按工序排樣圖所示,該零件沖壓力由多個部分組成: 沖孔力 F :由四個部分組成,即F1、F2、F4，其中F1為沖中心孔的力， F2沖為兩小孔的力， F4為沖缺口的力。 落料力F3：F3為沖外形輪廓的落料力。 推件力Ft:有三個部分組成,沖中心孔和兩個小孔及沖外形輪廓還有沖缺產(chǎn)生的力。,,,,,,,,(1).計算沖裁力公式為:F=KLtτb F-------沖裁力(N); L-------沖裁周邊長度(mm); t-------材料厚度(mm); τb-----材料抗剪強度(Mpa); k-------修正系數(shù)，一般K取1.3。 由設計手冊查得τb=310-380Mpa,取τb=343Mpa,修正系數(shù)k取1.3。 F1=KL1tτb=70006.3 N F2=KL2tτb=70006.3 N F4=KL4tτb= 33442.5 N (2).計算落料力： F3=KL3tτb=1.3×[2(5+5+40)+3.14×30]×2.5×343=216484.45 N (3)計算推件力公式為:Ft=nKtF,,,,,,,Ft---------推件力(N) n ---------同時卡在凹模內的沖裁件數(shù) K ---------推件力系數(shù) 由表推件力系數(shù)查出 k=0.055 ; n=h/t h為凹模型口直壁高度,t為板料厚度. 由模具設計手冊查得 h=5 mm,n=5/2=2.5個 推件力： Ft1=nKtF1=2×0.055×70006.3=7700.693N Ft2=nKtF2=Ft1=7700.693N Ft3=nktF3=2×0.055×216484.45=23813.3N Ft4=nKtF4=2×0.055×33442.5=3678.67N 則有: Ft=Ft1+Ft2+Ft3+Ft4=42893.365N (4)總的沖壓力近似為: F總=F3+F1(F2)Ft3+Ft1(Ft2) =216484.45+70006.3+23813.3+770069=318004.77N≈318KN,,,,,,,5.2壓力中心的確定 用解析法作法如下: 任意選取一點為原點，送料的反方向為x軸。 如圖所示： 由壓力中心計算公式:X0=(F1X1+F2X2+F3X3+F4X4)/(F1+F2+F3+F4) Y0=(F1Y1+F2Y2+F3Y3+F4Y4)/(F1+F2+F3+F4) 取X1=157,X2=115,X3=73,X4=10, Y1= Y2= Y3= Y4=40 將F=KLtτb代入上面方程,可求得: X0=90.22 Y0=40 即壓力中心在落料中心偏右距離為17.22mm的位置。,,,,,,,,,6. 模具結構示意圖,,,,6.沖裁模刃口尺寸計算 6.1落料凸、凹模刃口尺寸計算 落料凸凹模的刃口尺寸由于零件的外形比較復雜,為保證零件沖壓精度要求，采用凸、凹模配合加工的方法加工,落料時應以凹模為基準來配作凸模,根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化情況將零件各尺寸分類:A1，A2，C。如下圖所示：,,,,,根據(jù)零件的形狀，凹模磨損后其尺寸變化有兩種情況： （1）凹模磨損后變大的尺寸（圖中A1、A2 ），即按一般落料凹模尺寸公式計算， 查表得Zmin=0.360 ，Zmax=0.500，χ=0.75 按行業(yè)標準查制造精度得△1=0.30 ， △2 =0.25 A =(A -χ △1) =(70-0.75×0.30) =69.775 A =(A -χ △2) =(40-0.75×0.25) =39.813,,,,,,,,,,,,1d,1,0,,+σ1d,0,+0.3/4,0,+0.075,2d,2,0,+σ2d,0,+0.25/4,0,+0.063,(2)凹模磨損后無變化尺寸(圖中C),零件尺寸標注為5。 按行業(yè)標準制造精度查手冊得△=0.12 C =c+δ =5±0.12/4=5±0.03 查表得Zmin=0.360 ,可以保證雙邊間隙為0.360。 凸模尺寸按凹模實際尺寸配做, A ，A ，C ---------凹模刃口尺寸 A1 ，A ，C --------與A ，A ，C 相對應的沖裁件的基本尺寸 △----------------------零件的制造公差 δ ----------------------凹模制造公差 當標注為+δ 或-δ 時取δ =△/4；當標注為±δ 時取±δ = △ /8。 A =69.775 mm，A =39.813 mm，Cd=5±0.03mm 而凸模的尺寸為相應的 69.775mm；39.813mm；5mm。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,d,d,1d,2d,d,1,2,1d,2d,d,d,d,d,d,d,d,1d,0,+0.075,2d,0,+0.063,8.模具的裝配圖 如下：,謝謝 歡迎各位老師批評指正！,