課程設(shè)計(jì)沖孔落料復(fù)合模.doc
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湘潭大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明題 目: 彈簧卡箍 學(xué) 院: 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè): 材料成型及控制工程 學(xué) 號(hào): 2009501205 姓 名: 1232 指導(dǎo)教師: 肖良紅老師 完成日期: 2013-03-13 目 錄前言第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)31.1零件設(shè)計(jì)任務(wù)31.2分析比較和確定工藝方案3第二章 計(jì)算沖裁壓力、壓力中心和選用壓力機(jī)52.1排樣方式的確定及材料利用率計(jì)算52.2計(jì)算沖裁力、卸料力52.3確定模具壓力中心6第三章 模具工作部分尺寸及公差73.1沖孔部分73.2落料部分7第四章 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸94.1凹模外形尺寸確定94.2其他尺寸的確定9合模高度計(jì)算9第五章模具零部件結(jié)構(gòu)的確定9感言 10前 言 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具時(shí)重要的工藝裝備之一,它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型,模具車(chē)成型由于具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)省料和低成本等特點(diǎn)現(xiàn)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用。模具產(chǎn)業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分,目前我國(guó)模具企業(yè)就達(dá)到3萬(wàn)多家,電子產(chǎn)品、航天航空領(lǐng)域都離不開(kāi)精密模具。許多高精度模具本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分。模具課程設(shè)計(jì)是一個(gè)很專(zhuān)業(yè)的訓(xùn)練環(huán)節(jié),學(xué)生通過(guò)對(duì)金屬制件的沖孔和落料,成型工藝和模具的綜合分析設(shè)計(jì),訓(xùn)練,要求達(dá)到如下目的:1通過(guò)課程設(shè)計(jì),幫助學(xué)生具體運(yùn)用和鞏固模具設(shè)計(jì)課程及相關(guān)課程的理論知識(shí),了解冷沖模的一般設(shè)計(jì)的方法和程序。2訓(xùn)練學(xué)生查詢(xún)相關(guān)資料,如:沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè),沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè),使學(xué)生能熟練地運(yùn)用有關(guān)資料,熟悉有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范,使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行估算等方面的全面的訓(xùn)練。3掌握模具的基本設(shè)計(jì)方法和程序,綜合運(yùn)用相關(guān)專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí),并按照有關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范,進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能訓(xùn)練,為今后在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中打好必要的基礎(chǔ)。一、零件工藝性分析工件為圖1所示的落料沖孔件,材料為10鋼,材料厚度1mm,生產(chǎn)批量為大批量。工藝性分析內(nèi)容如下:1材料分析10鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的成型性能,抗剪切強(qiáng)度,為260340 Mpa,屈服強(qiáng)度為295-430 MPa,屈服強(qiáng)度為210 MPa,伸長(zhǎng)率26%。其力學(xué)性能是強(qiáng)度,硬度低,塑性韌性好具有較好的沖裁成形性能。2結(jié)構(gòu)分析 零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng),無(wú)尖角,對(duì)沖裁加工較為有利。零件中部有一圓孔,孔的最直徑為6mm,滿(mǎn)足沖裁最小孔徑dmin1.0t=1mm的要求。另外,經(jīng)計(jì)算圓孔距零件外形之間的最小孔邊距為9.5mm,滿(mǎn)足沖裁件最小孔邊距l(xiāng)min1.5t=1.5mm的要求。所以,該零件的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足沖裁的要求。3精度要求零件上的尺寸均未標(biāo)注尺寸偏差,為自由尺寸,可按IT10IT14級(jí)精度補(bǔ)標(biāo)工件尺寸公差。選定IT10確定尺寸的公差, 孔9取IT9。二、沖裁工藝方案的確定零件為一落料沖孔件,可提出的加工方案如下:方案一:先落料,后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。 方案二:落料沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三:沖孔落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需兩道工序、兩副模具,生產(chǎn)效率低,零件精度較差,在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具,沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證,且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀較簡(jiǎn)單,模具制造并不困難。方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率也很高,但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度,需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正,模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。所以,比較三個(gè)方案采用方案二生產(chǎn)。三、零件工藝計(jì)算1.刃口尺寸計(jì)算根據(jù)零件形狀特點(diǎn),刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.10mm,最大間隙Zmax=0.14mm,X=0.7ZmaxZmin 0.14mm0.10mm0.04mm1)落料件尺寸的基本計(jì)算公式為查得磨損系數(shù)x=1凸模制造公差,凹模制造公差長(zhǎng)47.08mm, , , 長(zhǎng)5mm, , 高12mm, , 高6.5mm, , , 2)沖孔件尺寸的基本計(jì)算公式為查得磨損系數(shù)x=0.75凸模制造公差,凹模制造公差孔6, 2.排樣計(jì)算分析零件形狀,應(yīng)采用單直排的排樣方式,零件可能的排樣方式有圖2所示兩種。查表得延邊a=,1.8工件間a1=1.5 方案a方案b比較方案a和方案b,方案b所裁條料寬度過(guò)窄,剪板時(shí)容易造成條料的變形和卷曲,所以應(yīng)采用方案a?,F(xiàn)選用4000mm1000 mm的鋼板,則需計(jì)算采用不同的裁剪方式時(shí),每張板料能出的零件總個(gè)數(shù)。(1)裁成寬60.68mm、長(zhǎng)1000mm的條料,則一張板材能出的零件總個(gè)數(shù)為(2)裁成寬60.68mm、長(zhǎng)4000mm的條料,則一張板材能出的零件總個(gè)數(shù)為 比較以上兩種裁剪方法,應(yīng)采用第1種裁剪方式,即裁為寬60.68mm、長(zhǎng)1000mm的條料。其具體排樣圖如圖3所示。3.沖壓力計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計(jì)模具。壓床的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力,以適應(yīng)沖裁的要求。平刃模具沖裁是,其沖裁力F0可按下式計(jì)算: 式中 t材料厚度,1mm; 材料抗剪強(qiáng)度(Mpa); L沖裁周長(zhǎng),164.16mm;m與相對(duì)間隙有關(guān)的系數(shù),取1.2;材料抗拉強(qiáng)度,取400MPa考慮到模具刃口的磨損,凸凹模間隙的波動(dòng),材料機(jī)械性能的變化,材料厚度偏差等因素,十級(jí)所需沖裁力還須增加30%,即 經(jīng)計(jì)算260 Mpa沖孔沖裁力為: ;推薦力:頂件力:卸料力:F沖材力;n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的零件數(shù),;t為材料厚度;h圓柱形凹模腔口高度;K1、 K2 、K3推件力、頂件力及卸料力系數(shù),查表得0.055 ,0.06 ,0.05計(jì)算得:9141N;3324N;2770N;采用彈性卸料裝置和上出料方式的總沖裁力為: =67.3KN;初選設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)J2316B。4.壓力中心計(jì)算零件外形為對(duì)稱(chēng)件,中間的異形孔雖然左右不對(duì)稱(chēng),但孔的尺寸很小,左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小,所以該零件的壓力中心可近似認(rèn)為就是零件外形中心線的交點(diǎn)。四、沖壓設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小,選取開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J2316B,其主要技術(shù)參數(shù)如下:公稱(chēng)壓力:160kN滑塊行程:70mm最大閉合高度:220 mm閉合高度調(diào)節(jié)量:60 mm滑塊地面尺寸:180mm220mm工作臺(tái)尺寸:300 mm450 mm工作臺(tái)孔尺寸:110 mm220 mm模柄孔尺寸:30 mm50 mm五、模具零部件結(jié)構(gòu)的確定1.標(biāo)準(zhǔn)模架的選用標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸,所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的計(jì)算公式得,凹模高度,凹模壁厚。所以,凹模的總長(zhǎng)為 (取121mm),凹模的寬度為 。模具采用后置導(dǎo)柱模架,如圖:圖6 模架1上模座 2下模座 3導(dǎo)柱 4導(dǎo)套本次設(shè)計(jì)選用導(dǎo)柱導(dǎo)套式,其布置方式為后側(cè)布置。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖件精度以及模具壽命等要求,導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度選擇。導(dǎo)柱和導(dǎo)套為間隙配合,要求配合便面堅(jiān)硬和耐磨,且有一定的強(qiáng)韌性,常用20號(hào)鋼制作,表面經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理,硬度為HRC5862,滲碳層深度0.81.2mm。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,可查得模架規(guī)格為上模座125mm100mm35mm,下模座125mm100mm45mm,導(dǎo)柱22mm130mm,導(dǎo)套22mm70mm28mm。2 .卸料板的設(shè)計(jì)卸料裝置有剛性卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料切力等形式。本次設(shè)計(jì)選擇彈性卸料板,屬于彈性卸料裝置,裝在凹模和導(dǎo)料板上。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,卸料力較小,主要用于板厚在1.5mm以下薄件的卸料工作。彈性卸料板厚度與卸件尺寸與卸料力有關(guān),對(duì)于中小件卸料一般取5至10mm,該處取8mm。3. 沖孔凸模的設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法凸模的固定方法很多,一般凸模固定時(shí)要注意下列問(wèn)題:(1)異形凸模要有防轉(zhuǎn)措施;(2)有導(dǎo)向裝置的凸模,穩(wěn)定性好,可利用卸料板是凸模導(dǎo)向,但要注意他們的配合尺寸;(3)沖小孔,凸模必須考慮導(dǎo)向和保護(hù);(4)快速裝換凸模機(jī)構(gòu)可靠性要好。本次設(shè)計(jì)所選用的圓形凸模結(jié)構(gòu)及固定方法如圖8所示:圖8 沖孔凸模為了增加凸模的強(qiáng)度和剛度,凸模做成臺(tái)階式,用固定板固定,臺(tái)階處圓滑過(guò)渡,以避免應(yīng)力集中。小端是工作部分,其尺寸和公差根據(jù)工件尺寸和制造方法確定。中間臺(tái)階與凸模固定板過(guò)渡配合(H7/m6)。最大臺(tái)階是用其臺(tái)肩保證凸模在卸料時(shí)不被拉出。凸模長(zhǎng)度的確定凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)來(lái)確定。本次設(shè)計(jì)采用固定卸料板和導(dǎo)尺的模具結(jié)構(gòu),凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算: (公式19)式中 L凸模長(zhǎng)度(mm); 凸模固定板厚度(mm); 凸凹模固定板(mm); 卸料板厚度(mm); 凸模進(jìn)入凹模的深度(0.51mm); 附加長(zhǎng)度,包括凸模的修模量及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板之間的安全距離等。一般取h=1520之間。所以凸模長(zhǎng)度為L(zhǎng)=8+13+1+3=25(mm)凸模強(qiáng)度校核對(duì)于特別細(xì)的凸?;蛐⊥鼓_裁厚而硬的材料是,必須進(jìn)行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校核。但是一般情況下,凸模的強(qiáng)度時(shí)足夠的,沒(méi)有必要作強(qiáng)度校核。4.卸料裝置中彈性元件的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置,彈性元件選用橡膠,其尺寸計(jì)算如下:橡膠工作行程=卸料板工作行程+模具修磨量(4mm6mm)即 H工作=h工作+h修磨 h工作=h1+h2+t式中 h1凸模進(jìn)入卸料板的高度1mm;t板料厚度0.5mm即 h工作=h1+h2+t=1+0.5=1.5H工作=h工作+h修磨 =1.5+(46)=5.57.5取 H工作=6mm橡膠的自由高度H自由,橡膠的工作高度取自由高度的25%,即可得H自由=4H工作=24mm查表得 矩形橡膠在預(yù)壓量為30%時(shí)的單位壓力為1.52MPa 橡膠截面積: 式中 A橡膠墊橫截面積(mm) F橡膠產(chǎn)生的壓力,設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力(N); P與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力(Mpa) 選取兩塊橡皮,即每塊橡皮的面積為A1= 471mm2 D= = 24.5mm 取 D=25mm橡膠的校核:橡膠的校核要求橡膠的高徑比在0.51.5之間。在此0.5=0.96,1.5選用的兩塊2528的橡膠墊即可以滿(mǎn)足要求凸模、凹模固定板的計(jì)算凹模固定板的平面尺寸與凹模的外型尺寸相同,厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍根據(jù)凹模的外形尺寸可以得到凸模固定板的長(zhǎng)度L=110mm,寬度B=80mm,H=(0.60.8) 16=9.612.8;查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典續(xù)表22.5-15, 取其高度H=12mm 選用材料為45鋼,固定板的凸模安裝孔與凸模采用過(guò)渡配合H7/m6,壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。9.3、上下墊板墊板的用于直接承受凸模的壓力,以降低模坐的單位壓力,防止模坐被局部被壓陷。查表取墊板厚度為6mm.其外形尺寸為121906mm六、模具裝配圖(在后頁(yè))結(jié)束感言 在這一個(gè)星期的學(xué)習(xí)中,經(jīng)過(guò)老師的辛勤的指導(dǎo),我受益頗多。這次實(shí)訓(xùn),可以說(shuō)這次是大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中最重要的一次實(shí)訓(xùn),以前的實(shí)訓(xùn),都是為這次打好基礎(chǔ)。在這期間,我學(xué)習(xí)了如何合理的設(shè)計(jì)一整套模具,對(duì)自己的能力有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí),同時(shí)也提升了自己的多方面能力,為大學(xué)畢業(yè)以后找工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),不會(huì)茫然不知所措,不會(huì)問(wèn)什么都一竅不通。然而,這次實(shí)訓(xùn)我們學(xué)習(xí)的只不過(guò)是一些皮毛,更深層的還在于我們以后自己的學(xué)習(xí)探索,俗話說(shuō):“要想為事業(yè)多添一把火,自己就得多添一捆材”。我對(duì)此話深有感觸。要想事業(yè)更加成功,在校期間我們就應(yīng)該更加努力學(xué)習(xí)。我們和老師交流的時(shí),使我們對(duì)社會(huì)工作經(jīng)驗(yàn)有了許多認(rèn)識(shí),工作時(shí)要求是嚴(yán)格的,不會(huì)馬馬虎虎,自己做出的東西自己要負(fù)責(zé)。同學(xué)之間也互相幫助,和同學(xué)討論,幫助別人的同時(shí)也充實(shí)鞏固了自己。在以后的學(xué)習(xí)中,應(yīng)該更加努力,不能荒廢時(shí)間,淵博的知識(shí)對(duì)自己的工作是一個(gè)極其強(qiáng)大的助力。不能粗心,要仔細(xì)。最后,對(duì)耐心指導(dǎo)我們的老師們,祝你們工作順利,天天開(kāi)心附送裝配圖拍樣圖凹模, 凹凸模固定板 凸模裝配圖主圖- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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