壓圈墊片、隔板的沖槽-沖孔-落料級進沖壓模具設(shè)計-連續(xù)模含9張CAD圖
壓圈墊片、隔板的沖槽-沖孔-落料級進沖壓模具設(shè)計-連續(xù)模含9張CAD圖,墊片,隔板,沖孔,落料級進,沖壓,模具設(shè)計,連續(xù),cad
目錄
前言 2
一、沖壓件工藝性分析: 4
二、沖壓工藝方案的確定: 4
三、主要設(shè)計計算 4
四、模具總體設(shè)計: 13
五、主要零部件設(shè)計: 14
六、模具總裝圖: 19
七、沖壓設(shè)備的選定: 20
八、 模具零件加工工藝: 21
九、模具的裝配: 24
設(shè)計總結(jié) 26
參考資料 27
前言
大學(xué)五年的大專學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個環(huán)節(jié),是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,采用的模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
在完成大學(xué)五年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí),我熟練的掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識,對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的了解,達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題,在將近兩個月的設(shè)計過程中,我對模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識,豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作方面的知識,而對于模具制造工藝更是實現(xiàn)了新的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下同時在圖書館查閱了許多資料和一些典型實例,明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。在設(shè)計中,與同學(xué)進行充分討論,盡最大努力做好本次畢業(yè)設(shè)計。
在設(shè)計過程中,將有一定的困難,但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力,相信會完美的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗,設(shè)計中不妥之處在所難免,懇請各位老師指正。
零件圖
工件名稱:隔板
工件簡圖:如上圖
生產(chǎn)批量:中批量
材 料:Q235
材料厚度:2mm
一、沖壓件工藝性分析:
此工件沖槽、沖孔、落料三個工序。 材料為Q235鋼,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單,有一個長60mm,寬6 mm的槽和1個φ40mm的孔;孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求,最小壁厚為10mm(槽與φ80mm外圓之間的壁厚)。工件的尺寸全部為自由公差,可看作IT14級,尺寸精度較低,普通沖裁完全能滿足要求。
二、沖壓工藝方案的確定:
該工件包括沖槽沖孔落料、三個基本工序,可有以下三種工藝方案:
方案一:先落料,后沖孔-沖槽。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二:落料-沖孔-沖槽復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三:沖槽-沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需三道工序三副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高,但模具制造難度大,并且沖壓后成品件留在模具上,在清理模具上的物料時會影響沖壓速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較,該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 ????
三、主要設(shè)計計算
(1)、排樣方式的確定及其計算:
設(shè)計級進模,首先要設(shè)計條料排樣圖。隔板的形狀具有圓形的特點,直排時材料利用率較高,應(yīng)采用直排,如圖下圖所示的排樣方法。條料寬度83mm,步距離為81.2mm,一個步距的材料利用率為78%。工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計,考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單,故采用單排排樣設(shè)計,采用手工送料,采用導(dǎo)料板導(dǎo)料、擋料銷擋料。由表2—10(見沖模工藝與模具設(shè)計一書)查得 ,
那么:條料的寬度:B=80+2a1=83mm
條料的步距:S=80+a=81.2mm
導(dǎo)料板的導(dǎo)料尺寸:=B+=83+1=84mm(采用無側(cè)壓裝置,條料與導(dǎo)料板間間隙=1
沖裁單件材料的利用率計算:
排樣圖如下所示:
(2)、沖壓力的計算:
①、落料力的計算:
(K=1.3) ;
—落料力(N);
L —工件外輪廓周長 L=;
t —材料厚度 t=2mm;
—材料抗剪強度(MPa)由書(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)附錄查得=305Mpa;
落料力則為:
②、沖槽、沖孔力的計算:
L1—工件內(nèi)輪廓周長
L1=120+12=132mm
=1.3×132×2×305=104.68KN
③、
L2—工件內(nèi)輪廓周長
L2=;
=1.3×113.6×2×305=90.08KN
即沖裁力為: =++=199.04+104.68+90.08=393.8 KN
④、卸料力的計算:
—卸料力因數(shù),由表2-15(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得=0.06
⑤、推件力的計算:
—推件力因數(shù)
由表2—15(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)
查得=0.05
n=h/t,n=8/2=4
=4×0.05×393.8=78.76KN
⑥、總沖壓力的計算:
故總的沖壓力為
=199.04+104.68+90.08+23.63+78.76=510.79KN(彈性卸料,下出件)
故擬選定J-23-65開式雙柱可傾壓力機
(3)壓力中心的確定及相關(guān)計算:
計算壓力中心時,先畫出凹模型口圖,如下圖所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對稱中心線上,將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L3共3組基本線段,用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標(biāo)(122.8,0)。
由己上計算結(jié)果可以看出,該件的沖裁力比較大,壓力中心偏移坐標(biāo)原點的距離也比較大,為了便于模具有加工和裝配模具中心仍選在坐標(biāo)原點O. 選用適當(dāng)?shù)臎_床, C點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi),滿足要求。
壓力中心數(shù)據(jù)表
基本要素長度L/mm
各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
X
Y
L1=251.2
0
0
L2=132
81.2
0
L3=125.6
81.2
0
合計257.6
122.8
0
(4)工作零件刃口尺寸計算:
在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前,首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點,工作零件的形狀相對較簡單,適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度,使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算,具體計算如下
對工件未注公差可按IT14計算,也可由書附錄查得各尺寸的未注公差。
根據(jù)表2—10(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得沖裁模刃口雙間隙mm, mm。
1)、落料刃口尺寸計算:
的凸凹模的制造公差由表2—12(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得 , 。
由于 , 故采用凸模與凹模 分開加工方法,因數(shù)由表 2—13(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得X=0.5,則:
其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示:
2)、沖槽刃口尺寸計算:
a=,b=的槽凸凹模的制造公差由表2—12(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得和,,由于和,故采用凸模與凹模配合加工方法,因數(shù)由表 2—13(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得X=0.5和X=0.75,則:
,按凸模尺寸配制,其雙面間隙為0.12mm。
3)、沖孔刃口尺寸計算:
的凸凹模的制造公差由表2—12(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得,.
由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法,因數(shù)由表 2—13(見沖模具設(shè)計應(yīng)用實例一書)查得X=0.5 ,則:
,其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示:
5)、卸料橡膠的設(shè)計:
卸料橡膠的設(shè)計計算見如下。選用的四塊橡膠板的厚度務(wù)必一致,不然會造成受力不均勻,運動產(chǎn)生歪斜,影響模具的正常工作。
卸料板工作行程,為凸模凹進卸料板的高度1mm, 為凸模沖裁后進入凹模的深度2mm。
橡膠的工作行程,為凸模修磨量取5mm。
橡膠的自由高度,H取 的25%。
橡膠的預(yù)壓縮量,一般。
每個橡膠承受的載荷,選用四個圓筒形橡膠。
橡膠的外徑,d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑,取d=12mm,p為0.5MP。
校核橡膠的自由高度,滿足要求。
橡膠的安裝高度。
四、模具總體設(shè)計:
1)模具類型的選擇
???? 由沖壓工藝分析可知,采用級進沖壓,所以模具類型為級進
模。
2)定位方式的選擇
因為該模具采用的是條料,控制條料的送進方向采用導(dǎo)料板,無側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距,導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量,可以靠操作工目測來定。
3)卸料、出件方式的選擇
因為工件料厚為2mm,相對較薄,卸料力也比較小,故可采
用彈性卸料。又因為是級進模生產(chǎn),所以采用下出件比較便于操
作與提高生產(chǎn)效率。
4)導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該級進模采用中
間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
五、主要零部件設(shè)計:
(1)工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
① 落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工,將落料凸模設(shè)計成直通式,采用線切割機床加工,2個M12螺釘固定在墊板上,與凸模固定板的配合按H6/m5。其總長L可按公式計算:
L=40+18+2+29=89mm
L-凸模長度
-凸模固定板厚度
-卸料板厚度
t-材料厚度
h-增加長度。它包括凸模的修磨量,凸模進入凹模的深度(0.5-1mm),凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般
取10-20mm。
具體結(jié)構(gòu)如下:
② 沖孔凸模
因為所沖的孔為方形與圓形,而且都不屬于需要特別保 護的小凸模,所以沖孔凸模采用臺階式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換。沖φ40mm孔的凸模結(jié)構(gòu)如下圖:
③凹模
凹模采用整體凹模,各沖裁的凹??拙捎镁€切割機床加 工,安排凹模在模架上的位置時,要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式計算:
凹模厚度 H=kb=0.3×83mm=24.9mm(查表得k=0.3)
凹模壁厚 c=(1.5~2)H=37.35mm~49.8mm
取凹模厚度H=50mm,凹模壁厚c=45mm,
凹模寬度B=b+2c=(83+2×45)mm=173mm
凹模長度L取360 mm(送料方向)
凹模輪廓尺寸為360mm×173mm×50mm,結(jié)構(gòu)如下圖:
(2)定位零件的設(shè)計
落料凸模下部設(shè)置一個導(dǎo)正銷,沖槽凸模下設(shè)置一個導(dǎo)正銷。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正,考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ,所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面,導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。
?起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件,規(guī)格為 8×16。
(3)導(dǎo)料板的設(shè)計
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸,外側(cè)與凹模齊平,導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度,導(dǎo)料板的厚度按表選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作,熱處理硬度為40~45HRC,用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進料端安裝有承料板。
(4)卸料部件的設(shè)計
?① 卸料板的設(shè)計
???? 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同,厚度為
???? 18mm。
卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為40~45HRC。
②卸料螺釘?shù)倪x用
???? 卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺紋
部分為M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
(5)模架及其它零部件設(shè)計
該模具采用后導(dǎo)柱模架,這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè)
位置,沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。
以凹模周界尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mm×L/mm
為φ40×230;導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm為φ40×140×53。分別上模座厚度H上模取55mm,上模墊板厚度H墊取15mm,固定板厚度H取40mm,下模座厚度H下模取65mm,那么,該模具的閉合高度:
H閉=H上模+ H墊+L+ H + H下模-h(huán)2 =(55+15+89+50+70-2)mm=277mm
?式中 L——凸模長度,L=74mm;
H——凹模厚度,H=50mm;
h2——凸模沖裁后進入凹模的深度,h2=2mm。
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-63的最大裝模
高度(300mm),可以使用。
根據(jù)主要工作部分尺寸、結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸,參照有關(guān)資料,可選取級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架(GB/T2851.5—1990).即:
上模座: 400×173×55 HT200
下模座: 400×173×70 HT200
下模座輪廓尺寸:L=400mm;
B=173mm;
S=390mm;
R=55mm;
A1=160mm;
A2=290mm;
六、模具總裝圖:
通過以上設(shè)計,可得到如下圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模(2個)、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料,以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。
條料送進時采用活動擋料銷作為粗定距,在落料凸模上安裝一個導(dǎo)正銷,另一個導(dǎo)正銷利用條料上a=60,b=6孔作導(dǎo)正銷孔進行導(dǎo)正,以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第二步?jīng)_壓后,把條料抬起向前移動,用落料孔套在活動擋料銷上,并向前推緊,沖壓時凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距?;顒訐趿箱N位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm,沖壓過程中粗定位完成以后,當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時,由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距,精度可達0.02mm。
七、沖壓設(shè)備的選定:
? ?通過校核,選擇開式雙柱可傾壓力機J23-63能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下:
公稱壓力:630KN
滑塊行程:100mm
??最大閉合高度:360mm
???? 最大裝模高度:300mm
工作臺尺寸(前后×左右):570mm×860mm
???? 墊板尺寸(厚度×孔徑):50mm×155mm
???? 模柄孔尺寸:φ50mm×70mm
???? 最大傾斜角度:25°
八、 模具零件加工工藝:
本副沖裁模,模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板,若采用線切割加工技術(shù),這些零件的加工就變得相對簡單。
圖(a)所示落料凸模的加工工藝過程如下表所示。凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件,其加工工藝比較規(guī)范。圖(b)所示凹模的加工過程與(沖模工藝與模具設(shè)計一書)所示落料凹模的加工過程完全類似,見表即可,在此不再重復(fù)。
落料凸模加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工序簡圖(示意圖)
1
備料
將毛坯鍛成長方體90×90×70
2
熱處理
退火
3
刨
刨六面,互為直角,留單邊余量0.05mm
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨六面互直角
6
鉗工劃線
劃出各孔位置線
7
加工螺釘孔、安裝孔及穿絲孔
按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔
8
熱處理
按熱處理工藝,淬火回火達到58-62HRC
9
磨平面
精磨上下兩平面
10
線切割
按圖線切割,輪廓達到尺寸要求
11
鉗工精修
全面達到設(shè)計要求
12
檢驗
九、模具的裝配:
根據(jù)級進模裝配要點,選凹模作為裝配基準(zhǔn)件,先裝下模,再裝上模,并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見下表所示。
隔板連續(xù)模的裝配
序號
工序
工藝說明
1
凸模凹模預(yù)配
1. 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
2. 將凸模分別與相應(yīng)的凹模相配,檢查其間隙是否加工均。不合適者應(yīng)重新修磨或者更換。
2
凸模裝配
以凹??锥ㄎ唬瑢⑼鼓7謩e壓入凸模固定板的形孔中,并擠緊牢固。
3
裝配下模
1.在下模座上劃中心線,按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板。
2.在下模座、導(dǎo)料板上用已加工好的凹模分別確定其螺孔子的位置,并分別鉆孔、攻絲。
3.將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動擋料銷、彈簧、裝在一起,并用螺釘緊固,打入銷釘。
4
裝配上模
1.在已裝好的下模上放等高墊鐵,再在凹模中放入0.12mm的紙片,然后將凸模與固定板組合裝入凹模;
2.預(yù)裝上模座,劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔。
3.用螺釘將固定板組合,墊板、上模座連接在一起,但不要擰緊。
4.將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上,裝上橡膠和卸料螺釘,并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量,使卸料高出凸模下端約1mm。
5.復(fù)查凸、凹模是間隙并調(diào)整合適后,緊固螺釘;
6.安裝導(dǎo)正銷、承料板;
7.切紙檢查合適后打入銷釘。
5
調(diào)試與調(diào)整
裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。
設(shè)計總結(jié)
在老師的精心指導(dǎo)下,此次課程設(shè)計順利地完成了。通過課程設(shè)計我們再次把所學(xué)的專業(yè)知識用于實踐當(dāng)中,可以說這次設(shè)計就是對我們所學(xué)知識的一次大檢閱,也是一個查漏補缺的過程;同時讓我們初步地掌握了冷沖模設(shè)計的基本流程,懂得了如何把計算機知識用于我們的專業(yè),懂得了如何查閱和運用技術(shù)資料。當(dāng)然,在這個過程中,我們遇到的困難和挫折也是不少的,主要來源于我們的專業(yè)知識還不夠,實踐經(jīng)驗還不足等等。但是我們可以把此次設(shè)計作為我們新的起點,加強專業(yè)的學(xué)習(xí),加強實踐,不斷地去豐富經(jīng)驗。
因此,盡管這次設(shè)計不能算作是成功之作,但是它給我們帶來的收獲是具大的,影響是深遠的。所以我們在今后的學(xué)習(xí)和工作中要敢于實踐,不斷吸取經(jīng)驗教訓(xùn),要敢于向難點挑戰(zhàn),發(fā)揚一絲不茍的工作作風(fēng),為我們模具事業(yè)的發(fā)展作出不懈努力
!
參考資料
1、 許發(fā)樾 主編 《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》 機械工業(yè)出版社 1999年6月出版
2、 鐘毓斌 主編 《沖壓工藝與模具設(shè)計》機械工業(yè)出版社 2000年5月出版
3、 《沖模設(shè)計手冊》編寫組 編著 《沖模設(shè)計手冊》機械工業(yè)版社 1999.6
4、 馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森 編 《模具設(shè)計與制造簡明手冊》上??茖W(xué)技術(shù)出版社 1984年12月出版
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