-帽罩形弯曲件落料冲孔复合模设计【全套图纸】.doc
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1、摘 要 本设计书简单的介绍了复合模中的设计要求以及设计方案的选择和模具的 概念以及国内模具的发展趋势及现状。特别是复合模制造过程中有别于级进模, 单工序模模具结构,在制造过程中的一些由于复合模的结构原因,所要采用的 冲压机,送料方式以及毛胚的材料都要根据复合模的结构来进行选择和比较。 还有各个零件的装配关系,复合模对于工件的定位方式,以及在冲压的过程中 既要考虑到能否冲出合格的制件,又能同时使制造复合模的成本降低到最小值, 这些在复合模的制造过程中都要对其一一的进行考虑和计算。 关键词:关键词: 复合模复合模 冲孔冲孔 落料落料 全套图纸,加全套图纸,加 153893706153893706
2、目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论1 1 1.2 冲压模具行业发展现状 1 第二章第二章 任务分析任务分析2 2 2.1 任务分析书 2 第三章第三章 冲压工艺性分析件及工艺方案确定冲压工艺性分析件及工艺方案确定5 5 3.1 冲裁方案的制定 5 3.2 冲裁工艺方案分析 6 第四章第四章 复合模冲压工艺计算及设备选择复合模冲压工艺计算及设备选择8 8 4.1 排样的设计 8 4.2 计算冲裁力及压力中心 .10 4.3 冲压设备的选取 .12 4.4 橡胶的设计 .12 4.5 凸、凹模刃口尺寸计算 .13 第五章第五章 复合模主要零件的设计计算复合模主要零件的设计计算1717 5.1 凸
3、、凹模结构设计 .17 5.2 凸凹模固定板 .20 5.2 弹性卸料板 .20 5.3 垫板 .21 5.4 推件块 .21 第六章第六章 复合模具装配复合模具装配2323 6.1 复检模具零件 .23 6.2 下模座的补充加工 .23 6.3 下模部分的组装 .23 6.4 组装凸模组件 .23 6.5 凸模固定板的补充加工 .24 6.6 弹压卸料板的补充加工 .24 6.7 上模座的补充的加工 .24 6.8 组装模柄组件 .24 6.9 上模部分的组装 .25 第七章第七章复合模具总装图及零件明细复合模具总装图及零件明细 2626 71 模具总装图 26 72 模具材料选择 27 第
4、八章第八章弯曲模的设计弯曲模的设计 2929 8.1 冲压力的计算和压力机的选择 .29 8.2 刃口计算 30 8.3 模具类型和结构形式的确定 .31 8.3.1 模具结构类型的确定.31 8.3.2 工件的定位方式的确定.31 8.3.3 卸料与出件方式的确定.31 8.3.4 模架类型及模具组合形式的确定.31 8.4 模具零件的设计与选用 .32 8.5 模具图样的绘制及压力机校核 .34 8.5.1 模具装配图的绘制.34 8.5.2 模具零件图的绘制.34 8.5.3 压力机技术参数的校核.34 设计总结设计总结3636 参考文献参考文献1 1 帽罩型弯曲件冲孔落料复合模设计帽罩
5、型弯曲件冲孔落料复合模设计 (扬州市职业大学电气与汽车学院 2011 级模具设计与制造 陈雷) 指导老师指导老师: :肖淑梅肖淑梅 第一章 绪 论 1.1 冲压模具的优点 应用于模具行业冷冲压模具及其配件所需高性能结构陶瓷材料的制备方法, 高性能陶瓷及其配件材料由氧化锆中加入铝等元素构成,制备工艺是将氧化锆, 氧化铝等溶液按一定比例混合配成母液,滴入碳酸氢铵,采用共沉淀方法合成 模具及其配件陶瓷材料所需的原材料,反应生成的沉淀经滤水、烧结、干燥, 煅烧得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉,再经过成型、烧结、精加工, 便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本发明的优点是本发明制成的冷冲压模 具及其配
6、件使用寿命长,在冲压过程中未出现模具及其配件与冲压件产生粘结 的现象,冲压件表面光滑、无毛刺,完全可以代替传统高速钢、钨钢材料。 1.2 冲压模具行业发展现状 改革开放以来随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。 近年来,模具及工业一直以 15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所 有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私 营也得到道了快速发展。随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加 剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品德开发能力的重要性。而 模具制造是整个链条中最基础的要素之一。 许多研究和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多
7、年的努力,在模 具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步;在提高模具模具质量和缩短模具 色剂制造周期等方面做出了贡献。 第二章 任务分析 2.1 任务分析书 本设计任务如下: 生产批量:2 万件/年 材 料:Q235 根据指定的产品图编制冲压工艺方案,设计模具结构。 图 2.1 托架零件示意图 图 2.1 所示为托架零件示意图,厚度 2.0,批量生产,要求编制该冲压工 艺方案并进行模具设计。 因为设计的模具是冲孔落料复合模具,需要计算其展开长度。 毛坯展开尺寸(查表)按零件分段计算,毛坯展开长度 K 查冲压工艺与 模具设计得 K=0.44 由公式得 (2-1)ktr 式中 P弯曲中性
8、层得曲率半径 r弯曲件的弯曲半径 t材料厚度 k中性层位移系数 =4+0.44 =4.88m ktr 2 由公式得 S= (2-2)p =88. 314 . 3 90 90180 =7.6616mm 式中 : S圆弧部分弧长 圆弧对应的中心角,以弧度表示 P弯曲中性层得曲率半径 S=7.661p88. 314 . 3 90 90180 毛坯展开长度 L=2 (L1+L2+L3+L4)+L5 (2-3) 式中: L毛坯展开长度; L1=23mm L2=7.6616mm L3=7mm L4=L2 L5=22mm 如图所示: 圆 弧 长 度 之 和 为 图 2.2 弯曲件各部分示意图 其中圆角半径
9、r 分别为 4mm 和 3mm,材料厚度为 2mm,将以上数值代入式得 L=2 (L1+L2+L3+L4)+L5 =2 (23+7.6616+7+22) =112.6464mm 对于精度要求高的弯曲件,还需要通过试弯后进行修正,以获得准确的展开尺寸。 图为毛坯件展开尺寸 图 2.3 毛坯件展开长度示意图 第三章 冲压工艺性分析件及工艺方案确定 图帽罩型弯曲件形件零件端部四角为 R3 圆角,中间有两个 6 的圆孔,两 边各有一个 8 的圆孔,板料厚度偶为 2mm。若能用复合模来实现送料,应用 导料销来控制板料的固定。改复合模前后送料,用挡料销来确定送料步距,不 至于使材料偏移。 首先根据零件形状
10、确定冲压工序类型和选择顺序。冲压该零需要的基本工 序有冲 4 孔,并且外形尺寸较大。其中空的数量较多,并且孔决定了零件的总 体形状和尺寸,因此选择合适的冲孔方法、定位方法就十分重要。 3.1 冲裁方案的制定 冲裁工艺方案的确定 1)采用单一工序的冲压方法:即落带圆角的长方形,再冲制 68 的圆 孔,如图 3.1 所示。 a)落料 b)冲孔 图 3.1 采用单工序方案 2)采用复合工序的冲压方法:即冲 86 的圆孔和落料圆角长方形在同 一副模具同一工位的一次冲压行程中完成,如图 3.2 所示。 图 3.2 采用复合模方案 3)采用级进工序的冲压方法,即在同一副模具的不同工位上先后连续完成 68
11、的圆孔,再落带圆角长方形,如图 3.3 所示。 图 3.3 采用级进模方案 3.2 冲裁工艺方案分析 1)第一种方案的优点是模具设计,制造简单,周期短,模具结构简单,实 现自动化较容易,甚至可以采用标准化的模具成型零件。因此,模具的制造成 本低。但因采用两副模具分别进行落料和冲孔,其生产效率低,冲压精度低。 不能满足零件的精度要求和大批量生产要求。 2)第二种方案的优点是生产效率高,制件的平整度,尺寸精度高,但模具 结构相对复杂,制造难度较单工序模高,但尺寸精度好。因此设计制造周期长, 模具成本高。 3)第三种方案的优点是冲压和生产过程易于实现机械化和自动化,生产效 率高,安全性较好。但模具结
12、构复杂,调整维修麻烦,由于工件尺寸大,定位 不方便,制造难度较单工序模、复合模高。因此设计制造周期较长,模具成本 高。 综合以上分析,以满足制件质量和生产纲领为主要因素,第一种因采用两 副单工序模,不能满足生产需求和制件精度,故不采用第一种方案。第二种方 案和第三种方案均能满足生产需求,但由于工件尺寸较大,若采用第三种方案 则定位不方便,模具过大,且模具结构复杂,制造难度大,价格高,所以采用 第二种方案,选用复合模。优缺点如表 3-1 表 3-1 不同类型模具的比较 模具种类比较项 目 单工序模 (无导向) (有导向)级进模复合模 零件公差等级低一般可达 IT13IT10 级可达 IT10IT
13、8 级 零件特点 尺寸不受 限制厚度 不受限制 中小型 尺寸厚 度较厚 小零件厚度 0.26mm 可 加工复杂零件,如宽度极 小的异形件 形状与尺寸受模具结构与 强度限制,尺寸可以较大, 厚度可达 3mm 零件平面度低一般 中小型件不平直,高质量 制件需较平 由于压料冲件的同时得到 了较平,制件平直度好且 具有良好的剪切断面 生产效率低较低 工序间自动送料,可以自 动排除制件,生产效率高 冲件被顶到模具工作表面 上,必须手动或机械排除, 生产效率较低 安全性 不安全,需采取安 全措施 比较安全不安全,需采取安全措施 模具制造工作量和 成本 低 比无导向的 稍高 冲裁简单的零件时,比复 合模低
14、冲裁较复杂零件时,比级 进模低 适用场合 料厚精度要求低的 小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产 形状复杂,精度要求较高, 平直度要求高的中小型制 件的大批量生产 第四章 复合模冲压工艺计算及设备选择 4.1 排样的设计 确定排样方案,根据零件形状选用合理的排样方案,以提高排样利用率。该零件采 用落料遇冲孔连续冲压,毛坯形状为矩形,长度方向尺寸较大有以下排样方案; 图 4.1 展开图 图 4.2 排样图(一) (1) 排样一 按排样图计算条料的材料利用率: (4-1)%100 步距 制件 S S 式中: S 制件制件的面积; S 步距一个步距的面积; S 制件=4032 mm2 S 步距=
15、4450.6mm2 材料利用率:% 6 . 90%100 6 . 4450 4032 个2505.381000n S 条料=mm21156001000 6 . 115 条料利用率:% 2 . 87%100 n 条料 制件 S S 图 4.3 排样图(二) (2)排样二 按排样图计算条料的材料利用率: 材料利用率:% 2 . 91%100 6 . 4422 4032 个81171000n S 条料=mm2378001000 8 . 37 条料利用率:% 3 . 85%100 n 条料 制件 S S 据以上分析得排样 1 的材料利用率大于排样 2 的材料利用率,为了节省材料所以选 择排样 1 较为
16、合理。 确定板料规格和裁料方式 根据条料的宽度尺寸,选择合适的板料规格,使剩余的边料越小越好。该零件宽度 尺寸为 115.6mm,长度为 2000mm。所以选择 2mm 115.6mm 2000mm 的板料为宜。 4.2 计算冲裁力及压力中心 采用弹性卸料: F=KLt (4-2) 式中: K安全系数,一般取 K=1.3 L冲裁件周边长度 t材料厚度 材料抗剪强度, 系数是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口磨损、板 料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数,一般取=1.3。 b的值查表为 216304pa,取 b=300Mpa k=1.3 t=1.5 L=327.92 F冲
17、= KLT=1.3 2 300 327.92=341KN F卸=k卸F冲 (4-3) 式中: F冲冲压力 F卸卸料力 k卸卸料力系数 查表:K卸=0.04 F卸=k卸F冲=0.04 341=13.64KN F顶=K顶F冲 (4-4) 式中: F冲冲压力 F顶顶件力 k卸顶件力系数 查表:K顶=0.06 F顶=K顶F冲=0.06 341=20.46KN 弹性卸料总冲压力: F总=F冲+F卸+F顶 (4-5) F总=F冲+F卸+F顶=375.1KN 冲裁力的压力中心是指冲压合力的作用点。在设计冲裁模时,其压力中心要与压力 机滑块中心相重合,否则冲压在工作中就会产生偏弯,变形。从而会加速冲模导向机构
18、 的不均匀磨损,冲裁间隙的不到保证,刃口迅速变钝,直接影响冲裁件的质量和模具的 寿命,同时压力机导轨与滑块之间也会发生异常磨损。 但是由于制件的形状对称,压力中心与对称中心重合,所以不需要进行计算。只需 找出压力中心即可。 4.3 冲压设备的选取 选择冲压设备时着重考虑的主要参数是公称压力、装模高度、滑块行程、台面尺寸 等冲压设备选取如下: 根据上述所需的冲压力选用公称压力为 400KN,则选取 40 吨的压力机 4.4 橡胶的设计 为了保证橡胶的正常使用,不至于过早的损坏,应控制其允许的最大压缩量 S总=S总-S预=(0.250.3)H自由 (4-6) 所以橡胶的自由高度为: H自由=S工作
19、+(0.250.3)=(3.54.0)S工作 (4-7) =(3.54.0)(5+2+1) =32mm 式中: S工作卸料板,推件板或压边圈等的工作行程与模具的修模量或调整量之和再加一 个料厚。 H自由橡胶的自由高度。 橡胶板的预压高度 H 预: H预=H自由-H自由(10%15%) (4-8) =32-35 15% =27.2mm 橡胶高度 H 与直径 D 之比在下式范围内。如果 H/D 超过 1.5,应将橡5 . 1/5 . 0DH 胶分成若干段,在其中垫钢圈,并使用每段橡胶的 H/D 仍然在上述范围内。 橡胶断面面积的确定,一般是凭经验估计,并根据模具空间大小进行合理布局。同 时,在橡胶
20、装上模具后要留有足够的空隙位置,以允许橡胶压缩时断面尺寸的增大。 橡胶的装配高度: H装配=(0.850.9)H自由 =0.85 32 =27.2mm 压力 F=AP (4-9) 面积 a (4-10) P F 式中: F橡胶产生的压力; A橡胶的横截面积; P与橡胶压缩量有关的单位压力; a F=AP P F =1.3MPa =2.8MPa 橡胶块的总压力 F 可根据需要橡胶块完成的工作来确定,例如,卸料橡胶块的 F 应 不小于卸料力。如果为了获得更平整的工件而要求叫的的压料力时,F 值可取得更大些。 4.5 凸、凹模刃口尺寸计算 1、凸、凹模的加工方法 凸、凹模的加工方法一般有两种,一种是
21、凸、凹模分开加工,另一种是凸、 凹模配合加工。凸、凹模分开加工时,是指凸模与凹模分别按图加工尺寸要求 加工。凸、凹模具有互换性,当制件形状复杂或凸、凹模,配合间隙较小时, 采用分开加工法比较困难。此时,可采用配合加工法,即无加工凸模(或凹模) ,这种加工法容易保证凸凹模间的间隙。 本文所定的工件形状较为复杂。凸、凹模采用配合加工法较为适宜。但对 于工件上一些通孔及形状规则的孔采用分开加工法比较适宜。 2、凸、凹模间隙 根据 JB/Z27186 规定,冲裁间隙是指凸,凹模刃口间隙的距离,用符 号 C 表示,其值可为正也可为负,在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断 面质量有极其重要的影响,此外,
22、冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、 冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此,冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个 非常重要的工艺参数。 1) 、间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值,差值越小, 则精度越高,这个差值包括两方面的偏差,一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏 差,二是模具本身的制造偏差。 2) 、间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响,间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的 因数之一,冲裁过程中,凸模与被冲的孔之间,凹模与落料件之间均有摩擦, 而且间隙越小,模具作用的压应力越大,摩擦也越严重,所以过小的间隙对模 具寿命极为不利。而较大的间隙
23、可使凸模侧面及材料间的摩擦减小,并延缓间 隙由于受到制造和装配精度的限制,出现间隙不均匀的不利影响,从而提高模 具寿命。 3) 、间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大,材料所受的拉应力增大,材料容易断裂分离,因此冲裁 力减小。通常冲裁力的降低并不显著,当单边间隙在材料厚度的 520%左右时, 冲裁力的降低不超过 510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大 后,从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的 1525% 左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大,因为毛刺增大,又将引起卸料力、 顶件力迅速增大。 4) 、间隙值的确定 由以上分析可见,凸、凹模间隙对冲裁件质量、
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