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材料成型课程设计
材料成型课程设计
设计名称:
止动片冲孔、落料复合模
学院:
制造科学与工程学院
专业:
材料成型及控制工程
班级:
10302032
学号:
1043022076
姓名:
张会
指导教师:
曹建国
完成时间:
2013年3月11日
前言3
一、冲压件工艺性分析4
二、冲压工艺方案的确定5
三、主要工艺计算5
(1)排样方式的确定以及计算5
(2)压力中心的确定及相关计算6
(3)冲压力的计算7
(4)工作零件刃口尺寸计算8
(5)工作零件结构尺寸计算11
(6)模具的零件设计与计算11
1)凸模外形尺寸11
2)凹模尺寸结构13
3)卸料设计与计算14
四、冲床选用15
五、其他模具零件尺寸15
设计小结16
参考文献16
、尸■、■
前言
模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之成形所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用与制造业。
本模具为止动片的冲孔落料级进膜,针对止动片的结构特点对制件进行了工艺性分析,并提出了合理的工艺方案,介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式,讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸的计算,阐述了级进模的装配调试要点,在满足要求的同时使模具简单,符合生产要求。
张会
2012
年3月17日
一、冲压件工艺性分析
如图1所示,为止动片冲裁件。
材料Q235钢,是优质碳素结构钢,具有良好的塑性,焊接性以及压力加工性,满足冲裁要求。
结构形状对称,相对简单,外形有工艺圆弧,对模具寿命有利,适合大批量生产。
材料板厚2mm工件结果简单,有2个直径10mm勺孔,对圆孔位置精度有要求,孔与孔,孔与边缘之间的距离满足要求,其余尺寸为自由公差,按IT14级确定工件的尺寸公差,查表可得,各尺寸公差为:
0000
零件外形:
65-0.074mm24亠52mm30-0-52mmR30-0-52mm
00.360.31
R2-°-25mm零件内形:
100mm;孔中心距:
37-°-31mm
结论:
可以冲裁加工。
图1工件图
二、冲裁工艺方案的确定
该零件为一落料冲孔件,可提出的加工方案如下:
方案一:
先落料,后冲孔。
采用两套单工序模生产。
方案二:
落料一冲孔复合冲压,采用复合模生产。
方案三:
冲孔一落料连续冲压,采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需两道工序、两副模具,生产效率低,零件精度较差,在生产批量较大的情况下不适用。
方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易保证,且生产效率高,尽管模具结构较复杂,但由于零件的几何形状简单对此,模具制造并不困难。
方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,设计简单,但工件冲压精度要求较复合膜低一些。
由于零件结构简单,为了提高生产效率,方案一不采取。
且由于孔边距尺寸尺寸120o.11mmW公差要求,为了更好的控制尺寸精度,相比方案三,欲采用方案二生产比较合适。
由于冲压件孔边距比较大,钢板厚度比较大,对平直度的并无特殊要求,采用结构简单的倒装复合膜更合适。
三、主要工艺计算
(1)排样方式的确定以及计算
设计级进模,先要设计条料排样图。
工件图可将视为一矩形中
间两个孔,直排材料利用率最高
如图二所示的排样方法,可减少废料。
第一次冲裁使用活动挡
料销,然后第二次可用固定挡料销。
查表可得,搭边值取a=2.2mm.
ai=2.5mm因为板料较厚需采用侧压板装置,经计算,条料宽度取
H=(D+2a1)-▽=(65+2X2.5)-▽=70mm,步距为32.4mm,经计算,一个步距的材料利用率=nA100%=68.8%
bh
图2排样图
(2)压力中心的确定及相关计算
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确
保压力机和模具正常工作,应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。
否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,减少模具和压力机的使用寿命。
零件的压力中心的确定如下:
13
如图3所示,压力中心Xo=32.5mm
L9Y9
L3
Y=LiY1+L2Y2+
Li+L2+■
24x12+60x0+24x12+14.5x24+38.61x27.9+14.5x24+31.4x12+31.4x12
24+60+24+14.5+38.61+14.5+31.4+31.4
=3105.52=13
=238.41=
其中,L1=24mm,^=12mmL2=60mimy2=0mimL3=24mmy3=12mrp
L4=60mm,y4=24mi;L5=60mmy5=27.97mmL6=60mrny6=24mrpL7=60mrny7=12mrpL8=60mmy8=12mm计算时,忽略边缘4-R2圆角。
得出压力中心为(32.5,13)。
(3)冲压力的计算
落料力:
F总=F1=1.3Lt=1.3X215.96X2X235=131.95(KN)
式中:
F落一落料力(N);L—工件外轮廓周长,L=21mmt—
材料厚度;工—材料的搞剪强度(Mpa),查得已=235Mpa
冲孔力:
F冲二Fi=1.3Lt=1.3x2X3.14x10X2X
235=38.37(KN)
其中:
d为冲孔直径,2dx3.14为两个孔圆周长之和.
卸料力:
F卸=«卸F落=0.04X131.95=5.26(KN)
式中:
K卸一卸料力因数,查表可得,K卸=0.04。
推件力:
F推二nK推F冲=6X0.055X19.18=6.32(KN)
式中:
K推一推件力因数,查表可得K推=0.055;n为卡在凹模内的工件数,其中n=6是因有两个孔。
模具总冲压力为:
F总=F落+F卸+F压
=131.95+38.37+5.26+6.32
=181.9KN
(4)工作零件刃口尺寸计算
落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。
即以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制。
刃口尺寸计算见表一。
表一刃口尺寸计算
基本尺寸及分
冲裁间隙
磨损系数
计算公
制
计算结果
类
式
造
公
差
落料
0
Dmax-△
Zmin=0.246
制造精度
Dd=(Dmax
A
Dd=64.63+0.1850
/4
凹模
=65°-0.74
ZmaX=0.36
为IT14
-x
+(也
凸模尺寸按照凹模尺
级,故磨
A)0
寸配做,保证双面间
ZmaX"Zmin
损系数为
/4)
隙在0.246〜0.36之
=0.36-0.
0.5
间
f0
LDnax-A
246
Dd=23.73+0.130
=24-0.52
=0.11mm
同上
0
Dmax-A
Dd=29.74+0.130
=30-0.52
同上
Dmaf-心
同上
Dd=(Dmax
Dd=29.74+0.130
/4
=3O0-0.52
-x
相应凸模尺寸按凹模
A、+(也
△)0
尺寸配置,保证尺寸
/4)
间隙在0.123〜0.8之
间
R2)-0.25
同上
Dd=(Dmax
A
—+0.063
Dd=1.880
/4
-x
同上
也)。
心
/4)
冲孔
d+△-
Umin0—
同上
dp=(D
dp=10.18°-0.09
/4
凸模
100+0.36
\0max+A)
相应凹模尺寸按凸模
(也/4)
尺寸刃口配作,保证
双面间隙在0.246〜
0.36之间
△
孔
L』二
同上
制件精
Bj=(Bm
/8
Lp=11.97°-0.028
边
度为
in
=0
距
120-0.i
IT11
0
.6
+XA)-
1
级,故
2/
A/4
x=75
8=
0.
07
8
孔
L±也
同上
x=0.5
Ld—Lmin
Ld=38±0.078
心
/2=
+0.5
A
距
=37±
0.31
(5)工作零件结构尺寸计算
落料凹模板尺寸:
H=kb(》15mm)=0.26X65=18.2mm
凹模边壁厚:
c>(1.5~2)H=(27.3~36.4)mm实取为c=30mm
凹模板边长为:
L二b+2c=65+2x30=125mn查相关标准得,凹模板宽125mm故确定凹模板外形为:
125x125x18(mm),将凹模板做成薄型形式并加空心垫板后实取为:
125x125x14(mm).
凸凹模尺寸:
凸凹模长度:
L=hi+h2+h=16+10+24=50mm
其中,h1凸凹模固定板滚度,h2:
一弹性卸料板厚度,h-增加长度,凸凹模内外刃口间壁厚校核:
根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm据强度要求查表可知,该壁厚为4.9mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够.
凸模长度:
L凸=h1+h2+h3=14+12+14=40mm
其中:
hl为凸模固定板厚,h2为空心垫板厚h3为凹模板厚经凸模强度校核,该凸模不属于细长杆,强度足够.
根据模具零件结构尺寸,查标准GB/T2855.5-90选取后侧导柱125X25标准模架一副。
(6)模具的零件设计与计算
1)凸模的外形尺寸
计算冲裁时所受的应力,有平均应力(T和刃口的接触应力(Tk两种,因为
孔径d=30mm材料厚度t=0.5mm,d>t,凸模强按公式计算:
式中:
t—冲件材料的厚度(mr)t=0.5mm;d—凸模或冲孔直径(mr)d=30mm冲件材料抗剪强度(Mpe)t=235Mpa°k—凸模刃口的接触应力(Mpa);[(Tk]—凸模刃口的许用接触应力Mpa。
(Tk=~474Mpa1800Mpa
凸模在中心轴向心压力的作用下,保持稳定(不产生弯曲)的最大长度与导向方式有关。
卸料板导向凸模最大允许长度:
Lma>=-二
8
式中:
Lmax—凸模最大允许长度(mm;E—凸模材料弹性模量,对于钢材可取E
=21000Mpa
其余符号见前式:
Lmax=2726.5mm
图4凸模
2)凹模尺寸结构
凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定
凹模的厚度:
H=Kb
凹模壁厚(指凹模刃口与外缘的距离)的确定:
(1)冲①30小凹模C=(1.5〜2)H
(2)冲①147大凹模C=(2〜3)H
式中:
b—凹模孔的最大宽度(mm;K—因数查表可得,心30=0.3,心47=0.15;H—凹模厚度;C—凹模壁厚;
则:
①30凹模厚度:
H=0.3x30=9mm壁厚:
C=1.5X9=13.5mm
①14凹模厚度:
H=0.15x147=9mn壁厚:
C=2X22.05=44.1mm
凸凹模最小壁厚:
m=1.5t=1.5x0.5=0.75mm
凹模的结构形式:
冲裁凹模的刃壁形式:
(1)①30凹模见图5
h=3~5mma=5'〜30’
图5凹模的刃壁形式
3)卸料设计与计算
3.1卸料板结构形式
卸料板结构形式:
无导向弹压卸料板,见图6
适用范围:
广泛应用于薄材料和零件要求平整的落料冲孔复合模,卸料
效果好,操作方便。
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图6卸料板
3.2卸料螺钉
卸料螺钉结构形式:
采用标准卸料螺钉结构,凸模刃磨后须在卸料螺钉头
下加垫圈调节
3.3卸料螺钉尺寸关系
为保持装配后卸料板的平行度,
同一付模具中各卸料螺钉的长度L及孔深H见如下图3-15,据⑴图14-44,各尺寸关系如下
H=(卸料板行程)+(模具刃量)+hi+(5〜10mm)
模具刃磨量=5mmh1=6
则H=21+5+6+8=40mm
d1=d+(0.3〜0.5)mm
=16+0.4=16.4mm
e=0.5〜1.0mm取e=1.0mm
四、冲床选用
根据总冲压力F总=352KN模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。
其主要工艺参数如下:
公称压力:
630KN;滑块行程:
130mm行程次数:
50次/分;最大闭合高度:
360mm;连杆调节长度:
80mm;工作台尺寸(前后X左右):
480mmx710mm
五、其他模具零件尺寸
根据倒装复合模形式特点:
凹模板尺寸并查表JB/T-6743.1-94,
确定其它模具模板尺寸列于表二:
表二模具模板尺寸
序号
名称
长x宽乂厚(mr)
材料
数量
1
上垫板
125X125X6
T8A
1
2
凸模固定板
125X125X14
45钢
1
3
空心垫板
125X125X12
45钢
1
4
卸料板
125X125X10
45钢
1
5
凸凹模固定
板
125X125X16
45钢
1
6
下垫板
125X125X6
T8A
1
设计小结
在自己努力和指导老师的指导下,我查阅相关资料,比较好地完成了这次课程设计的任务,通过这次课程设计,我对模具工艺工装过程有了一定了解,学到了很好有用的本领,对这门课程有了新的认识。
虽然我设计的模具不一定好,但是,我觉得通过不断努力,我可以设计一套实用的好模具!
!
!
这次的设计也让我巩固了软件知识,制图知识,收获颇丰!
!
!
参考文献
[1]《冲模设计手册》编写组.模具设计手册[M].北京:
机械工业出版社,1999
[2]陈文淋.金属板料成形工艺与模具设计.北京:
机械工业出版社,2011
[3]王新华,袁联富.冲模结构图册[M].北京:
机械工业出版社,2003
[4]陈锦昌,刘就女等.计算机工程制图[M].广州:
华南理工大学出版社,1999
[5]党根茂,骆志斌等.模具设计与制造[M].西安:
西安电子科技大学出版社,2001
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