毕业设计矩形连接片复合模设计.docx
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毕业设计矩形连接片复合模设计
冲压模具课程设计
设计说明书
题目:
矩形连接片复合模设计
目录
任务书……………………………………………………………………………1
第一章零件工艺性分析………………………………………………………2
1.1材料分析………………………………………………………………2
1.2结构分析………………………………………………………………2
1.3精度分析………………………………………………………………2
第二章冲裁工艺方案的确定…………………………………………………2
2.1工艺方案种类…………………………………………………………2
2.2工艺方案的技术经济综合分析比较…………………………………2
第三章零件工艺尺寸计算……………………………………………………3
3.1刃口尺寸计算…………………………………………………………3
3.2冲裁力计算……………………………………………………………4
3.3压力中心的确定………………………………………………………4
第四章冲压设备的选用………………………………………………………4
4.1压力机的选用…………………………………………………………4
第五章排样设计………………………………………………………………5
5.1排样方法的确定………………………………………………………5
5.2搭边和条料宽度的确定………………………………………………5
5.3裁板方式的工艺性分析………………………………………………6
第六章模具结构的确定………………………………………………………7
6.1模具类型的确定………………………………………………………7
6.2定位方式的确定………………………………………………………7
6.3卸料、出件方式的确定………………………………………………7
6.4导向方式的确定………………………………………………………7
第七章模具主要结构的设计…………………………………………………7
7.1凸模结构设计…………………………………………………………7
7.2凸模强度校核…………………………………………………………8
7.3凹模结构设计…………………………………………………………9
7.4凸凹模结构设计………………………………………………………9
7.5卸料板结构设计………………………………………………………10
7.6推件块结构设计………………………………………………………11
7.7凸模固定板结构设计…………………………………………………12
7.8凸凹模固定板结构设计………………………………………………12
7.9垫板结构设计…………………………………………………………13
第八章模架及其他零件的选用………………………………………………13
8.1模柄……………………………………………………………………13
8.2模架……………………………………………………………………14
8.3卸料装置中弹性元件的选用…………………………………………14
模具总装图………………………………………………………………………15
设计总结…………………………………………………………………………16
参考文献…………………………………………………………………………17
毕业设计任务书
班级:
机制3班
姓名:
xxx
指导教师:
xxx
1、设计题目:
复合模的设计(附加工零件的零件图)
零件名称:
矩形连接片
材料:
35
料厚:
2 mm
2、要求:
毕业设计报告书一份
内容包括:
(1)冲压件的工艺分析及毛胚尺寸的展开计算。
(2)排样及裁板方式的经济性分析。
(3)工序次数的确定、半成品过渡形式及尺寸计算。
(4)工艺方案的技术经济综合分析比较。
(5)选定模具结构形式的合理性分析。
(6)模具主要零件结构形式、材料选择、公差配合、技术要求的说明。
(7)凸模、凹模工作部分尺寸与公差的计算。
(8)模具主要零件的强度计算、压力中心的确定、弹性元件的选用与核算等。
(9)选择冲压设备及吨位的依据。
第一章零件工艺性分析
1.1材料分析
工件为落料冲孔件,材料为35钢,材料厚度2mm,35号钢优质碳素结构钢(GB/T699-1999)有良好的塑性和适当的强度,工艺性能较好,具有较好的冲裁成形性能。
1.2结构分析
零件结构简单,有尖角,但影响不大,对冲裁加工较为有利。
零件中部有两个相同的孔,孔的基本尺寸为Φ18mm,满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t=2mm的要求。
所以,该零件的结构满足冲裁的要求。
1.3精度分析
零件上除了孔心距尺寸都没有标注公差要求,对于未注公差按国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14级处理,公差带按Js处理。
由以上分析可知,该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。
第二章冲裁工艺方案的确定
2.1工艺方案种类
该零件包括冲孔,落料两个基本工序,可以采用以下三种方案:
方案一:
先落料,后冲孔。
采用两套单工序模生产;
方案二:
落料—冲孔复合冲压,采用复合模生产;
方案三:
冲孔—落料连续冲压,采用级进模生产;
2.2工艺方案的技术经济综合分析比较
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。
尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状较简单,模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具,生产效率也很高,但与方案二比生产的零件精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,模具制造、装配较复合模略复杂。
所以,比较三个方案欲采用方案二生产。
现对复合模中凸凹模壁厚进行校核,当材料厚度为2mm时,可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm,现零件上的最小孔边距为7mm,所以可以采用复合模生产,即采用方案二。
第三章零件工艺尺寸计算
3.1刃口尺寸计算
对于未注公差,非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14级处理,对于圆形件一般按IT7级制造。
冲压件尺寸公差按“入体”原则标注,落料件上偏差为零,下偏差为负;冲压件下偏差为零,上偏差为正。
又:
工件未注公差精度按IT14级处理,查表得,工件精度如下:
落料长70±0.37mm宽32±0.31mm倒角c7±0.18mm
冲孔Φ18±0.215mm
孔心距30±0.02
查表得,2Cmin=0.246mm2Cmax=0.360mm
则2Cmax—2Cmin=0.114mm
因未注尺寸精度均为IT14级处理,故取系数x=0.5
设凸模、凹模分别按IT6和IT7级加工制造,则
(1)冲孔(Φ18±0.215)
dp=(dmin+xΔ)0-δp=(18-0.215+0.5*0.43)0-0.011=180-0.011mm
dd=(dp+2Cmin)0+δd=(18+0.246)0+0.018=18.2460+0.018mm
校核:
|δp|+|δd|≤2Cmax-2Cmin
0.011+0.018=0.029≤0.114(满足间隙公差条件)
(2)落料(Ad1(70±0.37)、Ad2(32±0.31)、Ad3(c7±0.18))
刃口尺寸计算公式Aj=(Amax-xΔ)0+0.25Δ,且落料尺寸磨损系数均为x=0.5
Ad1=(70.37-0.5*0.74)0+0.25*0.74=700+0.185mm=700+0.12mm
Ad2=(32.31-0.5*0.62)0+0.25*0.62=320+0.155mm=320+0.1mm
Ad3=(7.18-0.5*0.36)0+0.25*0.36=70+0.09mm
(3)孔心距(30±0.02)
Ld=(Lmin+0.5Δ)±0.125Δ
=[(30-0.02)+0.5*0.04]±0.125*0.04=30±0.005mm=30±0.0042mm
3.2冲裁力计算
可知冲裁力基本计算公式为:
Fp=KpLtτ=Ltσb
冲裁周边长L=300.6mm
厚度t=2mm
35钢抗拉强度σb=530MPa
Fp=Ltσb=2×300.6×530=318KN
卸料力:
FQ=KpFp=0.06×318=19.08KN
推料力:
FQ1=nK1Fp=3×0.07×318=66.78KN
顶件力:
FQ2=K2Fp=0.08×318=25.44KN
采用弹性卸料装置和上出件的模具时:
Fp总=Fp+FQ+FQ2=363KN
3.3压力中心的确定
由于工件为上下对称左右对称形状,则冲模的压力中心就是工件的几何中心。
第四章压力机的选用
4.1压力机的选用
根据总冲压力的大小,选取闭式单点压力机J31-160。
其主要技术参数如下:
公称压力:
1600kN
压力行程:
13mm
滑块行程:
200mm
行程次数:
32次/min
最大装模高度:
450mm
装模高度调节量:
200mm
导轨间距离:
800mm
滑块底面前后尺寸700mm
工作台左右尺寸:
800mm
工作台前后尺寸:
800mm
第五章排样设计
5.1排样方法的确定
在冲压生产中,节约金属和减少废料具有非常重要的意义,特别是在大批量生产中,较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。
排样是指冲件在条料、带料或`板料上布置的方法。
冲件的合理布置(即材料的经济利用),与冲件的外形有很大关系。
根据不同几何形状的冲件,可得出与其相适应的排样类型,而根据排样的类型,又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。
零件外形近似矩形,轮廓尺寸为70x32,根据工件的形状,确定采用无废料排样的方法是不可能做到;但能采用有废料和少废料的排样方法。
考虑到操作方便并为了保证零件精度,排样方式采用直排有废料排样。
5.2搭边和条料宽度的确定
排样时,冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。
它的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的冲件,以及保证条料有一定刚度,便于送料。
搭边值通常是由经验确定,
(1)纵裁
查表得,搭边参考值为:
工件间a1=2.0mm沿边a=2.2mm
送料步距A=32+a1即得A=32+2.0=34mm
又因为本模具采用无侧压装置,查表得条料宽度公式
B=[Dmax+2(a+δ)+c]0-δ
式中,B—条料宽度的基本尺寸
D—条料宽度方向零件的最大尺寸
a—侧面搭边,查表得a=2.2mm
δ—条料下料剪切公差,查表得,δ=0.5mmc=0.2mm
即得B=[70+0.37+2(2.2+0.5)+0.2]0-0.5=75.970-0.5mm
条料排样图如下图所示
(2)横裁
查表得,搭边参考值为:
工件间a1=1.8mm沿边a=2.0mm
送料步距A=70+a1即得A=70+1.8=71.8mm
条料下料剪切公差δ=0.5mmc=0.2mm
又因为本模具采用无侧压装置,查表得条料宽度公式
B=[Dmax+2(a+δ)+c]0-δ
即得B=[32+0.31+2(2.0+0.5)+0.2]0-0.5=37.510-0.5mm
条料排样图如下图所示
5.3裁板方式的经济性分析
当一次冲裁完成以后,为了能够顺利地进行下一次冲裁,必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。
选取的冲裁方式不同时,出件、卸料及排除废料的形式也就不同。
因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式,并影响冲裁件的质量。
根据不产品的结构和工艺性能,本副模具顶板式顺出件结构。
由于本模具采用顺出件式模具冲裁,省去校平工序,既可满足工件对平面度的要求,有能保证安全生产。
(1)纵裁
衡量排样经济性的指标是材料的利用率。
材料的利用率
η=S/S0x100%=S/(AB)x100%
式中S—工件的实际面积
A—步距
B—条料宽度
故,材料的利用率η=1633.32/(34x75.97)x100%=63.23%
(2)横裁
材料的利用率η=1633.32/(37.51x71.8)x100%=60.64%
经计算得到的横裁与纵裁的材料利用率,相比较确定裁板方式为纵裁
第六章模具结构的确定
6.1模具类型的确定
复合模有两种结构形式,正装式复合模和倒装式复合模。
考虑到工件成形后,如何脱模方便。
正装式复合模成形后工件留在下模,需向上推出工件,取也不方便。
倒装式复合模成形后工件留在上模,只须在上模装一推出装置,借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。
考虑到工件成形后,如何脱模方便,故采用倒装式复合模。
它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用,和定位钉定位方式。
6.2定位方式的确定
该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料销无测压装置。
控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距。
6.3卸料、出件方式的确定
因为工件料厚为2mm,相对较薄,卸料力也较小,故采用弹性卸料。
又因为是倒装式复合模,故采用上出料。
6.4导向方式的确定
导向方式的选择为方便安装调整,同时为送料的方便,故采用后侧导柱模架。
第七章模具主要结构的设计
7.1凸模结构设计
冲孔凸模为圆形,采用整体式、台阶式凸模。
它的强度刚性较好,装配修磨方便,与凸模固定板配合部分按过度配合(H7/m6)制造,最大直径的作用是形式台肩,以便固定,保证工作时凸模不被拉出,其长度:
L=h1+h2+t+(15~20)=20+8+2+20=50mm
冲孔凸模结构如下图所示。
7.2凸模强度校核
1、凸模最小断面校核
凸模的最小断面面积为A0=3.14×81=254.34mm2
以冲裁压力Fp=318KN计算,因凸模材料为T10A,
故凸模材料的许用压应力[σ]=1.6×103Mpa
故凸模最小断面面积
A=Fp/[σ]=318×103/1.6×103=198.75mm2<254.34mm2
故,凸模的最小断面面积符合要求。
2、凸模最大自由长度校核
Lmax=90d2/√Fp=90×182/√318×103=163.5mm
∵冲孔凸模总长L=50mm<163.5mm
∴冲孔凸模强度足够。
7.3凹模结构设计
凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。
由b=70mm查表得K=0.4
凹模厚度:
H=Kb=29.4mm取H=30mm
凹模壁厚:
C=(1.5~2)H=45~60mm
凹模长度:
L=70+2c=70+(90~120)=150~180mm
凹模宽度:
B=32+2c=32+(90~120)=112~130mm
凹模刃口高度:
h=6mm
最后依据设计尺寸,按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列,确定凹模外形尺寸为160mm×125mm×30mm
凹模结构如下图所示。
7.4凸凹模结构设计
凸凹模的外刃口按凹模尺寸配制,并保证双边间隙0.246~0.360mm。
凸凹模结构如下图所示:
7.5卸料板结构设计
弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸,厚度取凹模厚度的0.6~0.8倍,卸料板与凸凹模的单边间隙选取,t>1mm时,单边间隙为0.15mm。
为了便于可靠卸料,在模具开启状态时,卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.3~0.5mm,卸料板的尺寸规格为:
160mm×125mm×15mm。
卸料板结构如下图所示:
7.6推件块结构设计
推件块按落料凹模配作,保证间隙在(0.5~1)mm,推件块凸台与空心垫板之间的间隙在此取0.5mm,推件块高度H=H1+H2+H3
H=3+15+2=20mm
式中H1—推件块凸台高,一般取(3~4)mm在此取为3mm
H2—在推出状态时,推件块凸台下平面到落料凹模板下平面的距离
H3—推件块行程
推件块结构如下图所示:
7.7凸模固定板结构设计
7.8凸凹模固定板结构设计
7.9垫板结构设计
垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力,以防止模座被挤压损伤。
是否要用板,可按下式校核:
P=F/A
式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力;
F—凸模承受的总压力;
A—凸模头部端面与承受面积。
由于计算的P值大于模座材料的许应压力,因此在工作零件与模座之间加垫板。
垫板用45号钢制造,淬火硬度为24~28HRC,其尺寸规格为:
160mm×125mm×10mm。
上下面须磨平,保证平行。
第八章模架及其他零件选用
8.1模柄
模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上,同时使模具中心通过滑块的压力中心,模柄的直径与长度与压力机滑块一致,模柄的尺寸规格选用凸缘模柄,用3~4个螺钉固定在上模座上。
8.2模架
模架形式选用后侧导柱模架GB/T2851-2008。
标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用,
上模座GB/T2855.1:
160mm×125mm×35mm;
下模座GB/T2855.2:
160mm×125mm×40mm;
导柱GB/T2861.1:
25mm×150mm;
导套GB/T2861.3:
25mm×85mm×33mm。
模座材料采用灰口铸铁,它具有较好的吸震性,采用牌号为HT200。
模具的闭合高度
H闭=H下+2H垫+H凸凹+H凹+H凹固+H上—h=195mm
8.3卸料装置中弹性元件的选用
模具采用弹性卸料装置,弹性元件选用橡胶,其尺寸计算如下:
1、确定橡胶的自由高度H0=(3.5~4)H工
H工=h工作+h修磨=t+1+(5~10)=10mm
取H0=40mm
2、确定橡胶的横截面A
A=FQ/p查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa,所以
A=19000N/0.6MPa=31600mm2
3、确定橡胶的平面尺寸
根据零件的形状特点,橡胶垫的外形应为矩形,中间开有矩形孔以避让凸凹模。
结合零件的具体尺寸,橡胶垫中间的避让孔尺寸为70mm×32mm,外形暂定一边长为160mm,则另一边长b为
b=(31600-70×32)/160=120mm
4、校核橡胶的自由高度H0
为满足橡胶垫的高径比要求,将橡胶垫分割成四块装入模具中,最大外形尺寸为70mm,所以H0/D=0.4/0.7=0.57
橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间,所以选用的橡胶垫规格合理,橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。
模具总装图
设计总结
通过对矩形连接片复合模的设计,对常用冲压件在冲压过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解,掌握了冲压成型模具的结构特点及设计计算方法,对独立设计模具具有了一次新的锻炼。
在今次的设计过程中,有很多的问题需要独立思考,在用常规的方法解决不了的问题时,还要从反向去思考。
从而使我的思维能力得到了很大的提高。
设计中所涉及一定的创新,给我提供了一劲儿很好的提高应变能力的训练机会。
设计时,经过不断的到学校图书馆认真地查找和借阅相关的参考资料,不但提高了个人查阅资料能力,还扩阔了我的知识视野。
在设计过程充分利用了各种可以利用的方式,同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解,在设计的后一阶段充分利用CAD软件就是一例,新的工具的利用,大在提高了工作效率。
模具CAD技术是模具传统设计方式的革命,大大提高了设计效率,尤其是系列化或类似冲压模具设计效率更为提高。
总之,通过这次课程设计,把必修课程(机械制图,机械设计基础,模具工艺学,冷冲压工艺与模具设计)中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。
使这些知识得到巩固发展,初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础,树立正确的设计思路。
虽然在这次设计过程中遇到很多问题与麻烦,但通过指导老师的耐心教导和帮助,克服了这些困难。
在这次设计中,我总结了:
要学会亲自去尝试,不要害怕失败。
失败也是一份财富,经历也是一份拥有。
此外,这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方,通过这次的经历,希望以后会越做越好。
参考文献
1.《机械设计手册》化工工业出版社。
2.《机械零件》高等教育出版社。
3.《金属机械加工工艺人员手册》上海科学技术出版社。
4.《互换性与测量技术基础》.陈于萍主编.机械工业出版社。
5.《模具制造工艺》.黄毅宏主编.机械工业出版社。
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