压料板冲裁模具设计毕业设计论文.doc
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1、 目 录1绪论12 工艺分析22.1零件工艺分析22.2确定冲压件的最佳工艺方案32.3主要工艺参数的计算42.4 确定冲裁间隙、计算主要工作部分尺寸143模具主要零件及结构设计203.1凸模的设计203.2凹模的设计213.3凸凹模设计213.4弹性元件的设计223.5导向装置的种类及标准的确定243.6固定与支承零件的确定243.7定位零件的确定253.8模架的种类及规格的确定254复合模具的工作原理和装配264.1模具的原理264.2模具装配与调试27结论28参考文献29附录130附录231致谢321绪论冲压也称板料冲压,是塑性加工的一种基本方法。一般是以金属板料为原材料(也有采用金属管
2、料和非金属材料的),利用压力机上的模具作往复运动,在常温下对金属板料施加压力,使金属板料内部产生变形的内力。当内力的作用达到一定的数值时,板料毛坯或毛坯的某个部分便产生与内力的作用性质相对应的变形,使板料分离(或局部分离)或产生塑性变形,从而获得所需尺寸及形状的零件。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需求,世界上各发达国家都十分重视模具技术的开发,大力发展模具工业,积极采用先进技术和设备,提高模具制造水平,并取得了显著的经济效益。我国对模具工业的发展也十分重视,国务院于 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业
3、政策要点的决策中,就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在,我国的模具工业已初具规模,全国已有 200 多个模具专业厂, 6000 多个生产点(附属在工厂内的模具车间或模具加工班组),年产模架 30 多万套。此外,还有数以万计的模具私营企业和个体劳动者,在满足模具需求方面,起着不可忽视的作用。可以说,中国在模具技术方面,已有一支较强的队伍。模具的应用越来越广泛,其适应性也越来越强,它已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。冲压模包括单工序模、复合模、级进模。根据零件的工序,结合各种模具的优缺点,选用复合模设计零件。这种模具较单工序模生产效率高、冲件质量高。较级进模制造、安装简单。冲
4、压技术工作包括冲压工艺设计、模具设计及冲模制造三个方面,尽管三者的工作内容不同,但三者之间存在着相互渗透、相互补充、相互依存的关系。下面就以这三个大的方面对该模具进行设计。由于设计者知识水平有限,加上技术资料不全,在设计过程中难免有一些不足之处,请老师和读者加以批评和指正。全套图纸,加1538937062 工艺分析零件简图:如下图2-1生产批量:中批材料:Q235A材料厚度:1.5mm 图2-1压料板零件图2.1零件工艺分析由零件图可知形状简单,(材料性质如图2-1),结构对称,除孔尺寸公差为IT11级精度外,其他标注以及为标注公差均按IT12和IT13处理。本零件为批量生产不宜采用单一工序生
5、产,而用级进模又太复杂,经过多方讨论,使用复合模具可以达到精度要求,生产效率也能改善。弯曲工艺分析制件弯曲部分形状左右对称,因此毛坯受力均衡不产生滑动。该制件的生产采用弯曲、落料、冲孔三道基本工序,生产批量较大,而且弯曲半径大于最小弯曲半径(0.8t=0.81=0.80.5按中性层展开的原理,坯料总长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。所以该弯曲件展开尺寸为L=2a+2b+c=210.21+23.74+10.74=38.642.3.2排样冲裁件在板料上的布置叫排样。它是制定冲压工艺不可缺少的内容,直接影响着材料的利用率、冲模结构、制件质量和生产率等,条料冲裁时所产生的废料分为两种情况:(1
6、)工艺废料:工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边,定位需要切 去的料边,与定位孔不可避免的料头和料尾废料。(2)结构废料:由于工件结构的需要,如工件内孔的存在而产生的废料。排样方法主要有三种:有搭边排样:无搭边排样:少搭边排样合理排样并充分利用材料具有重大意义。此模具设计时,由于采用先弯曲的基本工序,因此宽度方向采用精裁方法,(即宽度方向不落料),使模具简单化,故条料宽度为15,公差为IT12。另外,考虑操作方便及模具结构简单,故采用直排设计表2-3: 冲裁金属材料的搭边值料厚手工送料自动送料圆形非圆形a a1aa1aa111.51.521.51221.52.5232232.5232.534
7、32.53.534345435454搭边值a1=2 如图2-3画出排样图。图2-52.3.3计算冲裁单件材料的利用率单件材料的利用率 K=A0/A100 (2-2)A0得到制件的总面积(mm2);A 个步距的条料面积(mm2);则K=(1530)/(1531.5)100=95.232.3.4 计算压力中心为了保证压力机和模具正常地工作必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜,引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损,造成刃口和其它零件的损坏,甚至还会引起压力机导轨磨损,影响压力机精度。形状简单而对称的工件,如圆形、正多边形、矩形,其冲裁时的压力中心与工
8、件的中心重合。由于该零件弯曲、落料、冲孔均为轴对称形状,其中心便是压力机的压力中心,故不必进行压力中心的计算。2.3.5 各部分工艺力的计算(1)冲孔力计算按冲模设计与制造书中公式计算:F冲=1.3Lt (2-3)L 工件内轮廓周长();T 工件厚度();材料抗剪强度(Mpa);此零件厚度为1.5,查表2-1抗剪强度=310380Mpa。取=310 Mpa则F冲=1.3Lt=1.3(223.14)21.5310=15.185KN(2)落料力计算按冲模设计应用实例书中公式计算:F落1.3Lt (2-4)L工件外轮廓周长();t材料厚度();材料抗剪强度(Mpa);由于制件宽度方向采用精裁方法,故
9、工件外轮廓周长不包括制件两个长度方向上的尺寸。抗剪强度仍取260 Mpa。则F落 1.3Lt = 1.3(/244+27)1.5310=23.648KN(3)弯曲力计算自由弯曲力按冷冲压工艺及模具设计书中公式计算F10.6KBtb/r+t (2-5) F1 自由弯曲在冲压行程结束似的弯曲力(N);K 安全系数,一般取K=1.3;B 弯曲件宽度();t 弯曲件材料厚度();b材料的抗拉强度(Mpa); r 弯曲件的内弯曲半径();抗拉强度根据表2-1可知,冲压手册b=380 470Mpa,取b=380 Mpa。则F10.6KBtb/r+t =(0.61.3151.5380)/4.5+1.5=1.
10、67KN校正弯曲力按冷冲压工艺及模具设计书中公式计算F2AP (2-6) F2 校正弯曲力(N);A 校正部分投影面积(mm2);P 单位校正力(Mpa);取P=30 Mpa 则F5AP=151030=4.5 KNF总弯曲=F1+F2=4.5+1.67=6.17 KN(4)推件力计算按冲模设计应用实例书中公式计算:F推nK推F冲 (2-7) n卡在凹模洞口中的工件(或废料)的数目,一般卡3-5件。这里取n =5;K推推件力因数,其值见表2-4;此处K推=0.05。表2-4 卸料力、推件力和顶出力因数料厚/mm钢0.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.05
11、50.062.56.50.020.050.0450.05则K推nK推F冲 =40.05530.37=6.68 KN(5)卸料力计算按冲模设计应用实例书中公式计算:F卸K卸F (2-8) K卸卸料力因数,其值见表2-4。此处K卸0.0250.06,取K卸0.045则F卸K卸F落0.0423.65KN946N(6)顶件力计算按冲模设计应用实例书中公式计算:F顶K3F (2-9) K卸卸料力因数,其值见表2-4。此处K30.0250.06,取K卸0.06则F顶K3F0.0615.185KN911N则总冲压力为 F总F落F冲F总弯曲 F卸F推+ F顶 =15.185KN +23.65KN+6.17KN
12、+6.68KN+946N+911N =53.542KN2.3.6回弹压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程,其弯曲部位还存在着弹性变形,所以压弯后零件形状与模具的形状并不完全一致,这种现象称为回弹。回弹有正回弹和负回弹所谓正回弹是指工件的弯曲后的弯曲半径大于凸模的弯曲角,即工件弯曲后向内收缩。反之为负回弹,校正弯曲常出现负回弹。回弹的大小通常用角度回弹和曲率回弹来表示。影响回弹的因素材料的力学性能。材料的屈服点越高,弹性模量越小,回弹越大。材料的相对弯曲半径R/t。弯曲工件的形状。模具尺寸。模具间隙。校正力由于影响回弹数值的因素很多,而且各因素往往有相互影响,故难以进行精确的计算或分析。在一般情
13、况下,设计模具时对回弹量确定大多按照经验数值,或计算后在实际试模中再进行修正。只有当弯曲工件的圆角半径R(58)t时,计算才近似正确。当R(58)t时,工件的弯曲半径一般变化不大,只考虑角度回弹。角度回弹是指弯曲回弹前后弯曲角的变化值=- (210)弯曲角的回弹值回弹后弯曲件的实际角度回弹前的弯曲角,即凸模的角度回弹值的计算一般很难用精确计算方法的出回弹值的大小,一般按表格和图表查出经验数值然后在生产中试模修正15、20以及Q235-A钢的回弹角(表2-6)该零件弯曲角度为120度所以可以根据上图计算出=0.53度由公式=-可以计算出实际零件的弯曲角度=120-0.53=119.47度2.3.
14、7冲压设备的选择 冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质,生产批量的大小,冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。、考虑冲压件的大小 在中小型的冲压件、弯曲件或拉深件的生产中,主要采用开式机械压力机。因为它提供了极为方便的操作条件,模具也容易安装;在大中型冲压件生产中,多采用闭式结构形式的机械压力机;对于大型拉伸件的生产中,则应尽量选用双动压力机,使所用模具结构简单,调整方便。、考虑冲压件的生产批量 在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中,应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机;在小批量生产中,尤其是大型厚板冲压件的生产中,多采用液压机,由于液压机没有固定的行程,不会因为板料厚度
15、变化而超载;对于小批量生产的弯曲、成型、校平或校形等工序可选用摩擦压力机,因为它具有行程自动调节,不易发生超负荷损坏的特点。、考虑压力机设备的精度和刚度 压力机的刚度由床身刚度、传动刚度和导向刚度3部分组成,如果刚度较差,负载终了和卸载终了时模具间隙会发生很大变化,影响冲压件的精度和模具寿命,设备的精度也有类似的问题。 冲压设备规格的选择在冲压设备的类型选定之后,应该进一步根据冲压件的大小、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。、所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力,即:、压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度,因此对于冲裁、弯曲等模具,其行程不宜过大,以免发生凸
16、模与导板分离(导模板)或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模,压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上,以保证毛坯的放进和成形零件的取出。、所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足:冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。、压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸,并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时,对工作台的受力条件也是不利的。在实际生产中,为了防止设备的超载,可按F(1.61.8)F来估算压力机的公称压力F。参照冲模设计应用实例一书中附录B3可选取开式双柱可倾压力机,规格见表2-6:表2-6 开式双柱可倾压力
17、机(部分)主要技术规格型 号J23-10J23-16J23-25J23-40公称压力/kN100160250400滑块行程/mm455565100滑块行程次数/(次/mm)14512010545最大闭合高度/mm180220270330最大装模高度/mm145180220265连杆调节长度/mm35455565滑块中心线至床身距离/mm130160200250床身两立柱间距离/mm180220270340工件台尺寸/mm前后240300370460左右370450560700垫板尺寸/mm厚度35405065孔径170210200220模柄孔尺寸/mm直径30404050深度55606070最
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