固定夹冲孔落料倒装复合模毕业论文.doc
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1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute毕业设计(论文)题 目 固定夹冲孔落料倒装复合模班 级 机械设计与制造0902班 姓 名 指导教师 II摘 要本文介绍的模具实例结构简单实用,使用方便可靠,首先根据工件图算工件的展开尺寸,在根据展开尺寸算该零件的压力中心,材料利用率,画排样图。根据零件的几何形状要求和尺寸的分析,采用复合模冲压,这样有利于提高生产效率,模具设计和制造也相对于简单。当所有的参数计算完后,对磨具的装配方案,对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。在设计过程中除了
2、设计说明书外,还包括模具的装配图,非标准零件的零件图,工件的加工工艺卡片,工艺规程卡片,非标准零件的加工工艺过程卡片。关键词:复合模 ;冲压 ;设计目 录摘 要I1. 冲压工艺分析及工艺方案的确定(1)1.1设计题目(1)1.2冲压件工艺分析(2)1.3确定工艺方案及模具的结构形式(2)1.4模具总体机构设计(3)2模具设计工艺及计算(4)2.1计算毛坯尺寸和排样(4)2.2冲裁力的计算(9)2.3模具压力中心与计算(10)2.4冲裁间隙的确定(10)2.5工作零件刃口尺寸的计算(10)3. 主要零部件的设计(13)3.1工作零件的设计(13)3.2卸料部分的设计(15)3.3定位零件的设计(
3、16)3.4模架及其他零部件的设计(17)4. 凸 凹模的加工(18)4.1凸模的加工过程(18)4.2凹模的加工过程(18)4.3凹模的加工过程(19)5. 压力机的选择(20)6. 模具装配和试模(20)7 结论(23)致 谢(24)参考文献(25)毕业设计任务书(26)III1 绪论模具工业作为一种新兴工业,它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率,以及保证较高的加工精度等特点,在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一,其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测,到
4、本世纪中,机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此,冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前,我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快的变化特点,冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展
5、,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计(CAD)、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术转变。本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用,巩固和加深各种理论知识灵活运用。目标是通过这次毕业设计,可以很好的培养独立思考,独立工作的能力,为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。此次毕业设计课题为自行车脚踏板固定夹冲孔落料弯曲倒装复合模。首先对固定夹的冲压工艺进行了分析,介绍了固定夹冲孔落料弯曲倒装复合模设计的要点,同时编制了固定夹冲孔落料弯曲倒装复合模的制造工艺和装配工艺。1 冲压工艺分析及工艺方案的确定1.
6、1 设计题目:固定夹冲孔落料倒装复合模冲压件如图2-1;材料: LY12生产批量:大批量;料厚:1.2 图1.1 自行车脚踏板固定夹1.2 冲压件工艺分析 该制件形状简单,尺寸较小,厚度适中,大批量,属普通冲压件。零件图上的尺寸除了四个孔的定位尺寸标有偏差外,经查公差表,各尺寸公差为:3.50 +0。30 20 0-0.52 250-0.52 四个孔的位置公差为:170.12 140.2其他的形状尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可安IT14级确定工件的公差。由制件图分析可知:(1)制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序,尺寸较小。(2)制件为大批量生产,应重视模具材料和结构的选择,保证磨具的复
7、杂程度和模具的寿命。1.3 确定工艺方案及模具的结构形式根据制件的工艺分析,其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序,按其先后顺序组合,可得如下几种方案;(1) 落料弯曲冲孔;单工序模冲压(2) 落料冲孔弯曲;单工序模冲压。(3) 冲孔落料弯曲;连续模冲压。(4) 冲孔落料弯曲;复合模冲压。方案(1)(2)属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大,尺寸又较这两种方案生产效率较低,操作也不安全,劳动强度大,故不宜采用。方案(3)属于连续模,是指压力机在一次行程中,依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。于制件的结构尺寸小,厚度小,
8、连续模结构复杂,又因落料在前弯曲在后,必然使弯曲时产生很大的加工难度,因此,不宜采用该方案。方案(4)属于复合冲裁模,复合冲裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁,其模具结构没有连续模复杂,生产效率也很高,又降低的工人的劳动强度,所以此方案最为合适。根据分析采用方案(4)复合冲裁。2 模具设计工艺计算2.1计算毛坯尺寸及排样相对弯曲半径为:R/t=3.8/1.2=2.170.5式中:R弯曲半径 t材料厚度 由于相对弯曲半径大于0.5,可见制件属于圆角半径较大的弯曲件,应该先 求变形区中性层曲率半径。 =r0+kt 公式(51)式中:r0内弯曲半径 t
9、材料厚度 k中性层系数查表51,K=0.45根据公式51 = r0+kt =0.38+0.45X1.2 =4.34(mm) 2.1 计算展开尺寸示意图根据零件图上得知,圆角半径较大(R0.5t),弯曲件毛坯的长度公式为: LO=L直+ L弯 公式(52)式中: LO弯曲件毛坯张开长度 L直 弯曲件各直线部分的长度 L弯弯曲件各弯曲部分中性层长度之和在图51中: A= (53)COSP=(RA+RC-B)/(RA+RC) (54)RA=3.8+0.6=4.4 (mm) RC=1.2+0.6=1.8(mm) B=3.8(mm)根据公式53 A= =23.8(4.4+1.8)-3.82 5.6(mm
10、)根据公式54 COSP= (RA+RC-B)/(RA+RC) = ( 4.4+1.6-3. 8)/(4.4+1.6) = 0.367则 P=carCOS0.367=68.47。 2P=268.47。=136.94。根据公式52 L直=L总长-2A =20-25.6 =8.8(mm) L弯=2(P180+P180) =23.144.34(68.47/180+68.47/180) =20.74(mm) LO =L直+ L弯 =8.8+20.74 =31.54(mm)取LO=32(mm)根据计算得:工件的展开尺寸为2532(mm),如图32所示。 图2.2 尺寸展开图 由于设计的零件是矩形零件,且
11、四个孔均有位置公差要求,所以采用有费料直排法。1.搭边值的确定该制件是矩形工件,根据尺寸从表42中查出:两制件之间的搭边值a1=1.2(mm),侧搭边值a=1.5(mm)。由于该制件的材料使LY12(硬铝),所以两制件之间的搭边值为:a1=1.2(11.2)=1.21.414(mm)取a1=1.2(mm)侧搭边值a=1.5(11.2)=1.51.8(mm)取a=1.5(mm)2.条料宽度的确定条料宽度公式:B=(D+2a) 其中条料宽度偏差上偏差为0,下偏差为,见表43条料宽度偏差。D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。a侧搭边值。查表43条料宽度偏差为0.15根据公式4 1 B=(D+2a) =(
12、25+21.5)0-0.15 =280-0.153.材料利用率的计算:冲裁零件的面积为:F=长宽=2532=800(mm2)毛坯规格为:5001000(mm)。送料步距为:h=Da1=32+1.2=33.2一个步距内的材料利用率为:n11=(nF/Bh)100%n为一个步距内冲件的个数。n11=(nF/Bh)100% =(1800/2833.2)100% =81.96%横裁时的条料数为:n1 =1000/B=1000/28=34.01可冲34条,每条件数为: n2 =(500-a)/h=(500-1.5)/33.2 =15.024可冲15件,板料可冲总件数为: n=n1n2=3415=510(
13、件)板料利用率为: n12=(nF/5001000) =(510800/5001000) 100% =81.6%纵裁时的条料数为: n1=500/B =500/28 =17.006 可冲17条,每条件数为:n2=(1000-a)/h =(1000-1.5)/33.5 =30.084 可冲30件,板料可冲总件数为: n=n1n2=1730=510(件)板料的利用率为: n12=(nF/5001000) =(510800/5001000) 100%=81.6% 横裁和纵裁的材料利用率一样,该零件采用横裁法。 图2.3 排样图2.2 冲裁力的计算根据常用金属冲压材料的力学性能查出LY21Y的抗剪强度
14、为280310(MPa ) 1.冲孔力、落料力的计算落料时的周边长度为:L1=2(25+32)=114(mm)根据公式51 落料时的冲裁力 F1=KptL =11.2114300=41.040(KN)冲孔时的周边长度为:L2=4d=43.143.5=44(mm)冲孔时的冲裁力:F2= KptL=11.244300=15.84(KN)冲裁力:Fp=F1+F2=41.040+15.84=56.88(KN)2.卸料力FQ的计算FQ=Kx Fp K卸料力系数。查表65得K0.0250.08,取K0.08根据公式62FQ=KFp0.0856.884.55(KN)3.推料力FQ1的计算FQ1=KtFp K
15、t推料力系数。查表65得Kt0.030.07, 取Kt=0.07根据公式63 FQ1=KtFp=0.0756.884(KN)4.顶件力FQ2的计算FQ2=KdFp Kd顶件力系数。查表65得Kd0.030.07, 取Kt=0.07根据公式64 FQ2=KdFp=0.0756.884(KN)5.弯曲力FC的计算形弯曲件的经验公式为:Fu=0.7KBt2b/+tFu冲压行程结束时不校正时的弯曲力。B弯曲件的宽度(mm)。t弯曲件的厚度(mm)。内弯曲半径(等于凸模圆角半径)(mm)。b弯曲拆料的抗拉强度(MPa)(查机械手册b=400(MPa)。K安全系数,一般取1.3.根据公式65 Fu=0.7
16、KBt2b/(+t) =0.71.3251.22400/(5+1.2)=21.45(KN)对于顶件或压料装置的弯曲模,顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%80%。F压=80% Fu=80%21.45 =17.159(KN)弯曲力:FC= Fu+ F压=21.45+17.15=38.6(KN)6.总冲压力的计算根据模具结构总的冲压力:F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC =56.88+4.55+4+4+38.6=108.03(KN)根据总的冲压力,初选压力机为:开式双柱可倾压力机J2325A。2.3 模具压力中心与计算由于该零件是一个矩形图形,属于对称中心零
17、件,所以该零件的压力中心在图形的几何中心处。2.4 冲裁模间隙的确定由于硬吕与中碳刚的间隙取值是一样的,所以硬铝材料的间隙值与中碳刚的间隙取值一样。 根据实用间隙表 81 查得材料40的最小双面间隙2Cmin=0.123mm,最大双面间隙2Cmax=0.180mm2.5 刃口尺寸的计算1.计算凸、凹模刃口的尺寸 落料刃口尺寸计算图2.4 计算刃口尺寸示意图图上的尺寸均无公差要求,安国家标准IT14级公差要求处理,查公差表得:200-0.52 250-0.25 3.5 0 +0。30如图7-1所示的固定夹的落料零件图,计算凸、凹模的刃口尺寸。考虑到零件形状比较复杂,采用配作法加工凸、凹模。凹模磨
18、损后其尺寸变化有三种情况, 落料时应以凹模的实际尺寸按间隙要求来配作凸模,冲孔时应以凸模的实际尺寸按间隙要求来配制凹模。落料凹模的尺寸从图91上可知,A、B、C、D均属磨损后变D大的尺寸,属于第一类尺寸,计算公式为:Ba=(Bmax-x) (A=/4)查表81得:2Cmin=0.132,2Cmax=0.18;查表 91 得:x1=x2=x3=x4=0.75落料凹模的基本尺寸计算如下:根据公式91L凹=(Bmax-x)=(25-0.750.52)0-0.52/4=24.610-0.13B凹=(Bmax-x)=(20-0.750.52)0-0.52/4 =19.610-0.13凸模按凹模尺寸配制,
19、保证双面间隙(0.1320.180)(mm).冲孔凸模的尺寸从图91上可知,四个冲孔凸模的尺寸在磨损过程中将变小,属于第二类尺寸,计算公式为:Ba=(Bmax+x);A=/4)查表81得:2Cmin=0.132,2Cmax=0.18;查表 91磨损系数X=0.5冲孔凸模的刃口尺寸计算如下:根据公式82 E凸=(Bmax+x)=(3.5+0.50.3)0-0.3/4 = 3.650-0.075(mm)四个冲孔凸模的尺寸是一样的,都为3.650-0.075凹模按凸模尺寸配制,保证双面间隙(0.1320.180)2.冲裁刃口高度查表91,刃口高度为h810,取h=9。3.弯曲部分刃口尺寸的计算最小相
20、对弯曲半径rmin/t最外层金属(半径为R)的伸长率外为:根据公式92外=1/(2r/t+1)=1(251.2+1)=0.107最小弯曲半径为:根据公式93 rmin/t=(1-)/2=(1-0.107)/20.107=0.10124.弯曲部分工作尺寸的计算1、回弹值由工艺分析可知,固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处,r/t=3.8/1.2=3.165。此处属于小圆角V形弯曲,故只考虑回弹值。查表8.51得,回弹值为60,由于回弹值很小,故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸标注,在试模后稍加修磨即可。3、模具间隙 对凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算:Z=t+ct 式中:Z弯曲凸、凹模单边
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