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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除垫片34复合模CAD设计第2章 工艺分析及模具结构设计2.1 制件的工艺性分析及工艺计算2.1.1 工艺分析由图可知,产品为圆片落料、圆片冲孔。产品形状结构简单对称,无狭槽、尖角;孔与孔之间、孔与零件之间的最小距离满足c1.5t要求。 ( 1.5t=1.5)(1)尺寸精度 任务书对冲件的尺寸精度要求为IT12级,查参考文献2知,普通冲裁时对于该冲件的精度要求为IT12IT11级,所以尺寸精度满足要求。(2)冲裁件断面质量 因为一般用普通冲裁方式冲1mm以下的金属板料时,其断面粗糙度Ra可达12.53.2,毛刺允许高度为0.050.1mm;本产品在
2、断面粗糙度上没有太严格的要求,单要求孔及轮廓边缘无毛刺,所以只要模具精度达到一定要求,在冲裁后加修整工序,冲裁件断面的质量就可以保证。(3)产品材料分析 对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低,塑性高,表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料为08钢,属优质碳素结构钢,其力学性能是强度、硬度低而塑性较好,非常适合冲裁加工。另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求,所以尽量采用国家标准的板材,其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证 经上述分析,产品的材料性能符合冷冲压加工要求。2.1.2 排样及工艺计算2.1.2.1排样 零件外形为圆形 ,可以采用单排、交叉双排或多排;考虑到零件为中
3、等批量生产,如果采用交叉双排或多排,则模具尺寸和结构就会相应增大,从而增加模具生产成本,所以本设计决定采用单排结构。如图所示。图2.1 排样图 2.1.2.2 搭边查参考文献1 ,确定搭边值,。当t=1时,a=2,b=1.52.1.2.3条料宽度 B=D+2a=80+2*2=84mm 2.1.2.4材料利用率式中 一个歩距内冲裁件数目; A冲裁件面积(包括内形结构废料); S歩距长度; B板料宽度;取:n=1; A=*40=5026.55;S=81.5;B=84 =5026.5581.5*84=73.4【精品文档】第 7 页2.2 冲压力及压力中心的计算2.2.1 计算冲压力 2.2.1.1
4、冲裁力 冲裁力公式为 式中 冲裁力; 冲孔冲裁力; 落料冲裁力。2.2.1.2 冲孔冲裁力式中 K系数(取K=1.3); 孔的个数,n=3。 冲孔周长,mm mm 材料厚度, 材料抗剪强度,查参考文献2知LY12,320MPa,取MPa。 =61253.4=61.25KN2.2.1.3 落料冲裁力。 mm 所以 2.2.1.4卸料力。 式中 卸料系数,查参考文献1知0.05,取。 所以 KN2.2.1.5 推料力 式中 推料系数,查参考文献1取。 同时卡在凹模洞孔内的件数,。 所以 KN2.2.1.6 顶件力 式中 顶件系数,查参考文献1取。 所以 KN 2.2.1.7 总冲压力冲裁时,压力机
5、的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和,即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同,当采用弹压卸料装置和下出件的模具时,总的冲压力为=181.87KN 初选压力机:Jc23-35。 2.2.2 计算模具压力中心 由于该零件完全对称于相互垂直大大两条多层次线,所以模具的压力中心在几何图形的狭槽点上。2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算2.3.1计算模具刃口尺寸 模具采用复合模结构,计算刃口尺寸时宜采用尺寸转换法计算。 零件上包含三个尺寸:落料尺寸;冲孔尺寸,;位置尺寸。查得冲裁模刃口双间隙mm, mm。1)落料刃口尺寸计算:的凸凹模的制造公差由表查得 由于 , 故采用凸模
6、与凹模 分开加工方法,由表查得X=0.5,则:其工作部分结构尺寸如图所示:2)冲40mm孔刃口尺寸计算:的凸凹模的制造公差由表查得由于 ,故采用凸模与凹模分别加工方法,由表查得X=0.5 ,则:其工作部分结构尺寸如图所示: 3)冲5mm孔刃口尺寸计算:的凸凹模的制造公差由表查得由于 ,故采用凸模与凹模分别加工方法,由表查得X=0.5 ,则:其工作部分结构尺寸如图所示:2.3.2落料凹模结构尺寸计算落料凹模尺寸如图5.1所示。图5.1 落料凹模尺寸2.3.2.1厚度式中 凹模的理论厚度。mm进一位取整数取 mm查参考文献4知刃磨余量为 。所以凹模厚度为 29+6 = 35mm。因为落料冲裁力,所
7、以凹模厚度应小于25mm。所以将凹模做成一块凹模板和一块夹板相拼的结构。综合模具结构设计,取凹模厚度mm,夹板厚度为12mm。2.3.2.2 凹模板直径 零件外形为圆形,而且完全对称,所以将凹模板做成圆形。 式中 切断轮廓线到凹模边缘的尺寸,轮廓为平滑曲线时,。 所以 mm 查参考文献2按推荐值取 mm 所以凹模板外形尺寸2.3.3冲孔凸模与凸凹模结构尺寸确定图5.2 凸模尺寸2.3.3.1冲孔凸模长度如图所示 (0.60.8)式中 凸模固定板厚度; 冲孔凸模厚度,21mm;10mm 凸模自由长度。 所以 (0.60.8)=(0.60.8)12.616.8mm,取14mm。(0.60.8)=(
8、0.60.8)10=68mm, 取8mm。mm(考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料,所以取 mm)。所以 取14mm =14+35.5=49.5mm =14+35=49mm2.3.3.2 凸模强度(压应力)校核校核公式为 式中 凸模最小断面积,; 凸模材料的许用压应力,凸模材料选用Cr12MoV,查参考文献2知,(10001600)MPa,取1200 MPa。因为 MPa所以凸模强度校核符合要求。2.3.3.3凸模刚度(细长杆失稳)校核。校核公式 式中 凸模最大自由高度; E 凸模材料弹性模量,一般取MPa; 凸模最小断面惯性矩,圆形断面; 支承系数,无导板导向;安全系数,钢取23。 代入公式得
9、 mm实际 mm40.96mm 所以凸模刚度符合要求2.3.3.4 凸凹模工作尺寸计算图5.3凸凹模各部分尺寸1)凸凹模长度确定 mm式中 卸料板厚度,取mm; 凸凹模固定板厚度,(0.60.8)=(0.60.8)2128mm,取mm。2)凸凹模壁厚校核查参考文献2知,倒装复合模凸凹模最小壁厚(料厚mm);本设计中所以凸凹模壁厚校核合格,按图设计的凸凹模符合要求。3)其他漏料孔直径取,刃口直边设计存三片料,高为5mm,凸凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装止转销防转。2.4 模具总体结构设计冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中,积累到一定数量,由下模漏料孔排出,不必清除废料,操作方便,应用很广,但工
10、件表面平直度较差,凸凹模承受的张力较大,因此凸凹模的壁厚应严格控制,以免强度不足。经分析,此工件有三个孔,若采用正装式复合模,操作很不方便;另外,此工件无较高的平直度要求,工件精度要求也较低,所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑,决定采用倒装式复合模。2.4.1送料定位机构设计采用伸缩式挡料销纵向定位,安装在橡胶垫和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入孔内,工作很方便.2.4.2卸料机构设计 2.4.2.1条料的卸除 采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模,所以卸料板安装在下模。 2.4.2.2 工件的卸除 采用打料装置将工件从落料凹模中推下,罗在模具工作表面上。2.4.2.3 冲孔废料的卸
11、除下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量,便从下模座的漏料孔中排出。 2.4.3 出件机构设计 因为是复合模结构,所以采用上出件机构2.5 其他零件尺寸的确定2.5.1橡胶垫 为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏,其允许的最大压缩两不得超过摘要高度的45%,一般取自由高度的35%45%。橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的10%15%。 橡胶垫产生的力 式中 压力; 橡胶垫横截面积; 与橡胶垫压缩量有关的单位压力,如表5.1所示。表5.1 橡胶压缩量和单位压力 橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)1015200.260.500.702530351
12、.031.522.10取 ,则MPa 取压缩量为25%,预压缩量为10%,工作行程mm。 所以橡胶垫的自由高度为 mm,取14mm 预压缩量取为 2m。2.5.2 凸凹模固定板凸凹模固定板形状与凹模板一致,如图5.3所示,厚度为24mm。2.5.3凸模固定板凸模固定板将凸模固定在模座上,其平面轮廓尺寸与凹模板外形尺寸相同,但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6,压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板为圆形,厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍,材料为Q235 14mm2.5.4垫板冲裁时,如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应
13、力,这时需要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下雨加垫板。式中 凸模端面的压应力,其数值为; 模座材料下雨压应力,其数值:铸铁约为100MPa,钢约为200 MPa; 冲裁力; 凸模上端面面积。垫板的下载与凸模固定板一致,厚度一般取412mm。垫板淬硬后两面应磨平,表面粗糙度Ra0.320.63。由于本套模具选用压入式模柄,在上模座与凸模固定板之间也必须安装垫板,厚度取为8mm。下面校核一下凸凹模与下模座之间是否下雨加垫板。已知凸凹模下端面直径mm,所以所以 模座采用铸铁,所以不用加垫板。2.5.5 卸料板卸料板同样为圆形板,直径和凹模板一致,如图5.3所示,厚度为10mm
14、。卸料板材料选A3或(45)钢,不用热处理淬硬。取卸料板与凸凹模的双面间隙为0.10.3mm.卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,螺纹部分为M1010mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模端面lmm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。2.5.6模座根据凹模板的尺寸,模座采用标准的中间导柱圆形模座,材料采用HT200。标记为:上模座 GB2855.1181;下模座 GB2855.1281。2.6 压力机的确定模具的闭合高度为H闭=H上模 H垫L H H下模h2 =(40+8+14+35+46+45-2)mm=186mm 式中 L凸模长度,L
15、=49mm; H凹模厚度,H=35mm;h2凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mm。选择压力机JC23-35公称压力350KN最大闭合高度280mm最小闭合高度220mm 所以压力机工作台尺寸,一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸5070mm,所以压力机合格,可用第3章 零件建模 装配体及工程图3.2零件建模通过前面的设计可知,该套模具共包含28种零件,其中6种标准可从软件的零件库中调用,剩余的22种则要有设计者之间设计。 在CATIA中,可以通过多种方式将曲面转换为实体,下面为两种典型的零件的画法。(1) 凹模板 操作步骤为:1.在草绘平面内作凹模板外形、刃口和销孔;2.用拉伸命令将平面拉伸为实体;3.用异性孔向导命令端面上相应的位置作出螺纹孔;4.用环形阵列命令作出另外两个螺纹孔;4.用拉伸切除命令作出大孔。(2) 凸凹模 操作步骤为:1.用旋转命令作出凸凹模的外形;2.用拉伸切除命令分别在上下端面作出冲孔孔和漏料孔;3.用拉伸切除命令在下端面上作出销孔。刚才图对于产品设计而言有重要作用,它是传递产品信息的规范。在3D零件制作完成以后,需要按照一定的标准绘制2D展开。在CATIA中,可以直接由实体生成二维的投影图,然后再对二维图形进行诸如剖视、标注等基本操作,最终完成工程图的绘制
限制150内