冷冲压模具设计实例.pdf
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1、A 冷冲压模具设计实例 工件名称:手柄 工件简图:生产批量:中批量 材料:Q235-A 钢 材料厚度:1.2mm 1、冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为 Q235-A 钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结构相对简单,有一个8mm 的孔和 5 个5mm 的孔;孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为 3.5mm(大端 4 个5mm 的孔与8mm 孔、5mm 的孔与R16mm 外圆之间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差,可看作 IT14 级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。2、冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:
2、先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:冲孔落料级进冲压。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,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,但工件最小壁厚 3.5mm接近凸凹模许用最小壁厚 3.2mm,模具强度较差,制造难度大,并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案三为佳。3、主要设计计算 (1)排样方式的确定及其计算 设计级进
3、模,首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点,直排时材料利用率低,应采用直对排,如图 8.2.2 手柄排样图所示的排样方法,设计成隔位冲压,可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转 180,再冲第二遍,在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取 2.5mm 和 3.5mm,条料宽度为135mm,步距离为 53 mm,一个步距的材料利用率为 78%(计算见表 8.2.1)。查板材标准,宜选 950mm1500mm 的钢板,每张钢板可剪裁为 7 张条料(135mm1500mm),每张条料可冲 56 个工件,故每张钢板的材料利用率为 76%。图 8.2.2
4、 手柄排样图(2)冲压力的计算 该模具采用级进模,拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表 8.2.1。根据计算结果,冲压设备拟选 J23-25。(3)压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图 8.2.3 所示。在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1L6 共 6 组基本线段,用解析法求得该模具的压力中心 C 点的坐标(13.57,11.64)。有关计算如表 8.2.2 所示。由以上计算结果可以看出,该工件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点 O 较小,为了便于模具的加工和装配,模具中心仍选在坐标原点 O。若选用 J23-25
5、 冲床,C 点仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。(4)工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点,工作零件的形状相对较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体计算见表 8.2.3 所示。(5)卸料橡胶的设计 卸料橡胶的设计计算见表 8.2.4。选用的四块橡胶板的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具的正常工作。4、模具总体设计 (1)模具类型的选择
6、由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。(2)定位方式的选择 因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距,导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。(3)卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为 1.2mm,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。(4)导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该级进模采用中间导柱的导向方式。5、主要零部件设计 (1)工作零件的结构设计 落料凸模 结合工件外形并考虑加工,将落
7、料凸模设计成直通式,采用线切割机床加工,2个 M8 螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按 H6/m5。其总长 L 可按公式 2.9.2 计算:L=20+14+1.2+28.8=64mm 具体结构可参见图 8.2.4(a)所示。冲孔凸模 因为所冲的孔均为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。其中冲 5 个5 的圆形凸模可选用标准件 B型式(尺寸为 5.1564)。冲8mm 孔的凸模结构如图 8.2.4(b)所示。凹模 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
8、力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4 计算:凹模厚度 H=kb=0.2127mm=25.4mm(查表 2.9.5 得 k=0.2)凹模壁厚 c=(1.52)H=3850.8mm 取凹模厚度 H=30mm,凹模壁厚 c=45mm,凹模宽度 B=b+2c=(127+245)mm=217mm 凹模长度 L 取 195mm(送料方向)凹模轮廓尺寸为 195mm217mm30mm,结构如图 8.2.4(c)所示。(2)定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销,分别借用工件上5mm 和8mm 两个孔作导正孔。8mm 导正孔的导正销的结构如图 8.2.5 所示。导正应在卸料板压紧
9、板料之前完成导正,考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm,所以导正销直线部分的长度为 1.8mm。导正销采用 H7/r6 安装在落料凸模端面,导正销导正部分与导正孔采用 H7/h6 配合。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件,规格为 816。(3)导料板的设计 导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取 1mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板的厚度按表 2.9.7 选择。导料板采用 45 钢制作,热处理硬度为 4045HRC,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。(4)卸料部件的设计 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,
10、厚度为 14mm。卸料板采用 45 钢制造,淬火硬度为 4045HRC。卸料螺钉的选用 卸料板上设置 4 个卸料螺钉,公称直径为 12mm,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。(5)模架及其它零部件设计 该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置,冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据,选择模架规格。导柱 d/mmL/mm 分别为28160,32160;导套 d/mmL/mmD/mm 分别为28 11542,3211545。上模座厚度 H 上
11、模取 45mm,上模垫板厚度 H 垫取 10mm,固定板厚度 H 固取 20mm,下模座厚度 H 下模取 50mm,那么,该模具的闭合高度:H闭=H上模 H垫L H H下模h2=(45106430502)mm=197mm 式中 L凸模长度,L=64 mm;H凹模厚度,H=30mm;h2凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-25 的最大装模高度(220mm),可以使用。6、模具总装图 通过以上设计,可得到如图 8.2.6 所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模(7 个)、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。
12、下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销 13 作为粗定距,在落料凸模上安装两个导正销 4,利用条料上5mm 和8 孔作导正销孔进行导正,以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动,用落料孔套在活动挡料销 13 上,并向前推紧,冲压时凸模上的导正销 4 再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0.2mm,冲压过程中粗定位完成以后,当用导正销作精确定位时,由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0.2mm 而完成精确定距。用这种方法定距,精度可达到 0.02mm。7、冲压设备的选定 通过校核,
13、选择开式双柱可倾压力机 J23-25 能满足使用要求。其主要技术参数如下:公称压力:250KN 滑块行程:65mm 最大闭合高度:270mm 最大装模高度:220mm 工作台尺寸(前后左右):370mm560mm 垫板尺寸(厚度孔径):50mm200mm 模柄孔尺寸:40mm60mm 最大倾斜角度:30 附录资料:不需要的可以自行删除 预应力锚索桩板墙施工工法 一、前言 在山岭陡峭、地形复杂、山高谷深的地区,高等级公路通过的地段造成大量的高填深挖,高桥及隧道处处可见。在山谷深、地面横坡陡峭的地段,路基难于填筑,旱桥跨越在经济和技术上造成较大的浪费,同时也给路基稳定及桥梁的桥桩、墩柱带来隐患。采
14、用新型高挡墙跨越不仅开挖面小,也可消耗废方,起到安全、经济和环保的作用。个旧至冷墩二级公路预应力锚索桩板墙工程是采用 40 米高预应力锚索桩板墙进行边坡治理的项目,稳定了高填方路基,减少了陡坡旱桥,预应力锚索结构由于其合理的受力机理以及在软弱岩体中能更有效的发挥土体承载力而提供了较大锚固力,通过施工经总结形成本工法。二、工法特点 1.采用 MG-50A 型潜孔冲击钻跟套管无水干钻,能有效的预防塌孔,保证水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。2.锚索材料选用低松弛环氧喷涂无粘结钢绞线(ASTMT416-88a 标准 270 级,强度 Rby=1860Kpa,松弛率为 3.5%,j=15.24mm),配套
15、OVM15 型锚具,钢绞线强度高,性能好,可以在张拉结束后有效的进行放张或补偿张拉且弥补了钢绞线在特殊环境下中长久防腐的问题。3.该体系能主动提供抗滑力,有效的控制岩体的位移,在锚索的锚固范围内产生亚应力带,从而从根本上改善岩体的力学性能。4.根据现场实际地质情况,大吨位锚索主要锚于碎石土、亚粘土中,鉴于土体破碎,抗剪强度低,在锚索结构上,通过对拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较,采用分散压缩型锚索结构有突出优点。拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较见表 1。表 1 拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较 项 目 拉力型锚索 分散压缩型锚索 岩体水泥浆体间的粘结摩阻应力分布状况 沿
16、锚固体长度分布极不均匀,应力集中严重,易发生渐进性破坏 沿锚固长度分布较均匀 岩体水泥浆体间的粘结摩阻应力值 总拉力大,粘结摩阻应力值大 总拉力可分散成几个较小的压力,粘结摩阻应力值显著减小 粘结摩阻强度 灌浆体受拉不会引起水泥浆体横向扩张而增大粘结摩阻强度 灌浆体受压产生横向扩张而使粘结摩阻强度增大 锚索承载力 锚固长度超过一定值后,承载力增长极其微弱 锚索承载力随锚固段长度增加而增加 耐久性 灌浆体受拉,易开裂,防腐性差 灌浆体受压,不易开裂,预应力筋外有油脂、PVC涂层及水泥浆体多层防腐,耐久性好 三、适用范围 本工法适用于公路、铁路、水利、城市建设等相关领域的浅、中、深层土石混合滑坡、
17、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。四、工艺原理 穿过边坡滑动面的预应力锚索,外端固定于抗滑桩上,另一端锚固在稳定整体岩体土石混合体中。锚索的预应力使不稳定岩体处于较高围压的三向应力状态,岩体强度和变形比在单轴压力及低围压条件下好的多,结构面处于压紧状态,使结构面对岩体变形消极影响减弱,显著提高了岩体的整体性,锚索的锚固力直接改变了滑动面上的应力状态和滑动稳定条件。五、施工工艺(一)施工工艺流程(见图 1)(二)施工要点 1.桩板墙施工(1)桩基施工时,应准确核对平面位置,结合地形做好桩区地面截、排水及防渗工作。(2)桩基采用挖孔桩施工,施工方法主要有:碎石土开挖用洋镐和钢钎;软、风化岩石用风镐,;灰
18、岩、板岩人工用钢钎硬凿;有地下水用 7.5KW,2040 米扬程的浅水泵抽水人工凿后,整体板岩和弧石用静态爆破进行凿除。提升采用人工辘轳和电动葫芦。挖孔及支撑护壁连续作业,护壁 1 米为一节,采用孔内现浇,一天后拆模,严格按隔桩开挖的方法进行。锚索预应力施作、桩位监测 回填土压密、桩位监测 坡面整修 桩位定位放样 工作平台搭设 挖孔、浇桩、放板 回填土压密至一定 高度、桩位监测 桩上锚孔 造孔、制索 桩上锚孔钻孔、制索 锚索安装、注浆 锚索安装、注浆 锚索预紧 锚索预应力施作、桩位监测 回填土到位、桩上 锚索张拉锁定 封锚 图 1 预应力锚索桩板墙施工工艺流程(3)挖孔到位后,清理孔底,重新进
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