双圆头连接片冲压模课程设计说明书.docx
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双圆头连接片冲压模课程设计说明书
河池学院
冲压模具课程设计
设计说明书
题目:
双圆头汽车连接片冲压模设计
学生姓名:
指导老师:
毛献昌
学号:
2009105628
专业:
机械设计制造及其自动化
日期:
2012.11.28
河池学院物理与电子工程系
目录
1.冲压件工艺性分析———————————————————————2
2.冲压工艺方案的确定——————————————————————2
3.主要设计计算
3.1排样设计———————————————————————————3
3.2冲裁力的计算—————————————————————————3
3.3压力机公称压力的确定—————————————————————4
3.4冲裁压力中心的确定——————————————————————4
3.5刃口尺寸的计算————————————————————————5
4.模具总体设计
4.1模具类型的选择————————————————————————6
4.2定位方式的选择————————————————————————6
4.3卸料、出件方式的选择—————————————————————6
4.4导向方式选择—————————————————————————6
5.主要零部件设计
5.1主要零件的结构设计——————————————————————6
5.2定位零件的设计————————————————————————9
5.3导料板的设计—————————————————————————9
5.4卸料板部件设计————————————————————————9
5.5模架及其他零部件设计—————————————————————10
6.冲压设备的选定———————————————————————10
7.工作零件的加工工艺—————————————————————10
8.模具的装配—————————————————————————12
9.模具总装图—————————————————————————12
参考文献————————————————————————————14
工件名称:
双圆头汽车连接片
工件图:
如下图
生产批量:
大批量
材料为40钢,料厚t=3mm,图中未注公差均为一般公差(自由公差),且取中等精度。
工件图
1.冲压件工艺性分析
此工件只有冲孔和落料两个工序。
材料为40钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。
工件结果简单,第一道工序是冲孔,冲一个直径12mm和一个直径20mm的内孔,第二道工序是落料,冲一个外圆直径为36mm和一个外圆直径为40mm的外圆,孔与边缘之间的距离满足要求,工件的尺寸落料按ITl4级,冲孔按IT13级计算,工件的尺寸精度一般,普通冲裁就能满足要求。
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:
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,但需要两道工序两套模具,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求。
方案二只需一套模具,工作精度及生产效率都比较高,但制造难度大,并且冲压成品件留在模具上,清理模具上的物料影响冲压速度,操作不方便。
方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,设计简单,由于工件精度要求不高,完全能满足工件技术要求。
所以经过比较,根据经济的承受能力和设计的需要,在结合工件的材料力学性能,采用方案三最为合适。
3.工艺尺寸计算
3.1排样设计
a.排样方法的确定根据工件的形状。
确定采用无废料排样的方法不可能做到,但能采用有废料和少废料的排样方法。
经多次排样计算决定采用直排法。
b.确定搭边值查表,40#钢属于中等硬度钢,取最小搭边值:
工件间al=1.62mm,侧面a=1.98mm。
为了方便计算取al=2mm,a=3mm。
c.确定条料步距步距:
42mm,宽度:
118+3+3=124mm.
d.条料的利用率
e.画出排样图根据以上资料画出排样图,
如下图
排样图
3.2冲裁力的计算
a.冲裁力F
查表取材料40#钢的抗拉强度σb=570MPa
由F≈Ltσb
则F=280.94×3×570+62.83×3×570+37.7×3×570=652.32kN
b.卸料力FX
由FX=KXF,已知KX=0.04
则FX=KXF=0.0×652.32=26.1kN
c.推件力FT
由FT=nKTF,已知n=3,KT=0.045
则FT=nKTF=3×0.045×652.32=88.1kN
d.顶件力FD
由FD=KDF,已知KD=0.05
则FD=KDF=0.05×652.32=32.62kN
3.3压力机公称压力的确定
本模具采用刚性卸料装置和下出料方式,所以
FZ=F+FT=740.42kN
根据以上计算结果,冲压设备拟选JA21-100。
3.4冲裁压力中心的确定
a.按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置,并确定坐标系,标注各段压力中心坐标点,如下图所示。
b.画出坐标轴x、y。
c.分别计算出各段压力中点及各段压力中点的坐标值,(x1,y1)=(20,58.323),(x2,y2)=(62,98),(x3,y3)=(62,18)
又F1=280.94×3×570=480.41kN,F2=62.83×3×570=107.44kN,
F3=64.465×3×570=64.465kN
则
综上所述,冲裁件的压力中心坐标为(31.1,60.87)。
3.5刃口尺寸的计算
a.加工方法的确定。
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,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,具体计算见表一所示。
需要在配作时保证最小双面合理间隙值Zmin=0.48mm,Zmax=0.66mm(查表)。
表一
尺寸及分类
尺寸转换
计算公式
结果
备注
落料
Φ40
磨损系数x=0.5
查表得冲裁双面间隙
Zmin=0.48mm
Zmax=0.66mm
模具按IT14级制造。
校核满足
Φ36
磨损系数x=0.5
冲孔
Φ20
磨损系数x=0.75
Φ12
磨损系数x=0.75
孔心距
80
80±0.15
4.模具总体设计
4.1模具类型的选择
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。
4.2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,弹簧压块式侧压装置。
控制条料的送进步距采用固定挡料销初定距,导正销精定距。
而第一件的冲压位置可由始用挡料销定距。
4.3卸料、出件方式的选择
因为工件料厚3mm,卸料力也比较大,故可采用刚性卸料。
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。
4.4导向方式选择
为了提高模具寿命和工件治疗,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
5.1主要零件的结构设计
a.落料凸模
结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式,采用线切割机床加工,2个M10螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/m5。
总长L可按公式计算
L=h1+h2+h3+h=30+20+10+20=80mm
其中h1为凸模固定板厚度,h2为卸料板厚度,h3为导板厚度,h为自由长度。
落料凸模结构如下图所示
b.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,加工简单,便于装备与更换。
冲孔凸模结构如下图所示。
12冲孔凸模结构如下图所示
20冲孔凸模结构如下图所示
c.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,安排凹模具在模架上的位置时。
要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄范围内。
其轮廓尺寸可按公式计算:
凹模厚度H=kb=0.45x118=53.1mm,为了方便,取H=50mm
凹模壁厚c=(1.5-2)H=45~60mm,取c=50mm
凹模宽度B=b+2c=118+2x50=218mm取B=230mm
凹模长度L取190mmmm(送料方向)
凹模轮廓尺寸为230mm
190mm
50mm,凹模结构如下图所示
5.2定位零件的设计
落料凸模下部设置两个导正销,借用工件直径12mm和直径20mm两个孔作为导正孔。
导正销采用H7/h6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。
导正销材料采用Cr12,热处理硬度为52~56HRC。
5.3导料板的设计
导料板内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间间隙取1mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板厚度取10mm,采用45钢制作,热处理硬度为40-45HRC,用螺钉固定在凹模上。
导料板上有始用挡料销凹槽。
5.4卸料板部件设计
卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为20mm。
采用45钢制造,淬火硬度为40-45HRC。
5.5模架及其他零部件设计
该模具采用中间式导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置,冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。
导柱分别为
32
190、
35
190,导套分别为
32
105
45、
35
105
50。
上模座厚度取45mm,上垫板厚度取10mm,固定板厚度取30mm,下模座厚度取50mm,那么该模具的闭合高度:
=
=45+10+80+50+50-2=233mm
式中:
h2为凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mm
L—凸模长度,L=80mm
H—凹模厚度,H=50mm
可见该模具闭合高度小于所选压力机JD21-100的最大装模高度(400mm),可以使用。
6.冲压设备的选定
通过校核,选择开式双柱可倾压力机JD21-100能满足要求。
起主要参数如下:
公称压力:
1000kN
滑块行程:
10~120mm
滑块行程次数:
75次/min
最大闭合高度:
400mm
封闭高度调节量:
85mm
滑块中心线至床身距离:
325mm
立柱距离:
480mm
工作台尺寸(前后x左右):
600
1000mm
垫板尺寸(厚度x直径):
100x200mm
模柄孔尺寸:
60x80mm
滑块底面尺寸(前后左右):
380mm×500mm
7.模具零件的加工工艺
本副冲裁模,模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。
若采用线切割加工技术,这些零件的加工就变得相对简单。
表二所示为落料凹模的加工工艺过程。
表二
工序号
工序名称
工序内容
工序简图
1
备料
将毛坯锻成长方体240
52
200mm
2
热处理
退火
3
粗刨
刨六面,互成直角,留单边余量0.5mm
4
热处理
调质
5
磨平
磨六面,互成直角
6
钳工划线
划出各孔位置线、型孔轮廓线
7
加工螺钉孔、销孔及穿丝孔
按位置加工螺钉孔、销孔及穿丝孔
8
热处理
按热处理工艺,淬火,回火达到60~64HRC
9
磨平面
精磨上下平面
10
线切割
按图切割型孔达到尺寸要求
11
钳工精修
全面达到设计要求
12
检验
8.模具的装配
根据级进模装配要点,选凹模作为装配基准件,先装下模,再装上模,并调整间隙,试冲,返修。
具体的情况见表三所示。
表三
序号
工序
工艺说明
1
凹、凸模预装
1)装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度,形状。
2)将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。
不适合的应重新修磨或更换。
2
凸模装配
以型孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并用开槽沉头螺钉紧固在垫板上。
3
装配下模
将卸料板、导板、凹模、下模座装在一起,打入销钉,并用螺栓紧固。
4
装配上模
将上模座、垫板、凸模固定板、凸模装在一起,打入销钉,并用螺钉紧固。
5
试冲与调整
装机试冲,并根据试冲结果作相应调整
9.模具总装图
通过以上设计,可得如图所示的模具总装图。
模具上模部分主要由上模座、垫板、凸模(3个)、凸模固定板等组成。
卸料方式采用刚性卸料,以固定卸料板推出条料,下模部分由下模座、凹模板、导料板和卸料板等组成。
冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。
条料送进时采用固定挡料销作为粗定距,在落料凸模上安装2个导正销,利用条
料上的
12与
20孔作为导正销孔导正,以此作为条料送进的精确定距。
1.上模座2.凹模3.小导柱4.弹簧5.弹簧芯柱6.
12冲孔凸模7.小导套8.下模座
9.圆锥销10.模柄11.开槽沉头螺钉12.紧固螺钉13.垫板14.凸模固定板15.大导套
16.紧固螺栓17.卸料板18.导料板19.M8螺钉20.弹簧21.大导柱22.
20导正销
23.紧固螺钉24.
12导正销25.落料凸模26.侧压块27.始用挡块
模具总装图
参考文献:
[1]魏春雷,徐慧民.冲压工艺与模具设计[M].北京:
北京理工大学出版社,2009.
[2]林承全.冲压模课程设计指导与范例[M].北京:
化学工业出版社,2008.
[3]李柱,徐振高,蒋向前.互换性与测量技术[M].北京:
高等教育出版社,2004.
[4]赵大兴.工程制图[M].北京:
高等教育出版社,2004.
[5]徐慧民,贾颖莲.模具制造工艺[M].北京:
北京理工大学出版社,2010.
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机械工业出版社,2007.
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高等教育出版社,2007.
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北京航空航天大学出版社,2011.
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机械工业出版社,2007.