支架冲压模具设计.docx
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支架冲压模具设计.docx
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支架冲压模具设计
毕业设计
支架冲压模具设计
StentStampingDieDesign
班级:
模具设计与制造081
学生姓名:
学号:
830406035
指导教师:
职称:
讲师
导师单位:
徐州工业职业技术学院
论文提交日期:
2010年11月曰
徐州工业职业技术学院
毕业设计任务书
一、课题名称:
支架冲压模具设计
二、毕业论文(设计)主要内容:
1、冲压工艺方案确定(冲压工艺性分析、工艺方案的确定)
2、模具设计有关计算(冲裁力、压力中心、刃口尺寸);
3、模具结构设计(凸凹模结构、标准模架、固定零部件、卸料零部件等)
4、绘制模具装配图和非标准件的零件图(逐步完善和确定各零件的结构和尺寸、尽量选用标准组合结构和标准件);
5、编写设计说明书;
三、计划进度:
第8周
查阅资料,做好准备工作,冲压工艺方案确定
第9周
模具设计有关计算
第10周
模具结构设计;
第11周
选择标准模架,确定各个模板的尺寸;
第12周
绘制装配图、零件图,编写设计说明书;
第13周
论文答辩。
四、毕业论文(设计)结束应提交的材料:
1、设计说明书(毕业论文)1份(8000字以上);
2、装配图一份,非标准件的零件图3-5张。
指导教师教研室主任
年—月—日年月—日
摘要
在本次毕业设计的课题是支架冲压模具设计,通过对零件的分析可知,该零件所用的材料是10钢,大批量生产,在经过方案比较,选择复合冲裁和单工序弯曲作为该副模具工艺生产方案,即容易加工又经济;经过计算分析完成该模具的主要设计计算;选出符合该模具的定位方式、卸料方式、导向方式;设计模具的工作部分即凸、凹模、凸凹模的设计,选择模具的材料和确定每个零件。
其中模具结构设计是这次设计的主要内容,其内容包含了一系列模具的重要零部件的设计。
关键词:
落料、冲孔、弯曲
Abstract
Inthegraduationdesigntopicwasstentsstampingmoulddesign,based
ontheanalysisofthecomponents,itisknownthatthepartsusedmaterialsis10steel,massproduction,afterschemecomparison,choosecompoundblankingandsingleprocessasthevicebendingdietechnologyproductionplan,namelyeasierfabricationandeconomy.Throughcalculationandanalysistocompletethemoulddesignandcalculationof
main,Chooseaccordwiththemouldoflocalizationway,dischargingmode,
guideways;Designmoldworkingpartisconvex,concavedie,thedesignofdieandpunchmould,choiceofmaterialsandmakesurethateachparts.Amongthemthemouldstructuredesignisthedesignofthemaincontent,
itscontentcontainsaseriesofmouldimportantpartsdesign.
Keywords:
blanking,punchingandbending
摘要3
Abstract4
第一章零件工艺方案确定7
1.1冲压件工艺分析7
1.1.1材料分析7
1.1.2结构分7
1.1.3精度分析8
1.14工艺分析8
1.2工艺方案的确定8
1.3排样设计9
第二章零件工艺计算10
2.1.弯曲工艺计算10
2.1.1毛坯尺寸计算10
2.1.2弯曲力计算11
2.1.3初选压力机11
2.2冲孔落料复合模工艺计算12
2.2.1刃口尺寸计算12
2.3落料冲孔复合模冲裁力13
2.3.1冲裁力13
2.3.2初选设备14
2.4压力中心计算14
第三章冲裁模具设计和设备选择16
3.1模具总体设计16
3.1.1模具类型的选择16
3.1.2定位方式的选择16
3.1.3卸料,出件方式16
3.1.4导向方式的选择16
3.2凸.凹模,凸凹模的设计16
3.2.1凹模16
3.2.2凸模17
3.2.3凸凹模的设计19
3.3定位零件19
3.4导向零件20
3.5卸料与推(顶)件装置20
3.5.1弹顶装置中弹性元件的计算20
3.5.2推件板20
3.6连接与固定零件21
3.6.1六角螺钉21
3.6.2圆柱销21
3.6.3卸料螺钉21
3.6.4模柄22
3.6.5标准模架23
3.7其它零部件设计23
3.7.1凸模固定板23
3.7.2卸料板23
3.7.3垫板24
3.7.4推板24
第四章压力机的校核25
第五章弯曲模主要零部件设计26
5.1模具总体设计26
5.1.1模具类型的选择26
5.1.3卸料,出件方式26
5.1.4导向方式的选择26
5.2弯曲模尺寸工作尺寸计算27
5.2.1凸、凹模圆角半径27
5.2.2凹模深度27
5.2.3凸、凹模间隙28
5.2.4凸、凹模工作不分尺寸与公差28
5.3定位零件29
5.4导向零件29
5.5连接于固定零件29
5.5.1六角螺钉29
5.5.2圆柱29
5.5.2模柄30
5.6标准模架31
5.7弯曲模具装配图31
参考文献32
致谢32
第一章零件工艺方案确定
1.1冲压件工艺分析
工件图为图.1.1所示弯曲弯曲件,材料10钢,料厚4mm大批量生产。
其工艺性分析内容如下:
图1
1.1.1材料分析
10钢为优质碳素结构钢,具有良好的弯曲成形性能。
1.1.2结构分析
零件结构简单,左右对称,对弯曲成形较为有利。
可查得此材料所允许的最
小弯曲半径rmin=0・4t=1.6mm,而零件弯曲半径r=6mm1.5mm,故不会弯裂另外,零件上的孔位于弯曲变形区之外,所以弯曲时孔不会变形,可以先冲孔后弯曲。
计算零件相对弯曲半径r/t=6/4=1.5:
:
:
6,卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑,而弯曲中心角发生了变化,采用校正弯曲来控制角度回弹。
1.1.3精度分析
零件上只有1个尺寸有公差要求,由公差表查得其公差要求属于IT14,其
余未注公差尺寸也均按IT14选取,所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。
1.1.4工艺分析:
由以上分析可知,该零件冲压工艺性良好,可以冲裁和弯曲
1.2工艺方案的确定
零件为U形弯曲件,该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序,可有以下三种工艺方案:
方案一:
先落料,后冲孔,再弯曲。
采用三套单工序模生产。
方案二:
落料一冲孔复合冲压,再弯曲。
采用复合模和单工序弯曲模生产。
方案三:
冲孔一落料连续冲压,再弯曲。
采用连续模和单工序弯曲模生产。
方案一模具结构简单,但需三道工序三副模具,生产效率较低。
方案二需两副模具,且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证,生产效率较高,故宜采用复合冲压工序。
方案三也需两副模具,生产效率也很高,但零件的冲压精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,故其模具制造、安装较复合模略复杂。
通过对上述三种方案的综合分析比较,该件的冲压生产采用方案二为佳。
1.3排样设计
经查表得零件之间的搭边值a=3.0mm,零件与条料侧边之间的搭边值
a=3.5mm,条料与导料板之间的间隙值C=0.5mm,则条料宽度为
L=D2ar=151.3623.5=158.36mm
步距S=93mm
由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向,所以采用横裁。
即裁成宽158.36mm的
条料,分析零件形状应采用单直排的排样方式,零件可能的排样方式如图所示:
图2
第二章零件工艺计算
2.1.弯曲工艺计算
2.1.1毛坯尺寸计算
图4
对于r>0.5t有圆角半径的弯曲件,由于变薄不严重,按中性层展开的原理,
坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和,所以坯料展开长度为
L290-(Rxt)(60.364)=11.68mm
1802
LZ=L12L22L3225=38211.6822050=151.36rm
151.36mnX90mm弯曲件平面
由于零件宽度尺寸为90mm故毛坯尺寸应为展开图见图2.1,两孔中心距为50mm
2.1.2弯曲力计算
22
lo.7xkbt民0.7x1.3x90x4x300“一……
F自39.312KN
r+t
Fd=(0.3〜0.8)F自
2
CC0.7KBtOb=0.3b
r+t
2
=0.30.7「3904300“.79kN
F校二qA=1005090=450KN
JH23-63
F压力机>450KN根据压弯力大小,初选设备为
2.1.3初选压力机
根据弯曲力的大小,选取开式双柱可倾台压力机JC23-63,其主要技术参
数如下:
公称压力:
630kN
滑块行程:
120mm
最大闭合高度:
360mm
闭合高度调节量:
80mm
滑块中心线到床身距离:
260mm
工作台尺寸:
480mnrK710mm
工作台孔尺寸:
©250mm
模柄孔尺寸:
©50mmx80mm
垫板厚度:
90mm
2.2冲孔落料复合模工艺计算
2.2.1刃口尺寸计算
由图3-2可知,该零件属于一般冲孔、落料件。
根据零件形状特点,冲裁模
的凸、凹模采用分开加工方法制造。
尺寸ll=65.36mm,l2=39.29mm,l3=151.36mm
丨4=90mn弧长15=41.35mm由落料获得,2X©14mn和50±0.4mm由冲孔同时获
得。
查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.68mm,最大间隙Zmax=0.76mm,所以
Zmax~'Zmin=0.76-0.68=0.08mm。
按照模具制造精度高于冲裁件精度3〜4级的原则,设凸、凹模按IT6、IT7
T=0.020mm41.041400.24mm,凸、凹模制造公差卄0.020,磨损系数X
A=0.030mm0.025mm
取0.5。
根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算:
落料:
校核不等式r 0.08。 说明所取的“与a合适,将已知和查表的数据代入 公式得: 故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为: 工作尺寸 凸模尺寸 Dt=(D—XA—Zmin)Qr 凹模尺寸 Da=(D—XA)想 J=65.360°74mm 64.31;.020mm 64.9900030mm L2=39.29: 62mm 38.30;.020mm 38.9800.030mm L3=151.36mmJ 150.18^,030mm 150.800.040mm ■cc书.87 L4=90mm。 88.88500.025mm cc"10.035 89.5650mm L^41.35o0.62mm 40.36(00.020mm 41.04^.030mm 冲孔: 1400.24mm 校核: 「A匚Zmax-Zmin,代入数据得: 0.0200.025二0.045: : 0.08。 说明 所取的r与A合适,将已知和查表的数据代入公式得 d^(dminX)0T^(140.50.24)°^.020m^14.1200.020mmdA=(dT'Zmin)0;A=(14.12•0.68)00.025mm=14.8000.025mm 故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为: dT=14.12纭.020mm,dA=14.80了025mm 孑孔心距50±0.4mm 因为两个孔同时冲出,所以凹模型孔中心距为 La'二L_/8=50—0.8/8=50_0.1mm 2.3落料冲孔复合模冲裁力 2.3.1冲裁力 此例中零件的落料周长为292mm冲孔周长为87.92mm材料厚度4mm10钢的抗剪强度取300MP©冲裁力基本计算公式F二KLtto则冲裁该零件所需冲裁力 落料力F^i=1.32924300=455.52kN 冲孔力: F2=21.387.924300=274310.4N: .274.3kN 卸料力: 卩卸=K卸F冲=0.03274.3=18.51KNK――卸料力因数刃口高度h=10mm 模具结构采用刚性卸料和下出件方式,所以所需推件力Ft为 10 Ft二NKt(F1F2)0.04(455.52274.3)kN"72.88KN 4 计算零件所需总冲压力 F总二F1F2Ft=(455.52274.372.8818.51)kN: 826kN 2.3.2初选设备 JH23-100,其主要技术参数如 根据冲裁力的大小,选取开式双柱可倾台压力机下: 公称压力: 1000N 滑块行程: 130mm 最大闭合高度: 480mm 闭合高度调节量: 100mm 滑块中心线到床身距离: 380mm 工作台尺寸: 710mnrK1080mm工作台孔尺寸: ©500mm 模柄孔尺寸: ©60mmx75mm 垫板厚度100mm 2.4压力中心计算 零件为一对称件,所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心。 图5 第三章冲裁模具设计和设备选择 3.1模具总体设计 3.1.1模具类型的选择 根据零件的工艺分析所用的模具为冲孔落料复合模 3.1.2定位方式的选择 因为模具采用的是条料,控制条料的送进反方向的是定位销,无侧压装置。 控制 条料送进歩距的是挡料销,手动送料。 3.1.3卸料,出件方式 由零件的厚度4mm采用弹性卸料,冲孔凸模上有推件板可以将零件打下。 3.1.4导向方式的选择 为提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,采用中间导柱模架 3.2凸•凹模,凸凹模的设计 3.2.1凹模 根据模具的结构,凹模的的外形尺寸根据冲裁材料的厚度t=4mm和冲裁件的最大 外形尺寸b=151.36来确定 凹模壁厚 所以,凹模的总长L=151.36・281=313.36mm,为了保证凹模结构对称并有足够的强度,将其长度增大到314mm凹模的宽度B=90+2汉81=252mm。 凹模的固定一般采用螺钉和销钉 4>—--o 3.2.2凸模为标准圆形凸模,根据模具的结构采用台阶式整体 凸模的长度为: L=hn+h2+h3+(15-20)mm=70mm h1.h2.h3分别为凸模固定板,卸料板的厚度;(15-20)mm为附加长度,包括凸模的修模量,凸模进入凹模的深度及凸模度固定板与卸料板间的安全距离。 凸模固定部分与固定版制件采用基孔制过渡配合m6,凸模材料用CrWMn硬度58-62HRC 32 14.12-o.020 图7 凸模的强度和刚度校核 凸模承载能力的校核,凸模最小断面承受的压力,必须小于凸模材料强度允许的压力-■,即: =Fp/Amin」,对于圆形凸模dmin亠4t./f,式中 : ——凸模最小断面的压应力,Mpa; Fp—凸模纵向总压力,N; Amin--凸模最小截面积,mm2; dmin凸模最小直径,mm; t材料厚度,mm; •材料抗剪强度,Mpa; '/■1――材料的许用压应力,Mpa; 凸模失稳弯曲极限长度 凸模不发生失稳弯曲的最大长度: Lmax—85d2/..,Fp,式中 Fp凸模的冲裁力,mm4; d凸模的直径,mm 323凸凹模的设计由于采用复合模,所以凸凹模的选用很关键,由于采用倒装复合模,凸凹模装与下模孔内会积存废料所以最小壁厚要选大些,其尺寸为 L=150.18O0.o3ommB=88.8850oq25mm高度根据模具的结构取100mm孔的尺寸为 dA=14.8OoO.O25mm直臂刃口高度查表为15mm材料为CrWMn热处理硬度 58-62HRC 150,1口.需: 3.3定位零件 挡料销根据模具的结构采用固定挡料销装在凸模上选取直径10,露出部分长 度4mm固定挡料销M819,导料销M820,材料45钢,数量2个。 3.4导向零件 导柱和导套;材料20钢,渗碳淬火处理,导柱导套分别压入下模座和上模座的安装孔中,分别采用R7/h6和H7/V6过盈配合 3.5卸料与推(顶)件装置 3.5.1弹顶装置中弹性元件的计算 由于该零件在成型过程中需卸料和顶件,所以模具采用弹性写卸料装置,弹 性元件选用橡胶,其尺寸计算如下: 1)考虑模具结构选用4个厚壁的筒形的聚氨酯弹性体。 2)计算每个弹性体的预压力F F=F卸/4=18510/4=4627.5N 3)考虑到橡胶的工作压缩量较小,取预压缩率10%,并由表查的单位压力 Fq=1.1MPa 4)计算弹性体的截面积A 2 A=F/Fq=4627/1.1=4206.36mm 5)选用直径为12mm卸料螺钉,选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径取12.5mm, 则弹性体的外径D可按下式求得 n(tf-d2)/4=A则D=..4A/;「: ;d2=75mm 6)取橡胶块的高度 0.5乞H/DE1.5得37.5mmH<112.5mm 考虑模具结构取H=80mm 3.5.2推件板取厚度为8mm外形尺寸与零件的外形相同材料45钢,淬火硬度43-48HRC 3.6连接与固定零件 3.6.1六角螺钉M1290,M12106JB/T7650.5-2008,数量12个,材料45钢 362圆柱销GB/T120-2000M10,材料为35钢,与上下模座,垫板,凹模,凸模固定板的配合为H7/m6的过渡配合 3.6.3卸料螺钉卸料螺钉的尺寸根据模具的结构选择 364模柄模具采用压入式模柄,根据设备的模柄孔尺寸,应选用规格为A60X 110的模柄。 ,它与上模座采用H7/m6过渡配合,并加销钉防止转动。 打杆直径为10mn由压力机的型号JH23-100,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小5~10mm由于采用固定卸料,上模座回程时受力较大,因此选用压入式模柄较合理,所以根据GB2862.1-81得图所示: 图11 365标准模架标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸,LXB=313mmx252m模具采用中间导柱模架,根据以上计算结果,查得模架规格为: 上模座315mM315mm x50mm下模座315mrK315mm<60mm导柱45mM260mm导套45mm<140mrK 60mm 3.7其它零部件设计 3.7.1凸模固定板凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,根据核准选取板的规格为LXBXH=314X252X18;凸模与凸模固定板的配合为H7/m6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。 3.7.2卸料板卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关,取其值为15mm 3.7.3垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板•垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取20mm这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格为LXBXH=314X252X20 3.7.4推板推板的厚度取8mm材料为45钢,热处理硬度为43-48HRC 3.8有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案,便可以对模具进行总体设计并画出冲裁装配图如图22所示。 模具闭合高度H模=287mm 第四章压力机的校核 (1).公称压力根据公称压力的选取压力机型号为J23-100它的压力为 1000>826,所以压力得以校核; (2).滑块行程滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=4,卸料板的厚度H=15及凸模冲入凹模的最大深度 13,即S1=4+15+13=42 (3).行程次数行程次数为38min.因为生产批量为大批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核. ⑷工作台面的尺寸根据下模座LXB=370X270且每边留出60~100,即 L1XB仁470X370而压力机的工作台面L2XB2=710X1080中压件和废料从下模漏出漏料尺寸<151.36X90,而压力机的孔尺寸为500X23,故符合要求,得以校核; (5)滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为60,模柄孔深度为80,而所选的模柄夹持部分直径为60,长度为70故符合要求,得以校核; (6).闭合高度由压力机型号知Hmax=480M=100H1=100Hmin=Hmax- M=480-100=380(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由式(1-24): (Hmax-H1)-5>H>(Hmin-H1)+10,得(480-100)-5>262>(380-100)+10即375>287>280, 所以所选压力机合适,即压力机得以校核 公称压力: 1000N 滑块行程: 130mm 最大闭合高度: 480mm 闭合高度调节量: 100mm 滑块中心线到床身距离: 380mm 工作台尺寸: 710mnrK1080mm 工作台孔尺寸: ©500mm 模柄孔尺寸: ©60mmx75mm 垫板厚度100mm 第五章弯曲模主要零部件设计 5.1模具总体设计 5.1.1模具类型的选择 根据零件的工艺分析所用的模具为单工序弯曲模 5.1.2定位方式的选择 对于弯曲模可用定位销防止偏移,模具底部有顶杆起到定位作用。 5.1.3卸料,出件方式 同时顶杆会起 弯曲过程后会有回弹,零件会在凹模内包紧,可用顶杆将其顶出到定位作用。 5.1.4导向方式的选择 为提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,采用中间导柱模架 5.2弯曲模尺寸工作尺寸计算 5.2.1
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