弹簧片设计.docx
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弹簧片设计
《弹簧片冲压工艺设计》课程设计报告
学院:
安徽农业大学经济技术学院
专业班级:
10机制
(2)班
姓名:
詹超
学号:
10530069
设计题目:
弹簧片冲压设计
完成日期:
2013年12月3日
1零件冲压分析及工艺方案的确定
1.1工艺分析
(1)零件材料
该弹簧片选用的冲裁件材料为QSn6.5—0.1y,该类材料属于有色金属锡青铜,耐蚀,耐磨,它具有比较优良的冲裁性能。
(2)零件结构
从零件图可知,该零件结简单,上下对称,零件外形轮廓光滑相连接,因此较适合于冲裁
(3)零件尺寸精度
零件尺寸25+0.2-0.2精度为IT11-IT12,零件尺寸4+0.20精度为IT13-IT14,零件尺寸3.5+0.20精度为IT13-14,其余未注公差按IT14考虑。
(4)结论
以上零件工艺性良好,各组成尺寸的精度要求,都满足冲裁工艺要求。
2工艺方案的分析比较和确认
该零件包括落料、冲孔、弯曲三道基本工序,可有以下三种工艺方案:
方案一:
落料—冲孔—弯曲采用单工序模
方案二:
落料,冲孔,弯曲三道工序合并采用复合模
方案三:
冲孔—落料—弯曲—切边采用级进模
方案一结构简单,但需要多次工序和多套模具多次能完成加工,生产效率低,难以满足大批量生产;方案二只需要一套模具,工序比较集中,占用设备和人员较少,生产效率高,适合大批量生产,但模具结构复杂,成本较高;方案三只需一套模具,模具结构复杂,制造周期长,对零件定位复杂。
综上所述,考虑到该件批量大,为保证各种技术要求,选第三方案较佳。
3模具类型与结构形式的分析
3.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知,采用级进模方式冲压,所以模具类型为级进模。
3.2级进模的定距方式
级进模的定距方式有两种:
挡料销定距和侧刃定距。
本模具采用侧刃定距。
侧刃代替了挡料销控制条料送进距离(步距),侧刃是特殊功用的凸模,其作用是在压力机每次冲压行程中,沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。
在条料送进过程中,切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住,送进的距离即等于步距。
3.3操作方式
零件的生产批量为大批量,但合理安排生产可用手动送料方式,既能满足生产要求,又可以降低生产成本,提高经济效益。
3.4卸料、出件方式
3.4.1卸料方式
弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用,冲件比较平整。
卸料板与凸模之间的单边间隙选择(0.1~0.2)t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时,二者的配合间隙应小于冲裁间隙。
。
工件平直度较高,料厚为0.5mm相对较薄,卸料力不大,由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动态,且弹性卸料板对工件施加的是柔性力,不会损伤工件表面,故可采用弹性卸料。
3.4.2出件方式
因采用级进模生产,故采用向下落料出件。
3.5确定送料方式
因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式,即由右向左(或由左向右)送料。
3.6确定导向方式
采用对角导柱模架。
由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳。
4排样图设计及材料利用率计算
4.1确定搭边值
两工件之间搭边a1=1.5工件边缘搭边a=1.8步距为9.2
条料宽度B=(D+2a)—
=(46.4+2×1.8)—0.5=50
4.2排样图如图所示:
4.1.4计算材料利用率
利用率
一个步距内材料利用率:
=
×100%
=
×100%
=54%
查钢板标准,选用900mm×1000mm的钢板,每张钢板可建成15张条料(50mm
900mm),每张钢板可以冲2240个零件。
因此材料总利用率:
×100%
=62.7%
5冲压力的计算与压力中心的确定
5.1冲压力计算
冲裁力计算:
冲裁力是冲裁过程中凸模对板料的压力,它是随凸模行程而变化的。
5.1落料力
落料力计算公式
F落
式中L=43×2+8+4
=106.56mm
t=1mm
指材料抗剪强度,取
=480Mpa
选择设备吨位时,考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素,实际冲裁力可能增大,所以应取
F=
故
F落=1.3
106.56
1
480=66.49kN
5.2冲孔力
冲孔力计算公式
F冲=
式中L为工件内轮廓周长(mm)。
则
F冲=1.3×
×480=1.3×3.5×3.14×480=6.86kN
5.3卸料力
卸料力计算公式
F卸=K卸F
式中K卸为卸料力因数,查表得卸料力系数K卸取0.03,
即有
F卸=K卸F落=0.03
28.49=1.99kN
F卸,=K卸F冲=0.03
6.86=0.21kN
5.4推件力
推件力公式为
F推=nK推F冲
n=h/t,指卡在凹模洞口里的工件(废料)的数目;凹模洞口类型取阶梯型直壁式,取h=6mm,则h/t=6/1=6。
推件力系数K推取0.05,故
F推=6
0.05
6.86=2.06kN
5.5弯曲力
按近似压弯力公式
F1=
式中F1为自由弯曲力(N);
B为弯曲件的宽度,B=8mm;
t为弯曲件的厚度;t=1mm;
R为弯曲件的内弯曲半径,R=10mm;
为材料的强度极限,根据材料性能取550Mpa;
K为安全系数,一般取K=1.3。
即有
F1=
=0.7×1.3×8×1×550/(10+1)=0.36kN
5.6压料力
压料力FQ的取值可近似取自由弯曲力的30%--80%,即可取:
FQ=0.8×0.36=0.29kN
则总冲压力:
F总=F落+F卸+F卸,+F推+F1+FQ
=66.49+6.68+1.24+1.99+0.21+2.06+0.29=78.26kN
5.2压力中心的确定
模具的压力中心,就是冲压力合力的作用点,求出压力中心的方法是采用求出空间平行力系的合力作用点。
按比例画出零件形状,选定坐标系XOY如图所示
压力中心如图所示
由于工件Y轴对称,因此压力中心y=4mm
X=
=
=21.86
其中L1=42.4mmX1=21.2mmL2=29.4mmX2=14.7mmL3=2.25mmX3=0mmL4=5.75mmX4=0mmL5=29.4mmX5=14.7mmL6=42.4mmX6=21.2mmL7=3.5mmX7=29.4mmL8=4
mmX8=42.4mmL9=1.75
mmX9=42.4mm
因此压力中心坐标为(21.864)。
6凸、凹模工作部分尺寸与公差的确定
6.1计算凸、凹模刃口尺寸
该冲裁件属落料件,选凹模为设计基准,只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。
对尺寸46.4mm、8mm、R4mm、13mm
3.5mm选X=0.5
对尺寸4mm、3.5mm选X=0.75
变大的尺寸:
A1=
A2=
A3=
A4=
A5=
变小的尺寸:
A6=
A7=
落料凹模的基本尺寸计算如下
第一类:
磨损后增大的尺寸
A1=
=
A2=
=
A3=
=
A4=
=
A5=
=
第二类:
磨损后变小的尺寸
A6=
=
落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别是62.03mm3.775mm12.785mm7.82mm3.85mm不必标注,但要在技术条件中注明:
凸模实际刃口尺寸与落料凹模配作,保证最小双面间隙值Zmin=0.126mm
磨损后变小的基本尺寸:
A7=
=
凹模配作保证双面间隙0.126——0.159之间
7模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核
7主要材料的选取
7.1凸模
零件外形相对简单,根据实际情况并考虑加工,为了满足凸模强度和刚性,将凸模设计成阶梯式,使装配修磨方便。
采用成形铣、成形磨削加工。
落料凸模总长L:
L=H1+H2+H3+H4
=18+15+16+2
=51mm
H1为凸模固定板厚度,H2为橡胶安装高度,H3为卸料板厚度,H4为凸模凹进卸料板的深度。
7.2落料凹模
落料凹模采用整体凹模,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,将压力中心与模柄中心重合。
其外形尺寸按相关公式计算:
凹模厚度
H=KS
=0.35×50
=17.5mm
(查表6-1取K=0.2)
取凹模厚度H=18mm
凹模宽度
B=料宽+2预设导料板宽度
=43+2×32
=107mm
根据JB/T7643.1-1994规定,取凹模宽度B=125mm
凹模长度
L=n(次数)×步距+两边距离
=2×43+2×15~20=116~126mm
根据JB/T7643.1-1994规定,以及凹模宽度对比,取凹模长度L=160mm。
(其中S为垂直于送料凹模刃壁间最大距离,K为系数查相关图表可得。
)
凹模整体轮廓尺寸L×B×H=160mm×125mm×18mm
凹模厚度系数K
S/mm
材料厚度t/mm
≤1
>1~3
>3~6
≤50
0.30~0.40
0.35~0.50
0.45~0.60
>50~100
0.20~0.30
0.22~0.35
0.30~0.45
>100~200
0.15~0.20
0.18~0.22
0.22~0.30
>200
0.10~0.15
0.12~0.18
0.15~0.22
7.3卸料部件的设计
7.3.1卸料板的设计
卸料板采用Q235制造,卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同,厚度根据JB/T8066.2-1995规定,选用160mm×125mm×140-170组模具参考,其厚度为16mm。
7.3.2卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,螺纹部分为M8×6mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间,以保证卸料的正常运动。
卸料螺钉拧紧后,应使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
7.4模架以及其他零部件的选用
该模具采用对角导柱模架。
由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳。
常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。
以凹模轮廓尺寸为依据,选择模架规格。
上模座按GB/T2855.2-1990规定,厚度取30mm,垫板厚度取6mm,固定板厚度取18mm,卸料板厚度取16mm,下模座按GB/T2855.2-1990规定,厚度取40mm。
根据上下模座选取导柱分别为Φ28h5mm×130mm×40mm,Φ25h5mm×130mm×45mm;导套分别为Φ28H6mm×80mm×28mm,Φ25H6mm×80mm×28mm。
模具闭合高度H
H=H上模座+H垫板+H固定板+H卸料板+H下模座+H橡胶+H凹模板
=30mm+6mm+18mm+16mm+40mm+15mm+18mm
=143mm
8冲压设备的选择及校核
8.1校核模具闭合高度
模具闭合高度H应该满足
Hmin-H1+10≤H≤Hmax-H1-5
式中Hmax—压力机最大闭合高度;Hmin—压力机最小闭合高度;
H1—垫板厚度。
根据拟选压力机J23—63,查开式压力机参数表得:
Hmax=460mm,Hmin=210mm,H1=80mm.
将以上数据带入公式7-1,得140<H<365
经计算该模具闭合高度H=143mm,在140mm~365mm内,且开式压力机J23—63最大装模高度250mm,大于模具闭合高度143mm, 可以使用。
8.2冲压设备的选定
通过较核,选择开式双柱可倾式压力机J23—63能满足使用要求。
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:
460mm
最大装模高度:
250mm
工作台尺寸(前后×左右):
710mm×480mm
模柄孔尺寸:
40mm×100mm
最大倾斜角度:
300
9弹性元件的选择计算
9.1橡胶
选择聚氨酯10个
Fy=Fx/n=2.2/10=0.22KN=220N
hy=10%h0
P=1.1MPa查相关资料(橡胶压缩量与单位压力)
Fy=A×P
A=Fy/P=220/1.1=200mm2
选圆筒形橡胶,设卸料螺钉直径
8,橡胶孔
10
∵A=
(D2-82)
∴D=
=18.8mm
取D=19mm
hx+hm=1+5+t=1+5+0.8=6.8(hm:
取4-10mm)
h0=
=
=27.2mm
0.5<h0/D<1.5
∵0.5<27.2/19=1.43<1.5
∴符合要求
- 配套讲稿:
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