模具制造课程设计1.docx
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模具制造课程设计1.docx
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模具制造课程设计1
目录
序言2
第一部分冲压成形工艺设计5
1明确设计任务,收集相关资料5
2冲压工艺性分析6
3制定冲压工艺方案6
4确定毛坯形状,尺寸和主要参数计算7
5确定冲模类型机结构形式7
6计算工序压力,选择压力机9
第二部分冲压模具设计
1弹性元件的设计11
2模具零件的选用16
3冲压设备的校核17
4模具的制造17
5模具装配19
设计总结22
参考文献23
序言
随着工业产品质量的不断提高,模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。
模具设计与技术由于手工设备,依靠人工经验和常规机加工,技术向以计算机辅助设计,数控编程切屑加工,数控电加工核心的计算机辅助设计(CAD/CAM)技术转变。
模具生产制件所表现出来的高精度,高复杂程度,高生产率,高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来,从而有好的经济效益,因此在批量生产中得到广泛应用,在现代工业生产中有十分重要的地位,是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。
《冲压工艺与模具设计》
机械工程系............学生姓名:
....学号...........
一设计题目带孔拉深件
二设计内容要求
材料:
08
厚度:
t=2mm
硬度:
60—64HRC
指导教师..........2012年6月
第一部分冲压成型工艺设计
1制件图:
外形毛坯尺寸的确定
根据表4.3.3可查得外形毛坯尺寸
D=
=
=
=
=67mm
查表19.4-10可知铝的第一次拉深系数M1为0.52-0.55。
以后各次拉深系数MN为0.70-0.75。
最大相对高度h/d=17.2/45=0.38,由表19.4-11可得此零件由一次拉深而得。
拉深模工作部分参数
1.圆角半径
1)拉深凹模的圆角半径可按经验公式确定
Rd=0.8
式中Rd---凹模圆角半径(mm)
D---毛坯直径(mm)
d---凹模内径(mm)
t---材料厚度(mm)
则Rd=0.8
=5.04mm
rp=5mm
2间隙
拉深模的凸模及凹模的单边间隙C=dd-dp/2
间隙值应合理选择,否则C过小会增加摩擦力,使拉深件容易破裂,且易擦伤表面和降低模具寿命,C过大,又易使拉深件起皱,且影响制件精度,在确定间隙时须考虑到毛坯在拉深中外缘变厚现象,材料厚度偏差几拉深件的精度要求,由以前的分析可知该制件不用压边圈。
则C=(1—1.1)tmax
tmax----材料厚度的最大极限尺寸(mm)
则C=2mm
工作部分尺寸的确定
确定凸模和凹模工作部分尺寸,应考虑模具的磨损和拉深件的弹复,其尺寸公差只在最后一道工序考虑。
1)最后一道工序凸凹模工作部分尺寸应按拉深件尺寸标注方式不同,由公式进行计算。
在此选择下列公式。
Dd=(d+0.4Δ+2C)0+δd
dp=(d+0.4Δ)-δp0
Dd-----凹模尺寸
dp-----凸模尺寸
d-----拉深件外形的基本尺寸、
C-----凸凹模的单边间隙
δd----凹模制造公差
δp----凸模的制造公差
Δ----拉深件的基本尺寸的公差
Dd=(d+0.4Δ+2C)0+δd
=(46+0.4×0.25+2×2)+00.05
=50.1+00.05
Dp=(d+0.4Δ)-δp0
=(46+0.4×0.25)-00.035
=46.1-00.035
由表19.4-40可得圆形拉深模凸、凹模的制造公差
δd=0.05δp=0.035
2)拉深凸模的出气孔尺寸
出气孔的尺寸可查表19.4-41得d=5mm.
压边力和拉深力
为了防止在拉深过程中制件的边臂或凸缘起周皱,应使毛坯(或半成品)被拉入凹模圆角以前保持稳定状态,其稳定程度主要取决于毛坯的相对厚度t/d×100,由表19.4-42
(1)可知该零件不用压边圈。
拉深力的计算
在确定拉深件所需的压力机吨位时必须先求出拉深力,由表19.4-46
(1)可得拉深力公式。
F=3.14d1tσbk1
F---拉深力
t---材料厚度
σb-----材料的抗拉强度
k1-----系数
则F=3.14×50×2×70×0.65=14287
压力机吨位的选择
对于单动压力机F>F拉+F压
对于双动压力机F1>F拉,F2>F压
式中F----压力机的公称压力
F1-----内滑快的公称压力
F2-----外滑快的公称压力
F拉-----拉深力
F压-----压边力
冲压工艺设计
冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序,包括落料,冲孔,切边,剖切,修边等,用它可以制作零件或为弯曲,拉深,成行等工序准备毛坯,从板料冲下所需形状的零件叫落料,在工件上冲出所需形状的孔(冲去的为废料),叫冲孔。
本零件所用到的冲压工艺主要有落料和冲孔两步。
模具间隙的设计
模具间隙是指凸、凹模刃口间缝隙的距离。
若用符号C表示,俗称单面间隙。
而双面间隙用Z表示,间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大,是冲裁工艺与模具设计中的一个及其重要的问题。
由表19.1-6
(1)可查得软铝3的冲裁模初始双面间隙Z为Zmin=0.100mm,Zmax=0.140mm
凸凹模刃口尺寸计算
1.落料
设工件尺寸为Dd=(D-x△)0+δ
Dp=(Dd-Zmin)-δp0=(D-x△-Zmin)-δp0
2.冲孔
dp=(d+x△)-δp0
dd=(dp+Zmin)0+δ=(d+x△+Zmin)0+δd
式中DpDd——落料凹模和凸模的刃口尺寸,(mm)
dpdd——冲孔凹模和凸模的刃口尺寸,(mm)
d--------冲孔工件孔径的基本尺寸,(mm)
D--------落料工件外径的基本尺寸,(mm)
△--------工件制造公差(mm)
X-----系数
Zmin-----最小合理间隙
δp------制造公差
由表19.1-6查得Zmin=0.100mm,ZMAX=0.140mm.
则双面间隙ZMAX-Zmin=0.140-0.100=0.040mm
由表19.1-9查出,凸,凹模的极限偏差落料部分基本尺寸为67mm则
δd=+0.03mm,δp=-0.02mm
δd+δp=0.05>ZMAX-Zmin
冲孔部分基本尺寸为32mm,则
δd=+0.03mm,δp=-0.02mm
δd+δp=0.05>ZMAX-Zmin
由上式计算落料部分尺寸由表19.1-10取x=0.5,则
落料凹模:
Dd=(D-x△)0+δd=(67-0.5×0.25)0-0.03=66.880-0.03
凸模基本尺寸为67mm。
间隙配做保证Zmin=0.100mm
冲孔凸模:
dp=(d+x△)-δp0=(32+0.5×0.21)0.020=32.110.020
凸模基本尺寸为32mm。
间隙配做保证Zmin=0.100mm.
冲裁力的计算及压力中心的确定
由于该零件为轴对称零件,故不必进行压力中心的计算。
1.冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了合理地选定压力机和设计模具。
压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。
2.计算冲裁力F0=LtΤb
式中F0-----冲裁力(N)
t-----材料厚度(mm)
Τb-----材料抗剪强度(N)
L------冲裁周长(mm)
而实际冲裁力为F=1.3F0=1.3LtΤb=Ltσb
冲孔F=2×3.14×32×70=14067N
2.卸料力及推件力的计算
依据经验公式有。
推件力F1=nK1F
顶件力F2=K2F
卸料力F3=K3F
式中F-----冲裁力。
(N)
n-----同时梗塞在凹模内的零件数。
F1、F2、F3--------推件力、顶件力、卸料力系数,可查表19.1-12
F1=0.03---0.07F2=0.03—0.07F3=0.05—0.08
排样的设计
这里毛坯直径为67不算太小,考虑到操做方便,排样采用单排,取其搭边数值:
由表19.1-17可得:
条料两边a=2.1mm,进距方向a1=1.56mm,于是有
进距h=D+a1=67+1.56=68.56mm
条料宽度b=D+2a=67+2×2.1=71.2mm
板料规格拟用2mm×900mm×1800mm(铝板)
若用纵裁:
裁板条数n1=
=
=12条
每条个数:
n2=
=
=26个
每板总个数:
n总=n1×n2=12×26=312个
材料利用率:
η总=
×100
=52.4%
若用横裁:
裁板条数n1=
=
=25条
每条个数:
n2=
=
=13个
每板总个数:
n总=n1×n2=25×12=300个
材料利用率:
η总=
×100
=50.4%
由此可见,纵板有较高的材料利用率,且该零件没有纤维方向性的考虑。
故决定采用纵裁。
排样图如下图所示:
第二部分冲压模具设计
模具结构形式选择
落料,拉深工序的结构设计
首先要考虑落料凸模(兼拉深凹模)的壁厚是否过薄。
本例凸凹模壁厚b=
=8.5mm。
能保证足够强度,故可采用复合模。
冲孔、切边工序的结构设计
模具工作部分尺寸计算
落料凸凹模
1.落料凹模的外形尺寸确定;
取凹模壁厚为30—40mm(1.5—2倍的凹模厚度)。
调整到符合标准即凹模外径设计为Ф130mm。
2.选择标准模架,确定闭合高度及总体尺寸
由凹模外形尺寸Ф140mm,选后侧滑动导柱导套模架,再按其标准选择具体结构尺寸如下表。
名称
尺寸
材料
技术要求
上模板
300mm×260mm×40mm
HT250
渗碳58-62HRC
下模板
300mm×250mm×50mm
HT250
渗碳58-62HRC
导柱
Ф25mm×75mm
15
导套
Ф25mm×50mm×30mm
15
压入式模柄
Ф50mm×70mm
Q235
模柄闭合高度最大250mm,最小200mm,模具的实际闭合高度一般为:
H模=上模板厚度+垫板厚度+冲头长度+凹模厚度+下模板厚度-冲头进入凹模深度
=40+40+65+48+50-1-(1+16-2)mm=228mm
查开式压力机技术参数可知,250KN压力机最大闭合高度为;固定台和可倾式最大闭合高度为250mm;活动台式最大为360mm。
最小为180mm,故实际设计的模具闭合高度H模=228mm.符合要求
模具工作过程
模具打开,将条料沿导料螺钉送进,当条料遇到定位销时,启动压力机,上模下行。
外凸凹模12与凹模24完成落料,上模继续下降,外凸凹模12与内凸凹模20进行正拉深,在拉深的同时凸模15与推料板2上行,当拉深完成时凸模15将冲出一个小孔,而且凸凹模将制件外缘切下,加工完成后上模回程,模具打杆碰到压力机打杆,打杆8下行通过顶杆推料板16将制件向下推,则制件脱离外凸凹模时,冲下孔的废料通过橡皮17顶出,通过橡皮向上的顶出压边圈将制件顶出。
模具零件的结构设计
落料凹模
此落料凹模的尺寸和厚度已定下图所示,需要有3个螺纹孔;以便和下模板固定;需要有两个与下模板同时加工的销钉孔;有一个挡料销用的销孔;
5.2拉深凸模
设计的外形尺寸如下图所示。
有两个固定用的螺钉孔,以便和下模板固定;在底部加工两个顶杆贯穿用的孔。
5.3凸凹模
凸凹模设计的外形尺寸要与其他零件相配合。
在凸凹模上加工出四个螺钉孔以便和其他零件固定;加工出一个销钉孔,做为定位用。
5.4弹性卸料板
内行与凸凹模间隙配合,外形根据橡皮的数量和其他零件尺寸来定。
在模板上加工出四个螺钉孔和一个挡料销孔,以便和螺钉与挡料销配合。
该零件用挡料销来定位所以不用再加工出定位用的销孔。
在模板上加工出深度为5mm直径为30mm的凹槽。
用来安装橡皮。
5.5冲孔凸模
冲孔凸模的加工与设计需要严格要求并严格执行。
应为此零件直接参与零件的冲压工序。
零件硬度58—62HRC,需要进行热处理来提高硬度。
凸模的工作尺寸一定要严格保证,以保证加工出合格的制件。
5.6垫板
此垫板的加工较为简单,加工出四个螺钉孔用来与上模板固定。
5.7其它零件
其它零件按照需要和国标来选择。
落料拉深复合模零件表
序号
名称
数量
材料
规格
热处理
01
螺栓销
2
35
M6×96
02
卸料板
1
Q235
177×130×12
03
上模板
1
HT250
260×300×40
04
挡料销
1
T8
05
弹簧
4
65Mn
06
销
1
T8
Φ6×60
07
模柄
1
Q235
08
打料杆
1
45
09
垫板
1
Q235
10
螺钉
1
45
M4×110
11
垫板
1
45
12
凸凹模
1
Cr12
热处理58-62HRC
13
卸料螺钉
4
45
14
导套
2
15
Φ25×50×30
15
凸模
1
Cr12
热处理58-62HRC
16
推料板
1
45
17
橡皮
1
18
卸料螺钉
1
45
19
螺钉
4
45
M6×80
20
凸凹模
1
Cr12
热处理58-62HRC
21
螺钉
2
45
M6×60
22
顶杆
3
45
23
压边圈
1
45
24
凹模
1
Cr12
热处理58-62HRC
25
螺母
2
45
M6
26
下模板
1
HT250
27
导柱
2
15
Φ25×75
6零件的加工
落料凹模的加工工艺
此落料凹模为圆柱形,属回转型零件,故可用车床加工外形,对于中间的凹模落料孔,则可用铣销加工成形,销孔和螺钉孔可用摇臂钻床加工。
则此零件的加工工艺路线为:
备料---铣平面---车外形---铣Φ66.88的孔---铣Φ70的孔---铣床加工各孔---热处理---钳工
模具装配
模具装配是按照规定的技术要求,将若干个零件结合成型零部件,再将若干个零件和部件组合成模具的工艺过程,装配工作通常分为部件装配和总装配。
1、冲裁间隙的调整
对于冲裁模,即使模具零件的加工精度已经得到保证,但是在装配时,如果不能保护冲裁间隙均匀会影响制件的质量和模具的使用寿命。
2、模架的装配
①模柄的装配
此模具采用的是凸缘模柄中的B型,模柄与上模座的配合为H7/h6,将模柄装上模座,用角尺检查模柄圆柱面与上模座上平面的垂直度,其误差不大于O.05mm然后用螺钉将其固定在上模座上,应在装模柄前先装入推板。
②导柱和导套的装配
导柱导套与上下模座均采用压入式连接导套导柱与模座的配合分别为H7/r6和R7/r6压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度,装配好的导柱的固定端面与下模座底面的距离不小于1-2mm
3、凸模和凸凹模的装配
此模具的凸模与固定板的配合采用H7/r6,凸模,装入固定板后,其固定端面应和固定板的支承面处于同一平面内,在压力机上调整好凸模与固定板的垂直度将凸模压入固定板内,凸模对固定支承面的垂直度经检查合格后将凸模上端铆合,并在平面磨床上将凸模的上端面和固定板一起磨平,并以固定板支承面定位将凸模工作端面磨平,凸凹模与固定板的配合采用H7/r6,总装前应将凸凹模压入固定板内,压在平面磨床将上下平面磨平。
4、总装
①把组装好凸凹模的固定板放在下模座上,按中心线打正固定板的位置,用平行夹头夹紧,通过螺钉孔在下模座上钻出锥窝,拆去凸凹模固定板,在下模座上按锥窝钻螺纹底孔并攻丝,重新将凸凹模固定板置于下模座上找正,用螺钉紧固,钻较销孔,打入销钉定位。
②配钻卸料螺钉孔时,将卸料板套在已装入固定板的凸凹模上,在固定板与卸料板之间垫上适当高度的等高垫铁,并用平行夹头将其夹紧,按卸料板上螺孔在模座上钻锥窝,然后拆开,按锥窝钻孔。
③在凸凹模固定板的弹簧孔中装入卸料弹簧,挡料销弹簧,并将挡料销装入,卸料板上相应的孔中,将卸料板套入凸凹模,用螺钉将卸料板与下模座进行连接。
④在卸料板上装入导料销
⑤用①中同样的方法配钻垫板和上模座上的螺钉孔,推杆孔。
⑥将推件块装入凹模,并将推杆装入固定板上的推杆孔,用螺钉将凹模与凸模固定板,垫板,上模座固定,钻胶销孔,打入销钉定位。
5、试冲和调整
在将模具装入压力机之前,应按设计图样对模具进行检验,然后在生产条件下进行试冲,通过试冲可以发现模具的设计与制造缺陷,找出产生的原因,对模具进行适当的调整和修理后,再进行试冲,直到模具能正常工作,冲出合格的制件,则模具的装配过程结束。
设计总结
冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生再学完基础理论课,技术基础深和专业课的基础上所设置的一个重要实践性教学环节,其目的是综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识,进行一次冲压模具设计工作的实际训练,从而培养和提高我们独立工作的能力,巩固与扩大《模具设计与制造》等课程所学的内容,掌握冷冲压模具设计的方法和步骤,掌握冷冲压模具设计的基本技能,如计算,绘图,查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等,通过课程设计,使自己再其后各方面知识有所提高。
参考文献
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机械工业出版社,1998
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湖南科学技术出版社,1998
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机械工业出版社,1982
4、成虹主编.冲压工艺与模具设计.北京:
高等教育出版社,2000
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机械工业出版社,1998
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西北工业大学出版社,1995
8、陈剑鹤主编.冲压工艺与模具设计.北京:
机械工业出版社,2002
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