杨作良模具设计Word文件下载.docx
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(1)教材有关章节
(2)模具设计手册(3)机械设计基础(教材)(4)机械设计手册(5)pro/E三维设计教程
3、设计时间3周
第一周:
设计方案讨论确定,完成相关计算,设备选择。
第二周:
完成模具三维装配图。
第三周:
完成CAD二维图绘制。
(一)零件工艺性分析
工件为图1所示的落料冲孔件,材料为Q235钢,材料厚度1mm,生产批量为大批量。
工艺性分析内容如下:
图1
1.材料分析
Q235为普通碳素结构钢,拥有良好的塑性、韧性。
以及较好的冲裁成形性能。
2.结构分析
零件结构简单对称,对冲裁加工较为有利。
零件中心有一正五边形孔,孔的同心圆半径R=34.03,满足冲裁最小孔径
≥1.0t=1mm的要求。
另外,中心孔距零件外形之间的孔边距为20mm,满足冲裁件最小孔边距
≥1.5t=1.5mm的要求。
所以,该零件的结构满足冲裁的要求。
3.精度分析:
设计任务书中没有要求尺寸公差,我们以IT14精度等级为准。
综上所述,该工件冲裁工艺性良好,可以用普通冲裁的加工方法制得。
(二)冲裁工艺方案的确定
零件为一落料冲孔件,可提出的加工方案如下:
方案一:
先落料,后冲孔。
采用两套单工序模生产。
方案二:
落料—冲孔复合冲压,采用复合模生产。
方案三:
冲孔—落料连续冲压,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,生产效率低,零件精度较差,在生产批量较大的情况下不适用。
方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易保证,且生产效率高。
尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状较简单,模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具,生产效率也很高,但与方案二比生产的零件精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,模具制造、装配较复合模略复杂。
所以,比较三个方案欲采用方案二生产。
(三)零件工艺计算
1.刃口尺寸计算
根据零件形状特点及批量生产特点,凸凹模宜采用配作法加工。
未注公差按照IT14级,查公差表得工件尺寸及公差为690-0.74mm、400+0.62mm;
差模具设计指导书表3-22得Zmax=0.14mm、Zmin=0.10mm;
所有尺寸的磨损系数均为x=0.5。
(1)落料凹模的基本尺寸
69.060-0.74mm对应的凹模尺寸为Da=(69.06-0.5×
0.74)0+(0.25*0.74)=68.6900.185
落料凸模的基本尺寸和落料凹模的基本尺寸相同,同时在技术条件中注明:
凸模刃口尺寸与凹模配作,保证间隙在0.10~0.14mm。
(2)冲孔凸模的基本尺寸
400+0.62mm对应的凸模尺寸为Dt=(40+0.5*0.62)0-(0.25*0.62)=40.310-0.155
冲孔凹模的基本尺寸和冲孔凸模的基本尺寸相同,同时在技术条件中注明:
凹模刃口尺寸与凸模配作,保证间隙在0.10~0.14mm。
.
2.排样计算
根据工件特点,采用图2所示的排样方式,磨具设计指导书表3-21得到,搭边值a1=1.5mm,a=1.8mm。
一个步距内的材料利用率ƞ=A/BS*100%
由上式求得ƞ=43.8%
图2
步距S=113.24mm条料宽B=109.87mm
3.冲压力计算
本模具采用正装复合模,选择弹性卸料和上出件方式。
冲压力计算如下:
已知知冲裁力基本计算公式为F=KLtŢb
工件周长为69.06*5=345.3mm,材料厚度1mm,Q235的抗剪强度取350MPa,则所需的冲裁力为:
F=1.3*345.5*1*350N=157111N≈157KN
卸料力
FX=KXF=0.05*157KN=7.85KN
顶件力
FT=KdF=0.05*157KN=7.85KN
冲压力
FZ=F+FX+FT=157+7.85+7.85=172.7KN
根据计算结果,初选设备为开式压力机J23—25。
4.压力中心计算
该工件为规则几何体,压力中心在几何中心。
四、冲压设备的选用
根据冲压力的大小,选取开式双柱可倾压力机JH23—25,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
闭合高度调节量:
55mm
滑块中心线到床身距离:
200mm
工作台尺寸:
370mm×
560mm
工作台孔尺寸:
200mm×
290mm
模柄孔尺寸:
φ40mm×
60mm
五、模具结构的设计
1.模具类型的选择
由冲压分析可知,本模具采用正装复合模。
2.定位方式的选择
本模具采用的是条料,控制条料的送进使用导料销,无侧压装置。
控制材料送进步距采用挡料销。
3.卸料,出料方式的选择
由于工件是料厚为1mm的薄板,材料相对较软,卸料力也比较小,所以采用弹性卸料方式。
因为采用正装复合模,必须采用上出料方式。
4.导向方式的选择
为了提高模具寿命以及工件质量,以便于安装和调整,本模具采用中间导柱的导向方式。
六,模具主要零件的设计
1.冲孔凸模
由于所冲的孔为正五边形,不需要特别的保护,所以选用台阶式,便于安装和更换,另外加工简单,凸模结构如图所示:
图3-1
凸模二维图:
图3-2
凸模的长度尺寸主要根据模具的具体结构来确定,并考虑到凸模的修磨,固定板与卸料板之间的安全距离,装配等因素。
当采用弹性卸料装置时,凸模计算公式:
L=h1+h2+t+h
h1为凸模固定板的厚度,取20mm
h2为卸料板厚度,取10mm
t为工件厚度1mm
h为附加长度,包括的修磨,固定板与卸料板之间的安全距离等,取24mm
该凸模总长L=55mm,凸模刃口尺寸为40.310-0.155
2.落料凹模
落料凹模采用整体式凹模,安排凹模在模架上的位置时,将凹模中心与模柄中心重合。
凹模厚度H式计算:
H=Kb=0.22*69.06mm=15.1mm取凹模厚度为20mm
凹模壁厚C下式计算:
C=(1.5-2)H=(1.5-2)*20=30-40mm取凹模壁厚为30mm
凹模拟加工为圆形,取凹模轮廓为Ø
250*20mm
凹模结构如下图所示:
图4-1
图4-2
3.卸料装置中弹性元件的计算
模具采用弹性卸料装置,弹性元件选用橡胶,其尺寸计算如下:
(1)确定橡胶的自由高度:
H工=H工+H修=t+1+(5-10)=7mm
由以上两个公式,取H0=30mm
(2)确定橡胶的横截面积A=FX/P
采用的是弹压卸料装置,选用合成橡胶作为弹性元件,已知Fx=7.85kN,根据模具安装空间,取圆筒合成橡胶橡胶4个,每个橡胶承受的预压力Fy为:
Fy=Fx/n=7850/4=1962.5N
取hy=32%h,查表得p=2MPa,则橡胶的横截面积为:
A=Fy/p=1962.5/2=981.25
设橡胶孔直径为Dmm,橡胶上卸料螺钉孔直径d为10mm,则有:
A=π/4(D2-d2)=π/4(D2-102)=981.25
经计算和保证足够的卸料力,取D=36mm
(3)橡胶的装模高度为0.85*30=25.5mm取整为26mm
4.凸凹模
凸凹模的外形按照凹模设计,内孔按照凸模设计。
采用上出料方式,凸凹模应装在上模座。
其总长为:
L=h1+h2+t+h3
h1为凸凹模固定板厚度20mm
h2为橡胶装配高度26mm
h3为卸料板厚度10mm
该凸凹模总长为L=57mm
其结构如下图:
图5-1
图5-2
5.卸料板
卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同,厚度为10mm。
卸料板用45钢制造,淬火后硬度为40-45HRC
6.卸料螺钉
卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为10mm,卸料螺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1mm,有误差时通过在卸料螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
7.顶件块
正装的复合模采用上出料方式,通常在凹模下加一垫块,以增加顶件块的行程,顶件块与弹顶器用顶杆相连。
8.模架和其他零件
该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在中间位置,冲压时可以防止偏心力矩引起的磨具歪斜。
但只能前后送料,适合于复合模。
现以凹模周界来选择模架规格:
上模座取45mm,下模座取55mm,上下模座垫板厚度取10和5mm,凸模固定板,凹模都取20mm,下垫块取14mm,则该模具的闭合高度为:
H=(45+55+15+57+55-1)mm=226mm
上模座250*45mm下模座250*55mm
导柱40*180mm35*180mm
导套40*115*43mm35*115*43mm
可见,该模具的闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模闭合高度270mm,完全可以满足使用要求。
上模座:
图6
下模座:
图7
装配总图:
图8-1
图8-2
参考文献:
1、《冲压工艺与冲模设计》,翁其主编,机械工业出版社
2、《冲压与成型设备》,孙凤勤主编,高等教育出版社
3、《冲模设计手册》,《冲模设计手册》编写组,机械工业出版社
4、《冲压模具简明设计手册》,郝滨海编著,化学工业出版社
6、《冲压模具设计结构图册》,薛啟翔编,化学工业出版社
5、《机械制造基础》,胡大超,高等教育出版社
7、《机械制图》,刘少年主编,机械工业出版社
8、《冲压工艺与模具设计使用技术》,郑家贤编著,机械工业出版社