弯角冲压模具设计Word文档格式.docx
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大批量
零件图
1.尺寸精度
其外形公差无要求,其中φ3.2的两个孔有位置公差要求,为10±
0.1,孔径无公差要求,精度很容易达到。
2.材料方面
材料为Q235,普通碳素结构钢,具有较好的冲裁成型性能。
3.结构方面
结构对称,较为简单。
其弯曲间内侧圆角半径为R1,相对弯曲半镜R/T=0.5,且弯曲角为90度,选取Q235退火或正火的钢板,沿垂直纤维方向上,可一次弯曲成形。
三个孔的孔边与弯曲直边L3.2=2.4mm≥R+0.5t=2mm,L4=1.5≤R+0.5t=2mm,因此φ4孔应在弯曲之后冲;
三个孔的孔边距C3.2=1.4≤2t=4mm,C4=0.7≤2t=4mm,如果先冲孔的话,由于孔边距过小,工件易变形,工件质量不能保证。
二.工艺方案的分析比较和确认
经冲压工艺性分析,该工件所需的基本工序有落料、冲孔、弯曲等三个基本工序。
安顺序组合有以下几种方案:
方案一:
落料与冲孔φ3.2复合模冲压——弯曲单工序模冲压——冲φ4孔。
冲压件的尺寸精度高,且生产效率高。
但由于落料与冲孔复合,使模壁较薄,模具易损坏。
且由于孔边距较小,工件弯曲后,易变形,不能保证质量。
方案二:
落料与冲φ3.2孔级进模冲压——弯曲单工序模冲压——冲φ4孔
模具结构复杂,但生产率高,克服了模壁厚度不足而引起模具强度不足的问题。
精度没有方案一好,且也由于孔边距较小,工件易变形,质量不能保证
方案三:
冲φ3.2落料弯曲冲φ4孔级进模。
模具相较于上两种方案,较简单,生产率高,且易保证工件的尺寸和外形精度。
且因为φ4孔必须在弯曲之后进行,所有相对比较麻烦,用级进模可以将φ4孔的平面放于工作台上一次成型,即提高了生产效率,又提高了工件的尺寸精度和定位精度。
综上所述,为保证各项技术要求,选用方案三:
冲φ3.2落料弯曲冲φ4孔级进模
三.模具类型与结构分析
根据以上分析,该工件采用了冲孔、弯曲、落料的级进模。
其中弯曲为L型。
模架采用四角导柱模架,卸料方式为弹性卸料,橡胶为弹性元件,采用聚氨酯,用导料板进行导料,导正销进行精定位。
废料直接从漏料孔里漏出即可。
四.排样图设计及材料利用率计算
根据毛坯长度等于应变中性层长度,弯曲圆弧的长度l=2.32。
因此毛坯展开长度:
L=7+(8.2-2-1)+2.32=14.52mm。
搭边值:
根据表2-9矩形件取a=2,b=2.2。
坯料展开图
排样图
条料宽度B=2Dmax+2+4.4=35.44mm
步距S=22
材料利用率η=A/BS×
100%=2(16×
7+8×
3.2+2×
3+3.14×
3×
3/2)/(35.44×
22)×
100%≈41%
五.冲压力的计算与压力中心的确定
1.冲压力的计算
查表1-3得,取Q235的抗拉强度δb=400Mpa。
1.1冲4个孔φ3.2和2个导正孔φ3.2
F孔3.2=6Ltδb=6×
3.14×
3.2×
2×
400=48230.4N
1.2冲异形框
F异=Ltδb=122.56×
400=98048N
1.3切边
F切边=Ltδb=32×
400=25600N
1.3弯曲两个直边
自由弯曲力F弯=2×
0.6kbt×
tδb/(r+t)=3328N
1.4冲两个孔φ4
F孔4=2Ltδb=2×
4×
400=20096N
1.5落料两个零件
F落=2Ltδb=2×
15.94×
400=25504N
该模具采用弹性卸料和下出料的方式,凹模直壁高度为6mm,n=h/2=3,查表,Kx=0.055,Kt=0.05
Fz=F孔3.2孔2+F异+F切边+F孔4=48230.4+98048+25600+20096=191974.4N
Fx=nFzKx=3×
191974.4×
0.055=31675.8N
Ft=KtKx=0.05×
191974.4=9598.7N
F=Fz+Fx+Ft+F弯+F
=191974.4+31675.8+9598.7+3328+25504=262080.9N
选用压力机J23-40
型号
公称压力(KN)
滑块行程(mm)
最大封闭高度(mm)
最小封闭高度(mm)
工作台尺寸(mm)
模柄孔尺寸(mm)
工作台垫板厚度(mm)
左右
前后
J23-40
400
80
200
630
420
φ50×
70
六.凸、凹模工作部分尺寸与公差的确定
1.冲裁工作零件刃口尺寸的计算
冲裁初始双面间隙Zmax=0.360,Zmin=0.246,凸凹模都采用配合加工法。
刃口尺寸表
工序
工件尺寸(mm)
X
计算公式
凹模尺寸(mm)
凸模尺寸(mm)
冲孔
冲异形孔
160-0.40
0.75
B=(Bmax-x△)0+0.25△
与凸模实际尺寸配作,并保证双面间隙Zmax=0.360,Zmin=0.246
15.7+0.10
60+0.32
A=(Bmin+x△)0-0.25△
6.24-0.080
2.320+0.32
2.56-0.080
20.640+0.40
20.94-0.10
20+0.32
2.24-0.080
不变刃尺寸4±
0.16
C=C±
△/8
4±
0.04
冲圆孔
φ3.20+0.32
0.5
φ3.360-0.08
φ40+0.32
φ4.160-0.08
落料
R3-0.320
R2.84+0.080
与凹模实际尺寸配作,保证双面间隙Zmax=0.360,Zmin=0.246
8-0.320
7.76+0.080
孔心距
10±
0.1
Ld=L±
0.125
2.压力中心的确定
如图,分析可知,压力中心Yc=0。
Xc=(16076.8×
77+32153.6*66+98048×
44+25600×
22-20096×
22-25504×
44)/(16076.8+32153.6+98048+25600+20096+25504)
=30.7
因此,压力中心坐标如图Xc处为(29.5,0)。
3.凸凹模外形尺寸
3.1凹模
采用整体式凹模,安装凹模时,依据计算的压力中心的数据,将压力中心与模柄中心线重合:
凹模厚度:
H=kb(H≥15mm)b=31.04,查表k=0.42,H=13mm
凹模壁厚:
c=(1.5-2)H=10-13.44mm
取H=18mm,c=27mm。
凹模宽度:
B=b+2c=70mm
凹模长度:
L=步距+工件长+c=22+128+27=177mm,取180mm
3.2弯曲
凸模:
长×
宽为18×
14.64,凸凹模间隙取2mm,高度暂时取60mm,材料选T10A,热处理硬度为56-60HRC。
凹模:
圆角为90度,半径R为1mm,材料选T10A,热处理硬度为56-60HRC。
3.3冲孔
φ3.2:
选用国家标准圆凸模A3.3×
50-T10A,[σ压]=1500Mpa,热处理硬度为58-62HRC,凹模与凸模相配作,热处理硬度为60-64HRC。
强度校核:
压应力校核:
d最小≥4tτ0/[σ压]=2,符合要求。
弯曲应力校核:
L最大≤270d2/
=30.83mm,符合要求。
φ4:
凸模:
选用国家标准圆凸模4.15×
50-T10A,[σ压]=1500Mp,τ0=373,热处理硬度为58-62HRC。
凹模与凸模相配作,热处理硬度为60-64HRC。
强度校核:
压应力校核:
=43.1mm符合要求。
3.4冲异形孔
异型孔:
选用T10A钢,热处理硬度为58-62HRC,异形凸模高度均暂时取50mm
强度校核:
F最小≥P/[σ压]=65.36mm2(F最小为最小断面的面积)。
其中:
F=119.68mm2>
F最小,符合要求。
L最大≤1200
J=BH3-bh3/12
L最大≤211mm,符合要求。
与凸模配作,T10A钢,热处理硬度为60-64HRC。
切断:
2.24,选用T10A钢,热处理硬度为58-62HRC,异形凸模高度均暂时取50mm。
F最小≥P/[σ压]=17.1mm2(F最小为最小断面的面积)。
F=36mm2>
J=hb3/12
L最大≤25.98mm,符合要求。
与凸模配作,T10A钢,热处理硬度为60-64HRC
七.模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核
1.定位零件
1.1导料板
导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的双面间隙取0.5mm,这样就可以确定导料板的宽度,导料板厚度取4mm。
导料板采用45钢制作,热处理硬度为40-45HRC,用螺钉或销钉固定在凹模上。
1.2导正销
落料凸模下部设置两个导正销,分别用φ3.2两个孔作导正孔。
导正应在卸料板压紧板料之前完成导正,考虑到料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1mm,导正销采用H7/n6,安装在落料凸模端面,导正销导正部分与导正孔采用H7/n6的配合。
2.卸料装置
选用弹压卸料装置:
卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同,厚度为8mm,与凸模的单边间隙为0.15mm,选用材料45钢,调质处理HRC24-28。
3.模架
该模具采用四角导柱模架,这种模具的导柱在模具的四个角上,对称分布,冲压时可防止用于偏心力矩而引起的模具外斜。
以凹模周界尺寸为依据,选择模具规格:
导柱d×
L分别为φ28×
150,GB/T2861.1。
导套d×
L×
D分别为φ28×
100×
38,GB/T2861.6。
选用材料20钢,热处理硬度58-62HRC(渗碳处理)。
上模座取200×
160×
40mm,下模座取200×
45mm,材料选用HT200,不做热处理。
垫块选用45钢,热处理硬度43-48HRC。
上模垫板厚度H垫取10
下模固定板厚度H固取20mm,,那么该模具的闭合高度:
H=H固+H下+H垫+H上+L+H-1=20+45+10+40+18+50-1=182mm。
L为凸模长度
H为凹模厚度
H小于压力机J23-40的最大封闭高度400mm,可以使用
4.模柄
模柄按照压力机规格,模柄孔为φ50*70,选用GB2862.1-81,材料为A3,A50*95,GB2862.1-81。
单位(mm)
d
D
D1
h
h2
h1
b
a
d1(H7)
d2
50
52
61
95
35
8
3
1
17
5.凸模固定板或垫板
由上面模架的选择得出:
凸模固定板厚度为20mm,上模垫板厚度为10mm,选用材料Q235,不做热处理。
八.冲压设备的选择及校核
1.选用压力机J23-40
2.校核:
校核公式:
Hmax-H1-5mm>
=H+h>
=Hmin-H1+10mm。
Hmax压力机最大封闭高度为400mm
Hmin是压力机最小封闭高度200mm。
H1为垫板厚度为80mm
h等高垫块厚度
H模具闭合高度为205mm
因此,400-70-5≥182+h≥200-70+10
325≥182+h≥140。
所以,符合要求。
九.弹性元件的选择计算
弹性元件选择聚氨酯:
橡胶的自由行程:
S自由=3+1+4=8mm
橡胶的工作行程:
H工作=(3.5-4)S自由=(3.5-4)+8=28-32mm
取H工作=29mm
橡胶的装配高度:
H装配=(0.85-0.9)×
H工作=(0.85-0.9)×
29=24.65-26.1mm
取H装配=25mm
因此选用聚氨酯橡胶:
H=25mm,d=10.5mm。
橡胶的横截面积与凹模相配合。
十.紧固件
圆柱头卸料螺钉GB2867.5-818*46
圆柱销GB117-86B8*65
圆柱销GB117-86B4*28
圆柱头螺钉GB/T70.1-2004*25
圆柱头内六角螺钉M10*45GB70—76
圆柱头内六角螺钉M6*65GB70—76
圆柱头内六角螺钉M6*5GB70—76
圆柱销5*70GB119—76
圆柱销GB119-76B6*14
十一.其他需要说明的问题
该模具上模部分主要由上模板,垫板,凸模,凸模固定板,及卸料板等组成。
卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。
下模座部分有下模座,凹模板,导料板,等组成。
冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。
条料送进时采用活动挡料销作为粗定位。
在落料凸模上安装两个导正销,利用调料上孔3.2作导正销孔进行导正,以此作为条料送进的精确定距。
操作时完成第一步冲孔后,把条料向前移动用落料孔套在活动挡料销上,向前推紧,冲压时凸模上的导正销再精确定距。
活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm,冲压过程中粗定位完成以后,当用导正销作为精确定位时由导正销上圆锥形斜面再将调料,向后拉回约0.2mm,而完成精确定位,用这种方法定距精度可达到0.2mm。
总装图
十二.弯角冲压工艺卡片
厂名
冷冲压工艺卡片
产品型号
零件名称
弯角
共页
产品名称
零件型号
第页
材料牌号及规格
材料技术要求
;
毛坯尺寸
每毛坯可制件数
毛坯重量
辅助材料
Q235(2±
0.11)mm*1200mm*200mm
条料2mm*35.44mm*1200mm
54
工序号
工序名称
工序内容
加工简图
设备
工艺设备
工时
下料
剪床上裁板35.44*1200
冲φ3.2mm孔
级进模
2
冲外形
按型材结构冲裁
切断
切断两弯角件
4
弯曲
5
冲φ4mm的孔
6
完成弯角件
7
检验
按产品零件图检验
编制(日期)
审核(日期)
会签(日期)
标记
处数
更改文件号
签字
日期