1、 (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11.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
2、。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
3、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
4、基本尺寸69.060-0.74mm 对应的凹模尺寸为Da=(69.06-0.50.74)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0.100.14mm。(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0.100.14mm。.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
5、-21得到,搭边值a1=1.5mm,a=1.8mm。一个步距内的材料利用率=A/BS*100%由上式求得=43.8%图2步距S=113.24mm 条料宽B=109.87mm3.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=KLtb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=157111N157KN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=
6、157+7.85+7.85=172.7KN根据计算结果,初选设备为开式压力机J2325。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JH2325,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:270 mm闭合高度调节量:55 mm滑块中心线到床身距离:200mm工作台尺寸:370mm560 mm工作台孔尺寸:200 mm290 mm模柄孔尺寸:40 mm60 mm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
7、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,
8、凸模计算公式:L=h1+h2+t+hh1为凸模固定板的厚度,取20mmh2为卸料板厚度,取10mmt为工件厚度1mmh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40.310-0.1552.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250*20mm凹模结构如下图所示:图4-1图
9、4-23.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Fx7.85kN,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F y为: FyFx /n7850/41962.5N取hy32%h,查表得p2MPa,则橡胶的横截面积为: AFy /p1962.5/2981.25设橡胶孔直径为Dmm,橡胶上卸料螺钉孔直径d为10mm,则有: A/4(D2-d2)=/
10、4(D2-102)=981.25经计算和保证足够的卸料力,取D36mm (3) 橡胶的装模高度为0.85*30=25.5mm 取整为26mm4.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+h3h1为凸凹模固定板厚度20mmh2为橡胶装配高度26mmh3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5-25.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40-45HRC6.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
11、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*
12、55mm导柱40*180mm 35*180mm导套40*115*43mm 35*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
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