冲压模具设计说明书.docx
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1、目录项目任务说明书 2一、工件的工艺分析 4二 、确定工艺方案 5冲裁方案的选择 7确定毛坯形状尺寸 8口尺寸及公差计算 9排样设计及利用率就算 11工艺卡片 15弯曲模具设计 16V型弯曲模的设计 19U型弯曲模的设计 25心得体会 31参考书 32 项目设计任务书一 设计(论文)的原始资料及依据工件名称:支架材料:20钢二.设计(论文)主要内容及要求 设计具有典型结构的级进模具,要求学生独立完成模具装配图一张,全套工作零件,零件加工工艺过程卡片一张,设计计算说明书一份。三.对设计说明书、论文撰写内容、格式、字数的要求设计说明书内容:1. 封面、目录2. 任务书及产品图3.制件的公艺性分析4
2、.冲压工艺方案的制定5.模具结构形式的论证及确定6.排样图设计及材料利用率的计算7.模具工作零件刃口尺寸及公差的计算8.工序压力计算及压力中心确定9.冲压设备的选择及校核10模具零件的选用、设计及必要的计算11.其它需要说明的问题和发展方向等12.设计心得13.附工艺卡片14.附主要参考资料(文献)。四.时间进度安排;顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注12-3分析冲压零件工艺性,确定冲压工艺方案。24-5确定毛坯形状、尺寸和下料方式。36-7确定冲压模具类型及结构形式。48-10进行工艺计算。选择压力机,绘制模具草图611项目报告会712-13编写设计说明书816绘制模具总装图及零件图,设
3、计总结及答辩,编写设计说明书一、设计条件:1、 年生产量5万件2、 材料Q215钢3、 板料厚度 t=1.5mm二、设计任务: 1、编制冲压工艺规程;模具零件图 2、设计弯曲模装配图2张,凸、凹模零件图; 3、编写设计说明书。三、设计计算与说明编制冲压工艺规程1、 工件的工艺分析: 零件及其冲压工艺性分析(1) 材料分析Q215钢是一种碳素结构钢(GB/700-1999),具有高的塑性、韧性和焊接性能,良好的压力加工性能,但强度低。具有较好的冲裁成形性能,主要用于制造厚度在4mm一下的各种冷冲压构件。(2) 结构分析该零件形状简单、对称,是由圆弧和直线组成的。分析图得知,该零件以2个f5.9m
4、m的孔定位,中间的孔用于侧盖的装配,故中间位置的孔是该零件需要保证的重点。可查得此材料所允许的最小弯曲半径,而零件弯曲半径均大于0.75mm,故不会弯裂。另外,零件上的孔位于弯曲变形区之外,所以弯曲时孔不会变形,可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径,均小于5卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑,而弯曲中心角发生了变化,采用校正弯曲来控制角度回弹。该零件端部四角为尖角,若采用落料工艺,则工艺性较差,根据该零件的装配使用情况,为了改善落料的工艺性,故将四角修改为圆角。此外零件的较深,若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹,则可以得到形状和尺寸比较准确的零件。腰圆孔边至弯曲半径R中心的距离为2
5、.5mm。大于材料厚度(1.5mm),从而腰圆孔位于变形区之外,弯曲时不会引起孔变形,故该孔可在弯曲前冲出。(3)精度分析由标准查得,冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差为0.2mm。另外,该零件属隐蔽件,被侧盖完全遮蔽,因此可推测其外观上要求不高,故为IT12。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证其它尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁的工艺要求。结论:由以上分析可知,该零件冲压工艺性良好,可以冲裁和弯曲。 确定工艺方案零件形状简单对称,由冲裁和弯曲工序即可成型,现在先确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该
6、零件需要的基本工序有剪切(或落料)、冲中间孔、一次弯曲、二次弯曲和冲孔(f5.9mm)。其中弯曲决定了零件的总体形状和尺寸。 (1) 弯曲变形的方法及比较 该零件弯曲变形的方法可采用如图1-2所示中的任何一种。第一种方法(图1-a)为一次成形,其优点是用一副模具成形,可以提高生产率,减少所需设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的变形,零件表面擦伤严重,且擦伤面积大,零件形状与尺寸都不精确,弯曲处变薄严重,这些缺陷将随零件“腿”长的增加和“腿”长的减小而愈加明显。 第二种方法(图1-b)是先用一副模具弯曲端部两角,然后在另一副模具上弯曲中间两角。这显然比第一种方法弯曲变形的激烈程度
7、缓和的多,但回弹现象难以控制,且增加了模具、设备和操作人员。第三种方法(图1-c)先在一副模具上弯曲端部两角并使中间两角预弯45,然后在另一副模具上弯曲成形,这样由于能够实现过弯曲和校正弯曲来控制回弹,故零件的形状和尺寸精确度高。此外,由于成形过程中材料受凸、凹模圆角的阻力较小,零件的表面质量较好。这种弯曲变形方法对于精度要求高或长“脚”短“脚”弯曲件的成形特别有利。图1 弯曲成形a)一副模具成形 b)、c)两副模具成形(2)工序组合方案及比较 根据冲压该零件需要的基本工序和弯曲成形的不同方法,可以作出下列各种组合方案。方案一:落料与冲中间孔复合、弯曲四角、冲凸包。其优点是工序比较集中,占用设
8、备和人员少,但回弹难以控制,尺寸和形状不精确,表面擦伤严重。方案二:落料与冲中间孔复合、弯曲端部两角、弯曲中间两角、冲凸包。其优点是模具结构简单,投产快,但回弹难以控制,尺寸和形状不精确,而且工序分散,占用设备和人员多。方案三:落料与冲中间孔复合、弯曲端部两角并使中间两角预弯45、弯曲中间两角、冲凸包。其优点是工件回弹容易控制,尺寸和形状精确,表面质量好,对于这种长“腿”短“脚”弯曲件的成形特别有利,缺点是工序分散,占用设备和人员多。方案四:冲中间孔、切断及弯曲四角连续冲压、冲凸包。其优点是工序比较集中,占用设备和人员少,但回弹难以控制,尺寸和形状不精确,表面擦伤严重。方案五:冲中间孔、切断及
9、弯曲端部冲中间孔、切断连续冲压、弯曲中间两角、冲凸包。这种方案实质上与方案二差不多,只是采用了结构复杂的连续模,故工件回弹难以控制,尺寸和形状不精确。方案六:将方案三全部工序组合,采用带料连续冲压。其优点是工序集中,只用一副模具完成全部工序,其实质是把方案三的各工序分别布置在连续模的各工位上,所以还具有方案三的各项优点,缺点是模具结构复杂,安装、调试和维修困难。制造周期长。综合上述,该零件 虽然对表面外观要求不高,但由于“腿”特别长,需要有效地利用过弯曲和校正来控制回弹,其方案三和方案六都能满足这一要求,但考虑到该零件件生产批量不是太大,故选用方案三,其冲压工序如下:落料冲孔、一次弯形(弯曲端
10、部两角并使中间两角预弯45)、二次弯形(弯曲中间两角)、冲孔5.9。冲裁方案的选择1采用复合模具:复合模的特点:生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,板料的定位精度要求比级进模低,冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高。复合模主要用于生产批量大、位置精度要求高的冲裁件。所以选用复合模具。2采用刚性推件的倒装复合模,条料不是处于被压紧状态下冲裁,因而制件的平直度不高,适宜材料厚度大于0.3mm的板料。 3、确定毛坯形状、尺寸L3L2L1L4L5(1)弯曲工件两端之间的展开长度为 2 +2 + 2+2+ (70-34-2R4-2t)/2=12.5mm (查表R/t 2
11、.6时,x 0.4) (54.5-2t-R2-R4) =45.5mmmm (查表R/t 1.3时,x 0.34) 34-2R2 30mm所以,考虑到弯曲时材料略有伸长,可得L=168mm模具工作零件刃口尺寸及公差计算本制件形状简单,可按配作法加工计算刃口尺寸。由于零件是由冲孔、落料采用倒装复合模完成的,所以落料以凹模为基准尺寸,冲孔以凸模为基准尺寸,计算如下:落料凹模刃口尺寸的计算落料以凹模为基准,当凹模磨损后变大的尺寸有A1(168),A2(22),查表2.3.2,计算公式为:A类尺寸:磨损后变大的尺寸: 凸模刃口尺寸确定,查表2.2.3,冲裁合理间隙,。故:凸模刃口尺寸按凹模相应部位的尺寸
12、配制,保证双面最小间隙为 。 凸模磨损后变小尺寸 落料以凸模为基准,当凸模磨损后变小的尺寸有B1(12), B2(13), B3(R6.5),查表2.3.2,计算公式为:B类尺寸:磨损后变小的尺寸 4.冲孔冲孔时以凸模为基准,其中 5没有标准公差。按照IT111-13,取x=0.75,查表2.3.1确定公差,用基孔制 6+0.2 计算公式 查表2.2.3, , 根据条件 , 满足条件 工序压力计算及压力中心确定由于板材属于厚板 且要求精度不高.大批量生产,故选用刚性卸料装置方式。故总的冲压力为:F总F+F卸FF落+F冲 即F总 F落+F冲+F卸式中 F总总冲压力F冲裁力F落落料力F冲冲孔力F卸
13、卸料力(1)按冲裁力计算公式计算落料时的冲裁力:FKLt 查350MPaF落 F冲1.3(13+24)1.535044(KN)FF落+F冲278+44322(KN)(2)计算卸料力F卸: F卸KF 由于属于厚料, 取k0.02 F卸0.023226.44(KN)(3)计算总冲压力F总: F总F+F卸322+6.44328.44 (KN)(4)选择压力机: P=(1.11.3)F总=(1.11.3)328.44=(361.3427.0KN选取J23-45A型压力机。压力中心的确定模具压力中心是指冲压时冲压力合力的作用点位置。1、对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2、工件形
14、状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、工件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。 该工件件形状对称,参照原则压力中心选择冲裁件的几何中心。4、排样设计及材料利用率计算(1)排样方式选择:该零件采用落料与冲孔复合冲压,毛坯形状为矩形,四角为圆弧,有搭边,长度方向尺寸较大,为便于送料,采用单排方案计算条料宽度B: 查表3-10 :沿边搭边值 a=2,=0.5 工件间搭边 a1=1.8进料步距:A= D + a = 22 + 1.8 = 23.8 mm 条料宽度: (2)确定板料规格和裁料方式。根据零件结构分析,因采用四角同时弯曲,且弯曲半径较小,
15、为防止弯裂,剪裁条时应采用横裁法,横裁时,材料利用率高折弯线与材料纤维垂直,折弯线与材料纤维垂直,采用横材下料该零件宽度用料为172mm,以选择1.5mm710mm1420mm的板料规格为宜。每板条料数:每条制件数:得到材料利用率:83.86%6、工艺计算(弯曲)(2) 第二道工序一次弯形(见图12-7) 该工序的冲压力包括预弯中部两角和弯曲、校正端部两角及压料力等,这些力并不是同时发生或达到最大值的,最初只有压弯力和预弯力,滑块下降到一定位置时开始压弯端部两角,最后进行校正弯曲,故最大冲压力只考虑校正弯曲力和压料力。校正弯曲力 式中 : 校正部分的投影面积单位面积校正(MPa),由表3.3.
16、2查取,=100Mpa。结合零件图图示尺寸计算式如下校正弯曲力 压料力为自由弯曲力。自由弯曲力(表3.3.2p122) 式中查表得系数K=1.3 , 取为400 MPa弯曲件宽度 b=22mm;料厚t=1.5mm;支点间距2L近似取10mm。将上述数据代入表达式,得:3276 (N)取N,得取压料力=1200(N)则第二道工序总冲压力 (3)第三道工序二次弯曲 该工序仍需要压料,故冲压力包括自由弯曲力和压料力。自由弯曲力 压料力取为4000N则第三道工序总冲压力 6、初选冲压设备根据总冲压力和有关设备资料,选择压力机。首次弯曲工序: P1=256(kN),根据第二道工序所需要的冲压力,选用公称
17、压力为400kN的压力机完全能够满足使用要求。选J21-40型 开式固定台压力机第二次弯曲工序:P2=9(kN) 此工序所需的冲压力很小,若单从这一角度考虑,所选的压力机太小,滑块行程不能满足该工序的加工需要。故该工序宜选用滑块行程较大的400kN的压力机,选J21-40型 开式固定台压力机。J21-40型 开式固定台压力机参数标称压力/kN400滑块行程/ mm80行程次数/次/min80最大装模高度/ mm330连杆调节长度/ mm70电动机功率/ kW5.5工作台尺寸前后左右/(mmmm)460700模柄孔尺寸 直径深度/(mmmm):50708、填写工艺卡片:冲压工艺卡片湖南大学冲压工
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