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課 程 設 計
班級:1006091
學號:100609134
姓名:徐露絲
工件名稱:沖孔件
工作簡圖:如圖所示
生產(chǎn)批量:大批量
材料:Q235
材料厚度:1.2mm
1. 沖壓件工藝性分析
此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為Q235鋼,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。工件結構相對簡單,有四個φ10的孔和四個φ20的圓角;孔與孔,孔與邊緣之間的距離也滿足要求。工件尺寸全部為極限偏差,尺寸精度比較低,普通沖裁完全能滿足要求。
2.沖裁工藝方案確定
該工件包括落料,沖孔兩個基本工序
方案一:先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二:落料——沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。
方案三:沖孔——落料級進沖壓。采用級進摸生產(chǎn)。
方案一模具結構簡單,但需要兩道工序兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率比較高,模具強度較差,制造難度大操作不方便。方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較,該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
3.主要設計計算
(1)排樣方式的確定及其計算
設計級進模,首先要設計條料排樣圖。方形的形狀用于直排時材料利用率低,應采用直排,如圖所示,可顯著地減少廢料。
搭邊值確定
查表2.5.2,搭邊值 a= 1.5mm a1=1.2mm
取 a=1.8mm a1=1.5mm
條料寬度確定
條料寬度
B=Dmax+2a
式中 D=110mm a=1.8mm
……..
代入上式得
B=113.6mm
步距S=50+1.5=51.5mm, 沖裁件面積A=(110×50-5^2π)=5425,一個步距的材料利用率為A/BS=94%.
(2)沖壓力的計算
該模具采用級進模,擬選擇彈性卸料,下出件。
沖裁力F=KLtτb=1.3×(120+60π)×1.2×300=144331
卸料力Fx=KxF=0.05×144331=7216
推件力Ft=nKtF=6×0.55×144331=476292 , (n=710/B=6)
沖壓工藝總力Fz=F+Fx+Ft=627839
(3)壓力中心的確定及相關計算
計算壓力中心時,先畫出凸模型圖,如圖所示,在圖中將xOy坐標系建立在圖示的對稱中心線上,將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L10共10組基本線段,用解析法求得該模具的壓力中心:
基本要素長度 各基本要素壓力中心的坐標值
X Y
L1=15.7 -50 20
L2=90 0 25
L3=15.7 50 20
L4=30 55 0
L5=15.7 50 -20
L6=90 0 -25
L7=15.7 -50 -20
L8=30 -55 0
L9=31.4 45 -51.5
L10=31.4 -45 -51.5
L11=31.4 45 -81.5
L12=31.4 -45 -81.5
合計=805 0 -226
由上述計算結果可以看出,該工件沖裁力不大,壓力中心偏移坐標原點O較小,為了便于模具的加工和裝配,模具中心仍選在坐標原點O。
(4)工件零件刃口尺寸計算
在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前,首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法.結合該模具的特點,工作零件的形狀相對較簡單,適合采用線切割機床分別加工落料凸模,凹模,凸模固定板以及卸料們板,這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度,使裝配工作簡化.因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算,具體見表8.2.3所示.
尺寸及分類
尺寸轉換
計算公式
結果
備注
落料
R10
R10
R=(Rmax-X△)
R =(RA-Zmin/2)
R=9.82
R=9.76
查表2.3.3得,沖裁雙面間隙Zmax=0.180,Zmin=0.126.模具按IT8級制造.校核滿足&+&<=(Z-Z)
磨損系數(shù)X=0.5
50
50
D=(Dmax-X△)
D=(DA-Zmin)
D=49.82
D=49.69
110
110
D=109.74 D=109.61
沖孔
φ10
φ10
d=(d+X△)
d=(d+Z)
d=10.18
d=10.24
孔心距
90
900.07
L=L△/8
L=900.018
φ30
φ300.05
L=300.013
(5)卸料橡膠的設計
卸料橡膠的設計計算見表8.2.4.選用的4塊橡膠板的厚度務必一致,不然會造成受力不均勻,產(chǎn)生歪斜,影響模具的正常工作。
項目
公式
結果
備注
卸料板工作行程h
h= h+t+ h
4.2mm
h為凸模凹進卸料板的高度mm
h為凸模沖裁后進入凹模的深度mm
橡膠工作行程H
H= h+ h
9.2mm
h為凸模修磨量,取mm
橡膠自由高度H
H=4 H
36.8mm
取H為 H的25%
橡膠的預壓縮量H
H=15% H
5.52mm
一般H=(10%~15%) H
每個橡膠承受的載荷F
F=F/4
1111.5N
選用4 個圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=(d+1.27( F/p))
68mm
D為圓筒形橡膠的內徑,取d=13mm;p=0.5Mpa
校核橡膠自由高度H
0.5≤H/D=0.54≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H
H= H_ H
31mm
4.模具總體設計
(1)模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知,采用級進沖壓,所以模具類型為級進模。
(2)定位方式的選擇
因為該模具采用的是條料,控制條料的送進方向采用導板,無側壓裝置??刂茥l料的送進步距采用擋料銷初定距,導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量,可以靠操作工目測來定。
(3)卸料、出件方式的選擇
因為工件料厚為1.2mm,相對較薄,卸料力也比較小,故可采用彈性卸料。又因為是級進模生產(chǎn),所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。
(4)導向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質量,方便安裝調整,該級進模具采用中間導柱的導向方式。
5.主要零部件設計
(1)工作零部件的結構設計
①落料凸模
結合工件外形并考慮加工,將落料凸模設計成直通式,采用線切割機床加工,2個M8螺釘固定在墊板上,與凸模固定板的配合按H6/m5。其凸??傞LL可按公式2.9.2計算:
凸模固定板h=(0.6~0.8)H=12~16mm,取16mm。
卸料板h=10~12mm,取12mm
材料厚度t=1.2mm
增加厚度h=10~20mm,取15mm
L=h+h+t+h=16+12+1.2+15=44mm
具體結構可參見圖8.2.4a所示。
②沖孔凸模
因為所沖的孔均為圓形,而且都不屬于需要特別保護的小凸模,所以沖孔凸模采用臺階式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換。其中沖φ10孔的凸模結構如圖所示:
③凹模
凹模采用整體凹模,各沖裁的凹??拙捎们懈顧C床加工,安排凹模在模架上的位置時,要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3,2.9.4計算:
凹模厚度 H=kb=0.18×110=19.9mm,取20mm
凹模壁厚 c=(1.5~2)H=30~40mm 取40mm
取凹模厚度 H=20mm , 凹模壁厚c=40mm
凹模寬度 B=50+2c=130mm
凹模長度 A=110+2C=110+80=190mm
凹模輪廓尺寸為190mm×130mm×20mm,
結構如圖所示:
(2)定位零件的設計
落料凸模下部設置四個導正銷,分別借用工件上φ10mm的四個孔。φ10mm導正孔的導正銷的結構如圖所示。導正銷在卸料板壓緊板料之前完成導正,考慮銷和裝配后卸料板下平面超出凸模前端1mm,所以導正銷直線部分的長度為1.8mm。導正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面,導正銷導正部分與導正孔采用H7/r6配合。
固定擋料銷 標準結構的固定擋料銷如下圖,
導正銷:
(3)導料板的設計
導料板的內側與條料接觸,外側與凹模齊平,導料板與條料之間的間隙取1 mm,這樣就可確定了導料板的寬度,導料板的厚度按表2.9.7選擇8mm。導料板采用45鋼制作,熱處理硬度為40~45HRC,用螺釘和銷釘固定在凹模上,導料板的進料端安裝有承料板。
(4)卸料部件的設計
①卸料板的設計
卸料板的周界尺寸與凹模尺寸相同,厚度為14mm。
卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為40~45HRC。
②卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設置4個卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺紋部分為M10×10mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應使卸料板超出凸模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。
(5)模架及其他領部件設計
該模具采用中間導柱模架,這種模架的導柱在模具中間位置,沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格。導柱d/mm×L/mm分別為φ28×150,φ32×150;導套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ28×100×38,φ32×100×38。
上模座厚度H取40mm,上模墊板厚度H取10mm,固定板厚度H
取16mm,下模座厚度H取45mm,,那么,該模具的閉合高度:
H= H+ H+L+H+ H-h
=40+10+44+20+45-2mm
=157mm
式中:L——凸模長度,L=44mm
H——凹模厚度,H=20mm
h——凸模沖裁后進入凹模的深度, h=2mm。
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度(220mm),可以使用。