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倒装复合模设计说明书.doc

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1251934 王浩0《模具设计》设计题目 倒装复合模模具设计学 院(系) 机械与能源工程学院专 业 机电一体化学 号 1251934学生姓名 王浩指导老师 林建平完成日期 2016 年 1 月 8 日1251934 王浩1目录引言 31.分析零件工艺性 .41.冲裁件造型 .42.冲裁件工艺分析 .43.冲压工艺方案的确定 4二.毛坯排样方案设计及材料利用率计算 51.排样方法的确定 .52.布置方式的确定 .5三.冲裁力及压力中心计算 61.冲裁力的计算 .62.其他冲压力计算 .6四.选择压力设备 .6五.模具总体结构设计 71.送料方式 .72.卸料和出件方式 .73.凹模板外形尺寸的计算 84.其他模板尺寸的确定 85.模架的选择 .9六.主要零件设计 .101.凸、凹模零件设计 .102.卸料和顶件装置设计 121251934 王浩2七.其他零件设计 .141.模柄的设计 .142.螺钉的选择 .143.圆柱销的选择 .14八.校核模具高度 .14九.课程总结 .15参考文献 16附录 171.下模座 .172.下模垫板 .183.凸凹模固定板 .194.卸料板 .205.凹模板 .216.空心垫板 .227.凸模固定板 .238.上模垫板 .249.上模座 .2510.凸凹模 .2611.推块 .2712.冲孔凸模 .2813.总装图 .281251934 王浩3引言随着我国科学技术的进步、社会经济快速发展,模具成型技术及模具设计与制造已成为当代工业生产的重要手段。近十几年来,中国模具工业发展十分迅速,特别是高新技术企业的快速发展加大了用于技术进步的投资力度,技术进步已成为企业发展的重要动力。虽然我国的模具工业和技术得到了快速发展,但与国外工业发达的国家相比仍存在较大差距,未来的中国模具工业和技术的发展空间是巨大的。冷冲压式利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑形变形,从而获得所需要零件(俗称冲压件或冲件)的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工,所以称为冷冲压。冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冷冲压中至关重要,一般来说,不具备符合要求的冲模,冷冲压就无法进行;先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料,冲件的尺寸公差由冲模来保证,所以产品尺寸稳定、互换性好。在工业生产中,尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件,如机械制造、车辆生产、航天航空、电子、电气、轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重都相当大,不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,现在已被质量轻,刚度好的冲压件所代替。可以说,如果在生产中不广泛采用冲压工艺, ,许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本,进行产品的更新换代是难以实现的本文从一实例出发,详细介绍倒装复合模的设计步骤。1251934 王浩4一、分析零件工艺性1.冲裁件造型 2.冲裁件工艺分析(1)该零件用材为 08F 钢塑性好,适用于冲压生产。(2)该零件的生产批量为大批量,因此在制定生产方案时,应充分考虑如何提高生产率。(3)该零件形状规则,但不对称。(4)该零件的精度等级为 IT11 级,因此,模具的制造精度等级 IT7 级。综上,该零件具有良好的冲裁工艺性。3.冲压工艺方案的确定。该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下三种工艺方案: (1)单工序模:先落料,再冲孔,分布冲压。模具制造容易,且价格低,但生产效率低,不符合大批量生产要求 (2)级进模:冲孔-落料连续冲压。由于该零件的精度要求为 IT11 级,为满足精度要求,有必要增加两个导正销,这样又使得模具结构变得复杂。(3)复合模:落料-冲孔同时冲压。这样既可以提高生产率,又可以借模具精度来保证零件精度。综上,最后采用复合模进行生产。1251934 王浩5又由于该零件最小壁厚大于凸凹模要求的最小壁厚值(c≥(1.5~2)t)零件符合采用复合模进行生产的要求,最终确定冲压工艺方案为采用复合模进行生产。二、毛坯排样方案设计及材料利用率计算1.排样方案的确定排样方法大致可以分为: (1)有废料排样(2)少废料排样(3)无废料排样 考虑到零件形状的特殊性,无法采用无废料排样。由于采用手工送料,无法精确控制步距,出于保证冲裁件精度与模具寿命,确定排样方法为有废料排样。由于料厚为 0.5mm,查手册确定搭边值为 1mm。2.布置方式的确定用 cad 进行排样设计,得如下方案为最佳方案:接下来进行材料利用率的计算。(1) 冲裁件的实际面积 A=842.11mm。无法避免的结构废料 Aa=278.03mm(2) 条料宽度 B=60mm,步距 S=88.6mm(3) 材料利用率=A/BS=842.11/(37*49)=46.45%三、冲裁力及压力中心计算1251934 王浩61.冲裁力的计算(1)查相关手册得:08F 钢材的 ; 𝜎𝑏=39𝑘𝑔𝑓/𝑚𝑚2(2)材料厚度 t=0.5mm;  (3) 落料周边长度 冲孔周边长度𝐿1=152.548𝑚𝑚 𝐿2=94.2𝑚𝑚(4) 总冲裁力 𝐹=(𝐿1+𝐿2)𝑡𝜎𝑏=4811.586𝑘𝑔𝑓2.其他冲压力的计算板厚为 0.5mm 的钢板,推件力系数卸料力系数 ;推件力系数 .𝐾𝑥=0.04 𝐾𝑇=0.055𝐹卸 =𝐾𝑥𝐹=192.46𝑘𝑔𝑓𝐹顶 =𝐾𝑇𝐹=264.64𝑘𝑔𝑓𝐹总 =𝐹+𝐹卸 +𝐹顶 =5268.68𝑘𝑔𝑓=53𝑘𝑁3.压力中心的计算用 inventor 进行受力分析,得到压力中心如图所示四、选择压力设备查手册知,安全系数为 1.3。由于 ,所以所选压力机的公称压力应𝑃≥1.3𝐹总 =68.9𝑘𝑁大于 68.9kN.考虑到开式可倾压力机机身为可倾式结构,倾斜时便于冲压件或废料从模具上滑下,可免去取件的步骤,有利于提高生产效率。并且开式的结构便于工人进行手动送料等操作,故选择可倾压力机。1251934 王浩7由手册查得 J23-16 开式可倾压力机的公称压力 160k/N,满足使用要求。故选择 J23-16开式可倾压力计机,主要参数如下: 公称压力 160KN ;滑块行程 55mm;立柱距离 220mm 滑块行程次数 120 次/min ;最大封闭高度 220mm 封闭高度调节量 45mm ;滑块中心线至床身距离 160mm 工作台尺寸: 前后 300mm;左右 450m模柄孔尺寸:直径 40mm;深度 60mm 五、模具总体结构设计1. 送料方式 由于零件形状简单,价格低廉,而进行自动送料的成本较高,不符合生产实际的要求,故选定送料方式为手工送料。(1)导料方式的选择导料方式主要分为导料板与导料销,考虑到采用倒装复合模进行冲裁,并且要进行弹性卸料,所以导料板不符合要求。导料销分为固定式和弹顶式,由于导料销的布置位置离凹模刃口位置较远,所以选择导料方式为固定式导料销,并在凹模上开设避让孔。(2) 挡料方式的选择 挡料方式主要有固定挡料销、活动挡料销、回带式挡料销、侧刃,考虑到采用倒装复合模进行冲裁,侧刃定距的方式不符合要求。由于导料方式采用导料销,为了便于加工,挡料方式选择固定挡料销。2. 卸料和出件方式(1) 卸料方式选择卸料装置主要可以分为(1)固定卸料装置 (2)弹压卸料装置 其中固定卸料装置的卸料力大,卸料可靠,适用于冲裁板料较厚(t0.5mm),平面度要求不高的场合;弹压卸料装置的卸料力小,但它既起卸料作用,又起压料作用,所得冲裁零件质量较好,平面度较高,适用于板料较薄的场合(t(16+16+10+14)mm=56mm, L(16+16+5‒4)𝑚𝑚=33𝑚𝑚JB/T 7650-1994 ,确定推杆的规格为 6×35。C.推板的设计考虑到推件块的大小与推杆的布置情况,推板选择直径为 80mm,厚度为 6mm 的圆板。D.弹性元件的选择1)初定弹簧数量 n 。为确保卸料平稳,拟选 n=62)计算每个弹簧的预压力 𝐹𝑦=𝐹𝑇1𝑛=𝐾𝑇𝐹1𝑛=689𝑁3)由 1.5Fy 估算弹簧的极限工作载荷 Fj=1.5Fy=1033.5N由《国际标准模具弹簧 ISO10243》,初选 SJM20×10×25。规格:DH=20mm ,Dd=10mm,h0=25mm ,hj=12.0mm , Fj=1292N,n=2.5 圈。4)由于是进行推件的弹簧,则不需要进行校核。1251934 王浩14七、其他零件设计1. 模柄的设计模柄主要分为旋入式、压入式、凸缘式。考虑到上模座的尺寸较小,而凸缘式的面积较大,故不符合要求;并且模柄下的垫板开有推板孔,故压入式也不符合要求,所以选定模柄为旋入式模柄。 根据《最新冲压模具标准及应用手册》中 JB/T 2862.2-2008,由压力机 J23-16的模柄孔尺寸(直径为 40mm 深度为 60mm)与上模座的厚度 35mm,选定规格为40×95 的旋入式模柄。 由于需要设置打杆,故选择 B 型模柄。其模柄孔尺寸为直径 13mm,模柄高度为 95mm,所以选定打杆直径为 12mm,长度为 120mm 的打杆。2. 螺钉的选择考虑到最小孔边距与螺钉长度,上模选择内六角螺钉 M10 100,下模选择内六×角螺钉 M6 60。×3. 圆柱销的选择考虑到最小孔边距与螺钉长度,上模选择圆柱销 M10 100,下模选择圆柱销 M6×60×八、校核模具高度为确保设计的模具能正确地安装到压力机上,需对模具进行高度校核。模具高度等于各板的厚度加上留出的安全距离 10mm 与板厚 0.5mm。𝐻总 =(35+20+5+16+16+21+14+0.5+10+16+16+45)𝑚𝑚=214.5𝑚𝑚压力机最大闭合高度 220mm,闭合高度调节量 45mm。 由于( 220‒45) 𝑚𝑚≤𝐻总 ≤220𝑚𝑚故模具高度满足要求1251934 王浩15九、课程总结我觉得很荣幸能选上林老师的这门模具设计课,课上老师很认真给我们讲解了冲压技术和模具设计。刚开始我很认真地听,也学到了很多东西。但是由于这学期要考研,到了后面,听课就静不下心来了,所以错过了很多东西。考研结束后,我才开始做大作业。看着自己的图纸,由于后面讲模具设计时没有认真听讲,我设计开始时无从下手,于是去图书馆借了几本模具设计书,在往上也查了很多相关的资料,才开始按照老师的设计要求,一步步往下做。要想完成这个作业可一点也不简单,首先,它要求有很强的机械制图能力。我们是大一学得制图,很多东西都忘记了,所以要重新来学习下制图。其次,要运用到很多机械设计课上的内容。设计某个零件不能光想着能完成要求就好,还要考虑所设计零件的成本和在实际生产中是否方便实现,不能想当然的随意设计。我在课程设计的过程中,遇到了很多实丰解决不了的问题,而书本并不总能给我最有效的解决方案,这时周围的同学们总能热情地加入到问题的讨论中,大家一起想办法,出主意,解决问题。通过这个过程,不仅使问题得到了解决,还让我有机会掌握到许多平时被忽视的知识点,对书本的掌握又更近了一步。虽然很认真地再做,但是由于考研,也欠了其他课的很多帐,还有其他两个大作业没有做,而且面临着马上到来的期末考试,我还有三门考试课要复习,所以考研虽然结束了,但是压力一点也没有减轻。我深知自己的设计有很多漏洞,也有很多东西没有完成弄明白,我会在今后的时间内继续完善这个设计的。这是我第一次完整地设计出一套模具,虽然还存在着很多问题,不能符合生产中的要求,但我相信在不久的将来,在我的认真学习积累之下,一定能做出真正实用的模具。最后,感谢林老师和同学们给予我的帮助,课程虽然结束了,我会在课下继续学习,完善我这次的设计,做出真正实用的模具,希望老师能继续给予帮助。1251934 王浩16参考文献[1]徐祖茂《机械制图第六版》[M]. 上海:高等教育出版社, 2012[2]宛强《冲压模具设计及实例精选》[M]. 北京:化学工业出版社 机械分社,2013[3]杨玉英.《实用冲压工艺及模具设计手册》[M]. 北京:机械工业出版社, 2004 [4]肖祥芷.《中国模具设计大典:第三卷》[M]. 南昌:江西科学技术出版社, 2003 [5]洪慎章.《冲模设计速查手册》[M]. 北京:机械工业出版社, 2012
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