畢業(yè)設(shè)計墊片沖孔落料復(fù)合模具設(shè)計.doc
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1、 墊片沖孔落料復(fù)合模具設(shè)計 摘要 改革開放以后,我們國家在飛速發(fā)展,尤其在工業(yè)方面呈現(xiàn)飛躍式的發(fā)展,一躍成為工業(yè)大國。然而,工業(yè)的發(fā)展跟模具行業(yè)是離不開的,國家的發(fā)展同時也給模具行業(yè)的發(fā)展打下基石。因此,各類模具變應(yīng)運(yùn)而生,推動著中華文明走向一個新的紀(jì)元。 此次我選擇的是冷沖壓,所選的零件為墊片。墊片是一種常見而且結(jié)構(gòu)非常簡單的零件,我們生活中隨處可見的一種零件。因為墊片使用比較廣泛,所以制作過程中就要控制好墊片的成本,這樣才能使企業(yè)在市場中占據(jù)絕對的優(yōu)勢。論文中設(shè)計的墊片沖設(shè)計,選
2、材,模具制造,壓力機(jī)選擇都是在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢的。 關(guān)鍵詞:沖孔落料零件 復(fù)合模具 模具凸模 模具凹模 計算機(jī)協(xié)助設(shè)計 目錄 引言 1 一、沖孔落料件的工藝分析 2 (一)零件圖 2 (二)零件圖的工藝分析 2 二、沖裁力、卸料力、頂出力的計算 3 (一)沖裁力的計算 3 (二)卸料力的計算 3 (三)頂件力的計算 3 (四)計算總沖裁力 4 三、初選壓力機(jī) 4 四、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 (一)凸模選取原則 5 (二)凸模的結(jié)構(gòu) 5 (三)計算凸模的長度 6 (四)凸模強(qiáng)度的校核 6 五、
3、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 (一)凹模結(jié)構(gòu) 7 (二)計算凹模的厚度 7 六、刃口的尺寸計算 8 七、壓力中心的計算 9 八、卸料裝置的設(shè)計 9 (一)卸料板的選用 9 (二)彈性元件的選取及計算 9 (三)卸料螺釘?shù)倪x?。?11 九、頂料裝置的設(shè)計 12 十、沖模的導(dǎo)向選用 12 十一、整個模具的動作分析 13 總結(jié) 14 參考資料 15 致謝 16 引言 改革開放以后,我國工業(yè)迅猛發(fā)展,其它行業(yè)也是與時俱進(jìn),華夏兒女更是朝著實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興路而拼搏奮斗,激勵著一代代中華兒女。國家領(lǐng)導(dǎo)非常重視工業(yè)的發(fā)展,他們一直認(rèn)識工業(yè)是強(qiáng)國之路,只要工業(yè)發(fā)展
4、領(lǐng)先世界中華民族的復(fù)興之路也就不在遙遠(yuǎn)。 伴隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展,模具行業(yè)也在時代的召喚下蓬勃發(fā)展,各類模具也應(yīng)運(yùn)而生。冷沖壓和注塑模具在模具行業(yè)中起著主導(dǎo)作用,不管是生活還是軍事以及國防。航空等到處都有他們的身影。時代在發(fā)展,模具行業(yè)也在不斷的更新?lián)Q代,那些不適合市場需求或者市場競爭比較小的也被逐步淘汰,在工業(yè)時代的浪潮中消失殆盡。 零件的工藝分析(沖孔落料件) (一)零件圖 圖1 沖孔落料件零件圖
5、 (二)零件圖的工藝分析 材料對于沖壓來說過非常重要,沖壓的工藝性是沖壓的難以程度。 結(jié)合實際圖紙我們得出如下分析: (1) 材料:20鋼是結(jié)構(gòu)碳素鋼,具有很好的沖壓性能。 (2) 工件的結(jié)構(gòu):該墊片的結(jié)構(gòu)簡單沖壓方便??鬃兙啾韧?、凹模所允許的最小壁厚大的很多,所以要采用復(fù)合沖壓。 (3) 尺寸精度: 零件圖上的孔心距120.25mm和31.50.25mm屬于IT14級的公差等級,還有一些尺寸是自由尺寸,由此可以判定 IT14級就可以作為該墊片公差等級,一般的壓力機(jī)的沖壓都能滿足該墊片的公差等級要求。 (4) 結(jié)論: 可以沖裁。 (5) 該墊片采用的是沖壓,落料復(fù)合沖壓
6、,所以采用復(fù)合模生產(chǎn)。 二、沖裁力、卸料力、頂出力的計算 (一)沖裁力的計算 ` 式中: L 沖裁輪廓的總長度(mm) t板料的厚度(mm) 板料的抗拉強(qiáng)度(MPa) 該墊片所選用的沖裁件為Q235的碳素結(jié)構(gòu)鋼,易于沖壓 抗拉強(qiáng)度=353-500(MPa)取=400(MPa) 結(jié)論: (二)卸料力的計算 一般情況下,板料被凸模沖壓后會發(fā)生形變或收縮,這樣就會導(dǎo)致板料緊緊的纏繞在凸模上不易取下來。 然而將板料從凸模上取下來所需要的力稱為卸料力。 卸料力受到很多因素的
7、影響,主要的因素有模具間隙、材料力學(xué)性能、零件的形狀尺寸、材料的厚度、以及潤滑情況等都是影響卸料力的主要因素。 這些力是沒有固定的值用來計算的,一般用下列經(jīng)驗公式計算: 《沖壓模具設(shè)計與制造》會給我提供很多經(jīng)驗值,采用經(jīng)驗公式: 式中: 卸料系數(shù),其他查表得=0.04 那么: (此卸料力為單孔卸料力) (三)頂件力的計算 由書本《沖壓模具設(shè)計與制造》可以查閱很多,采用經(jīng)驗公式: 式中: 為頂件力 為頂件力系數(shù),由表可
8、知=0.6 為沖裁力 那么: =0.0653340 =3200.4(N) (四)計算沖裁該墊片所需要總沖裁力 由課本《沖壓工藝與模具設(shè)計》一書可知,可采用總得沖壓力的計算公式: 式中: 總沖裁力 總卸料力 總頂件力 那么: 三
9、、初選壓力機(jī) 一般情況下,壓力機(jī)的選擇是根據(jù)總的沖壓力來決定的,所選取的壓力機(jī)必須大于需要的總的沖裁力。模具裝在壓力機(jī)上后必須讓壓力機(jī)和模具之間合理配合,這樣可使延長模具的使用壽命,提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 我們查手冊(《沖模設(shè)計手冊》)P23-80 選用開式壓力機(jī)開式?jīng)_壓機(jī)的重壓參數(shù)如下: 噸位: 800KN 行程: 280mm 模柄孔: mm 四、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (一)凸模選取原則 (1) 精確定位 凸模安裝到壓力機(jī)上以后,他的軸線在工作過程中絕對不允許發(fā)生偏移。如果偏移的話將會給模具帶來損害,影響沖裁質(zhì)量,嚴(yán)重的
10、還會導(dǎo)致啃模。 (2) 防止拔出 回程時,由于材料的收縮性加在板料上的卸料力將會對凸模產(chǎn)生拉伸作用。所以在設(shè)計凸模時要防止凸模從凸模固定板上被來出來,影響模具的使用壽命。 (3) 防止轉(zhuǎn)動 例如半圓形、長圓形、矩形、、、時一些截面比較簡單的凸模,簡化圓形。 (二)有關(guān)凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (三)凸模長度 沖壓工藝與模具設(shè)計: 式中: 凸模固定板的厚度(mm) 彈壓卸料板的厚度(mm) 預(yù)壓狀態(tài)下橡
11、膠的高度(mm) 凸模前端縮進(jìn)板料的值取0.2 那么: L=30+25+20-0.2 =74.8(mm) (四)凸模強(qiáng)度的校核 (1) 凸??箟耗芰Φ男:耍? 為了凸模能夠正常的工作,它最小截面承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力 即 式中: 凸模的最小截面壓應(yīng)力 沖裁力 A凸模最小截面積 凸模材料許用應(yīng)力 則: =3000MPa (2) 進(jìn)行凸模的抗彎能
12、力的校核(縱向) (凸模)不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最小長度為: 式中: E:彈性模量 可取E=2.2。 J:最小截面慣性矩 最小截面慣性矩 N :彎曲的安全系數(shù)淬火鋼 N=2~3 F:沖裁力 N 則: 74.8 結(jié)論:合格 五、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (一)凹模結(jié)構(gòu) 根據(jù)零件圖形,圖形如下 圖3 (二)凹模厚度
13、 式中: F:沖裁力 :凹模材料的修正系數(shù)=1.3 :凹模刃口周邊長度的修正系數(shù) =1.0 H= 1.31 六、刃口的尺寸計算 由書本《沖壓工藝與模具設(shè)計》一書可知,需要使用B類尺寸用于圓形沖孔作為凸模刃口尺寸計算公式: 沖孔: 效核: 落料: (由校核得出結(jié)論不能滿足公差間隙條件) 所以,只有縮小才能提高制造精度、才能滿足間隙在誤差之內(nèi)。 故?。? 七、壓力中心的計算 墊片進(jìn)
14、行沖裁是為了保證模具和壓力機(jī)能夠平穩(wěn)安全的使用,必須要保證沖模的壓力中心要和壓力機(jī)滑塊的壓力中心線重合。如果出現(xiàn)誤差會導(dǎo)致壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損,影響沖壓精度,更有可能導(dǎo)致模具損壞導(dǎo)致沖壓事故。 在實際生產(chǎn)中。有一些沖壓件比較特殊,會導(dǎo)致沖壓中心和壓力機(jī)滑塊中心線不重合,這種情況下可以使壓力中心偏移但一定要在一定的允許范圍之內(nèi)。 本次墊片沖裁設(shè)計的模具一次沖裁,受力均勻,所以壓力中心可以取在對稱線上,不需要在計算壓力中心偏移值。 八、卸料裝置的設(shè)計 卸料板的選用 彈性卸料板有卸料力小、卸料均勻、工件平整。 (二)彈性元件 (1) 彈性元件選取 彈性元件可以選
15、取圓柱橡膠塊,因為它安裝方便,卸料力小。 (1) 橡膠參數(shù) 用每塊承受力維53340N的聚氨酯橡膠進(jìn)行卸料。 則: 聚氨酯橡膠塊的工作壓縮量是很大的,可以取預(yù)算壓縮量單位壓力 按公式: 式中: A------------橡膠塊的截面積(mm) 橡膠塊所受的壓力(N) 聚氨酯橡膠塊受到壓時的單位壓力(MPa),查表得 那么: A=53340 卸料螺釘?shù)闹睆娇梢赃x用D=16MM的卸料螺釘,選取D=20MM的彈體穿卸料螺釘 則彈性體的外徑D可以按一下公式計算: 為了使工件更加
16、平整,我們需要更大的卸料力,加大壓料力D=45mm 計算預(yù)壓力: 求橡膠塊的高度: 式中: 為工作行程 這里的取 表示橡膠塊的壓縮率(%),聚氨酯橡膠塊 那么: H= 取H=45mm 橡膠塊的校核: 0.5 經(jīng)校核合格。 求極限壓縮量: 則: 預(yù)壓縮量: 則: 橡膠塊極限工作狀態(tài)下的壓縮量: 橡膠塊預(yù)壓下的高度:
17、 工作行程的校核: 經(jīng)校核合格。 (三)卸料螺釘?shù)倪x取: D=16mm的卸料螺釘由表螺釘M12L的頭高度h=16mm。 模座沉孔深度的計算: 式中: 螺釘頭部的高度(mm) ——表示卸料板的工作行程 單位:mm,一般情況下取=t+1,t表示板料的厚度; ——表示凸模的預(yù)計總?cè)心チ?410mm板料的厚度較大時取值。 則: =10+2.5+6=18.5mm 剩余高度為 =50-18.5=31.5mm L=+++(mm) 式中: ——固定板厚度(mm) ——墊板厚度(m
18、m) ——螺釘在上模板內(nèi)的高度。 ——預(yù)壓后彈性元件的高度(mm) 則 :L=30+10+25.5+31.5=97mm 九、頂料裝置的設(shè)計 由于預(yù)壓力=3200.4,可以估算極限工作狀態(tài)時的壓力:=(1.52) 則: =3200.41.8=5760.72 因而選取圓柱彈簧作為頂料裝置 十、沖模的導(dǎo)向選用 為了使工件方便取出,所以選用普通型的后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 上模座的公差配合為:D() 導(dǎo)套與導(dǎo)柱的公差配合為:d() 導(dǎo)柱與下模座的公差配合為:d() 十一、整個模具的動作分析 此模具的總裝配圖如下:
19、 圖4 沖模裝配圖 模具開始沖壓時,先把調(diào)料放在卸料板上,然后由定位銷進(jìn)行導(dǎo)向定位。然后壓力機(jī)繼續(xù)施加壓力開始沖裁,凹模先接觸條料,在凸凹模的共同作用下最后沖出墊片的外形。沖裁完成后,滑塊回升時在打桿力的作用下將推件快打下,并且把工件推出模具。最后在聚氨酯橡膠彈力的作用下將條料從凸凹模上卸下。這就是整個零件的沖裁過程。 此次論文設(shè)計時我還查閱了很多資料和文獻(xiàn),扎實了我的專業(yè)知識,同時還學(xué)到了很多以前不了解的知識。由于論文設(shè)計的是沖裁的全過程,使我能夠把以前學(xué)的知識綜合,把理論跟實踐結(jié)合。 剛開始的時候
20、我很糾結(jié),不知道怎么下手去寫我的論文,而且在工廠實習(xí)任務(wù)也比較中,沒天還要學(xué)習(xí)2D和3D軟件。后來,王老師給我發(fā)消息講解了論文的大致方向和注意事項,我才開始慢慢的思索我的論文的方向,是選注塑模還是選擇冷沖壓比較好了。后來,在老師的幫助下我的論文確定了題目,并且開始我的論文寫作。 在此次論文的設(shè)計過程中,首先要感謝我的指導(dǎo)老師王素秋老師的悉心指導(dǎo),使整個論文的額設(shè)計減少了很多不必要的環(huán)節(jié),提高了學(xué)習(xí)的額效率。 此次論文設(shè)計我更加堅信我要扎根模具行業(yè)的信念,以后的學(xué)習(xí)中我一定會更加努力,更加刻苦,勤奮好學(xué),勵志成為一名模具設(shè)計師! 參考文獻(xiàn)
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