毕业答辩-某型垫片精密冲裁模设计及其有限元分析.pptx

指导教师：,姓名： 学号： 专业：机械设计制造及其自动化,某型垫片精密冲裁模设计 及其有限元分析,江苏科技大学机械工程学院,精密冲裁概述,一,凸凹模有限元分析,二,模具整体设计,三,四,排样确定和工艺计算,江苏科技大学机械工程学院,一 精密冲裁概述,1.1精密冲裁的工作原理： 精冲是塑性-剪切过程。 精密冲裁是在专用的精冲机上，通过设计的专用或者特殊精密冲裁模具，并且配合适当的精密冲裁材料和润滑液来实现冲裁。完成精密冲裁时，凸模在碰到材料之前，冲裁力PR通过V形齿圈压板把原料压紧在凹模上，这样在V形齿圈压板的内面产生横向侧压力，这样就避免了剪切区出现撕裂的情况，金属也不会有横向流动。把凸模顶入材料的时候，顶件板会产生反压力PG，挤压材料，且在这种情况下进行冲裁。精密冲裁不同的是处在三向压力下进行冲裁的，材料的塑性得到了很到的改善。同时，材料就沿着凹模的刃边形状，呈纯剪切的形式冲裁零件。,江苏科技大学机械工程学院,1.2精密冲裁与普通冲裁的区别：,一、受力不同 （1）普通冲裁单受一个冲裁力FS作用； （2）精密冲裁三向受力，其变形抗力比普通冲裁大得多。 二、结构不同：齿圈压板,江苏科技大学机械工程学院,二 排样确定和工艺计算,2.1工艺方案的选择：,2.1.1方案的确定： 该垫片冲裁包含2个基本工序：冲孔 和切，拟定三种工艺方案，进行比较。 方案一：直接在落料,冲裁,冲孔等每道工序一个模具。 方案二：采用落料冲孔的复合模具。 方案三：冲裁连续模具。,江苏科技大学机械工程学院,2.1.2方案比较： 方案一：模具结构相对而言比较简单，经济性高，但模具数量较多，中间工序定位困难，回弹大，产品精度不高，要求达到公差尺寸得不到保证，同时模具占用设备多，生产效率低。 方案二：第一步冲孔，可以用来定位制件原料，最后再落下成品。不仅可以保证很好的工件精度，而且还可以减少冲压模具的力，但是制造困难，成本高。 方案三：采用此种生产方式操作安全，易于自动化，而且提高毛坯料的利用效率，高效，高质地满足了冲裁需求但是需要大批量生产。 比较以上三种方案，为了达到生产的要求，我采取第三种方案。,江苏科技大学机械工程学院,2.2排样和材料利用率 2.2.1排样图：,江苏科技大学机械工程学院,2.2.2材料利用率：,2.3精冲力的计算 2.3.1冲裁力：,2.3.2压边力：,2.3.3反压力：,2.3.4总压力：,2.3.5卸料力：,2.3.5推件力：,江苏科技大学机械工程学院,江苏科技大学机械工程学院,2.4 模具间隙的确定： 2.4.1理论确定法：Z=2(t-b)tan=2t(1-b/t)tan 2.4.2经验确定法：由料厚S决定间隙值，可以查表，精冲时当料厚为1mm时，0.012SSp0.032S。 2.5 凹凸模尺寸： 2.5.1刃口尺寸计算： 由于冲孔时按照凸模的计算为基准则计算公式为： 凸模： 凹模 ： 落料时以凹模为计算准则计算公式为： 凹模 ： 凸模 ：,江苏科技大学机械工程学院,2.5.2冲裁模刃口尺寸确定：,=（98+0.50.36） =98.18,= （88+0.50.36） =88.18,= （24+0.50.36） =24.18,= （8+0.50.36） =8.18,= （16+0.50.36） =16.18,江苏科技大学机械工程学院,2.6 精冲设备的选择： 2.6.1精冲设备： 本模具为精冲模具，所以我们要选择合适的精冲机，通过上面的计算，我们得到精冲设备要达到冲压所需的总冲裁力300KN400KN，模具的闭合高度为320mm，下模座尺寸为385320mm。依据这些数据，我们可以确定精冲机Y26A-100型是能够达到要求的，下面列出部分该精冲机的数据： 总压力： 1000KN 上工作台： 420420mm 下工作台： 400500mm,江苏科技大学机械工程学院,三 凸凹模的有限元分析,3.1 凸模有限元分析： 采用有限元方法分析凸凹模的受力，在满足冲裁要求的前提下，优化凸凹模刃口的材料，尺寸，结构，提高模具质量及寿命。 有限元的分析步骤： 1、机构的离散化； 2、施加载荷约束并进行计算； 3、分析运算结果； 4、得出结论。,江苏科技大学机械工程学院,3.1.1冲孔凸模分析：,（1）网格划分,（2）变形分析,（3）位移分析,（4）应力分析,江苏科技大学机械工程学院,3.1.2切边凸模分析：,（1）网格划分,（2）变形分析,（3）位移分析,（4）应力分析,江苏科技大学机械工程学院,3.1.3切三角边凸模分析：,（1）网格划分,（2）变形分析,（3）位移分析,（4）应力分析,江苏科技大学机械工程学院,3.1.4落料凸模分析：,（1）网格划分,（2）变形分析,（3）位移分析,（4）应力分析,江苏科技大学机械工程学院,3.1.5四个工步应力和位移分析的总结：,江苏科技大学机械工程学院,3.2 凹模有限元分析： 3.2.1凹模冲孔处分析：,弹性应变分析,位移分析,由上可以看出凹模冲孔处在位移上的最大偏量 =0.11510-4mm。,江苏科技大学机械工程学院,3.2.2凹模切边处分析：,弹性应变分析,位移分析,应力分析,由上可以看出： 凹模切边处在位移上的最大偏量 =0.95410-4mm。 凹模切边处的最大应力： =0.762109pa =1.2109pa 满足疲劳强度的要求。,江苏科技大学机械工程学院,3.2.3凹模切三角形边处分析：,弹性应变分析,位移分析,应力分析,由上可以看出： 凹模切边处在位移上的最大偏量 = 0.24410-4 mm。 凹模切边处的最大应力： = 0.897109 pa =1.2109pa 满足疲劳强度的要求。,江苏科技大学机械工程学院,3.2.4凹模落料处分析：,弹性应变分析,位移分析,应力分析,由上可以看出： 凹模落料处在位移上的最大偏量 = 0.56510-4 mm。 凹模落料处的最大应力： = 0.473109 pa =1.2109pa 满足疲劳强度的要求。,江苏科技大学机械工程学院,3.2.5凹模整体分析：,弹性应变分析,位移分析,江苏科技大学机械工程学院,3.3 齿圈压板的有限元分析：,弹性应变分析,位移分析,应力分析,由上可以看出： 齿圈压板在位移上的最大偏量 = 0.93010-5 mm。 齿圈压板的最大应力： = 0.483109 pa =1.2109pa,江苏科技大学机械工程学院,四 模具整体设计,4.1凹模的设计 4.1.1凹模刃口结构 （1）直壁式 （2）斜壁式 （3）凸台式,根据冲裁模刃口形式的分析， 采用台阶式刃口结构。,江苏科技大学机械工程学院,4.2凸模的设计,江苏科技大学机械工程学院,冲孔凸模,切边凸模,切边凸模,落料凸模,4.3齿圈压板的设计,齿圈压板能够在冲裁时给板料施加很大的压力，可以有效的防止剪切区外的材料进入，压紧板料的时候可以防止其弯曲和出现裂纹。,江