落料模设计1.doc

吉林大学课程设计名称：铁芯片落料模设计专业： 材料成型及控制工程设计时间： 2015/01目录1. 序言32. 设计任务书及产品图73. 零件的工艺分析74. 冲压零件工艺方案的确定75. 排样形式和裁板方法，材料利用率的计算86. 工序压力计算，压力中心的确定，压力机的选择97. 模具主要零件设计138. 参考文献151 序言冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具工业是无以伦比的效益放大器。用模具加工产品大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一致性等特点。因此模具被称为效益放大器，在国外，模具被称为金钥匙、进入富裕社会的原动力等等。从另一个角度上看，模具是人性化、时代化、个性化、创造性的产品。更重要的是模具发展了，使用模具的产业其产品的国际竞争力也提高了。据国外统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。 模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的CAD/ CAM /CAE软件和精密加工设备等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面广、集多种学科与工程技术于一体，是综合型、技术密集型产品。如塑料模具的CAE技术要利用高分子材料学、流变学、传热学、计算力学、计算机图形学等知识，涉及的领域还包括声波及电磁场、温度场等各类物理场，通过工程分析、来建立塑料成型的数学和物理模型，构造有效的数值计算方法，实现成型过程的动态仿真分析。现代化的模具要实现数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程。这些模具的数字化代表了现代模具的一个方面，没有模具的数字化，就没有现代模具。模具的CAD/CAE/CAM技术日新月异，重要的工作是后续对人员的培训和对于引进的软件进行二次开发。像我们熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM软件上在中国保持其市场占有率并且在扩大，而且在冲压模具、多成份橡胶制鞋模具等领域开拓，也将大显身手；开发FUTABA、LKM、MISUMI标准模架数据库的工作也已提上日程。这是为模具行业服务的具体体现。2 设计任务书及产品图 材料：Q235 厚度：3mm3.零件的工艺分析材料：该冲裁件的材料Q235，具有较好的可冲压性能。零件结构：该冲裁件结构简单，形状对称，比较适合冲裁。零件尺寸：零件其余未标尺寸按IT12级确定工件尺寸公差。4.冲压零件工艺方案的拟定通过以上对该零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量。该零件采用落料单工序就可完成冲压加工。5.排样方式和裁板方法，材料利用率的计算排样的设计：为保证冲裁件的质量，模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，如下图所示，由表1-21得，冲裁件之间的搭边值a 1=2.2mm,冲裁件与条料件侧边之间的搭边值a=2.5mm。计算条料的宽度：b=70+22.5=75(mm)计算条料的步距：A=70+2.2=72.2(mm) 一个步距内材料的材料利用率：nF/bA100=1x3410(72.575)100 =62.5 其中一个步距内的冲压数目n=1；因选用了1000mm2000mm的板料，可将板料剪裁为26张条料（75mm1000mm），每张条料可冲13个工件，则总为：总nF 1/LB100=13263400(10002000)100 =57.5其中冲压件面积3400mm。 6.工序压力计算，压力中心的确定，压力机的选择冲压力的计算 落料力为： F 落Lt b其中： L=704+502=380(mm)材料厚度t=3mm;材料:Q235，查表得， b=225Mpa,则： F3803225256（kN）根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，卸料力F xK xF,取K x0.05,则：F x0.052812.8（kN）推件力F TnK TF,去凹模刃壁垂直部分高度h6mm,t0.5mm,n4/0.5=8;取K T0.06，则： F T80.06256123（kN）总冲压力F 总F+ F x+ F T256+12.8+123391.8（kN）压力机的选择选用的压力机公称压力P(1.11.3) F 总取系数为1.3，则P1.3F 总1.3391.8510（kN）初选压力机公称吨位为63kN,型号为J23-63，其主要工艺参数如下： 公称压力：630KN;滑块行程：120mm;行程次数：70次分;最大闭合高度：360mm;闭合高度调节量：90mm;工作台尺寸（前后左右）：710mm480mm;模柄孔尺寸：直径50mm,深度70mm;工作垫板：厚度90mm,直径260mm。压力中心的计算按比例画出工件图，选定坐标系XY，如右图所示。由于零件左右对称，所以压力中心一定在Y轴上，即：x 00。零件轮廓线上各部分标记如右图。L1=202=40, Y1=0;L2=502=100,Y2=25;L3=702=140,Y3=35;L4=30, Y4=50;L5=70, Y5=70;所以，Y0=(10025+14035+3050+7070)/(40+100+140+100)=36.3弹性元件计算选用聚氨酯橡胶作为弹性元件，已知F x1.4kN，根据模具安装空间，取圆筒聚氨酯橡胶6个，每个橡胶承受的预压力为： F yF x /n1400/6233N取h y10%h,查表得p1.1MPa,则橡胶的横截面积为： AF y /p233/1.1212设卸料螺钉直径为8mm，橡胶上螺钉孔直径为10mm，则有： A/4（D2-d2）求得橡胶外径：经计算得和保证足够的卸料力，取D25mm。橡胶的自由高度：h 0h x+h m /0.25(1.5+6)/0.2530mm因为0.5h 0 /D30/25 =1.21.5，所选橡胶符合要求。橡胶的安装高度：h ah 0h y300.13027 16 / 167.模具主要零件设计（1）凹模根据零件的形状，凹模采用矩形。凹模厚度H 凹: H 凹Kb,且H 凹大于15mm。查表取K0.35，则：H 凹0.357024.5mm,取H 凹为25mm凹模壁厚C: C（1.52）163749，取C为40mm凹模长L：Lb2c70+80150mm凹模宽B：B70+80150mm所以凹模的外形尺寸为150150。故取凹模外形尺寸为16016025。（2）凸模因为零件为异形，采用线切割加工，采用整体直通式凸模。凸模长度计算：Lh 1h 2th，取凸模固定板的厚度为18mm，卸料板的厚度为10mm，附加长度为hh m1(2711) 5.512531.5(橡胶安全高度27mm),t1mm,则：L18100.531.560mm（3）模架根据凹模外形尺寸16016025，选凹模材料为HT200钢, 上模座选外形尺寸为16016040，下模座外形尺寸为16016040。模具的闭合高度与压力机的装模高度关系：H maxH 15H 模H minH 110已知：H max170mm, H min130mm, H 40mm模具闭合高度应为：125H 模100实际模具闭合高度：H 模H 上H 下H 垫H 凹H 凸140+40+10+60+25-3=172(4)卸料板的设计材料选用Q235A钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度为8mm12mm,取10mm(5)上、下垫板的设计材料选用T10A钢，长和宽的尺寸和凹模尺寸相同。垫板的厚度一般为3mm10mm，取厚度H2=10mm,则外形尺寸为：12510035。(6)导向销导向销直径为8、长度为6mm,位于条料的左侧，材料采用45号钢，淬火处理，硬度为4045HRC，与凹模的配合为H7/m6。(7)挡料销挡料销是用来控制送料步距的。选用圆柱销，直径为8、长度为3mm,材料采用45号钢，淬火处理，硬度为4045HRC，与凹模的配合为H7/m6。(8)防转销为了防止模柄转到，采用了一个防转销，其尺寸为：d=6mm,L=5mm。(9)模柄的选择选用旋入式模柄，材料Q235，并加防转销，根据压力机J23-6.3的相关参数可知，模柄的外形安装尺寸为：3050。(10)螺栓、销钉的选择上模座连接螺栓选用4-M10*40，下模座固定螺钉选用4-M10*50；上模座连接销钉选用640;下模座连接销钉选用650。8.参考文献1史铁梁主编模