材料成型课程设计

材料成型课程设计材料成型课程设计 材料成型课程设计设计名称止动片冲孔 落料复合模学院制造科学 与工程学院专业材料成型及控制工程班级10302032学号1043022076 姓名张会指导教师曹建国完成时间xx年3月11日目录前言 3 一 冲压件工艺性分析 4 二 冲压工艺方案的确定 5 三 主要工艺计算 5 1 排样方式的确定以及计算 5 2 压力中心的确定及相关计算 6 3 冲压力的计算 7 4 工作零件刃口尺寸计算 8 5 工作零件结构尺寸计算 11 6 模具的零件设计与计算 111 凸模外形尺寸 112 凹模 尺寸结构 133 卸料设计与计算 14 四 冲床选用 15 五 其他模具零件尺寸 15设计小结 16参考文献 16前言模具是制造业 的一种基本工艺装备 它的作用是控制和限制材料 固态或液态 的流动 使之成形所需要的形体 用模具制造零件以其效率高 产品质量好 材料消耗低 生产成本 低而广泛应用与制造业 本模具为止动片的冲孔落料级进膜 针对止动片的结构特点对制件 进行了工艺性分析 并提出了合理的工艺方案 介绍了模具设计中 的排样与送料方式和卸料与导向方式 讨论了主要工作件间隙的确 定和刃口尺寸的计算 阐述了级进模的装配调试要点 在满足要求 的同时使模具简单 符合生产要求 张会xx年3月17日 一一 冲压件工艺性分析如图1所示 为止材料Q235钢 是优压力加 工性 满足冲结构形状对称 适合大批量生产 材料板厚2mm 位置精度有要求 孔为自由公差 按IT14差为零件外 形 65R20 25 0mm 零件内形 结论可以冲裁止动片冲裁件 优质碳素结构钢 具有良好的塑性 裁要求 相对简单 外形有工艺圆弧 对模具工件结果简单 有2个直径10mm 的与孔 孔与边缘之间的距离满足要求4级确定工件的尺寸公差 查 表可得50 0 074mm240 52 0mm300 52 0mm1036 00 mm 孔中心距373131 0 0 mm裁加工 图1工件图焊接性以及具寿命有利 的孔 对圆孔求 其余尺寸得 各尺寸公R300 52 0mm 二 冲裁工艺方案的确定该零件为一落料冲孔件 可提出的加工方 案如下方案一先落料 后冲孔 采用两套单工序模生产 方案二落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案三冲孔 落料连续冲压 采用级进模生产 方案一模具结构简单 但需两道工序 两副模具 生产效率低 零 件精度较差 在生产批量较大的情况下不适用 方案二只需一副模具 冲压件的形位精度和尺寸精度易保证 且生 产效率高 尽管模具结构较复杂 但由于零件的几何形状简单对此 模具制造并不困难 方案三也只需要一副模具 生产效率高 操作方便 设计简单 但 工件冲压精度要求较复合膜低一些 由于零件结构简单 为了提高生产效率 方案一不采取 且由于孔边距尺寸尺寸1xx 0 mm有公差要求 为了更好的控制尺寸 精度 相比方案三 欲采用方案二生产比较合适 由于冲压件孔边距比较大 钢板厚度比较大 对平直度的并无特殊 要求 采用结构简单的倒装复合膜更合适 三 主要工艺计算 1 排样方式的确定以及计算设计级进模 先要设计条料排样图 工件图可将视为一矩形中间两个孔 直排材料如图二所示的排料销 然后第二次a1 2 5mm 因为板料H D 2a1 65 2一个步距的材料利用 2 压力中心的模具压力中心是保压力机和模具正常相重合 否则 会使冲力机的使用寿命 料利用率最高 排样方法 可减少废料 第一次冲裁使次可用固定挡料销 查表可得 搭边值料较厚需采用侧压板装置 经计算 2X2 5 70mm 步距为32 4mm率 100bhn A 68 8 图2排样图的确定及相 关计算是指冲压时诸冲压力合力的作用点位常工作 应使冲模的压 力中心与压力机冲模和压力机滑块产生偏心载荷 减使用活动挡值 取a 2 2mm 条料宽度取m 经计算 位置 为了确机滑快的中心减少模具和压零件的压力中心的确定如下如图3 所示 压力中心X0 32 5mm Y0 321992211L LL YL YLYL 31 4 31 4 14 5 38 61 14 5 24 60 2431 4x 12 31 4x12 14 5x24 738 61x27 9 14 5x24 24x12 60 x0 24x12 23 8 413105 52 13其中 L1 24mm y1 12mm L2 60mm y2 0mm L3 24 mm y3 12mm L4 60mm y4 24mm L5 60mm y5 27 97mm L6 60mm y6 24mm L7 60mm y7 12mm L8 60mm y8 12mm 计算时 忽略边缘4 R2圆角 得出压力中心为 32 5 13 3 冲压力的计算落料力F总 F1 1 3Lt 1 3 215 96 2 235 13 1 95 KN 式中F落 落料力 N L 工件外轮廓周长 L 21mm t 材料厚度 材料的搞剪强度 M pa 查得 235Mpa 冲孔力F冲 F1 1 3Lt 1 3 2 3 14 10 2 235 38 37 KN 其中 d为冲孔直径 2d 3 14为两个孔圆周长之和 卸料力F卸 K卸F落 0 04 131 95 5 26 KN 式中K卸 卸料力因数 查表可得 K卸 0 04 推件力F推 n K推F冲 6 0 055 19 18 6 32 KN 式中K推 推件力因数 查表可得 推 0 055 n为卡在凹模内的工件数 其 中n 6是因有两个孔 模具总冲压力为F总 F落 F卸 F压 131 95 38 37 5 26 6 32 18 1 9KN 4 工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算 落料 凸模按间隙值配制 冲孔部分明中孔凸模为基准计算 冲孔凹模按间 隙值配制 即以落料凹模 冲孔凸模为基准 凸凹模按间隙值配制 刃口尺寸计算见表一 表一刃口尺寸计算基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造 公差计算结果落料凹模Dmax0 650 0 74Zmin 0 246Zmax 0 36Zmax Zmin 0 36 0 246 0 11mm制造精度为IT14级 故磨损系数为0 5Dd Dmax x 0 4 4Dd 64 63 0 1850凸模尺寸按照凹模尺寸配做 保证 双面间隙在0 246 0 36之间Dmax0 240 0 52Dd 23 73 0 130同上Dmax0 300 0 52Dd 29 74 0 130同上Dmax0 300 0 52同上Dd Dmax x 0 4 4Dd 29 74 0 130相应凸模尺寸按凹模尺寸配置 保证 尺寸间隙在0 123 0 8之间R20 0 25同上Dd Dmax x 4Dd 1 88 0 0630同上 0 4 冲孔凸模dmin 0 100 0 36同上 dp D max 0 4 4dp 10 180 0 09相应凹模尺寸按凸模尺寸刃口配作 保证双面间隙在0 246 0 36之间孔边距L 0 120 0 11同上制件精度为IT11级 故x 75Bj Bmin x 0 4 8 0 62 8 0 078Lp 11 970 0 028孔心距L 2 37 0 31同上x 0 5Ld Lmin 0 5 Ld 38 0 07 8 5 工作零件结构尺寸计算落料凹模板尺寸H kb 15mm 0 26X65 18 2mm凹模边壁厚c 1 5 2 H 27 3 36 4 mm实取为c 30mm凹模 板边长为L b 2c 65 2x30 125mm 查相关标准得 凹模板宽125mm 故 确定凹模板外形为125x125x18 mm 将凹模板做成薄型形式并加空心 垫板后实取为125x125x14 mm 凸凹模尺寸凸凹模长度L h1 h2 h 16 10 24 50mm其中 h1凸凹模固定板滚度 h2 一弹性卸料板厚度 h 增加长度 凸凹模内外刃口间壁厚校核 根据冲裁件结构凸凹模内外 刃口最小壁厚为7mm 据强度要求查表可知 该壁厚为4 9mm即可 故 该凸凹模侧壁强度足够 凸模长度 L凸 h1 h2 h3 14 12 14 40mm其 中 hl为凸模固定板厚 h2为空心垫板厚h3为凹模板厚经凸模强度校 核 该凸模不属于细长杆 强度足够 根据模具零件结构尺寸 查标 准GB T2855 5 90选取后侧导柱125 25标准模架一副 6 模具的零件设计与计算1 凸模的外形尺寸计算冲裁时所受的应 力 有平均应力 和刃口的接触应力 k两种 因为孔径d 30mm 材 料厚度t 0 5mm d t 凸模强按公式计算 k dt5 0 12 式中 t 冲件材料的厚度 mm t 0 5mm d 凸模或冲孔直径 mm d 30mm 冲件材料抗剪强度 Mpa 235Mpa k 凸模刃口的接触应力 Mpa k 凸模刃口的许用接触应力Mpa k 474Mpa 1800Mpa凸模在中心轴向心压力的作用下 保持稳定 不产生弯曲 的最大长度与导向方式有关 卸料板导向凸模最大允许长度Lmax t 8Ed31式中Lmax 凸模最大允许长度 mm E 凸模材料弹性模量 对于钢材可取E 21000Mpa 其余符号见前式Lm ax 2726 5mm因为弹性卸料板 其具体长度如图4图4凸模2 凹模尺寸 结构凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定凹模的厚度H Kb凹模壁 厚 指凹模刃口与外缘的距离 的确定 1 冲 30小凹模C 1 5 2 H 2 冲 147大凹模C 2 3 H式中b 凹模孔的最大宽度 mm K 因数查表可得 K 30 0 3 K 147 0 15 H 凹模厚度 C 凹模壁厚 则 30凹模厚度H 0 3 30 9mm壁厚C 1 5 9 13 5mm 14凹模厚度H 0 15 147 9mm壁厚C 2 22 05 44 1mm凸凹模最小 壁厚m 1 5t 1 5 0 5 0 75mm凹模的结构形式冲裁凹模的刃壁形式 1 30凹模见图5h 3 5mm a 5 30 2 冲裁 147凹模3 卸料设计与计算图5凹模的刃壁形式3 1卸料板 结构形式卸料板结构形式无导向弹压卸料板 见图6适用范围广泛应 用于薄材料和零件要求平整的落料冲孔复合模 卸料效果好 操作 方便 3 2卸料螺钉卸料螺钉结构形式采用标准卸料螺钉结构 凸模刃磨后 须在卸料螺钉头下加垫圈调节 3 3卸料螺钉尺寸关系为保持装配后卸料板的平行度 同一付模具 中各卸料螺钉的长度L及孔深 见如下图3 15 据图14 44 各尺寸关系如下H 卸料板行程 模具刃磨量 h1 5 10mm 1 模具刃磨量 5mm h1 6则H 21 5 6 8 40mm d1 d 0 3 0 5 mm 16 0 4 16 4mm e 0 5 1 0mm取e 1 0mm图6卸料板图7卸料螺钉尺寸关系1 卸料 螺钉2 凸模 四 冲床选用根据总冲压力F总 352KN 模具闭合高度 冲床工作台面 尺寸等 并结合现有设备 选用J23 63开式双柱可倾冲床 并在工作台面上备制垫块 其主要工艺参数如下公称压力630KN 滑块行程130mm 行程次数50 次 分 最大闭合高度360mm 连杆调节长度80mm 工作台尺寸 前 后 左右 480mm 710mm 五 其他模具零件尺寸根据倒装复合模形式特点 凹模板尺寸并查表 JB T 6743 1 94 确定其它模具模板尺寸列于表二 表二模具模板尺寸序号名称长 宽 厚 mm 材料数量1上垫板125 125 6T8A12凸模固定板125 125 1445钢13空心垫板125 125 1245钢14卸料板125 125 10 45钢15凸凹模固定板125 125 1645钢16下垫板125 125 6T8A1设 计小结在自己努力和指导老师的指导下 我查阅相关资料 比较好 地完成了这次课程设计的任务 通过这次课程设计 我对模具工艺 工装过程有了一定了解 学到了很好有用的本领 对这门课程有了 新的认识 虽然我设计