止动垫圈的冲压工艺及落料冲孔复合模具设计说明书.doc
止动垫圈的冲压工艺及落料冲孔复合模具设计含11张CAD图
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垫圈
冲压
工艺
冲孔
复合
模具设计
11
CAD
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止动垫圈的冲压工艺及落料冲孔复合模具设计含11张CAD图,垫圈,冲压,工艺,冲孔,复合,模具设计,11,CAD
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摘 要止动垫圈是用于家具,机械等产品的连接处处,和机械结构表面相互配合,实现连接结构或定位的作用,其表面具有内孔,可以安装螺钉等紧固装置,该止动垫圈的冲压模具设计可以融合机械学科和材料学科的相关知识,对机械设计,尤其是模具设计有直观的认识,对于后续的学习和工作起到铺垫性的作用。设计从止动垫圈冲压工艺性分析开始,确定合适的冲裁模具结构,并进行相应排样的设计,确定材料率用为73%,经济性满足要求。计算工具刃口公差和工艺力部分。模具结构设计中,在确定了模具的定位形式,卸料出件的方式后,设计了冲裁凸模,凹模等关键零部件和各个板件,最后进行冲压模具的装配,和压力机的校核,确定了J23-25的压力机满足设计要求,并绘制相关的模具装配图和零件的工程图。本次设计的倒装复合模具可以得到符合精度要求的产品,冲压效率更高,制件的产品经济性更好。关键词:止动垫圈;复合模具;冲压;工艺设计I AbstractThe stop washer is used for the joint of furniture, machinery and other products, and cooperates with the surface of the mechanical structure to achieve the role of the connection structure or positioning. The surface has an inner hole, and a fastening device such as a screw can be installed. The stamping of the stop washer Mold design can integrate the relevant knowledge of mechanical discipline and material discipline, have an intuitive understanding of mechanical design, especially mold design, and play a paving role for subsequent learning and work. The design starts from the analysis of the stamping process of the stop washer, determines the appropriate punching die structure, and performs the corresponding layout design to determine that the material rate is 73%, and the economy meets the requirements. Calculate tool edge tolerance and process force. In the design of the mold structure, after determining the positioning mode of the mold and the way of discharging and discharging, the key parts such as punching punches and concave dies and various plate parts are designed, and finally the assembly of the stamping die and the press Check that the press of J23-25 meets the design requirements, and draw the related mold assembly drawings and engineering drawings of the parts. The flip-chip composite die designed this time can obtain products that meet the accuracy requirements, with higher stamping efficiency and better product economy.Key Words:Stop washer; composite die; stamping; process design III目 录摘 要IAbstractII1 绪论51.1 冲压模具特点及现状51.2 冲压新技术的应用方向61.3 本设计的工作内容72 工艺性分析及排样设计82.1 冲压工艺性分析82.2 工艺方案确定92.3 搭边参数的确定92.4 排样图的设计102.5 复合模具基本结构形式113 主要工艺参数计算123.1 工艺力的计算123.2 压力设备初选133.2 刃口公差的计算133.3 压力中心的确定144 模具总体设计154.1 基本结构的确定154.2 定位方式的确定154.3 卸料方式的选择154.4 模架形式的确定154.5 推件装置的确定175 主要工作部分结构设计185.1 凹模结构的设计185.2 卸料板结构设计195.3 凸凹模固定板设计205.4 凸模固定板设计215.5 垫板结构的设计225.6 冲孔凸模结构的设计235.7 凸凹模结构的设计246 模具装配及压力机的校核266.1 模具的装配图266.2 模具运动规律266.3 压力设备校核27结论与展望29致 谢30参考文献311 绪论1.1 冲压模具特点及现状模具在设计生产后可以连续生产,其过程中除了必要的维护和冲头部件的更换外,不需要冷却液的加持,这样就使得生产成本的大幅度降低。而配合使用高速压力机设备后,高速冲裁模具更可以实现高速精密冲裁,效率和质量更高。伴随着全球经济的整体增强,消费领域中的冲压产品的运动更是不胜枚举,主要是以下几个方面增速较大:首先是汽车消费领域,因为汽车是人类短途或中短途出行最重要的代步工具之一,在满足了最基本的稳定性后,人们对于外观的需求愈发强烈,因此汽车厂商对于热门车型每年都会进行该款。在该款中,三大件一般是不升级的,而外观或动力学套件,乃至高强度钢的车身强化,则是升级过程中的重中之重,因此汽车覆盖件是每年必要更换的,这就要求冲压集成部门进行设计更新换代,因此冲压在汽车领域中起着十分重要的作用。然后我们可以通过身边的数码消费类产品可以看到,以便携式电脑,平板电脑,手机,相机等等,这些产品中,冲压件的作用功不可没,核心的支撑部分,边缘的连接处,铰接链等等,都是借助于冲压工艺,更为精密的部件则是采用精密冲压进行成形的。国内目前在中等模具,中高端模具的设计和制造上已经实现了自主化和国产化,但是对于超高精度的模具,尤其是像芯片制造零部件的模具,部分高精度诊断仪器和测绘仪器的模具零部件我们还有一定的差距。这个差距主要与产品的材料有关,因为冲压模具的成形和产品的材质密不可分。而这些关键的核心技术需要我们这一代机械领域的学者来钻研和攻坚。新材料的应用和发展为消费数码电子产品的发展带来了新的生机。手机,平板电脑等电子设备在内部需要温度监控,结构状态监控等多种用途,而诸如记忆合金,在不同的温度下可以实现不同的作用效果,等等。这些新材料的飞速发展带来的是一种飞速的变革。因此这里对于常规的冲压成形的基本工序进行阐述,旨在了解基本的冷冲压成形的模具形式。(1)冲裁,剪切分离工序,主要是针对于板件的切割,冲孔落料等工序,一般出现在内部冲孔的工序,工艺部分的冲裁,及落料等工序环节中,是一种最为基本的冲压成形的工序特征。(2)弯曲成形,主要是利用板料内部的延展性和分子之间的作用力实现的,弯曲成形主要是有角度的弯曲成形和无角度的弯曲成形,主要体现在圆角的部分,其成形的集体可以参考相关的展开毛坯的计算。而弯曲成形后会产生一定程度的回弹,这部分回弹需要下一步进行校正或者在本工序进行弯曲的补偿,以实现最终产品精度的公差要求。(3)拉深成形,主要是有规则的拉深成形,在这个过程中,板料会沿着压料面进行流动,流动的过程是规律的,因此规则的拉深可以采用常规的手段进行计算计算毛坯和具体的拉深次数。而非规则的拉延成形,则是汽车覆盖件最为常用的成形手段,一般在第一工序拉延成形,因为具有不规则的曲面三维成形,因此先进行成形的仿真分析并在这个基础上进行后续的工法的设计及拉延模具的设计。(4)成形工序,主要是非规则型面的压型或者加强筋部分的成形,这在汽车产品的钣金表面十分常见,这是因为成形工序可以加强产品的稳定性,于此同时强化刚度达到稳定使用的目的。而起伏成形可以是非规则的3D面组的成形,这部分的成形亦需要进行模具设计之前的产品分析及仿真成形校核以确定合理的工艺。1.2 冲压新技术的应用方向随着全球经济的逐渐复苏及第三世界国家对于生活必需品与供给的矛盾,冲压产品的需求状况正逐年上升,这也敦促着冲压产品生产厂家需要不断的革新产品与设计,让产品的市场价格和质量呈现健康的周转状态。而对于发达国家来说,技术和材料的发展正在有条不紊地进行着,对外的技术输出也是极为有限的,因此我们要突破这层障碍,需要面对极为严峻的形式,且得益于国家大力发展亲基建和物联互通。因此冲压技术的应用方向可以总结为以下几方面:(1)冲裁技术的成形理论和工艺先进冲压技术理论的研究和实施方向主要是高精度模具的设计和高强度汽车板成形的研究。前者主要应用在高精密的仪器上,结合先进的材料可以实现不同场景下仪器的探测,实时检测检测等,而这种先进的技术主要依赖于先进材料的研究和制备。而后者主要应用于汽车和运载器具加强结构中,传统的加强部件在现阶段已经难以满足整体高强度的要求,因此针对去高强度汽车板的热成形技术和温冲成形技术现在是冲压技术和工艺实施的研究方向之一。(2)模具零部件的高精度加工冲压模具也是有多个零部件进行组装后的机械产品,而元件精度等级的不同势必对模具的加工精度造成影响。其中一个环节是生产成本的问题,即资金的问题,任何厂商都不能做亏损的事情,因此国内的生产制造一般停留在中等水平,这样既可以保证一定的精度,还可以实现一定的利润,即折中的思想。然而高精度的模具已经发展了有将近十年左右的周期了,尤其是以日本和荷兰为首的高精密快速冲裁模具,其中零部件可以达到十万次不用更换的程度,这就对于材料和加工两个方面提出了严苛的技术要求,尤其是模具型面加工的多轴联动的技术,这种机床造价昂贵,更是先进技术的代表。国内现在也进口了不少高精度的多轴联动系统,也在对其进行研究和仿造,相信不久的将来我们在模具加工领域可以提高到一个新的台阶。(3)先进的模具传递技术传递模具是模具发展的新的方向,简单来说,传递模是在单工序模具的基础上衔接传递装置,实现无人值守冲裁。和连续模不同,连续冲裁是采用一个料带进行连续定位,连续冲裁得到最终的产品,没有半成品在不同模具之间连续移动的过程。而传递模具中间的传递环节,主要采用的是机械传递装置或机械手传递,可以实现半成品毛坯在不同模具上的传递,还可以实现传递后放入指定位置,代替了手动定位,减少了劳动力的输入,对于实现无人值守和自动化有相当程度上的提升。(4)精益化的设计和制造管理体系始于设计,重在管理,精益化的管理体系是整个模具设计和制造的重要环节,对于设计过程中的事件及产品经济性有着极大程度的提高。相对于传统分散化的管理,结合先进的管理体系和管理软件,不仅从设计上可以并行展开,更可以从制造上从容安排各个环节,达到最优化的生产的目的。1.3 本设计的工作内容本设计结合止动垫圈零部件的冲压工艺进行展开,最终完成一整套的落料冲孔的模具设计,主要涉及到工艺性分析,排样参数的确定,工艺参数的计算,零部件设计和装配几大环节,具体的工作内容如下:(1)针对冲裁成形的基本概念和特点,详细阐述冲压模具的特点和现阶段的应用状态,及冲裁技术工艺的发展方向;(2)对止动垫圈产品进行冲裁工艺性的分析,确定合适的冲裁模具,确定合理的冲裁模具结构形式,并进行相应排样的设计,工具刃口公差和工艺力部分的计算;(3)确定模具的定位形式,卸料出件的方式,设计冲裁凸模,凹模等关键零部件和各个板件;(4)进行冲压模具的装配,确定压力设备的使用情况并完成校核,绘制相关的模具装配图和零件的工程图。 2 工艺性分析及排样设计首先根据止动垫圈的零件结构,具体见下图2.1所示,确定了产品属于批量生产,厚度适中,具有内孔和外形,边缘具有圆弧的过渡部分。图2.1 止动垫圈结构图2.1 冲压工艺性分析冲压工艺性是指,产品对于冲压成形的适应性和经济性,常规的金属加工方式有去除材料的加工,铸造形式加工和冲裁形式的加工等。针对于止动垫圈产品的冲压工艺性分析主要从制件的材料,厚度和尺寸外形等方面进行分析,然后判断该产品采用常规的冲裁的合理性,下面首先以材料的基本属性出发,进行分析。Q235材料的具体属性见下表2.1所示。表2.1 Q235材料属性材料名称牌号材料状态抗剪强度/Mpa抗拉强度b/ Mpa伸长率10/ %碳素结构钢Q235未退火31038038047025根据止动垫圈的设计公差等级为IT12-13级,普通的冲压模具可以完成设计的需要,具体的工艺分析如下:(1)材料属性:材料整体抗拉强度和抗剪强度属于中等水平,厚度参数为1mm,厚度适中,且材料为Q235,力学性能较好,因此材料方面适合冲裁;(2)内部结构和外形尺寸:整体为规则冲裁,整体呈关于X轴对称图形,内部有两圆孔,孔的直径为35mm。孔与边界之间的距离差大于料厚1mm,因此冲裁过程可以保证;(3)精度尺寸要求:止动垫圈整体精度要求在IT12-13左右,属于普通冲裁的范畴,因此使用冲裁的工艺技术可以确保工件的经济性。综上的分析可以确定,止动垫圈的冲裁为平面形式的冲裁,内孔和边缘部分冲裁过程中不会相互干涉,厚度适中,适合采用通用的冲裁方式完成。2.2 工艺方案确定从工艺性分析可以看出,止动垫圈产品整体具有冲裁和落料的冲裁特征,而这两个工艺特征可以采用如下的生产方式实现最终制件的精度:(1) 采用落料模具,冲孔模具,两套单冲模具实现;(2) 采用落料冲孔在一套模具中完成,复合冲裁模具生产;(3) 采用落料冲孔在一套模具中完成,连续冲裁模具生产;结合上述的三种冲裁形式进行具体分析,首先是单冲模的形式,采用两套模具,在每套模具中的半成本毛坯需要人工进行衔接,其优点是模具的制造成本稍低,缺点是生产成本提高,主要体现在人工进行半成品毛坯定位和效率低下两方面,因此这个方案被排除。采用连续生产的方案其优点是,可以连续冲裁,产品精度可以保证,缺点是模具设计和制造成本很高,单个产品的成本上升,经济性下降,因此方案(3)的级进模也被排除。采用复合模具可以降低方案(1)的缺点,且满足了批量化的生产要求,制件的精度复合设计标准,模具的总体制造费用和方案(1)持平,因此制件的成本会有所保证,因此方案(2)是本次设计采用的方案。2.3 搭边参数的确定在复合模具的冲裁过程中,会有一部分的工艺废料会被切除下来,这样可以保证冲裁部分的精度和公差,而在条料中,最终冲裁工件的边缘和条料的边缘之间的距离是边缘搭便值,而工件和工件之间的距离是工件间搭便值,这两个值有最小的极限值,在设计中需要大于这个极限值即可。极限最小的搭边值查出: , ,这两个参数分别为工件之间的搭边值和两侧的最小搭边值,因为本次设计的止动垫圈的长宽式中,因此这里两侧取2.0mm,中间取2.0mm。条料的宽度参数计算如下,结合公式2.1进行计算: (2.1)式中: (); (); ()。则: 而步距参数则是产品横向尺寸加上搭便值,2.2的计算公式如下: (2.2)式中: ();(); ()。则:确定出了条料的宽度和步距,可以进行后续的排样及工位的具体设定。2.4 排样图的设计 排样图是整个模具设计的核心之一,关系着产品的利用率和经济性,排样图在复合模具结构中,一次冲裁完成内部的冲孔和外周的落料,这个过程几乎是同时进行的。因此结合止动垫圈零件的外形结构,绘制排样图如下,见图2.2所示。图2.2 止动垫圈的排样结构图材料的利用率按下式2.3计算: (2.3) 条料的材料利用率; 1个工位上工件实际面积(); 条料宽度 () ; 步距 () ; 则: 经过计算,该排样的材料的利用率为73.7%,因此本次排样的材料利用率满足设计的要求。2.5 复合模具基本结构形式复合模具的基本形式主要有两种,正装结构和倒装结构,二者的区别是:倒装模具方便冲裁,废料可以直接楼下,简化了生产过程中的操作强度,且倒装模具可以使得凸凹模的壁厚更小一些;而正装结构是,废料和制件均需要推顶装置推出,加大了操作的难度,但是对于一些精度稍高的产品较为适用。结合止动垫圈的产品精度和内孔到外边缘的距离分析,采用倒装复合模具经济性和操作效率较高,后续采用倒装形式进行设计。3 主要工艺参数计算3.1 工艺力的计算在本次倒装复合模具中,冲裁依靠的是外部施加的Z轴往复的作用力,这个力是由压力机提供的,因此工艺力的计算的目的之一也是基本确定压力设备的吨位,并初步确定好压力机完成后续模具的设计。工艺力主要涉及到冲裁力,冲裁后的卸料力,及推出零件所需要的力。冲裁力是对金属薄板完成剪切作用所必需的力,由于止动垫圈制件为平板冲裁,因此平刃冲裁计算公式为: (3.1)式中,(N);(mm);(mm);(MPa);。 已知零件材料是Q235钢,取抗剪强度320MPa,材料厚度t=1mm,L值为冲裁部分的边长和内孔的周长相加取得。因此,冲裁力计算如下:卸料的过程是,因为冲裁后凸凹模会进入到条料的内部,而条料内壁上有毛刺和塌陷带,会滞留住凸凹模,因此需要将板料和凸凹模二者相互分离来,这个过程就是卸料的过程,卸料的这个力就是卸料力,计算公式为: (3.2)式中,冲裁完成后,冲裁出的制件会卡滞在凹模的内部,需要上方的推件装置将其从凹模中推出,这个力也需要压力设备提供,称为推件力。计算过程如下: (3.3)式中,计算好上述三个力之后,进行冲裁合力的计算,这个值是冲裁的峰值,计算公式如下: 表3.1 卸料力、推件力和顶出力因数冲裁材料钢材料厚度3.2 压力设备初选压力设备是模具的唯一动力来源,是将电能转换为Z轴往复运动机械能的设备,复合模具所采用的压力设备可以是开式可倾压力机,这种压力机机械机构成熟,设备运行平稳可靠,可以基本满足复合模具的动作要求,综上,冲压设备初选J23-25开式可倾压力机,该型号设备技术成熟,成本较低,在一般工厂均有配置。3.2 刃口公差的计算刃口的公差是满足最终产品精度要求的必要计算过程,体现在凸凹模和冲裁凸模上是公差部分,这会保证制件的整体冲裁质量和模具的寿命,模具的刃口部分的公差采用下列的公式进行计算,根据Q235材质取最小的冲裁间隙值为0.1mm,进行后续的计算:A 类尺寸 (3.4)B 类尺寸 C 类尺寸 式中,A,B,C基准件的基本尺寸,mm; 工件公差,mm; 模具制造公差(一般取 = / 3 ),mm;X磨损系数;Amax冲裁件A类尺寸最大极限值;Bmin冲裁件B类尺寸最小极限值。落料尺寸: 冲孔尺寸:3.3 压力中心的确定压力中心在复合模具中是落料部分和冲孔部分相互作用的合力点,在模具设计中,尽可能地把压力中心放置在模具模柄的投影下,这样可以平衡导柱和导套之间的磨损,在计算中采用的方法是力矩平衡的原理,压力中心点如下图3.2所示:图3.2 压力中心示意图4 模具总体设计4.1 基本结构的确定止动垫圈产品采用倒装复合模具生产已经确定,在具体设计零部件之前须确定上下模,及各元件的基本位置和排布结构。本次设计的倒装复合模具因为是倒装结构,已经决定了卸料板须采用弹性卸料的形式,且凹模需要置于上模,因此上模主要有上模座,凸模固定板,凹模这三个必要的部件;而下模部分则是下模座,凸凹模固定板,凸凹模,卸料板这几个部件,而卸料板和下模座之间采用弹性件弹性连接,以保证卸料板具有压料和卸料的双重作用。因为是复合模具,因此整体在冲裁的过程中需要进行废料的排出,和成品制件的出件才做,因此这里拟采用废料直接从凸凹模的内部型腔中直接漏下,而冲裁后的制件会卡滞在凹模的内部,凹模上端的推件块负责将成品件推出。4.2 定位方式的确定在倒装复合模具中,条料是放置于卸料板上的,随着卸料板的运动而运动,因此定位装置安置在卸料板上,毛坯可以是板料或者卷料直接借助于定位装置定位于卸料板上。定位元件现在已经基本实现标准化,可以选择定位板,定位销,导料销等元件完成定位,这里沿着送料方向采用导料销定位,垂直于送料方向采用定距销完成定位。4.3 卸料方式的选择在卸料装置的选择上,常规有固定卸料板和弹性卸料板两种形式,固定形式的卸料板是和上模或者下模连接在一起的,可以提供较大的卸料力,但对工件的平整度帮助不大。而弹性卸料板和上模或者下模采用卸料螺钉相连接,在连接处具有弹性元件,因此弹性卸料板兼具有卸料和压料的双重作用,对工件的平整度帮度更大。止动垫圈倒装形式的复合模具设计中,选用的是弹性卸料板,其置于下模,和下模使用卸料螺钉和弹性件相连接,对于平板制件可以起到增强平整度的作用。4.4 模架形式的确定(1)模座的确定模座主要是上模座和下模座两个零件,因为止动垫圈倒装复合冲裁模具属于小型的模具,因此需要两个导柱的模架即可。这类的模架有中间导柱形式的模架和后侧导柱形式的模架两类。用中间导柱模架,采用180-140型中间滑动导向模架,最大可以容纳长宽为180-140mm的凹模板件,其结构见4.1所示。图4.1 模架结构图(2)导向元件的选用因为是复合模具,整体形式为小型模具,因此两根导向装置便可以在寿命使用周期内完成冲裁任务。结合止动垫圈的制件精度为IT12-13级别的精度范围,因此滑动导向装置可以最大为模具提供IT910级的冲裁精度,因此可以保证整体的冲裁精度范围。(3)模柄的选用小型模具中一般采用的是普通的冲压设备,因此需要模具的模柄和压力机内部的滑块相互连接,来传输压力设备的动力。可供本次设计使用的模柄有三种,压入形式的模柄,螺旋形式的模柄和凸缘形式的模柄,而本次止动垫圈的安装过程中,采用如图4.2所示的螺旋形式固定可以保证整体的强度。图4.2模柄结构图4.5 推件装置的确定 推件过程是整体冲裁后,成品制件会因为周围细小的毛刺的原因卡在凹模型腔的内部,这就需要推件块将内部的冲裁件推出,这个过程中的动力是由压力机所提供的,推出的形式具体参见下图4.3所示:1 推杆 2 推板 3推销 4 推件块 5 冲裁件图4.3 推件装置结构图示推件装置的布置需要在凹模内部型腔中安装,这样不会削弱凹模的整体强度,且推件块的四周部分和凹模相互配合的地方为间隙配合,这样可以满足推件装置在凹模型腔内部滑动的需求。在本次的设计中,可以将凹模上部分型腔向外扩展3mm做成台阶即可,上端安装顶杆实现顶杆动力的中继传递。5 主要工作部分结构设计冲压模具的制造和运行要符合很多条件,首先就是安全是生产的重要要求,在模具的设计和制造中,应该更多的思考安全性,把安全作为最重要的事情,安全的模具是设计的基本准则。倒装复合模具的工作部件主要由核心的冲裁部分,和其他板类件组成,设计中首先进行凹模部分的设计,然后根据凹模参数进行板类件的设计,耳后完成凸模和凸凹模的设计,最后确定固定和连接元件。5.1 凹模结构的设计首先进行凹模参数设计,凹模置于复合模具的上模部分,常规形式有如下三种,因为凹模型腔的内部需要安装推件装置,因此需要选择直壁的形式,也就是下图5.1中的(c)形结构。图5.1 凹模刃口结构小型模具采用整体形式的凹模板,即整块工具钢进行内部型腔切割即可,凹模参数设计方面,首先是厚度的计算,采用下式进行:按公式计算得: (5.1) 式中:;。表5.1 凹模厚度系数具体计算如下:因此极限最小值为20mm。这里进行圆整并适当放大,凹模厚度取值为25mm。凹模壁厚取值一般为3040mm即可。凹模长度: 凹模宽度:按公式计算得:图5.2 凹模结构设计图5.2 卸料板结构设计基本形式为弹性卸料板,其长度和宽度参数和凹模保持相同,厚度参数按照凹模厚度的一定倍数来取值,具体公式如下: (5.2)这里凹模极限最小值为20mm,卸料板根据结构取12-16mm之间就可以保证安全。卸料板和凸凹模是相互配合的,卸料板内孔和凸凹模外壁部分保证间隙配合即可,其间隙取值为0.1mm即可,厚度取值为15mm,材料选用为45号钢。图5.3 卸料板的结构图5.3 凸凹模固定板设计在本次设计的倒装结构复合模具中,凸凹模是安置在下模上,采用凸凹模固定板完成和下模结构的固定,其长度和宽度参数和凹模保持相同,厚度参数按照凹模厚度的一定倍数来取值,具体公式如下:因此,计算结果圆整后,取值为凸凹模固定板厚度为20mm。图5.4 凸凹模固定板结构5.4 凸模固定板设计在本次设计的倒装结构复合模具中,凸模固定板是安置在上模上,具体位置是上模垫板和凹模板的中间,来固定冲孔凸模的作用。固定板长度和宽度参数和凹模保持相同,厚度参数按照凹模厚度的一定倍数来取值,具体公式如下: (5-3)本套模具的凸模固定板的结构形式与凸凹模的结构相似,值。结构如图5.5示。固定板的材质选用为Q235材质,可以具有较好的使用稳定性。图5.5 凸模固定板结构5.5 垫板结构的设计在凸模固定板的上方有一块垫板,其作用是防止在往复的冲裁过程中,凸模上端的部分对模座往复施加压力造成凹陷,因为上模是铸铁材质,其抗震性能优良硬度稍低一些。垫板厚度一般取值,在本次的止动垫圈的复合模具中具体取值为,材料为T8,淬火处理后具有较好的表面硬度。图5.6 垫板的结构图5.6 冲孔凸模结构的设计因为本次冲孔部分均为规则型面结构,便于加工,上端可以使用台阶形式和凸模固定板共同完成冲头部分的固定,而台阶下方和凸模固定板则是采用过渡配合的形式方便拆装。凸模的长度方面,结合弹性卸料板的参数进行设计,具体的公式如下:L = h1 + h2 (5-4)式中,h1凸模固定板厚度,mm;h2凹模的厚度,mm;因此,L =15+25=40mm凸模的长度确定好后,确定整体的结构形式,因为上端是具有台阶的形式,台阶和下一层部分留有0.2mm以上的宽度即可保证在固定板上安装的稳定性,圆形冲孔凸模如图5.7示: 图5.7 冲孔凸模的结构图5.7 凸凹模结构的设计凸、凹模的结构分为整体式和镶拼式两种,镶拼式结构适合于大,中型和形状复杂,局部容易损坏的整体凸模或凹模,而此处所需的凸凹模形状较简单,所以选用整体式来加工凸凹模。为了满足凸凹模的强度要求,应满足凸凹模的最小壁厚。凸凹模长度计算:L = h1 + h2 +h3 +t1+t(5-5)式中,h1凸凹模固定板厚度,mm;h2弹簧的高度,mm;h3弹性卸料板厚度,mm;t1凸凹模进入凹模长度,mm;t材料厚度,mm;因此,L =57mm凸凹模具体结构如图5.8。图5.8 凸凹模结构设计图6 模具装配及压力机的校核6.1 模具的装配图模具的装配是将各个零部件进行统一的组装,完整最终具有冲裁功能的模具本体,在装配过程中需要按照装配图进行,总的来说,装配过程如下:首先是上下模各个部分的预装,即在上模中,先将内部的推件块预装在凹模型腔内部,凸模预装在凸模固定板内部,推件装置安装好后,上模中的各个模板进行预装,下模也是如此。然后采用夹板临时地将上下模分别夹紧,然后通过导向装置预装,然后调整冲裁刃口凸模,凸凹模和凹模之间的间隙值,确保间隙均匀后进行钻孔打入定位销。最后安装紧固螺钉,完成上下模的最终安装,然后进行最终的模具调整,本次的止动垫圈的复合模具装配图见下图6.1所示。图6.1 止动垫圈倒装复合模装配图6.2 模具运动规律和所有倒装复合模具的运动规律相同,止动垫圈的复合模具运动规律也是由送料,冲裁,归为一个周期三个动作完成的,具体运动原理如下:1 送料,完成毛坯的定位。送料过程可以采用机动送料或者手动送料,一般毛坯是卷料,因为有弹性挡料销和导料销的定位,可以精确地控制步距关系。2 上模下行,完成冲裁动作。上模下行过程中,凹模板首先与卸料板接触,完成对毛坯的夹紧,然后上模继续下行,凸凹模首先与凹模板接触,完成落料的落成,于此同时,上模内部的冲孔凸模与凸凹模的内孔作用,完成冲孔。这时候,上模达到下止点的位置。3 上模上行,完成卸料动作。卸料板和凹模配合阻止卡滞在条料中的凸模,这样完成了凸模和条料的分析,然后上模上行中,推件装置作用完成对成品见的推出,而废料则从凸凹模型腔中落下。6.3 压力设备校核压力设备是止动垫圈模具的动力来源,一般要求大于总的冲裁作用力即可,这里选用标准压力位250KN的开式压力机,大于计算出的170KN的压力,而校核过程除了压力的校核,还有就是闭合高度方面的校核。模具在闭合状态下的总体高度为187mm,而J23-25的最大闭合高度为240mm,且有85mm的滑块调整空间,因此本次设计的复合模具可以顺利安装在该型压力机上,该压力机的具体性能参见下表6.1所示。表6.1 压力机参数表型 号 J23-25公称力 KN250滑块行程 mm70行程次数 min-155最大封闭高度 mm240封闭高度调节量 mm85滑块中心至机身距离 mm190工作台板厚度 mm55立柱间距离 mm240工作台至导轨间距离 mm300工作台尺寸前后 mm350左右 mm550工作台孔尺寸前后 mm130左右 mm190直径 mm150滑块底面尺寸前后 mm170左右 mm195模柄孔尺寸直径 mm40深度 mm60电动机 kw2.2外形尺寸前后 mm1345左右 mm950高度 mm2130重量 kg178027结论与展望经过这段时间的设计和绘制,止动垫圈模具设计从冲压工艺进行展开,主要涉及到工艺性分析,排样参数的确定校核确定材料的利用率为73%,产品经济性能良好。然后进行工艺参数的计算,零部件设计和装配几大环节,最终完成一整套的模具设计。设计了模具卸料出件的方式,设计冲裁凸模,凹模等关键零部件和各个板件。最后完成了冲压模具的装配,确定压力设备的使用情况并完成校核,确定了J23-25压力机满足设计的要求,之后绘制相关的模具装配图和零件的工程图。本次设计的止动垫圈的倒装复合模具,冲裁经济性能良好,产品的冲裁质量满足精度要求。设计过程中愈发感受到学无止境这个词的含义,尤其是对于机械和模具结
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