课程设计(论文)-双孔垫片复合模设计.doc
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1、塑性成形工艺课程设计题 目: 双孔垫片复合模设计 姓 名: 学 号: 系 别: 材料工程系 专 业: 材料成型及控制工程 年 级: 指导教师: 2015年 月 日目 录1 课程设计任务书12 冲压工艺分析12.1 结构与尺寸12.2 精度22.3 材料23 冲裁工艺方案的确定23.1冲裁工艺分析23.2工艺设计与工艺计算33.2.1排样图设计33.2.2冲裁力的计算43.2.3卸料力和推件力计算53.2.4总冲压力的计算53.2.5压力中心计算54必要工艺计算54.1 凸模和凹模具尺寸计算的依据和计算原则64.2 凸模和凹模工作部分尺寸和公差65 主要工作零件设计85.1 凹模的尺寸85.2
2、凹模洞口的类型85.3 凸模的尺寸95.4 凸凹模的尺寸95.5 凸模固定板105.6 上、下垫板105.7 弹性元件的尺寸105.8 推件装置的选择105.9 卸料装置105.10 辅助零件与结构的设计105.11 模架的选用115.11.1 上、下模架的选择115.11.2 导柱、导套的选择126 模柄127 闭合高度确认128 压力机的确定13参考文献152 1 课程设计任务书设计题目:双孔垫片复合模设计工件图:如图1毛坯直径:50mm材料:45#钢厚度:1.5mm技术要求:零件公差按IT13选取图1 零件尺寸图2 冲压工艺分析2.1 结构与尺寸该零件结构比较简单,尺寸较小,应用较广泛,
3、主要由冲孔和落料组成,工件为圆形双孔垫片。垫片外圆直径:D=50mm,上下偏差分别为0和-0.46。内部孔心距为:25mm,上下偏差都0。两个内孔直径:d=14mm,上下偏差分别为+0.27和0。板料厚度为 T=1.5mm。孔与工件外边沿最小尺寸为5.5mm。以上尺寸均符合B2T,此零件适合冲裁加工。2.2 精度冲裁件的精度一般可达IT12IT10级,较高精度可达IT10 IT8级,该工件精度要求IT13级,精度要求不高,此零件适合冲裁加工。2.3 材料工件加工材料为45号钢,查冷冲模设计1表2-3:45号钢力学性能:抗拉强度539MPa屈服强度353 MPa伸长率 16%剪切强度432 MP
4、a45号钢机械强度低,塑性、韧性好,冷状态下容易模压成形,容易切削加工,焊接性能好,为提高表面硬度可进行渗碳和氰化处理。45号钢用于制造强度不高的焊接件、冷冲压件、锻件和渗碳零件如螺栓、垫圈,隔板、外壳等。强度硬度不高,但塑性韧性都很好。由于此材料具有较高的弹性和良好的塑性故适合适合冲裁。3 冲裁工艺方案的确定3.1冲裁工艺分析根据之间工艺性分析,其本工序有落料,冲孔二种,可有以下三种工艺方案:落料冲孔,单工序模生产;落料冲孔,复合模生产;冲孔落料,级进模生产。单工序模结构简单,但需要两道工序两模具、生产率低,零件质量差,难以满足该零件的生产要求。复合模只需要一副模具,冲压件的形状精度和尺寸精
5、度容易保证,且生产率也高。尽管模具较方案(1)复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不苦难。级进模也只需一副模具,生产率也很高,但零件的冲压精度稍差,欲保证冲压件的形位公差,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造、安装角复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较,该零件的冲压生产采用方案(2)为佳3.2工艺设计与工艺计算3.2.1排样图设计设计复合模,首先要设计调料排样图。排样方法可分为有废料排样法,少废料排样法和无废料排样法,垫片的形状呈圆形特点,多排时因冲件尺寸较大影响冲件质量,应采用直排式。排样如下图查冷冲模设计 P61表3-10 确定搭边值:两工件间的搭边 a =1.0mm; 工
6、件边缘搭边 a1=1.2mm; 步距为 A =D+a=50+1=51mm; 条料宽度查冷冲模设计有 公式(1) D 平行于送料方向的冲裁件宽度,取D=50mm;冲裁件与条料侧边之间的搭边,取=1.2mm;板料剪裁时的下偏差,取=0.5mm;条料与导料板之间的间隙,取=0.8mm。 =(50+21.2+20.5+0.8) =54.2 确定后排样图如下图2所示 图2 排样图一个进距内的材料利用率(根据冷冲模设计 P63式327查得): =S/AB100% 公式(2) 式中,S 一个步距内冲裁件的实际面积() B 条料宽度() A 送料步距() 公式(3) =2525-277=1655.62() =
7、1655.62/(5154.2)100%=64.5%3.2.2冲裁力的计算冲压力的大小主要与材料的力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。用平刃口冲裁时,冲裁力F(N)可按下式进行计算:F = KLt 公式(4)式中, L冲裁件周边长度,取L=(50+215)mm; T 材料厚度,取T=1.5mm; 材料抗剪强度(MPa); K 系数。考虑到模具刃口的磨损。模具间隙的波动,材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素,一般取K=1.3,查冷冲模设计 P38表23取 =500MPa。故F = 1.3(D+2d)1.5500=1.3(50+215)1.5500 =245.04KN3.2.3卸料力和推件
8、力计算卸料力:从凸模上卸下板料料所需的力F卸= K卸F;推件力:从凹模内向下推出工件或者废料所需的力F推= nK推F。查冷冲模设计 P57表3-8可知:K卸=0.04 、K推=0.05。则:F卸= K卸 F=0.04245.04=9.802KN F推= nK推F =40.05245.04 = 49.008KN 式中,F 冲裁力; K卸 卸料系数; K推 推件系数; n 梗塞在凹模内的冲件数(n=h/t)h由冷冲模设计1 P101表4-2取h=6; F卸 卸料力; F推 推件力。3.2.4总冲压力的计算采用弹压卸料装置和上出件,所以 F总=F+F卸+F推 公式(5) =245.04+9.802+
9、49.008 =303.85KN 3.2.5压力中心计算 因为冲裁件形状是对称冲件,而对称冲件的压力中心,位于冲件轮廓图形的几何中心上,因此该模具的压力中心坐标为(0,0)。4必要工艺计算4.1 凸模和凹模具尺寸计算的依据和计算原则1)落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制。2)冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。3)孔心距孔心距由凹模孔心距保证。由于凸模和凹模具磨损不影响孔心距变化,故凹模孔心距的基本尺寸取用工件孔心距公差的中点上,按双向对称偏差标注。4)冲模刃口制造公差。凸凹模具刃口尺寸精度的选择应以能保证工件精度要求为准,保证合理的图凹模间隙,保证模具一定的
10、使用寿命。4.2 凸模和凹模工作部分尺寸和公差以凸模与凹模分别加工法,根据多工位级进模设计与制造2 P18表2-4查得计算如下:Zmin=0.190mm Zmax=0.230mmZmax-Zmin=0.2300.190mm=0.04mm落料部分制造偏差:凸= -0.020mm 凹=0.03mm|凸 |+|凹|=0.05mm0.04mm不能满足|凸|+|凹| Zmax- Zmin条件将数据带入黄金分割公式,即可得到:凸=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.04mm=0.016mm 凹=0.6(Zmax-Zmin)=0.60.04mm=0.024mm 冲孔部分: Zmin=0.190mm Zm
11、ax=0.230mm 凸= -0.020mm 凹=0.020 mm |凸 |+|凹|=0.04mm=0.04mm能满足|凸|+|凹| Zmax- Zmin条件1) 落料 D凹 =(Dmax-x) 公式(6) D凸 = ( D凹 Zmin) 公式(7) 2)冲孔d凸 = (Dmin+) 公式(8) d凹=(d凸+ Zmin ) 公式(9) 式中 D凸、D凹 落料凹凸模尺寸; D凸、d凹 冲孔凸凹模尺寸; 凸、凹 凸、凹模的制造公差; Dmax 落料件最大极限尺寸,取Dmax=50mm; Dmin 冲孔件最小极限尺寸,取Dmin=14mm; 冲裁件制造公差,取=0.46mm; 最小初始双面间隙,取
12、Zmin=0.19mm; X 系数,在0.51之间,根据冷冲模设计 查表3-5,取X=0.5。故1)落料 D凹 =(Dmax-x) = 49.77mm D凸 = ( D凹 Zmin) = 49.58mm 2)冲孔d凸 =(Dmin+) = 14.135m d凹 =(d凸+ Zmin ) = 14.325mm综上所述,模具刃口尺寸如下:类型名称公称尺寸上偏差下偏差落料49.580-0.02049.77+0.0300冲孔14.1350-0.02014.325+0.0200孔心距25005 主要工作零件设计5.1 凹模的尺寸凸凹模中落料凹模高度计算,采用直壁式,根据冲压模具设计手册3 查得P101表
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