毕业设计说明书-终极版(3)

2019-04-16 15:06

北华大学学士学位论文

工位连续式冲裁模,应采用GB2851—2875—81《冷冲模》以及1990年修订本的国家标准中规定的典型组合标准规格,并按其规定选配成套冷冲模标准零部件、模板等标准件。对于含有拉深、弯曲、内外缘翻边等也尽量考虑使用上述标准,以利于制模。

6)冲模的设计与计算

(1)送出料装置的配置及操作方式的确定。 (2)压料与卸料系统的设计。 (3)顶件系统与卸料装置的设计。

(4)进位限位装置设计。根据排样图确定挡料销的位置及尺寸。 (5)选定冲模制造精度等级,主要依据冲件图要求的冲压精度,一般要提高1—2级精度,作为冲模制造精度的等级。

(6)计算并确定冲模的压力中心。 2.3 零件的工艺性分析

工艺分析包括技术和经济两方面内容。在技术方面,根据产品图纸,主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求;在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析,主要是讨论在不影响零件使用的前担下,能否以最简单最经济的方法冲压出来。

影响冲压件工艺性的因素很多,从技术和经济方面考虑,主要因素: 1)冲压件形状和尺寸

不同的形状和尺寸的冲压件,有不同的工艺要求。对于冲裁件,要求外形简单对称,应该避免冲裁件上过长的悬臂,其宽度要大于料厚的两倍。

一般情况下,冲裁件外形不能有尖角,应采用r>2t有圆角,这有利于模具制造和提高模具寿命。

2)零件精度

冲压件精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关。因此在设计冲压模具时,模具的材料、凸凹模间隙、拉深系数、拉深深度、扩口变形程度、排样的搭边距等都要经过相关的公式或表格查得,以此确保零件的精度。

3)生产批量

模具制造费用很高,约占冲压件总成本的百分之十到百分之三十,因此,生产量小时,采用共他加工方法可能比冲压方法更为经济。只有在大批量生产件下,冲压加工才能表现出明显的经济效益。一般来说,大批量生产时,可选用连续和高效冲压设备,以提高生产效率;中小批量生产时,常采用简单模或复合模,以

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降低模具制造费用。

本设计工件结构如图所示,工件形状较简单,要求精度较高,主要工序有落料,冲孔,成形弯曲,考虑到条料的连续加工,还需要有切断的工序。若采用单工序模,工序很多,工件小,手工操作,定位难达到精度,质量难保证;若设计成复合模,模具制造难度大,且该工件批量生产,因此,采用多工位级进模制造更为合理。

图2.1 零件图

此零件的材料是弹簧钢Q235,其有关参数查《模具设计手册》知: 抗剪强度:τ=310—380MPa 抗拉强度:σ b=440—470 MPa 延伸率: δ=21—25% 屈服点:2.4 冲压工艺方案的拟定 2.4.1 选定设计方案

假设给出三个备选方案:

方案一:落料,冲孔,弯曲单工序模; 方案二:冲孔、落料复合模,弯曲单工序模; 方案三:冲孔、落料、弯曲级进模;

一般来说,小批量生产,常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的冲压件,考虑到单工序模上料不方便和生产率低,也常选用复合模或级进模生产。当选用的几个单工序模制造费用比复合模还高,生产批量又不大时,也可以考虑将工序组合起来,选用复合模或级进模生产。对于有精度要求的零件,为了避免多次冲压的定位误差,也应选用复合模或级进模冲压。

虽然复合模的冲压精度比连续模高,但是,该工件的生产工序较多,若采用复合模组合比较复杂,同时,与复合模相比级进模的生产率高,操作安全。因此:

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?s=240MPa

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方案一和方案二:复合模极大地增加了制造加工难度,增加生产成本,延长加工周期,在实际生产中是不经济的。

方案三:多工位级进模能相应地降低生产成本和加工难度,提高加工精度,提高生产效率,缩短生产周期,占用的操作人员少,适合大批量生产,因此如果可行,选择方案三相对合理。

多工位级进模是指模具上沿被冲原材料的直线送进方向,具有至少两个或两个以上工位,并在压力机的一次行程中在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。

2.4.2 工序的先后安排

1. 对带孔的冲裁件:一般先冲孔后落料,若孔到边缘距离较小而孔精度高时,排样应考虑先冲外形,再在导正销导正的情况下冲孔,以避免先冲孔后落料时,造成孔变形,达不到孔的精度要求。

2. 对于有弯曲的零件:应在冲裁掉弯曲件周边(指弯曲件展开后)以外废料后再进行弯曲成形,最后落料。

3. 对于带压筋压印的制件:对于这类制件,一般先压筋和压印,后冲孔,再落料。

综合以上的要求,对于本设计的工序安排为:冲孔——落料——弯曲——切断。

2.4.3 毛坯尺寸的计算

根据《模具设计手册》中,已知切点尺寸的单角弯曲的计算公式: L?a?b?式中L——毛坯的长度(mm) a,b——标注的切点尺寸(mm) α——弯曲角(°) R——弯曲半径(mm) t——板料厚度(mm)

x——系数,查《模具设计手册》知,此处取0.5 所以,毛坯件的尺寸为: L=112+132.8+

π2??180?R?tx??2 (2.1)

×(16+2×0.5)×2

=112+132.8+53.38 =298.18mm

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2.4.4 排样图设计及材料的利用率

在冲压零件的成本中,材料的费用占60%以上,因此材料的有效利用是一个重要的问题。设计多工位级进模首先要设计条料排样图。

冲裁件在条料或板料上的布置方法叫做排样。排样不合理就会造成浪费,衡量排样经济性的标准是材料的利用率。即工件的面积A0与板料面积A的比值。即:

η= 式中η——材料的利用率

A0——工件的实际面积(mm2) A——条料的使用面积(mm2)

从上式可以看出,若能减少废料面积,则材料利用率大大上升。废料分为工艺废料和结构废料两种。排样有三种方式:有废料排样,少废料排样和无废料排样。本设计排样如下:

A0A×100% (2.2)

图2.2 排样图

第一步:侧刃冲裁→冲导正销孔。

第二步:落料。 第三步:弯曲。

第四步:切断制件。 条料及导尺间距的计算: 步距S的确定:

S=L+a=60+2.0=62mm

条料宽度:

B?L?2a'?nb?L?1.5a?nb (2.3)

导尺间距离:

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B'?L?1.5a?nb?z (2.4)

导尺间侧刃冲裁后距离:

B1'?L?1.5a?y (2.5)

式中 L—冲件垂直于送料方向尺寸; n—侧刃数;

b—侧刃冲裁的条边宽度;

y—冲切后条料宽度与导尺间间隙; a—侧搭边的最小值; z—导尺与条料间隙; B—条料宽度; B—导尺间起始距离; B1'—导尺间侧刃冲裁后距离;

本设计中取n=2 b=1.5 y=0.1 a=2 z=0.5 经计算得:B=305.68mm B'?306.18mm B1'?305.69

单步距材料利用率?的计算:经软件计算零件展开面积s0?13456.5mm2

??n?s0B?S?1?13456.5305.68?62?71%

2.5拟定模具的总体结构

由零件的结构和以上的计算,估计整体模具的结构应该是:模具采用后侧滑动导柱模架,模具上模部分主要由上模板,垫板,凸模固定板,挡料板等组成,下模部分主要由下模板,凹模等装置组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。上模部分共用4个凸模,如装配图所示。 2.6 主要的计算

为合理设计模具和正确选用压力机,必须计算冲裁力。此零件的冲裁力由冲孔力,侧刃冲裁力,落料力,弯曲力和切断力组成。 2.6.1 冲孔力,侧刃冲裁力,落料力和切断力的计算

此处的冲裁力包括四部分为冲孔力、侧刃冲裁力、落料力、切断力。 用一般平刃口的凸模和凹模进行冲孔时,其冲裁力按下式计算:

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