冲压工艺与模具设计课程设要点模板.doc
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1、冲压工艺和模具设计课程设计说 明 书设计题目柴油机滤清器外壳底孔 冲压单工序模设计 系 别 _专业班级 _学生姓名 _学 号 _指导老师 _日 期 _目录一、零件说明。3二、零件工艺性分析。41、材料分析。42、结构分析。43、精度分析。4三、工艺方案确定。4四、压力中心计算。5五、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力及总压力计算。5六、冲裁凸凹模刃口尺寸计算。6七、其它关键零件设计。71、凹模设计。72、凸模设计。83、模架选择。94、卸料板设计。105、垫板设计。116、定位板设计。127、凸模固定板设计。128、弹簧选择。13八、压力机选择。13九、模柄选择。14十、紧固零件选择。14十一、各
2、零部件材料及要求。15十二、该模具设计优缺点。15十三、心得体会。15十四、参考文件。17一、零件说明制件以下图所表示:该制件名称为柴油滤清器外壳,其技术要求为: 1,未注尺寸公差按GB/T15505m级; 2,毛刺小于0.15; 3,质件要求平整,不许可有拉裂、起皱现象; 4,中批量生产;材料:08F,t=1.5mm设计任务:冲出滤清器外壳底部孔。二、零件工艺性分析1、材料分析(摘自GB/T 699-1999) 该制件材料为08F,属于优质碳素结构钢,强度、硬度低,塑性极好,深冲压、深拉延性好,冷加工性、焊接性好。成份偏析倾向大,时效敏感性大,故冷加工时,可采取消除应力热处理或水韧处理,预防
3、冷加工断裂。化学成份():C:0.050.11,Si0.03,Mn:0.250.50,Cr0.10, Ni0.30,Ca0.25力学性能:抗剪强度为270340MPa,抗拉强度b大于300MPa,屈服强度s为180MPa,断面收缩率60%,伸长率大于35%。2、结构分析 该零件为圆筒形件,其底部有一孔,为此次设计内容。该孔尺寸为14.5mm,满足冲裁最小孔径dmin1.0t=1.5mm要求。孔距已拉伸边之间最小孔边距为9.3,满足冲裁最小孔边距lmin1.5t2.25mm要求。所以,该零件结构满足冲裁要求。3、精度分析 图示零件未标注尺寸公差要求,按GB/T15055m级可查得孔尺寸公差为0.
4、40mm,一般冲裁能够达成零件精度要求。由以上分析可知,该零件冲裁性能好,冲裁加工能够达成设计要求。三、工艺方案确定该零件工序有五道,有:落料、一次拉深、二次拉深、三次拉深、冲孔。其工艺路线有两条:方案一: 落料、一次拉深、二次拉深、三次拉深、冲孔方案二: 落料、冲孔、一次拉深、二次拉深、三次拉深因为拉深件上全部孔,均应安排落料以后进行冲孔,以防落料时大变形力使孔边缘变形,所以采取方案一。四、压力中心计算模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力协力作用点。为了确保压力机和模具正常工作,应使冲模压力中心和压力机滑块中心相重合。对于带有模柄冲压模,压力中心应经过模柄轴心线。不然会使冲模和压力机滑块
5、产生偏心载荷,使滑块和导轨之间产生过大磨损,模具导向零件加速磨损,降低模具和压力机使用寿命。 冲模压力中心,可按下述标准来确定:(1)对称形状单个冲裁件,冲模压力中心就是冲裁件几何中心。冲裁直线段时,其压力中心在直线段中点。(2)工件形状相同且分布位置对称时,冲模压力中心和零件对称中心相重合。(3)冲裁形状复杂零件或多凸模零件时,其压力中心能够经过解析计算法求出。 现在需要冲孔零件是一个筒状件,在其底部正中心需要冲孔,所以其压力中心就是其几何中心。五、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力及总压力计算计算冲裁力目标在于合理选择压力机和设计模具。冲裁力是指冲裁过程中最大剪切抵御力。它是伴随凸模切入材料深
6、度而改变,当材料达成了剪切强度时,便产生裂纹且材料相互分离,此时冲裁力是最大值。选择压力机就是按冲裁力最大力计算。冲裁后,因为板料弹性恢复,使零件(或废料)仍梗塞在凹模洞口内,需要把零件(或废料)从凹模洞口推出或顶出。把从凹模洞口顺冲裁方向推出力称推件力Ft;把逆冲裁方向从凹模洞口顶出力称顶件力F。一样,因为冲裁后板料弹性恢复,使废料(或零件)紧卡住凸模,需要把这废料(或零件)从凸模上卸下来力称卸料力Fx。此处所设计模具为冲孔模,经过卸料板将卡在凸模上零件卸下来,有卸料力存在。采取凹模刃口为阶梯式,在冲裁是会有废料卡在凹模中,又需要推件力。因为所冲完废料是直接从凹模落下,所以不需要在凹模下设置
7、顶料装置,故不存在顶料力。查参考文件2表2-86得08F抗剪强度=220310MPa,取=300MPa,查参考文件6表3-11得Kx=0.04-0.05mm,取0.045mm,Kt=0.055mm。查参考文件2表4-2,得冲裁刃口高度h810mm,取h=10mm。F= KLt=1.33.1414.51.5300=26.635kNFx=KxF=0.04526.635=1.199KNn=h/t=10/1.5=6件FtnKtF60.05526.635=8.790KNF=FFxFt36.624KN六、冲裁凸凹模刃口尺寸计算 凸模和凹模刃口尺寸和公差,直接影响冲裁件尺寸精度。模具合理间隙也靠凸、凹模刃口
8、尺寸及其公差来确保。 在计算模具刃口尺寸及其制造公差时,应按落料和冲孔两种情况分别进行,其标准以下: (1)落料 落料件光面是因凹模刃口挤切材料产生,所以其光面尺寸和凹模尺寸相等,故应以凹模尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口磨损而增大,为确保凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件,故落料件凹模基础尺寸应取工件尺寸公差范围内较小尺寸。而落料凸模基础尺寸,则按凹模基础尺寸减最小初始间隙。 (2)冲孔 孔光面是凸模刃口挤切材料产生,所以其光面孔径和凸模尺寸相等,故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔尺寸会伴随凸模磨损而减小,故冲孔凸模基础尺寸应取工件孔尺寸公差范围内较大尺寸。而冲孔凹模基础尺寸则按凸模基础尺
9、寸加最小初始间隙。 (3)确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件公差要求。假如对刃口精度要求过高( 即制造公差过小),会使模具制造困难,增加成本,延长生产周期;假如对刃口精度要求过低(即制造公差过大),则生产出来制件可能不合格,会使模具寿命降低。刃口尺寸计算方法 因为模具加工方法不一样,凸模和凹模刃口部分尺寸计算公式和制造公差标注也不一样,刃口尺寸计算方法可分为两类,一个是凹模和凸模分别加工法,另一个是凹模和凸模配合加工法。分别加工法是指凸模和凹模分别按图纸标注尺寸和公差进行加工,冲裁间隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差来确保,需要分别标注凸模和凹模刃口尺寸和制造公差(凸模p、凹模d)。其优点是含有交换
10、性,但受到冲裁间隙限制,它适适用于圆形或简单规则形状(方形或矩形)冲压件。配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件(凸模或凹模),然后依据基准件实际尺寸按间隙配置另一件。这种加工方法特点是模具间隙由配置确保,工艺比较简单,而且还可合适放大基准件制造公差,是制造轻易。通常工厂常常采取这种加工方法。冲孔凸凹模刃口计算查参考文件1表19.1-7得Z=0.240mm Z=0.132mm,表19.1-9得=-0.020mm =+0.020mm,表19.1-10得x=0.5冲孔凸模 d=(dx) =14.5mm冲孔凹模d(d + Z)=14.632mm校核间隙|p |+ |d |=(0.02+0.02)mm=
11、0.04mmZnax-ZMIN(0.240-0.132)0.108mm,故符合条件。七、其它关键零件设计1、凹模设计常见凹模结构形式有筒带式、锥孔式、阶梯式、过渡圆锥台式和低硬度凹模等。筒带式凹模优点是刃口强度高,刃磨后凹模工作尺寸不增大,适合于冲裁形状复杂、尺寸精度要求比较高冲裁件凹模选择。锥孔式凹模优点是凹模洞口内集料少,洞壁承受来自冲裁件或废料胀力和摩擦力大为减小,所以卸料力大幅度降低。然而,此种刃口强度比较低,刃磨后凹模工作尺寸略有增大,故适合于冲裁件形状简单、尺寸精度为IT10IT12级,板料厚度较薄、生产批量不大冲裁件凹模选择。阶梯式凹模刃口厚度h较大,对顶件器导向性好,适合于向上
12、推件凹模选择。其缺点是工作时顶件器和冲裁件均频繁和刃口壁摩擦,从而造成刃口尺寸增大。过渡圆锥台阶式凹模优点是可增强刃口强度,漏料部位呈圆形又使得凹模制造方便,这种凹模结构形式关键适合于当冲裁尺寸小于5mm时圆形冲裁件凹模使用。低硬度凹模硬度通常为40HRC左右,适合于冲裁软而薄金属和非金属材料凹模选择。在这里选择阶梯式凹模。当材料厚度t=1.5mm时,查宛强表2-3得K=0.18凹模厚度H=Kb=0.1875=13.5mm 取H=15mm凹模壁厚C1.5-2 H=2H=30mm 取C=35mm凹模刃口高度h取10mm则凹模外形尺寸=75+3+35+35=148mm2、凸模设计凸模是以外形为工作
13、表面零件,是冲模中直接成形冲压件凸形工作零件。冷冲模凸模结构关键包含两部分,即工作部分和安装部分。工作部分是直接完成冲压加工部位,安装部分是经过固定板安装在模座上。通常凸模全部设计为整体式。常见标准圆凸模关键有三种:A型圆凸模、B型圆凸模、快换圆凸模。A型圆凸模刚性很好,直径尺寸范围为1.130.2mm,材料通常选择9Mn2V、Cr12MoV、Cr12、T10A、Cr6WV等。B型圆凸模适适用于外形尺寸较大时候,直径尺寸范围为3.030.2mm,材料和A型圆凸模相同。快换圆凸模是指只用简单工具即可实现快速装卸和更换圆凸模。它和A型和B型圆凸模相比,一是没有头部,二是固定按h6级制造。在此选择A
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