零件工艺规程及模具
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
说明书
制件如图1所示,材料为黄铜H62(软),厚度1.2mm,制件精
度为IT14,形状简单,尺寸也不大,大批量生产,属于普通冲压
件。
图1 电器开关网芯零件图
根据制件的材料、厚度、形状及尺寸,在进行冲压工艺设计和
模具设计时,应特别注意以下几点:
1)该制件为圆形拉深件,因此在设计时,毛坯尺寸的计算是一
个重点。
2)要确定落料、拉深、冲孔各工序的顺序。 3)制件不大,可能需要经过多次拉深。如果需要经过多次拉深,
则拉深工序的确定以及拉深工序件尺寸的计算是正确进行工艺和
模具设计的关键。
4)冲裁间隙、拉深凸凹模间隙以及每道拉深工序的高度的确定,
应符合制件的
要求
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。
5)各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序运动稳妥、连贯。
(1)工艺
方案
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分析 根据该零件的形状特征,该产品属于拉
伸件,需要进行落料、冲孔、拉伸三道工序。根据落料、拉深、
冲孔各工序三道基本工序,可以对它们作不同的组合,排出顺序,
即得出工艺方案,具体可排出一下五中方案:
方案一:落料与拉伸复合,冲孔独立完成。
1
方案二:先落料,拉伸与冲孔复合。
方案三:先落料,再拉伸,最后冲孔,即单工序模。
方案四:落料、拉伸、冲孔复合,组成复合模。
方案五:拉伸、冲孔、落料组成级进模。
方案一中,形位精度相对较底,但是模具结构较简单,制造
周期较短,生产成本不高,对精度要求不太高,中小批量生产比
较合适,对于模具的磨损修复也比较容易。
方案二中,形位精度相对方案二高,但是模具结构较复杂,
制造周期较长,生产成本较高,由于拉伸和冲孔磨损速度不一样,
修复较困难。
方案三中,由于是单工序模,模具结构简单,生产成本底,
但是生产效率底,生产批量不大,产品的形位精度不高,生产不
太安全。
方案四中,落料、拉伸、冲孔组成复合模,形位精度较高,
但是模具结构复杂,制造周期较长,生产成本较高,落料、拉伸、
冲孔中凸凹模的磨损速度不一样,修模比较困难,适合大批量生
产,生产比较安全。
方案五中,采用级进,模具结构复杂,制造周期长,生产成
本高,因此只有在大量生产中才较合适。
根据现有条件和技术水平,产量及经济方面考虑,选择方案
一。
(2)主要工艺参数计算
计算拉深工序间尺寸:为了计算拉深工序间尺寸必须先确定
拉深次数从而确定计算方法。
δ
图 2
1)毛坯尺寸
零件的相对高度h/d=(16-0.6)/(45-1.2)=0.352,而高度
2
h>10~20mm,根据文献[1]查表4-3可知,修边余量δ=1.2?,因而毛坯直径为
22 D=d,4d(h,,),6.28rd,8r121
d=45-(4.5+1.2) ×2=33.6?, 1
d=45-1.2=43.8?,δ=1.2?, 2
h=16-4.5-1.2=10.3?,r=4.5+0.6=5.1?g
22D= 33.6,4,43.8,(10.3,1.2),6.28,5.1,43.8,8,5.1 =68.94?
取D=70?
2)确定是否用压边圈 22毛坯的相对厚度t/d×10=1.2/70×10=1.71,根据文献[1]查表4-18得,采用压边装置。
3)确定拉伸次数 2采用查表法,当t/d×10=1.71%,h/d=16.6/43.8=0.379时,根据文献[1]查表4-8得n=1。
4)确定各次拉伸的直径
根据文献[1]由表4-6查得m=0.5, 1
d=0.5×70=35?<43.8?, 1
调整到m=0.626,d=0.626×70?43.8? 11
(3)计算各工序冲压力
1)落料拉深工序
根据文献[2]查表4-12 H62的бb=294MPa,根据文献[1]查表2-2得K卸=0.04,K顶=0.06,K推=0.06
落料力计算:F落=Ltбb=3.14×70×1.2×294?78KN 卸料力计算:F卸=K卸F落=0.04×78?3 KN
拉伸力计算:F拉深=KLtбb=0.79×3.14×70×1.2×294?62KN
根据文献[1]查表4-20得修正系数K=0.79
2)拉深时的压边力:F压=Ap=2257×2?5KN
根据文献[1]查表4-19得p=2。
3)总压力计算
F总=F落+F卸+F拉深+F压=78+3+62+5=148 KN 4)冲孔冲裁力:
落料力计算:F孔=Ltбb=3.14×30×1.2×294=33KN 卸料力计算:F卸=K卸F落=0.04×33?2 KN
推件力计算:F推=K推F落=0.06×33?2KN
3
总的冲压力:F总冲=F落+F卸+F推=33+2+2=37KN
由于该制件的毛坯及各工序件均为轴对称图形,而且只有一
个工位,因此压力中心必定与制件的几何中心重合。
根据确定的冲压工艺方案和制件的形状特点、要求等因素确定冲
模的类型及结构形式。
(1)模具结构形式的选择 只有拉深件高度比较高时才能采用
落料、拉深复合模具。这是因为浅拉深件若采用复合模,则落料
凸模(兼拉深凹模)的壁厚会太薄,造成模具的强度不足。这里
70,45凸凹模的最小壁厚为bmin==12.5mm,零件的材料强度不是很2
大,能够保证足够的强度,故采用用复合模的结构形式是合理的。 (2)模具工作部分的尺寸和公差的确定
1)计算落料凸、凹模刃口尺寸
本制件为简单轴对称图形,故按配合法计算凸、凹模忍口尺寸。 根据文献[1]查表2-11得:x1=0.5
,(1/4),0.74,0.19由公式得凹模尺寸:Dd=(70-0.5×0.74)=68.76 00根据文献[1]查表2-6得
Zmin=0.072mm Zmax=0.096mm
,0.19则凸模尺寸为Dp=68 0
2)计算拉深凸、凹模工作部分尺寸
根据文献[1]查表4-23得
δp=0.03mm δd= 0.05mm
00凸模尺寸:Dp=(43.8+0.4×0.52)=44 ,0.03,0.03
,0.05,0.05凹模尺寸:Dd=(43.8+0.4×0.52+2×1.3)=46.6 00(3)模具结构的设计
模具根据凹模尺寸,挡料装置、定位销、螺钉等布置,根据文
献[3]查表22.4-30选用后侧导柱模架,凹模周界200×200,上模座GB/T 2855.5,下模座GB/T 2855.6,导柱GB/T 2861.1,导套GB/T 2861.6。其他模板按国家
标准
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选用。
(4)卸料、压边弹性元件的确定
4
1)确定卸料弹簧
计算的卸料力F卸=3 KN,选用四根弹簧,则每根弹簧的受力为
F=750N,选用的弹簧直径为3.0mm,中径为16mm,节距为6.64mm,每圈最大工作负荷为110.65N,每圈最大变形为4.317mm,选用十圈。
H自=6.64×10=66.4mm
取预紧高度为L预=2.4mm
安装高度为H装= H自- L预=(66.4-2.4)mm=64mm
卸料力为F=25.63×30.4=780N>750N,符合要求。 2)确定压边弹性元件
选择压边元件为橡胶。
?确定橡胶的自由高度H自,根据文献[2]表3-9得: H自=L工/0.3+h修模
式中,L工为模具的工作形成再加1~3mm,本模具的行程高度为
L工=21mm,h修模的取值范围为4~6mm,这里取中间值5mm。
H自=(21/0.3+5)mm=75mm
?确定橡胶的横截面积A
A=F/q
F由前可知为F=5KN,q=0.26~0.5MPa,这里取q=0.4 MPa。 2则 A=5000/0.4=12500mm
取橡胶的的直径为160mm,因为压力机的工作台的孔为180mm。 (5)冲裁件的排样
以有废料排样为依据:
b
a
图 3
根据文献[4]查表3-20得a=0.8?,B=1.0?。对于软黄铜要取大点,则a=2mm,b=2mm。
5
图 4
序号 名称 数量 材料 规格/mm 热处理 1 内六角圆柱螺钉 4 35钢 M12×100 2 A型滑动导柱 2 20钢 Φ32×210 渗碳58~62HRC 3 A型圆柱销 2 35钢 Φ12×100 4 顶杆 3 45钢 Φ12×100 45~50HRC 5 压边环 1 45钢 Φ89×25 56~58HRC 6 固定挡料销 3 45钢 A10×6 7 A型滑动导套 2 20钢 Φ45×110 渗碳58~62 8 凸凹模 1 T10A 70×125×56 56~58HRC 9 垫板 1 T7A Φ200×50 10 开槽锥端紧定螺1 45钢 M4×10
钉
11 压入式模柄 1 Q235 Φ50×110 12 内六角圆柱螺钉 4 45钢 M12×60 13 卸料螺钉 4 40钢 M8×55 30~35HRC 14 上模板 1 HT250 290×280×50 焖火 15 打料杆 2 45钢 Φ14×200 45~50HRC 16 A型圆柱销 2 45钢 Φ10×60 17 弹簧 4 65Mn Φ1.8×16 18 卸料板 1 Q275 200×70×12 19 凹模 1 T10A 200×70×20 60~62HRC 20 打料块 1 40钢 Φ45×33 40~45HRC
6
21 凸模 1 45钢 Φ42.6×67 60~62HRC 22 垫块 1 45钢 200×70×50 23 下模板 1 45钢 290×280×50 焖火
?凹模高度的校核
根据文献[3]查表20.1-18凹模的强度计算公式:H?1.5F2d (1,),3dS0
根据文献[2]查表4-12得бs=353Mpa,
d=70mm, d0=90mm,F=78000N
1.5,780002,70(1,)H==12.6mm 3533,90
凹模的厚度20mm>H,符合要求。
?凸模的长度校核
根据文献[3]查表20.1-10凸模的稳定能力校核计算公式:
32Ed0Lmax=C t,
(f)查表20.1-11得C=0.1 3根据文献[2]查表4-12得τ=450MPa,E=200×10MPa d0=90mm,t=1.2mm
32,200,90Lmax=0.1?73mm 1.2,450
凸模的高度为H=67??Lmax,符合要求。
其它尺寸及销钉、螺钉等的确定都是事先按照强度计算来选择
的。
由于该制件是一件小型制件,且精度要求不高,因此选用开式
可倾压力机。它具有工作台面三面敞开,操作方便,成本低廉的
优点。由于冲裁、拉深复合模的压力行程的特点是在开始阶段即
需要很大的压力,而在拉深阶段所需的反而要小的多。因此若按
总的压力来选取压力机,很可能出现虽然总的压力满足要求,但
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是在开始阶段冲裁时已经超载。同时,选用拉深压力机还应该对
拉深功进行校核,否则会出现压力机在力的大小满足要求,但是
功率有可能过载,飞轮转速降低,从而引起电动机转速降低过大,
损坏电动机。因此精确确定压力机压力应该根据压力机说明书中
给出的允许工作负荷曲线,并校核功率。但是在一般条件下,可
以根据生产车间的实际情况,在现有压力机中选取。在这里根据
总压力为148 KN,根据文献[5]表2-3提供的压力机公称压力序列
中选取350KN的压力机,型号为J23-35。
模具的总体尺寸长290宽280高214.2,压力机参数如表1-2。
型号 J23-35 公称压力/KN 350 最大闭合高度/mm 280 滑块行程/mm 80 闭合高度调节量/mm 60 滑块行程次数/ 滑块中心线至床身50 205 -1距离/mm mm
立柱距离/mm 300
前后 380 工作台尺寸/mm 左右 610
前后 200
工作台孔尺寸/mm 左右 290
直径 260
厚度 60 垫板尺寸/mm 直径 150
直径 50 模柄孔尺寸/mm 深度 70
前后 190 滑块底面尺寸/mm 左右 210 床身最大可倾斜角度/(º) 20
零(部)件名产品型号 共 页 冷冲压称 南昌航院 工艺卡电器开关零(部)件型片 产品名称 第 页 网芯零件 号
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材料牌号材料技术每毛坯可制件毛坯尺寸 毛坯质量 辅助材料 及规格 要求 数
H62(软)条料710Φ45×16 ×7210 ×1.2
工序工序工序内加工简图 设备 工艺工号 名称 容 装备 时 1 下料 剪床Q11-3
上裁板 ×1200
710
×72
2 冲压 落料、J23-25
拉深
3 检验 按产品
图纸检
验
4 5 6
编制 审核 会签
(日期) (日期) (日期)
9
通过两个星期的冲模设计,是对以前所学知识的一次综合运用,
做到学有所用,既是对自己能力的锻炼也是对自己学习的检验,
为以后走上工作岗位打好基础。同时对以前感到困惑的
知识点
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,
通过这次设计,豁然开朗。同时感谢老师耐心的指导和同学的帮
助。
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文献[1]---姜奎华主编.冲压工艺与模具设计. 北京:机械工业出版社 1998
文献[2]---史铁梁主编.模具设计指导. 北京:机械工业出
版社 2003
文献[3]---肖祥芷、王孝培主编.中国模具设计大典(3).南昌:江西科技出版社 2003
文献[4]---《冲模设计手册》编写组编著. 冲模设计手册.北京:机械工业出版社 1996
文献[5]---陈锡栋、周小玉主编. 实用模具技术手册.北京:机械工业出版社 20001
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