模具課程設(shè)計(jì)雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì)

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1、

2、 沖壓模具課程設(shè)計(jì) 題 目:雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì) 專 業(yè):機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí):機(jī)電141 姓 名: 學(xué) 號(hào):201410824124 指導(dǎo)教師: 提交日期:2017年1月3日 目錄 前言 2 一、題目要求 2 二、制件的工藝分析 2 1、材料分析 2 2、結(jié)構(gòu)分析 3 3、精度分析 3 三、工藝

3、方案的確定 3 四、排樣圖的確定 3 1、材料利用率的計(jì)算及排樣圖的繪制 4 五、壓力中心的計(jì)算 4 1、壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式: 4 2、各線段的重心坐標(biāo): 4 3、壓力中心坐標(biāo)為: 5 六、計(jì)算沖壓初選壓力機(jī) 5 七、模具刃口尺寸計(jì)算 5 1、落料件尺寸的計(jì)算 5 2、沖孔尺寸計(jì)算: 6 八、模具工作零件及其他零件設(shè)計(jì)與計(jì)算 7 1、凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2、定位零件的確定 7 3、卸料裝置的確定與計(jì)算 7 4、標(biāo)準(zhǔn)模架及連接固定件的設(shè)計(jì) 7 5、卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 九、裝配圖與零件圖(見CAD圖) 10 十、總結(jié) 10

4、 前言 模具課程設(shè)計(jì)是CAD/CAM專業(yè)教學(xué)計(jì)劃安排的非常重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選內(nèi)容。其目的在于鞏固《模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)》所學(xué)知識(shí),熟悉有關(guān)資料,樹立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握正確的設(shè)計(jì)方法,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),學(xué)生在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫說明書和查閱參考文獻(xiàn)等方面受到一次綜合的訓(xùn)練,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力 一、題目要求 名稱:雙耳止動(dòng)墊圈, 材料:20鋼 生產(chǎn)批量:大批量 材料厚度:t=1.5 mm 尺寸結(jié)構(gòu)如右圖 二、制件的工藝分析 1、材料分析 20鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)

5、鋼,具有較好的沖裁成形性能。 2、結(jié)構(gòu)分析 雙耳止動(dòng)墊圈是一般的沖裁件,其特點(diǎn)是:零件結(jié)構(gòu)簡單,工件尺寸小,尺寸精度低,材料強(qiáng)度不高,外形有圓弧連接過度,對(duì)沖裁加工較為有利,零件上一個(gè)孔其中最小孔徑為10mm,大于沖裁最小孔徑 dmin≥ t=1.5的要求。另外,經(jīng)計(jì)算直徑為φ10mm的孔距零件外形之間的孔邊距為6mm,大于沖裁件最小孔邊距 Lmin≥1.5t=2.25mm 的要求。所以,該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。 3、精度分析 零件上沒有尺寸標(biāo)注了公差要求,則其公差要求都屬于IT14。所以,普通沖裁可以滿足零件的精度要求。 圖 1 三、工藝方案的確定 雙耳止動(dòng)墊圈一般

6、有以下三種沖裁工藝方案 方案一:先落料,后沖孔,采用兩套單工序模生產(chǎn)。 方案二:落料—沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三:沖孔—落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 對(duì)三種方案進(jìn)行分析如下: 1、方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需兩道工序、兩副模具,生產(chǎn)效率低,零件精度較差,難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。 2、方案二只需一副模具,沖壓件的形狀位置精度和尺寸精度易于保證,且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀簡單對(duì)稱,模具制造并不困難。 3、方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率也很高,但與方案二相比生產(chǎn)的零件精度稍差。需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正,保證沖壓件的形狀位置精度

7、。模具制造和裝配較復(fù)合模略復(fù)雜,沖孔落料復(fù)合?;窘Y(jié)構(gòu)。所以,比較三個(gè)方案,采用方案二生產(chǎn)更為合理。 現(xiàn)對(duì)復(fù)合模中凸凹模壁厚進(jìn)行校核(結(jié)構(gòu)見圖3)。查資料可知,當(dāng)材料厚度t為1.5mm時(shí),凸凹模最小壁厚為4mm,而該零件上10的孔距零件外形之間的孔邊距6mm,能滿足復(fù)合模凸凹模最小壁厚的要求。因此,該零件可以采用復(fù)合模生產(chǎn)。 圖3 四、排樣圖的確定 1、材料利用率的計(jì)算及排樣圖的繪制 模具導(dǎo)料零件采用無側(cè)壓的導(dǎo)料板裝置 材料寬度: 導(dǎo)料板間距離: 查《模具設(shè)計(jì)與制造》得:取a1=2.2mm,a=2.5mm。 分析零件形狀,應(yīng)采用單直排或著雙直排的排樣方式,分析材料利用率,

8、則確定零件的排樣方式有如圖4所示。 圖4 現(xiàn)查資料,選用900mm1800mm的鋼板,每張鋼板可剪成20張(441759)。搭邊取值2.5mm和2.2mm,條料寬度為44mm 步距為47.4mm 條料寬度B :B=(D+2a)=(39+22.5)=44mm 步距S :S=30+1.2=31.2mm 一個(gè)步距的材料利用率η:η=100%==100%=70.6% 總利用率η=100%==100%=67.2% 其具體排樣圖如圖5所示。 圖5 五、壓力中心的計(jì)算 零件是一個(gè)非對(duì)稱的零件,所以零件的壓力中心如下

9、計(jì)算(見圖6),則: 圓弧線段的中心壓力: 1、壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式: L1=19.7mm L2=16mm L3=19.7mm L4=mm L5=5.8mm L6=12mm L7=6.8mm L8=mm L9=mm L10=mm 2、各線段的重心坐標(biāo): X1=-18.2,Y1=8 X2=-28,Y2=0 X3=-18.2,Y3=-8 X4=-8.9,Y4=-7.2 X5=-6,Y5=-13.1 X6=0,Y6=-16 X7

10、=6,Y7=-12.6 X8=0,Y8=0 X9=4.8,Y9=3.6 X10=-7.6,Y10=8.1 3、壓力中心坐標(biāo)為: 六、計(jì)算沖壓初選壓力機(jī) 沖裁力基本計(jì)算公式為 此例中零件的周長為152.2 mm(落料周長為120.8mm,沖孔周長為31.4mm),材料厚度1.5mm,20鋼的抗剪強(qiáng)度取350MPa,則沖裁該零件所需沖裁力為 F落 F沖 F= F落+ F沖104kN 根據(jù)資料,可求得: 卸料力為 推件力為 F沖= 零件所需得公稱壓力為 一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30% 所以,公稱壓力 根據(jù)附表1,初選設(shè)備為開式壓

11、力機(jī)JH23-25 七、模具刃口尺寸計(jì)算 1、落料件尺寸的計(jì)算 根據(jù)零件形狀特點(diǎn),刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。 落料件尺寸的計(jì)算,落料基本計(jì)算公式為: 查公差配合表,落料件尺寸都為IT14,所以x=0.5. (1)、尺寸,經(jīng)查圖7得該零件凸、凹模最小間隙Zmin=0.21mm,最大間隙Zmax=0.25mm;查資料可知凸模制造公差,凹模制造公差,將以上各值代入≤,校驗(yàn)是否成立,不成立,取=0.4*(Zmax-Zmin)=0.016 =0.6*(Zmax-Zmin)=0.024 校核:0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.

12、04mm校核不等式成立 (2)、尺寸,查得其、、數(shù)值同上一尺寸,=0.020mm,則 校核:0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立。滿足間隙公差條件, 故:, (3)、尺寸,查得其、、、數(shù)值同上一尺寸, 校核:0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立,滿足間隙公差條件, 故:, (4)、尺寸,查得凸模制造公差,凹模制造公差,校驗(yàn)是否成立,不成立,取=0.4*(Zmax-Zmin)=0.016 =0.6*(Zmax-Zmin)=0.024該尺寸為雙邊磨

13、損尺寸,所以計(jì)算時(shí)取雙面間隙。 校核:0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立 (5)、尺寸,查得凸模制造公差,凹模制造公差。且該尺寸為單邊磨損尺寸,則計(jì)算時(shí)取單面間隙。 校核:校核:0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立 2、沖孔尺寸計(jì)算: 沖孔基本公式為:, 尺寸,查得凸模制造公差,凹模制造公差。驗(yàn)證是否滿足≤,所以 校核:(滿足間隙公差條件) 圖7 八、模具工作零件及其他零件設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采

14、用復(fù)合模生產(chǎn),直接同時(shí)沖孔和落料,采用常見非圓凸模的結(jié)構(gòu)形式,與凸模固定板采用過渡配合。凹模采用整體凹模,各沖裁的凹??拙捎镁€切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),裝壓力中心與模柄中心線重合,其輪廓尺寸計(jì)算 凹模采用整體式,查資料可求得: 凹模高度: 凹模壁厚: 其中,倒裝復(fù)合模最小壁厚 所以,凹模的總長, 凹模的寬度。 則,初選凹模板規(guī)格為 2、定位零件的確定 由以上分析已知,由于零件的料厚為1.5mm,所以可以采用彈性卸料,模具的定位零件采用導(dǎo)料銷與固定擋料銷配合使用。 3、卸料裝置的確定與計(jì)算 零件的材料厚度較厚,可以采用彈性卸料,并在

15、卸料板上面開設(shè)與零件形狀一致的凸模避讓孔。卸料板的外形尺寸與凹模周界相同(100mm100mm),厚12mm。 4、標(biāo)準(zhǔn)模架及連接固定件的設(shè)計(jì) 由計(jì)算已知,該凹模的外形尺寸為100mm100mm,為了操作方便模具采用后置導(dǎo)柱模架,根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,可查設(shè)計(jì)手冊(cè)中的滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架,得100mm100mm凹模周界的閉合高度與初選壓力機(jī)的最大閉合高度不符合。所以,凹模板規(guī)格改為200mm160mm19mm 模架規(guī)格為: 上模座200mm160mm40mm; 下模座200mm160mm45mm; 導(dǎo)柱28mm170mm; 導(dǎo)套28mm100mm38mm。 該例中所需沖壓力計(jì)算為1

16、43.52KN,初選壓力機(jī)為J23—25。 模具中模柄采用凸緣模柄,選用規(guī)格的模柄。 模具中上模采用墊板以保護(hù)上模座,墊板的外形尺寸同凹模周界,厚度取10mm; 凸模的固定采用了凸模固定板,其外形尺寸也為凹模的周界尺寸,厚度取16mm。 根據(jù)模具的尺寸,選用M6螺釘和φ10的圓柱銷。凸模采用非圓形直通式凸模。 5、卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1、為保證橡膠正常工作,所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求: 式中: 橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力,N; 卸料力,N。 5.2、為保證橡膠不過早失效,其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的45%,一般取 式中:橡膠允許的總壓縮量,mm; 橡膠的自

17、由高度,mm。 橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%~15%。 即 式中為橡膠預(yù)壓縮量(mm)。 故 而 式中:卸料板的工作行程,mm,=t+1,t為板料厚度; 凸模刃口修磨量,mm。 =1.5+1+5=7.5mm 橡膠的自由高度mm 取=25mm 橡膠預(yù)壓縮量2.5mm 允許最大壓縮量10mm 5.3、根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能,性形狀和數(shù)量.沖裁卸料用較硬橡膠;拉伸壓料用較軟橡膠. 5.4、 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸。 橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算: 所以,橡膠橫截面積為 式中:橡膠所產(chǎn)生的壓力,設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力Fx

18、(即Fo):p橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力,與壓縮量有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位壓力:A橡膠橫截面積。附表1:橡膠壓縮量和單位壓力表 橡膠壓縮量(%) 單位壓力/Mpa 10 0.26 15 0.5 20 0.74 25 1.06 30 1.52 35 2.1 =20000(mm)=5200N =0.26 Mpa 用矩形橡膠200X160X25 用公式b=校核;a=1600mm求的b=125mm小于200mm所選橡膠橫截面積S32000mm遠(yuǎn)大于模具安裝中所需橡膠面積A=20000mm,所以,所選橡膠橫截面積在扣除挖孔等工藝后仍遠(yuǎn)大于模具安裝中所需橡膠橫截面積

19、,故該橡膠長寬為200100的規(guī)格合理。 所以,選用橡膠規(guī)格為20016025mm。 5.5、沖孔凸模的長度計(jì)算 L凸=h1+h2+h3=16+10+16=42mm,查表,選沖孔凸模長度為45mm 式中:h1為凸模固定板厚度 h2為空心墊板厚度 h3為凹模板厚度 5.6、凸凹模長度計(jì)算 L=h1+h2+h+t=16+10+1.5+20=47.5mm h1為凸凹模固定板厚度 h2 為空心墊板厚度 t為材料厚度 h為增加高度,取h為20mm 由以上結(jié)果可初選模具零件如下: 下墊板200x160x8 凸凹固定板200x160x16 卸料板200x160x10 上墊

20、板200x160x10 凸凹模固定板200x160x16 空心墊板200x160x10 凹模200x160x19 凸模10x45 模柄B 50 JB/T7646.3-2008 沖壓設(shè)備主要參數(shù)為:公稱壓力250KN,滑塊行程100次/秒,最大閉合高度250,閉合高度調(diào)節(jié)量70mm,工作臺(tái)尺寸360560 九、裝配圖與零件圖(見CAD圖) 十、總結(jié) 本次設(shè)計(jì),是我的一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練,通過這次訓(xùn)練,我對(duì)模具基礎(chǔ)知識(shí)及工程力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、機(jī)械工程材料專業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí),同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用,將原

21、來看來比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化。這次課程設(shè)計(jì)初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想,鍛練了我綜合運(yùn)用模具設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的理論,結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力,鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過制訂設(shè)計(jì)方案,合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型,正確計(jì)算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料,以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求,之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),達(dá)到了解和掌握模具零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡單模具的設(shè)計(jì)過程和方法,對(duì)如計(jì)算、繪圖、熟練和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(包括手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,因此通過設(shè)計(jì)的實(shí)踐,使我了解到模具設(shè)計(jì)的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序,掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題查閱資料,大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面,培養(yǎng)了我們?cè)谀>吖I(yè)方面的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力,對(duì)將來我在模具方面的發(fā)展起了一個(gè)重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試,是我在機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。

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