CD1型3T電動葫蘆壓繩板工藝分析及沖裁模具設(shè)計-落料沖孔復(fù)合模含7張CAD圖

CD1型3T電動葫蘆壓繩板工藝分析及沖裁模具設(shè)計-落料沖孔復(fù)合模含7張CAD圖,cd1,電動葫蘆,壓繩板,工藝,分析,模具設(shè)計,沖孔,復(fù)合,cad CD1型3T電動葫蘆壓繩板工藝分析及沖裁模具設(shè)計 摘 要 本文論述了沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；對電動葫蘆壓繩板工件的沖裁工藝性進(jìn)行了詳細(xì)的分析；結(jié)合工件外形及結(jié)構(gòu)特點設(shè)計了一副倒裝復(fù)合沖裁模具。在本副復(fù)合模具中，為使工件成型，通過沖孔落料的方式完成工序。設(shè)計的過程包括利用CAD軟件繪制零件的二維圖、零件工藝分析、工序排樣設(shè)計、沖裁力的計算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計以及沖壓設(shè)備的選用和校核。 關(guān)鍵詞：電動葫蘆壓繩板；倒裝復(fù)合模；沖裁 ABSTRACT This paper discusses the current situation and development trend of stamping technology, analyzes the blanking process of the electric hoist rope pressing plate in detail, and designs a pair of inverted composite blanking die combined with the shape and structural characteristics of the workpiece. In this composite die, in order to make the workpiece forming, the process is completed by punching and blanking. The design process includes drawing the two-dimensional drawing of the part with CAD software, analyzing the process of the part, designing the process layout, calculating the punching force, designing the die structure and selecting and checking the punching equipment. Key words:Electric hoist rope pressing plate；Inverted compound die；Blanking 目 錄 第一章 緒論 5 1.1沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 5 1.2畢業(yè)設(shè)計課題的意義及目的 5 1.2.1選題意義 5 1.2.2選題目的 5 1.3本文主要研究內(nèi)容 6 第二章 沖壓工藝設(shè)計與計算 7 2.1沖壓件工藝分析及工藝方案的確定 7 2.1.1壓繩板工藝分析 7 2.1.2沖壓工藝方案的確定 7 根據(jù)對零件的分析選擇落料沖孔復(fù)合模具來進(jìn)行沖裁加工。 7 2.1.3模具總體方案的確定 7 2.2沖裁工藝計算 7 2.2.1排樣設(shè)計 7 2.2.2沖壓工藝力的計算 9 2.2.3壓力中心的計算 9 2.2.4模具工作零件設(shè)計 10 2.2.5壓力機(jī)公稱壓力的選取 11 第三章 沖裁模具主要零部件的設(shè)計 12 3.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 3.2.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定方式 12 3.2.2凹模刃口形式 12 3.2.3凹模的外形設(shè)計 12 3.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 1、凸模的結(jié)構(gòu)形式 13 2、凸模長度的確定 13 3、凸模的固定方式 14 3.3凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 凸凹模設(shè)計 14 3.4卸料零件的設(shè)計 15 3.5固定板的設(shè)計 16 3.6模架及模柄的選擇 16 3.6.1模架的選擇 16 3.6.2模柄的選用 17 第四章 壓力機(jī)校核 18 4.1壓力機(jī)選擇 18 4.2壓力機(jī)校核 18 第五章 模具裝配圖 19 致謝 21 參考文獻(xiàn)： 22 第1章 緒論 1.1沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 沖壓成形是一種通過工藝模具對材料施加拉，壓，剪等力的作用。從而造成板料或條料發(fā)生塑性變形的一種成型工藝。有的加工過程中使用的模具對板料施加一份拉應(yīng)力，促使板料發(fā)生塑性變形（形狀尺寸發(fā)生變化）。有的模具對板料施加一份剪切力，導(dǎo)致板料板料之間的分離，從而得到一些所需要的尺寸、形狀和性能。這些都屬于沖壓加工的工藝手段。沖壓加工一般是把板料和條料當(dāng)成原材料加工的工藝過程，有時也稱之為板材沖壓。 隨著世界工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,競爭越來越激烈,產(chǎn)品質(zhì)量、成本等的重要性也逐漸成為人們關(guān)注的焦點。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的沖壓成形技術(shù)必將會進(jìn)行徹底的變革。沖壓工藝的發(fā)展呈現(xiàn)出了數(shù)字化、科學(xué)化、綜合化、快速化以及復(fù)合化發(fā)展趨勢。 1.2畢業(yè)設(shè)計課題的意義及目的 1.2.1選題意義 在現(xiàn)代建筑業(yè)中，起重機(jī)有著非常廣泛的作用，起重機(jī)的廣泛應(yīng)用必定會加大有關(guān)起重機(jī)零部件的生產(chǎn)需求，同時也就推動了起重機(jī)副業(yè)的發(fā)展，如沖壓模具。壓繩板作為起重機(jī)一個必不可少的零件，在整個起重機(jī)中承擔(dān)著一個支撐的作用，而且其結(jié)構(gòu)簡單，且生產(chǎn)批量較大，非常適合用沖壓模具制造。 1.2.2選題目的 能夠了解不同沖壓模具之間不同的工藝特性，掌握不同板料在其成型過程對于模具的一些工藝要求，同時能夠了解不同模具之間的制造特點，能在實踐生產(chǎn)中根據(jù)其需要的模具型腔和加工工藝靈活的選擇不同的模具。 1.3本文主要研究內(nèi)容 如圖所示，本次畢業(yè)設(shè)計的對象是電動葫蘆壓繩板，分析其沖壓工藝并設(shè)計其沖壓模具。通過AutoCAD來設(shè)計并且繪制其二維零件圖和裝配圖。此次涉及的壓繩板材料為65Mn，厚度為4mm，根據(jù)提供的零件圖可得其展開尺寸為50*42,塑性較好，屈服強(qiáng)度適合沖裁加工，有著不錯的沖裁工藝性。 該壓繩板涉及的工序較，有落料、沖孔、彎曲及成型等諸多工序，本說明書是關(guān)于落料、沖孔兩道工序的設(shè)計。其次根據(jù)零件圖可得其展開展開的工件圖，工件圖如圖所示。 圖1-1 零件二維圖 圖1-2 工件展開圖 第二章 沖壓工藝設(shè)計與計算 2.1沖壓件工藝分析及工藝方案的確定 2.1.1零件工藝分析 該工件是壓繩板，厚度為4mm，幾何形狀規(guī)則，且沒有懸臂和尖角等，要求能夠大批量生產(chǎn)。材料為65Mn，是常見的沖壓材料，根據(jù)手冊可知有著良好的塑性，適合沖裁加工。 該零件的公差是自由公差為IT14等級，模具精度IT12，因此可以通過普通沖裁方式保證零件的精度要求。 2.1.2沖壓工藝方案的確定 落料、沖孔為本零件的第一道工序，本次設(shè)計采用落料沖孔復(fù)合模，此模具結(jié)構(gòu)簡單，滿足大批量生產(chǎn)需求，且效率好，精度高。 2.1.3模具總體方案的確定 （1） 模具類型確定 選擇倒裝式落料沖孔復(fù)合模，其相對正裝復(fù)合模有著操作簡單，安全性較高且能夠直接導(dǎo)出廢料等優(yōu)點。 （2） 模具零件結(jié)構(gòu)形式確定 1） 送料及定位方式：采用手工送料，導(dǎo)料銷導(dǎo)料，擋料銷擋料。 2） 卸料與出件方式：采用彈性卸料裝置卸料，剛性推件裝置推件。 3） 模架選用：選用對角導(dǎo)柱模架。 2.2沖裁工藝計算 2.2.1排樣設(shè)計 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度、制件在條料上的布置形式及工件形狀，選擇有廢料的直排排樣類型。 (1)搭邊的選擇 為保證零件質(zhì)量和送料方式和送料方便，且為了補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，搭邊不宜過大，也不宜過小。查表得搭邊a1=2.5mm，側(cè)搭邊a=3.2mm，查文獻(xiàn)7表2-4-68，選擇板料規(guī)格2000mm×1000mm。 沖壓件面積（包括沖出的兩個圓孔） (2)條料寬度的確定 步距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離，用S表示。步距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。此處步距為：S=D+a1=50+2.5=52.5mm；又因為條料在模具中沒有采用側(cè)壓裝置，所以條料寬度：B= [D+2a+2δ+c] 0 –δ，查表2.8得裁板誤差△=1mm，c=0.8，所以B=51.2。采用橫排裁剪的方式，于是得到圖2-1所示排樣圖。 圖2-1排樣圖 （3）材料利用率的計算 一個步距內(nèi)的材料利用率： 式中 F——一個步距內(nèi)沖壓件面積； n——一個步距內(nèi)沖壓件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； S——步距（mm）； 條料數(shù)：，可裁39條 每條件數(shù)：，可裁19件 板料可沖總件數(shù)：件 板料利用率： 2.2.2沖壓工藝力的計算 (1)沖裁力的計算 因為此沖裁件沒有特殊要求，所以采用普通平刃口沖裁的方法。 由于采用復(fù)合沖裁，則總沖裁力F沖裁為落料力F落料和沖孔力F沖孔之和。查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表1.4.1得：65Mn抗剪強(qiáng)度=600Mpa；系數(shù)K考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙的波動（數(shù)值的變化或發(fā)布不不均）潤滑情況、材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取K=1.3。 L落料=184mm，L沖孔=56.52mm F落料=KtL落料b=1.3X4mmX184mmX600Mpa=574kN F沖孔=KtL沖孔b=1.3X4mmX56.52mmX600Mpa=176kN F沖裁=F落料+F沖孔=574kN+176kN=750kN (2)卸料力和推件力的計算 當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上。為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出。 查表3-8[1]得K卸=0.045、K推=0.055； F卸=K卸F落料=0.045X574kN=25.83kN F推=nK推F沖孔=0.055X176kN=10.23kN 2.2.3壓力中心的計算 壓力中心顧名思義就是指沖裁力合力的作用點。既然作為合力的作用點，所以應(yīng)該使它與模具的幾何中心重合，使得模具不會發(fā)生局部過載，向一邊偏移的現(xiàn)象。如果壓力中心不在模具的幾何中心使得模具受力不均勻，會導(dǎo)致模具部分沖裁高，加速模具的損壞，降低模具的使用壽命，也可能磨損模具，降低模具的精度，影響加工制造。 形狀規(guī)則的工件的壓力中心就是他的幾何中心。而該零件只有Y軸對稱，并不是完全對稱的。根據(jù)文獻(xiàn)[2]計算出它的壓力中心。 （1） 先按照比例畫出制件的輪廓圖 （2） 在上述圖的左邊定一個平面坐標(biāo)系 （3） 計算每個凹模的中心，并記下他們到x軸的距離,用，，，...表示，到y(tǒng)軸的距離，用，，，... 表示。 （4） 計算出每個凸模的周長 （5） 根據(jù)力矩平衡原理，可得壓力中心的坐標(biāo)為 帶入計算得=（25,18.18） 則壓力中心圖如下： 圖2-2 壓力中心示意圖 2.2.4模具工作零件設(shè)計 工作零件包括凸模、凹模以及凸凹模。此零件是單件生產(chǎn)，故此模具制造宜采用配作法。落料時，選凹模為設(shè)計基準(zhǔn)件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差；零件上的兩個孔以凸模為基礎(chǔ)，只需計算凸模的刃口尺寸及制造公差；凸凹模刃口尺寸分別以落料凹模和沖孔凸模刃口實際尺寸按要求配作，保證單邊間隙Zmin即可。 由圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料件，50、42由落料獲得，Φ9由沖孔獲得，查表得：Zmin=0.32mm，Zmax=0.44mm，則Zmax-Zmin=0.12mm。 落料凹模和沖孔凸模刃口的制造公差分別按照IT7和IT6級選取，公差由GB/T1800.3-2009查得。50、Φ9、42尺寸公差按ST7級精度查表得偏差值：、、；落料凹模和沖壓凸模刃口尺寸計算如下： （1）落料（、） Dd =（Dmax - △） Dp =（Dd - Zmin） 查表3-13[3]、3-14[3]得，均取1/4△=0.1，50=0.5，42=0.5。 校核間隙，因為+=0.1+0.1=0.2，不滿足+≤Zmax-Zmin條件，此時取取0.4（Zmax-Zmin），取0.6（Zmax-Zmin），即=0.048，=0.072 1） Dd =（50-0.5x0.4）=49.8（mm） Dp =（49.8- 0.32）=49.48（mm） 2） Dd =（42-0.5x0.4）=41.8（mm） Dp =（41.8-0.32）=41.48（mm） （2） 沖孔（） dp=（dmin + ） dd =（dp + Zmax） 查表3-13[3]、3-14[3]得=0.07，=0.07，=0.5。 校核間隙，因為+=0.07+0.07=0.04，不滿足+≤Zmax-Zmin條件，此時取取0.4（Zmax-Zmin），取0.6（Zmax-Zmin），即=0.048，=0.072 dp=（9 + 0.5x0.28）=9.14（mm） dd =（9.14+ 0.114）=9.254（mm） （3） 孔心距（19±0.15） Ld=(Lmin+0.5)±/8=（19+0.5x0.3）±0.3/8=19.15±0.04（mm） 2.2.5壓力機(jī)公稱壓力的選取 采用彈壓卸料裝置和剛性出件的模具，有前述計算出的沖裁工藝力，確定模具結(jié)構(gòu)形式之后，可得到總的沖壓力F總為： F總=F沖裁+F卸+F推=750kN+25.83kN+10.23kN=786.23kN 沖裁時，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁時各工藝力的總和F總，所以壓力機(jī)公稱壓力初步選1000KN，查表，壓力機(jī)初選為J23—100。 第三章 沖裁模具主要零部件的設(shè)計 3.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模的設(shè)計主要是解決凹模的結(jié)構(gòu)及固定方法、凹模刃口形式和凹模的外形設(shè)計。 3.2.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定方式 沖裁零件形狀接近于長方形，因此其凹模外形選擇矩形，通過用螺釘、銷釘固定在凹模固定板內(nèi)，其螺釘與銷釘與凹?？妆陂g距不能太小否則會影響模具強(qiáng)度和壽命。一般螺孔與銷釘孔間、螺孔或銷孔與凹模刃口件的距離取大于兩倍孔徑值。 3.2.2凹模刃口形式 考慮到凹模的使用壽命以及卸料方便，則刃口形式選用直壁刃口的結(jié)構(gòu)形式。 3.2.3凹模的外形設(shè)計 根據(jù)工件的最大外形尺寸b=50mm和材料的厚度4mm，查表得：K=0.6,則可計算出凹模各尺寸如下： H=Kb=0.6x50mm=30mm C=（1.5～2）H=（1.5～2）x30=45～60mm，取c=50mm 則：A=50mm +50mm x 2 =160mm B=42mm + 50mm x 2 =142mm 依據(jù)計算出來的尺寸查表3-31[1]可知實際的凹模尺寸應(yīng)該為 A x B x H =160mm x160mm x 30mm 凹模的材料選用Cr12MoV，工作部分熱處理熱處理硬度為58～62HRC。 圖3-1 凹模 3.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、凸模的結(jié)構(gòu)形式 該零件凸模結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模。工件中有2個孔，大小相等，因此只需設(shè)計1個凸模。 2、凸模長度的確定 模具采用彈性卸料裝置卸料,剛性推件裝置推件，所以凸模長度計算公式：L=h1+h2+t+A+1 式中：h1--凸模固定板高度；26 h2--卸料板厚度；20 t--材料厚度；4 A--增加長度；6 所以L=26+20+4+6+1=57mm 3、凸模的固定方式 此凸模采用臺階固定。凸模二維圖如圖所示。 圖3-2 沖孔凸模 3.3凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸凹模設(shè)計 L = h1+h2+h3+t+1 =4mm+20mm+17mm+27mm+1 =69mm 式中 h1—卸料板厚度 h2—卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之間距離，由于采用彈性元件-橡膠卸料，根據(jù)經(jīng)驗值一般取（15~25）mm,在此取17mm。 h3—凸凹模固定板的厚度 凸凹模的材料選用Cr12MoV，工作部分熱處理熱處理硬度為60～62HRC。 圖3-3 凸凹模 3.4卸料零件的設(shè)計 卸料板的外形尺寸與凹模外形尺寸相同，此模具卸料板僅做卸料使用，所以可根據(jù)經(jīng)驗自取10-20mm，此處選取20mm，則卸料板的尺寸為160x160x 20，材料為45鋼，淬火硬度為43-48HRC。 圖3-4 卸料板 3.5固定板的設(shè)計 凸模固定板的作用是將凸模固定在上模座的正確位置上，凸模固定板的外形與凹模輪廓尺寸基本上一致，厚度可取凹模厚度的80%～90%。查文獻(xiàn)得凸模固定板厚度為26mm，材料選用45鋼，凸凹模固定板的設(shè)計同凸模固定板一樣，墊板的外輪廓尺寸同樣和落料凹?；疽恢?，厚度可取5-12mm，查JB/T7643.2-200，此處墊板取5mm。凸模固定板和凸凹模固定板選用45鋼并無需熱處理，墊板材料也選擇45鋼，淬火HRC43-48。 3.6模架及模柄的選擇 3.6.1模架的選擇 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝，調(diào)試，維修模具，該復(fù)合模采用對角導(dǎo)柱模架。根據(jù)凹模的計算尺寸取凹模長度L=160mm，寬度B=160mm，查GB/T2861.2-1990得：對角導(dǎo)柱模架 上模座尺寸為315x315x50(GB/T2851.1-1990)； 下模座尺寸為315x200x60(GB/T2851.1-1990)； 導(dǎo)柱分別為 Φ45x200，Φ50x200GB/T2851.1-1990)； 導(dǎo)套分別為 Φ45x125x48,Φ50x125x48(GB/T2851.1-1990)； 3.6.2模柄的選用 模柄是連接上模與壓力機(jī)的零件，常用于1000KN以下的壓力機(jī)的模具安裝。根據(jù)初選設(shè)備J23-100凸緣模柄的尺寸，查JB/T7646.1-1994得模柄尺寸為Φ60mmx75mm。 第四章 壓力機(jī)校核 4.1壓力機(jī)選擇 有前述計算出的沖裁工藝力，確定模具結(jié)構(gòu)后，可得到總的沖壓哭F總為：F總=F沖裁+F卸+F推=786.063kN。由于沖裁時，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁時各工藝力的總和F總，所以壓力機(jī)公稱壓力初步選1000KN，查表1-7[3]，壓力機(jī)初選為J23—100開式雙柱可傾壓力機(jī)。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力 1000KN 滑塊行程 130mm 行程次數(shù) 38次∕min 最大閉合高度 480mm 最大裝模高度 380mm 工作臺尺寸（前后×左右） 710mm x 1080mm 模柄孔尺寸 Φ60 x 75mm 4.2壓力機(jī)校核 下模座平面的最大外形尺寸為：310mm x 200mm，長度方向單邊小于壓力機(jī)工作臺平面尺寸710X1080mm，因此滿足模具安裝要求。 模具閉合高度為：225mm，小于壓力機(jī)的最大閉合高度480mm，因此所選設(shè)備合適。 第五章 模具裝配圖 圖5-1 裝配圖 致謝 伴隨著此次畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束，四年的本科學(xué)習(xí)也進(jìn)入了尾聲，在這里我向所有在此次畢業(yè)設(shè)計中給與我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示由衷的感謝，感謝他們在我需要幫助的時候耐心的指導(dǎo)我，感謝他們拿出寶貴的時間為我解決問題。 本次畢業(yè)設(shè)計是在魏楓老師的悉心指導(dǎo)下完成的，受此次疫情影響，學(xué)校無法開學(xué)，使得我們無法面對面與老師交流。在這將近四個月的畢業(yè)設(shè)計過程中，我通過互聯(lián)網(wǎng)向魏楓老師提出問題，老師總是不厭其煩的為我講解，他的工作態(tài)度和工作風(fēng)格促使我能順利完成畢業(yè)設(shè)計，我想，師者傳道受業(yè)解惑就是如此。 最后再次感謝魏楓老師的悉心教導(dǎo)，同時也要感謝我的父母，感謝他們能夠支持我完成這四年的學(xué)業(yè)，本人工程實踐經(jīng)驗與理論水平有限，時間較短，設(shè)計過程中難免存在錯誤，懇請廣大老師不吝批評指正。 參考文獻(xiàn)： [1]許波.杯蓋沖壓工藝與模具設(shè)計.考試周刊,2014. [2]河國珠.沖壓模具設(shè)計實例模板.科技致富向?qū)?2015. [3]Lee Young -Seon；Lee Jung -Hwan；Choi Jong -Ung；IshiKawa T Experimental and analytical evaluation for elastic deformation behaviors of cold forging tool[J] .2002（01）. [4]L.?Schub1er.?Fifty?years?of Change.SMI?.April 1977. [5]鐘佩思,沈友徽，馬靜敏等.模具先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢綜述[J] .模具制造,2005（3）. [6]三大特點概述我國當(dāng)前沖壓模具技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r-中國壓鑄網(wǎng). [7]金敦水. 沖壓模具間隙分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].煤礦機(jī)械，2010，（05） [8]趙光慶，張訓(xùn)純，王川竹，孫軍強(qiáng)，張恩承.現(xiàn)代快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)[J].模具工業(yè)，2000（03）：3-7. [9]McCormack Conor；Monaghan John A finite element analysis of cold-forging dies using two-and three dimensional models[J].2001（1-3）. [10]李維先.我國鍛壓技術(shù)初探[J].鍛壓技術(shù).?1984.?No.?4. 20