3T電動葫蘆滑輪外殼工藝性分析及沖孔模具設(shè)計含11張CAD圖

3T電動葫蘆滑輪外殼工藝性分析及沖孔模具設(shè)計含11張CAD圖,電動葫蘆,滑輪,外殼,工藝,分析,沖孔,模具設(shè)計,11,十一,cad 3T電動葫蘆滑輪外殼工藝性分析及沖孔模具設(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3T電動葫蘆滑輪外殼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(diǎn)設(shè)計了一副單工序沖孔模具。在本副模具中，為使工件成型，通過沖孔的方式完成工序。在利用已有零件圖的情況下，基于工件的工藝性分析設(shè)計了工件的沖裁結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了沖壓工藝力的計算，完成了沖裁凸、凹模刃口尺寸的計算，同時設(shè)計了沖孔模具的具體結(jié)構(gòu)，完成了模具裝配圖及零件圖的繪制，合理選取曲柄壓力機(jī)并完成其校核分析。 關(guān)鍵詞：3T電動葫蘆滑輪外殼；單工序沖孔模具；沖裁  Technological analysis and punching die design of 3T electric hoist pulley shell Abstract: This paper discusses the current situation and development trend of stamping technology, analyzes the stamping process of 3T electric hoist pulley shell in detail, and designs a pair of single process punching 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. In the case of using the existing part drawing, based on the process analysis of the workpiece, the layout drawing of the workpiece is designed, the stamping process force is calculated, the cutting edge size of punch and die is calculated, and the specific structure of the blanking compound die is designed, the drawing of the die assembly drawing and part drawing is completed, and the crank press is selected reasonably and the checking analysis is completed. Key words: 3T electric hoist pulley shell；Single process punching die ； Blanking Ⅰ Ⅳ  目錄 第一章 緒論 1 1.1沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 1 1.2畢業(yè)設(shè)計課題的主要內(nèi)容及意義 2 第二章 工藝設(shè)計 5 2.1工件描述 5 2.2工件工藝分析 5 2.3工藝方案確定 6 2.4模具總體設(shè)計 6 2.5沖壓工藝力的計算 8 2.5.2卸料力、頂件力的計算 9 2.5.3關(guān)于壓力中心的計算 9 2.5.4凸凹模刃口尺寸計算 10 25.5壓力機(jī)公稱壓力的選取 11 第三章 模具零件詳細(xì)設(shè)計 12 3.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定方式 12 3.1.1凹模刃口形式 12 3.1.2凹模的外形尺寸設(shè)計 12 3.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 3.2.1凸模的結(jié)構(gòu)形式 13 3.2.2凸模長度的確定 13 3.2.3凸模強(qiáng)度校核 14 3.2.4凸模的固定方式 14 3.3定位板的設(shè)計 14 3.4導(dǎo)向零件設(shè)計 15 3.5其他零件 15 3.5.1 模座 15 3.5.2 固定板 15 3.5.3 墊板 16 3.5.4 螺釘和銷釘 16 第四章 壓力機(jī)校核 17 4.1壓力機(jī)選擇 17 4.2 設(shè)備校核 17  第一章 緒論 1.1沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 目前整體的環(huán)境還在上學(xué)的我就有很深的認(rèn)識，比較過去，模具方面這幾年有較大發(fā)展［2］。 模具企業(yè)向著技術(shù)大集合化、設(shè)備優(yōu)秀化、產(chǎn)批逐漸有知名度、管理越來越嚴(yán)謹(jǐn)、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展［3］。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有［4］： (1) 建立在CAD/CAE平臺上的一些模具技術(shù)，提高模具設(shè)計的現(xiàn)代化、、智能化水平。 (2) 建立在CAM基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。 (3) 模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術(shù)。 (4) 高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。 (5) 提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)。 (6) 先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。 在很多很專業(yè)上面的技術(shù)方面的突破［5］。 1.2畢業(yè)設(shè)計課題的主要內(nèi)容及意義 一方面是為了我們個人的發(fā)展與鍛煉，方便我們在畢業(yè)后能盡快融入社會的節(jié)奏，我覺得特別特別的有必要。 1.2.1選題依據(jù) 目前整個行情上面研究等方面均取得了較大的進(jìn)展［8］。這樣既節(jié)省了昂貴的實(shí)驗費(fèi)用，也縮短了制模具所需要的整體時間。 1.2.2目的 從以下幾個方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離［11］。 （1）注重開發(fā)精密，復(fù)雜模具； （2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。 （3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)，在很多其他方面很明顯的提高模具的制造和設(shè)計方面的水平。 （4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 1.2.3選題意義 可以使我第一次親密接觸到與我這個模具專業(yè)密切相關(guān)的領(lǐng)域，我覺得我可以收獲到很多其他的東西。  第2章 工藝設(shè)計 2.1工件描述 本次畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品二維造型如下圖，工件料厚4mm，材料為45鋼，生產(chǎn)批量為大批量，在生產(chǎn)該工件時除了需要沖裁出工件外形以外，工件內(nèi)部還需要沖出1個φ40和一個φ30的孔。該沖裁件結(jié)構(gòu)對稱，無凹槽、懸臂、尖角等符合沖裁工藝要求。內(nèi)孔和外形尺寸的公差及孔間距公差均屬于一般公差要求。45鋼是常用沖裁材料，具有良好的沖裁工藝性。所以該沖裁件工藝性良好，適合沖裁。 圖2.13T電動葫蘆滑輪外殼二維圖 2.2工件工藝分析 該零件是一個電動葫蘆滑輪外殼，涉及到機(jī)加工和冷沖壓加工兩種不同類型的加工方法。首先選定材料為45鋼，然后進(jìn)行冷沖壓加工。冷沖壓加工經(jīng)過三個工序，先落料得到板料件，然后拉伸出一個毛坯，之后沖兩次孔。之后進(jìn)行機(jī)加工，如銑床洗平面等。按照任務(wù)書所下達(dá)的任務(wù)需完成工藝性分析及沖孔模具設(shè)計即可。 2.3工藝方案確定 一套單工序模，可以生產(chǎn)出合格的工件，定位精確。 2.4模具總體設(shè)計 （1）模具類型的確定 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用單工序沖裁模。單工序模的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以支撐板做定位，凸模固定板固定兩個沖孔凸模，沖孔廢料從凹?？字苯油瞥?，該結(jié)構(gòu)于操作，而且安全性高，因此采用同時沖2個孔的沖孔模。 （2）模具零件結(jié)構(gòu)形式的確定 1） 壓料板用于壓住工序件，控制材料合理流動或避免局部變形、避免料件移動的零件。 2） 送料及定位方式。采用手工送料。選用整體式定位，主要靠外徑定位，選用定位板。 3） 卸料與出件方式。采用彈性卸料裝置卸料。卸料橡膠選用硬度高一些的，尺寸與卸料板尺寸相同 4） 模架的選用。采用滑動導(dǎo)向模架。 2.6沖壓工藝力的計算 本次設(shè)計中需要計算的沖壓工藝力有沖導(dǎo)正孔及工藝切口的沖裁力、卸料力、推件力。關(guān)于這些沖壓工藝力的計算主要用于選擇壓力機(jī)型號和校核模具各個零件的強(qiáng)度，從而確保模具能夠進(jìn)行正常的生產(chǎn)加工。 2.6.1沖裁力的計算 沖裁力按下式計算： （2.3） 式中 其中影響系數(shù)KP選擇的因素有很多，例如，對于沖裁模刃口的磨損程度、所用材料力學(xué)性能的變化、模具刃口的間隙值等，通常情況下可以取1.3，當(dāng)所用材料的抗剪強(qiáng)度τ無法確定時，可用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取KP=1的近似值進(jìn)行沖裁力計算。 工件材料為45鋼，抗剪強(qiáng)度τ=178MPa，沖裁總邊長L包括一個直徑40mm的孔、1個直徑30mm的孔。 所以一個直徑的孔的沖裁力P=1.3*125.6*4*178=116255.4N 另一個直徑孔的沖裁力P=1.3*94.2*4*178=87191.5N 沖孔沖裁力P=116255.4+87191.5=203446.9N 2.6.2卸料力、頂件力的計算 查參考文獻(xiàn)[1]，由于在實(shí)際生產(chǎn)中對于卸料力和頂件力的影響因數(shù)較多，這兩種力的理論計算往往比較困難，所以一般利用以下經(jīng)驗公式計算： F=k*F沖孔=0.055*203446.9N=11189.6N （2.4） K卸，K頂查參考文獻(xiàn)[1]，分別取0.045和0.055。 2.6.3關(guān)于壓力中心的計算 壓力中心是指沖裁力合力的作用點(diǎn)。既然作為合力的作用點(diǎn)，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。而我的工件形狀稍顯復(fù)雜，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） 先按照比例畫出各個凹模在模具中相應(yīng)位置的二維圖 （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 上側(cè)長邊邊L1=310.2mm 下側(cè)短邊L2=132.7mm 兩側(cè)邊L3=L4=221.5mm 兩側(cè)斜邊L5=L6=150.3mm 一圓孔周長L7=94.2mm 另一圓孔周長L8=125.6mm 帶入計算得=即壓力中心為 2.6.4凸凹模刃口尺寸計算 由工件圖可知，該零件落料時，選凹模為設(shè)計基準(zhǔn)件，零件上的孔以凸模為基礎(chǔ)。 查表3-19和表3-20可知間隙c=（7%-10%）t即 Cmin=7%t=7%*4=0.28mm Cmax=10%t=10%*0.7=0.4mm 磨損系數(shù)x由表3-23查的，凸凹模的制造公差δp、δd查GB/T1800.1-2009并分別取IT6和IT7的公差等級，則凸凹模的刃口尺寸計算如下。 （1） 落料尺寸A1=1384.4mm A1d=（A1-X?）0+δd=（1384.4-0.75*0.45）+0.025=1384.060+0.025 A1p1=(1384.06-2*0.28)-0.016=1383.5-0.016 δp+δd=0.016+0.025=0.041 2Cmax-Cmin=2*0.4-0.28=0.24 δp+δd<2（Cmax-Cmin），故模具精度合適 （2）沖孔尺寸B1=30 B2=40 B1d=(B+x△）-d=30.3375-0.025 B1p=(B1d+2Cmin）0+δp= （30.3375+2*0.28）0+0.016=30.89750+0.016 δp+δd=0.016+0.025=0.041 Sp+Sd＜2（Cmax-Cmin）,所以模具精度合適 B2d=(B+x?)-δd0=（40+0.75*0.45）-0.0250=40.3375-0.0250 B1p=(B1d+2Cmin）0+δp= （40.3375+2*0.28）0+0.016=40.89750+0.016 δp+δd=0.016+0.025=0.041 Sp+Sd＜2（Cmax-Cmin）故模具精度合適 (3)孔心距 C1=C±0.5?=198.01±0.5*0.45=198.01±0.225 2.6.5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=203446.9+11189.6=214635.9N=215KN 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250KN，查表1-7[3]，壓力機(jī)初選為J23—250。其主要參數(shù)如下。 公稱壓力：250KN 最大裝模高度：400mm 工作臺墊板尺寸：1100mm×80mm 模柄孔尺寸φ60mm 第三章 模具零件詳細(xì)設(shè)計 3.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定方式 對于凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)系到模具的使用壽命和成本。若采用整體式凹模，當(dāng)某一部位損壞時就需要進(jìn)行整體更換，而鑲拼式凹模就避免了這一缺點(diǎn)，不僅制造方便而且使用壽命和精度能滿足要求，優(yōu)點(diǎn)還有因為工件尺寸較大，采用該凹模方便維修。通過用螺釘、銷釘固定在凹模固定板內(nèi)。 3.1.1凹模刃口形式 凹模形式主要有直壁刃口并帶斜度的漏料孔、斜壁刃口及直壁刃口三種結(jié)構(gòu)。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。 3.1.2凹模的外形尺寸設(shè)計 凹模外形的計算公式為 H=Kb (3.1) L=Db+2c (3.2) B=Da+2c (3.3) c=(1.5-2)H≥30-40mm （3.4） 式中 H——凹模的高度（mm） L——凹模的長度（mm） B——凹模的寬度（mm） b——工件最大外形尺寸（mm） K——修正系數(shù)，由表3-26{1}可知，K為0.22 c——凹模壁厚（mm） Da、Db是凹模刃口尺寸（mm） 因此 H=0.17*383=65 c=10mm D1=48+20=68mm D2=30+20=50mm 因此根據(jù)計算凹模的尺寸為為φ68X65和φ50X65mm 凹模的材料選用Cr12MoV，工作部分熱處理硬度為55～62HRC。 3.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.2.1凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模通常分為兩大類，一類是鑲拼式，第二類為整體式。因為凸模沖裁性質(zhì)的不同以及受材料厚度，沖壓速度，沖裁間隙和凸模的加工方法影響考慮其結(jié)構(gòu)形式。 圓形凸模，通常設(shè)計成帶臺階的形式，與固定板采用H7/M6的過渡配合。該零件凸模結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模。 3.2.2凸模長度的確定 在本副模具中，凸模的設(shè)計長度分別由凸模固定板的厚度、凸模固定板與卸料板之間的安全距離、卸料板背板的厚度、卸料板的厚度、料板的厚度以及凸模進(jìn)入凹模的長度幾個部分確定。兩個凸模直徑分別為φ30和φ40。凸模進(jìn)入凹模的長度為5mm。凸模刃口進(jìn)入凹模的長度應(yīng)大于料厚以便于充分沖裁），則根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]中的公式 L=H1+H2+H3+t+H4 （3.5） 式中 H1—凸模固定板的厚度（mm） H2—模具閉合時卸料板與凸模固定板之間的距離（mm） H3—卸料板的厚度（mm） t—料厚（mm） H4—凸模在閉合狀態(tài)下進(jìn)入凹模的深度（mm） 因此，根據(jù)計算凸模的長度為L=H1+H2+H3+t+H4=40+75+18+4=137mm 凸模的材料選用Cr12MoV，工作部分熱處理熱處理硬度為58～62HRC. 3.2.3凸模強(qiáng)度校核 凸模強(qiáng)度校核，該兩凸模不屬于細(xì)長型軸類零件，強(qiáng)度足夠。 3.2.4凸模的固定方式 本次凸模采用臺階固定。凸模二維圖如圖所示 3.3定位板的設(shè)計 本次設(shè)計的定位板是控制材料合理流動或避免局部變形、避免料件移動的零件。具體設(shè)計如下圖所示，材料選用45，工作部分熱處理硬度為28～32HRC。 定位板 3.4導(dǎo)向零件設(shè)計 本次的模具使用滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套對模具起導(dǎo)向作用，導(dǎo)柱尺寸為50mm×300mm，導(dǎo)套為60mm×100mm。 3.5其他零件 3.5.1 模座 根據(jù)模板凹模周界和工作區(qū)高度要求，查閱參考文獻(xiàn)[1]，得到 上模座：600×750×60 數(shù)量1； 下模座：600×750×70 數(shù)量1； 導(dǎo)柱：50×300數(shù)量4，JB/T 7187.2； 導(dǎo)套：60×100 數(shù)量4，JB/T 7187.4； 3.5.2 固定板 1. 凸模固定板的規(guī)格是380mm×550mm×40mm 材料選用45，淬火硬度52-58HRC； 3.5.3 墊板 墊板規(guī)格是380mm×550mm×15mm，材料選用45鋼，淬火硬度52-58HRC，保證上下平面的平行度。 3.5.4 螺釘和銷釘 上模四個內(nèi)六角緊固螺釘規(guī)格均為M12×85，銷釘規(guī)格均為A12×170。 下模四個內(nèi)六角緊固螺釘規(guī)格均為M16×80，銷釘規(guī)格均為A12×110。 上下限位柱內(nèi)六角緊固螺釘規(guī)格均為M12×100  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，可得到總的沖壓力F總共為：1553700.14N。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2500KN，壓力機(jī)初選為J23—250開式雙柱可傾壓力機(jī)。其主要工藝參數(shù)如下。 表4.1壓力機(jī)參數(shù) 壓力機(jī)參數(shù) 數(shù)值 滑塊行程S/mm 150 行程次數(shù)n/(次/min) 35 最大裝模高度H/mm 400 裝模高度調(diào)節(jié)量 100 喉深C/mm 390 工作臺墊板尺寸/mm 1100800 4.2 設(shè)備校核 （1）校核滑塊的行程，該工件的高度為4mm,工作行程為兩倍的工件高度，為1mm.對比滑塊的最小行程150mm,小于滑塊的最小行程，符合要求。 （2）校核行程次數(shù)，工件可以大批量生產(chǎn)，年產(chǎn)量在200萬件以上，折合到每分鐘的行程次數(shù)為16次/min，在35之內(nèi)，符合要求。 （3）校核最大裝模高度，通過模具裝配圖計算出模具的閉合高度為307mm，由于裝模調(diào)節(jié)量為100mm，因此計算出最小的裝模高度為300mm, 滿足上述公式+10mmH-5mm , 即300mmH395mm，符合要求。 （4）校核工作臺尺寸，選擇的模具下模座的尺寸為600mm750mm，而所選壓力機(jī)的工作臺墊板尺寸為1100mm800mm，完全符合要求。 經(jīng)過上述的校核后，所選壓力機(jī)的重要參數(shù)均符合要求，所以選擇J23-250型壓力機(jī)。  第五章 模具裝配圖  參考文獻(xiàn) [1]柯旭貴. 沖壓工藝與模具設(shè)計[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2012: 173~225. 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