电极板冲孔模设计.docx
- 文档编号:10463083
- 上传时间:2023-02-13
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:563.16KB
电极板冲孔模设计.docx
《电极板冲孔模设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电极板冲孔模设计.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电极板冲孔模设计
电极板冲孔模设计
电极板冲孔模设计
电极板冲孔模设计
零件名称:
电极板
生产批量:
4000件/年
材料:
紫铜(硬)
料厚:
5mm
产品零件图:
见图1。
[
1
r
JiS2料
+
图I电襪扳冲孔
1电极板冲孔模设计的前期准备
前期的准备工作主要包括阅读产品零件图,收集、查阅有关设计资料,根据产品的原始数据研究设计任务,分析产品实施冷冲压加工的可能性、经济性。
1.1研究设计任务
(1)阅读冲裁件产品零件图产品零件图是制
定冲压工艺方案和模具设计的重要依据,在冲裁模设计之前,首先要仔细阅读冲裁件产品零件图。
从产品的零件图入手,进行冲裁件工艺性分析和经济性分析。
从图1电极片冲孔零件图可知,它是由半成品毛坯经冲孔得到的零件。
(2)分析冲裁件工艺冲裁件的工艺性是指零件在冲压加工中的难易程度。
在技术方面,主要分析零件形状特点,尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲裁工艺的要求。
良好的工艺性应保证材料消耗少,工序数目少,模具结构简单且寿命长,产品质量稳定,操作简单、方便等。
在一般情况下对冲裁件工艺性影响最大的是冲裁件结构尺寸和精度要求,如果发现零件工艺性不好,则应在不影响产品使用要求的前提下,向产品开发部门提出修改意见,对零件的形状和尺寸做必要的合理的修改,或在设计时采用相应的工艺方法,避免由于工艺性差而容易产生的问题。
另外,分析冲裁件零件图还要明确冲裁零件的难点所在,对于零件图上的极限尺寸、设计基准以及翘曲、毛刺大小和方向要求等要特别注意,因为这些因素对所需工序性质的确定,对工件定位方式、模具制造精度和模具结构形式的选择都有较大影响。
分析冲裁件工艺主要有以下几个方面。
1结构形式、尺寸大小。
a.冲裁件形状是否简单、对称?
B.冲裁件的外形或内孔的转角处是否有尖锐的清角?
C•冲裁件上是否有过小孔径?
D.冲裁件上是否有细长的悬臂和狭槽?
E.冲裁件上最大尺寸是多少?
属于大型、中型还是小型?
F.冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间距离是否过小?
此电极板是一个轴对称的简单冲孔件,内孔为圆孔,无尖锐的清角,无细长的悬臂和狭槽,小孔e8.33mm与边缘之间距离为20mm,大孔:
14.3mm与边缘之间距离为5.65mm,其两孔之间的距离为129.8mm,均满足最小壁厚要求。
其中最大尺寸为162.6mm,属于中小型零件。
最小尺寸为:
8.33mm,不小于冲孔的最小半径(1.0t=5mm),所以电极板尺寸设计合理,满足工艺要求。
2尺寸精度、粗糙度、位置精度。
A.产品的最高尺寸精度是多少?
B.产品的最高粗糙度要求是多少?
C产品的最高位置精度是多少?
零件图中两孔尺寸均未标注尺寸精度,粗糙度也无要求,设计时一般按IT14级选取公差值。
普通冲裁的冲孔精度一般在IT11~IT12级以下,所以精度能够保证。
3冲裁件材料性能。
分析产品的材料是否满足以下要求。
A.技术要求:
材料性能是否满足使用要求,是否适应工作条件。
B.冲压工艺要求:
材料的冲压性能如何,表面质量怎样,材料的厚度公差是否符合国家标准。
紫铜(硬)具有良好的导电性,满足电极板导电的使用要求,利用设计手册查出其抗剪强度为
240Mpa,抗拉强度-为300Mpa,具有良好的冲压性能,满足冲压工艺要求。
(3)冲压加工的经济性分析
1产品的生产纲领。
年产量:
4000件/年,属小
批量生产
2经济性。
冲压加工方法是一种先进的工艺方法,因其产品质量稳定、材料利用率高、操作简单、生产率高等诸多优点而被广泛使用。
由于模具制造成本高,冲压加工的单件成本主要取决于生产批量的大小,它对冲压加工的经济性起着决定性作用。
批量越大,产品的单件成本就越低,批量小时,冲压加工的优越性就不明显,所以,要根据冲压件的生产纲领,进行冲压加工的经济性分析。
此零件精度要求低,生产批量小。
所以采用无导向简单冲裁模进行冲压生产,就能保证产品的质量,满足生产率要求,还能降低模具制造难度,降低生产成本通过工艺分析,如果发现冲裁件的工艺性差,应在不影响其使用性能的条件下,对零件的形状和尺寸做必要的、合理的修改,或说明在设计时如何注意容易产生的问题。
良好的冲压性能表现在材料消耗少,冲压时不必采取特殊的控制手段,工艺过程简单,模具结构简单、寿命较长,产品质量稳定、操作方便等。
1.2调研生产状况
(1)了解冲裁模生产状况
1了解模具零件的加工工艺方法。
A.毛坯置备方法。
B.机械加工方法。
C.热处理方法。
2模具装配工艺过程。
3模具的润滑、维修、保养状况。
4熟悉结合生产实际的模具设计思路及步骤。
(2)熟悉冲裁模使用状况
1了解企业现有压力机的型号、规格。
2了解现有模具种类、特点。
3熟悉制件生产工艺流程。
A.毛坯原料。
B.制件加工工艺过程。
1.3收集设计资料
(1)现有的设计手册、资料
(2)目前最新技术资料、文献
2电极板冲孔模总体方案的确定在调查研究、收集资料及工艺分析的基础上,始进行总体方案的拟定,此阶段是设计的关键,是创造性的工作。
要充分发挥自己的聪明、才智和创造精神,设计一个既切实可行,又具有一定先进性的合理方案。
确定工艺方案,主要是确定模具类型,包括确定冲压工序数、工序的组合和工序顺序等。
应在工艺分析的基础上,根据冲裁件的生产批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形状复杂程度、材料的厚薄、冲模制造条件与冲压设备条件等多方面因素,拟定多种冲压工艺,然后选出一种最佳方案。
2.1电极板冲孔类型的确定
(1)一般冲裁模可以采用以下三种方案方案一:
采用无导向简单冲裁模方案二:
采用导板导向简单冲裁模方案三:
采用导柱导向简单冲裁模
(2)分析论证方案一:
无导向简单冲裁模结构简单、尺寸小、质量轻、模具制造容易、成本低,但冲模在使用安装时麻烦,需要调试间隙的均匀性,冲裁精度低且模具寿命低。
它适合于精度要求低、形状简单、批量小或试制的冲裁件。
方案二:
导板导向简单冲裁模比无导向简单冲裁模高、使用寿命长、单模具制造较复杂、冲裁时视线不好。
不适合单个毛坯的送料、冲裁。
方案三:
导柱导向简单冲裁模导向准确、可靠,能保证冲裁间隙均匀,稳定,因此冲裁精度比导板模高,使用寿命长。
但比前两种模具成本高。
由于电极板批量小、精度低,故采用无导向简单冲裁模就能满足工艺要求,并能缩短模具的制造周期,降低模具的制造成本。
所以本实例采用一模两件的无导向简单冲裁模。
2.2电极板冲孔模结构形式的确定
(1)操作方式选择选择手工送料(单个毛坯)操作方式。
(2)定位方式的选择工件在模具中的定位主要考虑定位基准、上料方式、操作安全可靠等因素。
此例选择定位板定位方式更能与所拟定的方案相适应。
选择定位基准时应尽可能与设计基准重合,如果不重合,就需要根据尺寸链计算,重新分配公差,把设计尺寸换算成工艺尺寸,但是这样将会使零件的加工精度要求提高。
当零件采用多种工序分
别在不同模具上冲压时,应尽量使各工序采用同一基准。
为使定位可靠,应选择精度高、冲压时不发生变形和移动的表面作为定位表面。
冲压件上能够用作定位的表面随零件的形状不同而不同。
本例采用定位板定位方式,见图2。
(3)卸料方式的选择由于此例采用单个毛坯,手动操作送进和定位,并且材料不是太硬,所以选择弹性卸料方式比较方便、合理。
见图3。
以上只作粗略的选择,待工艺计算后和模具装配草图设计时边修改边作具体的、最后的确定。
2.3电极板冲孔模结构简图的画法冲压方案初步确定后,要用结构简图体现出来。
在简图中画出模具的工作零件、定位零件、卸料零件等工艺结构零件即可。
结构简图如图4所示。
2.4
(1)模具的组成上模部分主要由上模座6、凸模固定板7、小凸模5、大凸模8、卸料橡胶1等零件。
下模部分主要由下模座2、定位板3、小凹模4、大凹模10、凹模固定板9等零件组成。
(2)模具的工作过程两块单个毛坯不同方向放置在下模上由定位板3基准定位,上模随压力机滑块下行,小凸模5与小凹模4和大凸模8与大凹模10分别对其毛坯进行冲压,使材料分离得到冲孔件。
箍在凸模外的工件在上模回程时由卸料橡胶1直接卸下。
卡在凹模中的冲孔废料靠料推料被依次推出,实现自然漏料。
3电极板冲孔工艺计算
3.1凸、凹刃口尺寸的计算
(1)凸、凹模刃口尺寸的计算原则
1计基准:
落料以凹模为设计基准,间隙取在凸模上;冲孔以凸模为设计基准,间隙取在凹模上。
2设计时间隙一律采用最小合理间隙值。
3刃口尺寸的制造偏差方向:
单向注入实体内
部。
即磨损后,凸、凹模刃口尺寸变大的取+
磨损后凸、凹模刃口尺寸变小的取-「。
4刃口尺寸制造偏差的大小:
简单形状,按IT6~IT7取值;复杂形状,取1/4A;磨损后尺寸无变化,取1/8^o
5加工方法:
简单形状,分别加工;复杂形状,
配合加工
(2)简单形状凸、凹模刃口尺寸的计算
1检验。
由分别加工的互换性要求采用较小的
模具制造公差来满足下式
6a|+|3t|+Zmin兰Zmax
Ia|*bt-Zmax-Zmin
a.在电极片中按IT14取孔〃8.33的偏差为+0.36,公差为0.36;孔冷14.3的偏差为0.43,公差为
0.43;孔边距20的偏差为0.31,公差,为0.62。
按IT6~IT7取刃口尺寸制造偏差值-=+0.020,
*=-0.020,磨损系数x=0.5
根据紫铜板料厚度5mm,取Zmax=0.55,张=0.45代入式
(1)
0.020-0.020955-0.45
结果0.040<0.10满足条件
b.孔心距129.8的偏差为0.575,公差需为1.15。
刃口尺寸制造偏差值也和①取土1/8△,则
-=+0.072,=-0.072。
磨损系数x=0.5
代入式
(1)
切.072+|-0.072$0.55-0.45
结果0.144>0.10不满足条件
如不满足式
(1),则应缩小制造公差,可直接
取下式来进行调整
a=0.4(Zmax-Zmin)=0.4(0.55-0.45)=0.040
满^足"a*^Zmax-Zmin
0.060-0.040乞0.55-0.45
结果0.10=0.10满足条件
2计算。
公式冲孔凸模dt=(d“匕
冲孔凹模da=(dtZmin)0'a
1孔心距L=(L0'5°-8':
将已知数据代入式
(2)、式(3)和式(4)中。
A.冲①8.33孔:
凸模dt=(8.33+0.5汉0.36);02=8.51纭a(mm)
凹模da=(8.510.45)00.020=8.9600'020(mm)
0.0200.020.、
=(14.5150.45)0=14.9650(mm)
c・孑L心距20:
凸模
1
L=(200.50.62)0.62=20.31_0.039(mm)
8汇2
11
L=(20.31—0.62)0.62=20.535_0.039(mm)
28汇2
D•孔心距129.8:
L=(129.80.51.15)_丄1.15=130.375_0.144(mm)
8
以上各式中a凹模的制造偏差值,mm;
t凸模的制造偏差值,mm;
Zmin最小合理间隙,mm;
Zmax最大合理间隙,mm;
‘制件的公差,mm;
da凹模的基本尺寸,mm;
dt凸模的基本尺寸,mm。
3尺寸标注:
在模具零件图纸上分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造偏差。
3.2冲压力的计算
(1)计算冲裁力
P=KLt—1.3(8.331.43)二5240=110850.792(N):
110.851(KN)式中P――冲裁力,N;
L冲裁周边长度,mm;
t——冲裁件材料厚度,mm;
■材料抗剪强度,Mpa;
K系数,通常取1.3。
(2)计算卸料力、推件力
1卸料力
£=“=0.04110.851=4.434(KN)
2推件力
P=nKtP=20.06110.851=13.302(KN)
式中n卡在下模洞口内的工件数,
n=h/t=10/5=2;
h――凹模孔口高度;
Kx卸料系数,查表的Kx=o.02~0.06;
心——推件系数,查表的叫=0.03~0.09。
(3)计算冲压力总和该模具采用的是弹性卸
料、下出件方式,因此冲压力的总和为
P、二pPXP=110.8514.43413.302=128.587(KN)
3.3初选压力机
压力机的选择主要包括两方面的内容:
类型和规
格。
(1)压力机类型的选择压力机类型的选择主要依据所要完成的冲压性质、生产批量、冲压件的尺寸及精度要求等。
本例属于结构简单的中、小型冲裁件,小批量生产,冲压件的尺寸及精度要求不高,故选用开式机械压力机。
(2)压力机规格的选择压力机规格的选择主要依据冲压件尺寸、变形力大小及模具尺寸等,初选压力机规格时主要选择压力机的公称压力、行程次数等参数,闭合高度要在模具零件设计完成后,进行必要的校核再确定具体尺寸。
1公称压力的选择。
冲裁时,压力机的施力行程较小(小于公称压力po行程),因此所选压力机的公称压力只要大于冲压力的总和即可。
Po>P总
因为鬼=128.587(KN)
所以,本例压力机的公称压力可初选为
P0=160KN,型号为J23-16的开式双柱可倾式曲柄压力机。
2行程次数。
行程次数是指滑块每分钟冲击的次数,即滑块每分钟往复运动的次数。
主要考虑以下因素。
A•为了提高生产率,就要增加行程次数。
B.考虑操作方式(进、出料时间的快慢)。
C•不能忽略金属变形速度这一因素(金属流动速度)。
D•行程次数太高,将缩短设备寿命。
J23-16型压力机的行程次数为120次/min,远远满足小批量冲裁件的生产效率要求。
3滑块行程(S)。
是指滑块的最大运动距离,即曲柄旋转一周,上死点至下死点的距离。
其值为曲柄半径的两倍:
S=2R,主要考虑以下因素。
A.要保证毛坯放进和工件取出,应使滑块行程大于工件高度(H工)的两倍以上,S>2H工
B.与行程次数有密切关系,行程长,则次数少,所以限制行程,可提高生产率。
J23-16型压力机的滑块行程为50mm,远远满足冲裁件的冲压行程。
4闭合高度。
压力机的闭合高度是指滑块在下死点时,滑块底面到工作台上平面之间的距离。
A.压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小,将连杆调至最短时,闭合高度最大,称最大闭合高度。
将连杆调至最长时,闭合高度最小,称最小闭合高度。
J23-16型压力机的最大闭合高度为220mm,连杆调节量为45mm,故最小闭合高度为175mm。
B.当压力机工作台面上有垫板时,用压力机的闭合高度减去垫板厚度,就是压力机的装模高度,没有垫板的压力机,其装模高度与闭合高度相等。
C•模具的闭和高度:
是指模具在最低工作位置时,上模座上平面至下模座下平面之间的距离。
他与压力机的配合应该遵守下列关系
(Hmax-出)-5H(Hmm-Hd)10
220-5H17510
215H185
式中日吶压力机的最大闭和咼度,mm
Hmin压力机的最小闭和咼度,mm
H模具的闭和高度,mm
Hd——压力机垫板厚度,mm
如果压力机不设置垫板,本例所设计的模具闭和高度H在185~215mm之间。
加上垫板,模具闭和高度H将减小。
5工作台面尺寸。
压力机工作台面尺寸应大于下模周界50~70mm。
J23-16型压力机的工作台面尺寸(前后x左右)为300mmx450mm,那么,设计时模具的下模座(宽x长)不要超过200mmx350mm。
6模柄孔尺寸(直径x深度)为"30mmx50mm,那么,设计时模具的模柄尺寸要与模柄孔尺寸匹配。
3.4压力中心的计算
冲模的压力中心,即冲裁力合力的作用点。
与冲裁力的大小有关,与刃口轮廓周长有关。
在设计冲模时,必须使冲模的压力中心与冲床滑块轴线重合,否则冲模在工作中就会产生偏心负荷弯矩,模具发生歪斜,导向机构不均匀磨损,致使冲模间隙不均匀,刃口迅速变钝,直接影响模具寿命和冲裁件质量。
(1)简单形状的压力中心圆形刃口的压力中
心在圆心。
(2)多凸模的压力中心该模具的压力中心是冲两个圆孔冲压力合力的作用点。
1计算方法。
先确定各凸模的压力中心,再求多凸模的压力中心。
2计算步骤。
图£求多凸模压力中心
a.设坐标(所设坐标尽可能使计算简便)见图5。
b.计算个凸模压力中心的坐标位置&、x2和
yi、y2
Xi=0X2=129.8yi=0y2=0
c.计算个凸模刃口轮廓的周长11、12
h=8.33二:
26.16
d.根据力学原理求合力作用点(各分力对某轴力矩之和等于其合力对该轴的力矩),即
RXiF2X2P3X3…PnXn=(P1P2F3...Pn)Xo
3计算公式。
由关系式(5)得
X。
=RmP2X2联…臥
P+F2+F3+•••+Pn
P二Kit
根据冲裁力
可将式(6)转换为
26.16
044.90129.8
26.16+44.90
同理可得
最后求得总压力中心的坐标位置为。
。
(82.02,0)。
4电极板冲孔模主要零部件设计计算
模具的工作零件、定位零件、压料和卸料零件、导向零件、连接和紧固零件、弹簧、橡胶等要首先按冷冲模国家标准选用,若无标准,可先选
用再进行设计。
对于小而长的冲头,壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。
设计计算确定了凹模的结构尺寸后,可根据凹模周界选用模架。
模
具的闭合高度、轮廓大小、压力中心应与选用设备相适应。
4.1凹模的设计计算
(1)凹模孔口的设计
1凹模孔口形式。
电极板冲裁模选择常用的直刃壁孔口凹模,见图6。
2凹模孔口高度(h)。
其孔口高度不宜过大,一般可按材料的厚度(t)选取。
t<0.5mmh=3~5mm
t=0.5~5mmh=5~10mm
t>5~10mmh=10~15mm
电极板的材料厚度为5mm,取凹模孔口高度
h=10mm。
见图7。
(2)凹模外形结构的设计一般圆形刃口凹模外形结构也为圆形。
(3)凹模外形尺寸的计算
①凹模厚度的计算。
Ha二30.1P
Ha=30.1128.587:
23.48(mm)
式中Ha――凹模厚度;
P——冲裁力,一般取总压力P总。
在这里取冲大孔的冲裁力、卸料力、推件力的总和,据前面计算知p总=128.587KN。
取Ha为25mm。
②凹模周界尺寸的计算。
见图&
A.凹模刃口轮廓为平滑曲线时。
W=1.2Ha
B.凹模刃口轮廓为直线时。
W2=1.5Ha
C.凹模刃口为尖角或其他复杂形状时。
W3=20Ha
也可通过查表来确定凹模周界尺寸。
本例凹模刃口轮廓为圆形,故按下式计算
W=1.2Ha=1.2x25=30(mm)
(4)凹模的固定方法图6是带台肩圆形凹模,
直接装入凹模固定板中,采用过渡配合
(H7/m6),见图9。
4.2固定板的设计计算
(1)凹模固定板的设计
1凹模固定板的外形尺寸。
2凹模固定板的厚度。
与凹模一致,取25mm。
(2)凸模固定板的设计
1凸模固定板的外形尺寸。
一般情况,凸模固定板的外形尺寸与凹模(或凹模固定板)或卸料板尺寸相同,但本例采用的是橡胶直接卸料,故凸模固定板的外形尺寸可小些。
长取135mm
宽取100mm
2凸模固定板的厚度。
在选择典型组合后,固定板的厚度也就基本确定,查表得:
Ht=i4mm;也可以用经验公式求得
叫=(0.6~0.8)出=(0.6~0.8)X25=(15~20)(mm)式中凸模固定板厚度。
可以取25mm。
4.3卸料板的设计计算卸料板的作用是将抱在凸模上的工件或废料卸下。
(1)卸料板类型选择一般常用的卸料板有固定卸料板和弹压卸料板两种。
固定卸料板装于下模,具有卸料力大、工作可靠、模具安装方便等优点;但是冲裁时卸料板压不住材料,冲出的工件平整度差。
固定卸料板与凸模的间隙一般为0.2~0.6mm,冲裁的材料厚度大于1.5mm。
弹压卸料板除了在冲裁后卸料外,还可在冲裁前压住材料,使冲制的工件平整度好,一般冲制材料厚度小于1.5mm或材料较软的工件。
本例中的材料虽然大于1.5mm。
但由于用单个毛坯,如果采用固定卸料板会给送料、定位增加难度(视线不好),所以采用弹压卸料板。
弹压卸料板与凸模的双边间隙一般为0.1~0.2mm,或采用H9/f8等间隙配合。
为了可靠卸料,弹压卸料板应高出凸模0.2~0.5mm。
(2)卸料板的尺寸
①外形。
弹压卸料板的外形一般与同方向上的固定板的外形一致;固定卸料板一般与凹模外形一致。
②厚度。
查《冷冲模设计知道》得Hx=12mm。
3成形孔。
基本与凹模刃口的形状相同。
在工厂的实际生产中,冲压单个毛坯时直接采用橡胶紧箍在凸模上进行卸料,这样可使模具设计、加工以及维修简单化,缩短周期,降低成本。
4.4定位零件的设计计算
(1)定位板的结构定位板的作用是在模具中为单个毛坯确定位置,定位形式分外缘定位和内孔定位两种。
此模具中采用的是以毛坯外缘定位。
定位板使用的材料为45钢,热处理后硬度为43~48HRC。
(2)定位板尺寸的计算
①外形。
可在画模具装配图时根据毛坯形状和模具结构而定。
②厚度。
为6mm。
4.5弹性元件设计计算此冲模中的弹性元件采用的是橡胶,橡胶主要是黑色橡胶和聚氨酯橡胶。
橡胶的压缩量一般不能超过橡胶自由高度的30%,否则橡胶会过早地失去弹性。
(1)橡胶的自由高度
12
0.25~0.30一0.25~0.30
式中H自一一橡胶的自由高度,mm;
h工作压缩量(工作行程),mm
取42mm。
(2)橡胶的直径
LAP
A上/434104183(mm2)
p1.06
73mm
式中Px――橡胶压力,可取等于或大于卸料力,
A橡胶的横截面积,mm2
P——与橡胶压缩量有关的单位压力,查《冷冲压模具设计》得1.06Mpa;
D橡胶的直径,mm。
取80mm。
4.6凸模的设计计算
(1)凸模结构设计
1凸模的刃口形式。
圆形凸模,加工成台阶式结构。
由于冲裁直径较小,为了改善凸模强度和刚度,在中部增加一个过渡段。
2凸模的固定形式。
凸模根据冲制零件的形状、尺寸、加工方法的不同而有多种固定形式。
该凸模以台肩与固定板固定,凸模与凸模固定板的配合
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 极板 冲孔 设计