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限位板
目录
一、设计任务1
二、冲压工艺分析1
三、冲压工艺方案的制订1
四、相关工艺计算2
1.排样方式2
2.冲压力的计算3
3.确定模具压力中心4
4.冲模刃口尺寸及公差的计算5
五、模具零件设计7
2.落料凸模设计7
3.凹模板设计7
4.定位零件设计8
5.确定各主要零件结构尺寸8
1.凸模固定板8
2.垫板8
3.卸料板8
4.模架设计8
5.模柄设计8
六、冲压设备的选择9
七、设计总结9
八、参考文献9
一、设计任务
材料为Q235A,料厚t=1.2mm生产批量:
大批量
二、冲压工艺分析
该零件形状简单,是由圆弧和直线组成的。
通过查询冲压模具设计手册,得出尺寸外形公差。
将零件精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。
Q235A为优质碳素结构钢,具有较好的冲裁成形性能。
其它尺寸标注、生产批量也符合冲裁工艺要求。
三、冲压工艺方案的制订
方案一采用单工序模加工,即将冲孔和落料分为两个模具加工。
该加工方法模具结构简单,操作方便,但需要两副模具,加工成本高,生产效率低。
方案二采用复合模加工。
复合模的特点是生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,冲模的轮廓尺寸较小。
但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高。
复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
方案三采用级进模加工。
级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现生产自动化。
对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲制有困难时,可用级进模逐步冲出。
一般适用于大批量生产小型冲压件。
比较方案一、方案二和方案三,对于所给零件由于孔边距较小,综合所有分析,采用方案三级进模进行加工。
四、相关工艺计算
1.排样方式
排样方式一
材料利用率为:
零件表面积/77X78=2862.74/6006=47.66%
排样方式二:
材料利用率为:
零件表面积/79.2X76=47.56%
排样方式三:
材料利用率为
零件表面积/79.2X58.32=61.98%
比较这三种排样方式可得出方式三的利用率最高,所以采用方式三排样。
即最终排样图为
2.冲压力计算
落料力
L1=350.65mm
查冲压设计手册得
σb=350MPa
F落=1.3Ltτb=1.3×L1×1.2×σb=191.45KN
冲孔力
L2=87.92mm
F冲=1.3L2tτb=1.3×L2×1.2×σb=48KN
F=F落+F冲=239.45KN
冲孔时,由于冲下的废料卡在凹模中,将废料顺着冲裁方向从凹模腔中推出,需要压力机为其传递一定大小的力,计算公式如下:
查《冲压工艺与模具设计》表2-2得
=0.055
所以
=2
0.055
239.45=26.34KN
又因为落料凹模设计成斜壁式凹槽,不必计算落料的卸料力。
则最大冲压力
F总=F+FX+FD=265.83KN
在冲裁工作中,为了保证压力机能够提供足够的压力,通常所选用的压力机的吨位要比实际计算出的冲压力要打30%,即
=265.83(1+30%)=345.58KN
3.确定模具压力中心
工件外形是由圆、圆弧和直线组成所以将其周边分为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7七个基本线段。
从工件图形可以看出是左右对称图形,所以压力中心在X轴
方向的坐标为0;在Y轴方向上求出圆弧L2、L4、L6的坐标Y2、Y4、Y6,由公式:
式中R--圆弧半径,b--圆弧对应弧长,L--弧长
得:
Y2=6.05
Y4=4.5
Y6=14.64
最终求得各个基本线段长度和中心在,x轴y轴方向上的坐标
压力中心数据表
基本要素长度L/mm
各基本要素压力中心的坐标
X
Y
L1=59
0
0
L2=29.83
39
6.05
L3=2.5
29.5
19
L4=7.85
27
4.5
L5=32
24.5
50
L6=72.22
0
14.64
L7=87.92
0
56
X0=(L1x1+L2x2+…+L11x11)/(L1+L2+…+L11)=0mm
Y0=(L1y1+L2y2+…+L11y11)/(L1+L2+…+L11)=27mm
所以工件的压力中心为(0,27)。
4.冲模刃口尺寸及公差的计算
1)冲孔
凸凹模刃口尺寸计算
由于孔在工件上的精度相对要求较高可采用凸、凹模配合加工方法
查《冲压工艺与模具设计》表2-11的磨损系数X=0.75,按照公式
,计算得:
该零件凹模刃口尺寸安凸模尺寸配制,保证双面间隙值
=0.01
0.14mm。
2)落料凸凹模刃口尺寸计算部分
当以凹模为基准件时,凹模磨损后刃口部分尺寸都增大,因此均属于A类尺寸。
由于外形尺寸未注公差,按公差等级IT13来计算
查《冲压模具设计手册》表2-11得外形尺寸公差分别为
R23
0.356
0.3559
0.3519
0.3R5
0.15
查《冲压工艺与模具设计》表2-11得,X1=0.5,X2=0.5,X3=0.5
X4=0.5,X5=0.75
由公式
得:
该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的尺寸进行配制,保证双面间隙值
=0.10
0.14mm。
五、模具零件设计
1、冲孔凸模的结构
冲裁件中的孔为圆形结构,为了方便凸模的加工和工作过程中的凸模替换,将凸模设计成阶梯形状,根据(JB/T8057.2-1995)选择凸模。
冲孔凸模的结构与尺寸如下图所示:
2、落料凸模的结构
落料件外形比冲孔复杂是一个不规则的轮廓,考虑选用直通式凸模。
模具处于工作状态时,冲孔凸模与落料凸模同时进行冲裁,所以将它们设计为长度相同。
而且该凸模要与导正销配合,从而对板料精确定位,因此在凸模R23mm圆弧中心钻出一个
25的通孔。
3、凹模板的设计
将冲孔凸模和落料凸模分别设计制造,在满足最小壁厚的前提下会使模具结构尺寸大大增加,使制造不方便,所以将两凹模设计在一整体上,落料凹模刃口处加工成斜壁式,冲孔凹模加工为直壁式。
由《冲压模具设计手册》表6-10查得系数k=0.35,
即,凹模板的高度H=kb=0.35x78=27.3mm
凹模板的壁厚C=(1.5-2)H=1.5x27.3=39.6mm
凹模外形长度L=95+38+15+2X39.6=228mm
凹模外形宽度B=78+2x39.6=157.2mm
按上述计算,将凹模尺寸标准化为250x180x30(见附图)
4、定位零件的设计
导正销:
导正销装在落料凹模的工作端面上,在落料前先插入已冲好的孔中,使孔与外缘的相对位置准确,然后落料。
导正销的精确定位消除了,送料和导向造成的误差。
导正销固定挡料销的位置
5、确定各主要零件结构尺寸
1)凸模固定版
凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致,为250x180,其厚度一般为(0.6~0.8)的凹模厚度,取H=35mm。
2)垫板
查询相关手册,由于该冲压件冲孔时接触尺寸较大,单位面积上受到的冲裁力较小,可不设计垫板。
凸凹模一侧设计垫板,取其厚度为10mm。
3)卸料板
用卸料板卸料,卸料板的平面外形与凸凹模板相同,取其厚度为20mm,卸料板材料为45号钢,淬火硬度为40~48HRC
4)模架设计
模架选择后侧导柱模架,基本尺寸L
B=250x180
上模座基本尺寸:
315mm×200mm×45mm
下模座基本尺寸:
315mm×200mm×55mm
5)模柄的设计
选择模柄
根据模具的结构,选择螺纹旋入式模柄。
该模柄制造及安装方便,为了防止松动,拧入防转螺钉。
六、冲压设备的选择
选择型号J23-63的开式双柱可倾压力机能够满足使用要求。
技术参数为:
公称力/KN:
630
滑块行程/mm:
130
最大闭合高度/mm:
360
最大装模高度/mm:
280
工作台尺寸/mm:
(前后
左右)480
710
垫板尺寸/mm:
厚度:
80孔径:
250
模柄孔尺寸/mm
7、设计总结
这次的课程设计是对我们所学课程的一次深入、系统的综合的学习,也是一次实践检验的理论的训练。
本次的模具设计工件是限位板,限位板是典型的冲裁件,先分析其工艺性,然后确定工艺方案,对其工艺的计算,模具零件的设计,选设备等等。
在这个过程中要经过查询各种冲压手册,模具手册,以及图册,来确定模具的尺寸、公差、规格。
这种设计经历使我们课堂上的理论知识与实践有机的结合,理论知识得到了更贴切的阐述。
在这当中,我学到了许多课堂上学不到的知识,也提高了动手实践能力,和设计能力。
使我认识到,要设计一副好的模具,必须要有扎实的专业知识和认真的学习态度。
总的来说,在这次课程设计中我受益良多。
而且,我深刻认识到只有坚持科学、严谨、认真的求实精神,才能不断提高自己,向一名合格的模具设计人员迈进。
八、参考文献
1.《冲压工艺与模具设计》.机械工业出版社.主编:
姜奎华
2.《互换性与技术测量》.中国质检出版社.主编:
廖念钊莫雨松
3.《冲压模具设计手册》.北京理工大学出版社.主编:
齐卫东
4.《中国模具设计大典》.江西科学技术出版社.主编:
肖详芷王孝培
5.《冲压模具设计与制造》.北京理工大学出版社.主编:
蒙以嫦
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