腰形限位板冲孔落料复合模设计.docx
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腰形限位板冲孔落料复合模设计
景德镇陶瓷学院学院
模具设计说明书
课程名称:
模具设计
设计题目:
腰形限位板冲孔/落料复合模设计
姓名:
王群
学号:
200910340128
班级:
09材成
(1)班
院系:
机电学院
指导老师:
刘建成
2012年12月26号
目录
一、零件工艺性分析-----------------------------------------------------------------------------------3
1、材料分析---------------------------------------------------------------------------------------3
2、结构分析---------------------------------------------------------------------------------------3
3、精度分析---------------------------------------------------------------------------------------3
二、冲裁工艺方案确定--------------------------------------------------------------------------------3
三、零件工艺计算--------------------------------------------------------------------------------------4
1、排样计算---------------------------------------------------------------------------------------4
2、刃口尺寸计算---------------------------------------------------------------------------------6
3、冲压力计算------------------------------------------------------------------------------------7
4、压力中心计算---------------------------------------------------------------------------------7
四、冲压设备的选用-----------------------------------------------------------------------------------7
五、模具零部件结构的确定--------------------------------------------------------------------------8
1、凹模外形尺寸---------------------------------------------------------------------------------8
2、凸模固定板厚度-----------------------------------------------------------------------------9
3、凸模固定板的采用及厚度-----------------------------------------------------------------9
4、凸模外形结构、尺寸的确定--------------------------------------------------------------9
5、卸料装置中弹性元件的计算--------------------------------------------------------------11
六、模具材料的选择----------------------------------------------------------------------------------11
七、模具整体装配-------------------------------------------------------------------------------------11
八、课程设计总结-------------------------------------------------------------------------------------11
九、参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------12
一﹑零件工艺性分析
工件为图1所示的落料冲孔件,材料为45钢,材料厚度2mm,生产批量为大批量。
工艺性分析内容如下:
图1工件图
1.材料分析
45为普通碳素结构钢,具有较好的冲裁成形性能。
2.结构分析
零件结构简单对称,无尖角,对冲裁加工较为有利。
零件中部有一异形孔,孔的最小尺寸为12mm,满足冲裁最小孔径
≥
的要求。
另外,经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为11.5mm,满足冲裁件最小孔边距
≥
的要求。
所以,该零件的结构满足冲裁的要求。
3.精度分析:
零件上有2个尺寸标注了公差要求,由公差表查得其公差要求都属IT13,所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。
对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。
由以上分析可知,该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。
二﹑冲裁工艺方案确定
零件为一落料冲孔件,可提出的加工方案如下:
方案一:
先落料,后冲孔。
采用两套单工序模生产。
方案二:
落料—冲孔复合冲压,采用复合模生产。
方案三:
冲孔—落料连续冲压,采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需两道工序、两副模具,生产效率低,零件精度较差,在生产批量较大的情况下不适用。
方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易保证,且生产效率高。
尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状较简单,模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具,生产效率也很高,但与方案二比生产的零件精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,模具制造、装配较复合模略复杂。
所以,比较三个方案欲采用方案二生产。
现对复合模中凸凹模壁厚进行校核,当材料厚度为2mm时,可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm,现零件上的最小孔边距为5.5mm,所以可以采用复合模生产,即采用方案二。
三﹑零件工艺计算
1﹑排样计算
计算条料宽度时,按公式B=D+2a+Δ
式中:
B——条料宽度基本尺寸(mm)
D——工件在宽度方向上的最大尺寸(mm)
a——侧搭边的最小值(mm)
Δ——条料宽度的单向(负向)公差(mm)
查表得:
a=3.0mm工件间搭边值a1=2.8mmΔ=0.5mm
综上所述,由于零件尺寸不是很小,应采用单直排的排样方式。
由零件尺寸图可知,工件在宽度上最大尺寸D=120mm所以条料宽度:
B=(120+2×1.5)-1=122mm
进料步距:
h=120+1.2=121.2mm
一个步距内材料的利用率为:
η=F/(B×h)×100%
式中:
F——单个零件的实际面积
由零件出可得:
F=9246mm2
所以η0=9246/(122×121.2)×100%=62.53%
板料规格选用2.0mm×1000mm×2000mm
(1)采用纵裁时
每板条数:
n1=1000/122=8.20,取8
每条工件数:
n2=(2000-a)/121.2=16.49,取16
每板工件数:
n=8×16=128
材料利用率:
η=nF/(1000×2000)×100%=59.17%
(2)采用横裁时
每板条数:
n1=2000/121.2=16.50,取16
每条工件数:
n2=(1000-a)/122=8.18,取8
每板工件数:
n=16×8=128
材料利用率:
η=nF/(1000×2000)×100%=59.17%
纵裁时材料的利用率比横裁时相等。
裁板时,横裁用16刀而纵裁用8刀,实用工时相差一半。
总上所述,采用纵裁样式方法。
如下图
:
排样图
1﹑刃口尺寸计算
根据零件形状特点,刃口尺寸计算采用分开制造法。
(1)落料件尺寸的基本计算公式为
尺寸
,可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.28mm,最大间隙Zmax=0.32mm,凸模制造公差
,凹模制造公差
。
将以上各值代入
≤
校验是否成立,经校验,不等式成立,所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。
即
(2)冲孔基本公式为
尺寸
,查得其凸模制造公差
,凹模制造公差
。
经验算,满足不等式
≤
,因该尺寸为单边磨损尺寸,所以计算时冲裁间隙减半,得
尺寸
,查得其凸模制造公差
,凹模制造公差
。
经验算,满足不等式
≤
,因该尺寸为单边磨损尺寸,所以计算时冲裁间隙减半,得
(3)中心距:
尺寸
尺寸
尺寸
1、冲压力计算
可知冲裁力基本计算公式为
此例中零件的周长为377mm,材料厚度2mm,45钢的抗剪强度取480MPa,则冲裁该零件所需冲裁力为
模具采用弹性卸料装置和推件结构,所以所需卸料力
和推件力
为
则零件所需得冲压力为
初选设备为开式压力机J23—35。
2、压力中心计算
零件外形为对称件,中间的异形孔虽然左右不对称,但孔的尺寸很小,左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小,所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。
二、冲压设备的选用
根据冲压力的大小,选取开式双柱可倾压力机JH23—35,其主要技术参数如下:
公称压力:
350kN
滑块行程:
80mm
最大闭合高度:
280mm
闭合高度调节量:
60mm
滑块中心线到床身距离:
205mm
工作台尺寸:
380mm×610mm
工作台孔尺寸:
200mm×290mm
模柄孔尺寸:
φ50mm×70mm
垫板厚度:
6mm
三、模具零部件结构的确定
1﹑凹模外形尺寸
凹模厚度:
H=Kb
凹模壁厚:
C=(1.5~2)H
式中:
b——为冲裁件的最大外形尺寸,b=120mm
K——系数,考虑板料厚度的影响,查《模具设计与制造》表2—9得K=0.28
则:
H=Kb=0.28×120≈34mm
C=(1.5~2)=1.8×34≈62mm
因此,凹模总长:
L=120+2×62=244mm,取整为250mm
凹模宽度:
B=120+2×62=244mm,取整为250mm
模具采用后置导柱模架,根据以上计算结果,可查得模架规格为上模座280mm×200mm×25mm,下模座280mm×200mm×28mm,导柱30mm×170mm,导套30mm×85mm×33mm。
凹模结构图
1﹑凸模固定板的厚度
厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍,H1=0.7H=23.8mm,取整为24mm
2﹑凸模垫板的采用和厚度
凸模垫板的采用与否,以凸模的承压面进行计算,按以下公式计算“
δ=F/A
式中:
F——冲裁力A——凸模的承压面积,A=2058mm2
则:
δ=228.38>δ额
因此必须采用垫板,查《冷冲压模具设计指导书》表2—39得δ额=90~140Pa
δ>δ额垫板厚度取10mm
3﹑凸模外形结构、尺寸确定
落料凸模截面形状与冲裁件一致,截面尺寸即刃口尺寸,前面已完成计算,长度L为固定板厚度、安全距离、修模余量、凸模进入凹模的深度总和,其中固定板的厚度为24mm,凸模修模余量去3mm,凸模进入凹模的深度取1mm,安全距离为35mm,即
L=24+3+1+35=63mm
凸模外形结构图
凹凸模长度:
其长L0为固定板厚度、中间板厚、卸料板厚、凸模进入凹模深度的总和。
L0=24+34+10+1=69mm
凸凹模外形结构图
4﹑卸料装置中弹性元件的计算
确定橡胶的自由高度
由以上两个公式,取
橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。
六、模具材料的选择
根据材料特性,模柄、打杆、一块、上下模板、垫板、凸模固定板、卸料板的材料使用45钢;推杆、冲孔凸模、落料凹模、凹凸模的模具材料使用Cr12MoV;导柱和导套使用T8A。
七、整体模具装配
八、课程设计总结
通过这次课程设计,把先修课程(机械制图,机械制造,机械设计,冷冲压与塑料成型机械,模具工艺学,模具材料与热处理,冷冲压模具设计资料与指导,冷冲压工艺与模具设计)中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。
使这些知识得到巩固发展,初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础,树立正确的设计思路。
在这短短的几天里,从白纸到完成模具总装图,零件图,设计说明书。
学到很多原本学到的但不是很懂的知识,了解了一些设计的原理和过程。
例如,冲裁模具设计一般步骤:
(1)冲裁件工艺性分析;
(2)确定冲裁工艺方案;
(3)选择模具的结构形式;
(4)进行必要的工艺计算;
(5)选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸;
(6)选择压力机的型号或验算已选的压力机;
(7)绘制模具总装图及零件图;
还有更多的知识,在这里不做过多的叙述。
虽然在这次设计过程中遇到很多问题与麻烦,但通过辅导老师的耐心教导和帮助,克服了这些困难。
在此,我向一直关心支持我的各位辅导老师道一声:
谢谢!
在这次设计中,我总结了:
要学会亲自去尝试,不要害怕失败。
失败也是一份财富,经历也是一份拥有。
此外,这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方,通过这次的经历,希望以后会越做越好!
九、参考文献
1、《模具设计与制造》(第二版)西安科技大学出版社2010年版
2、《冷冲模设计与制造》机械工业出版社2004年版
3、《冲压工艺及模具设计》化学工业出版社2008年版
4、《冲压模设计指导》北京理工大学出版社2010年版
5、《现代冷冲模设计应用实例》化学工业出版社2008年版
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- 关 键 词:
- 限位 冲孔 复合 设计