冲孔落料齿轮垫片复合模设计概要.docx
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冲孔落料齿轮垫片复合模设计概要
齿轮垫片冲孔落料复合模设计
一题目:
二原始数据
数据如图1所示,大批量生产,材料为Q235,t=1mm。
图1产品零件图
三冲压件工艺性分析
○
1材料:
Q235为普通碳素结构钢,具有较好的冲裁成形性能。
○2零件结构:
零件结构简单对称,无尖角,对冲裁加工较为有利。
零件中有两圆孔,孔的最小尺寸为11mm,满足冲裁最小孔径mind≥10.1=tmm的要求。
另外,经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为4.5mm,满足冲裁件最小孔边距minl≥1.55.1=tmm的要求。
所以该零件的结构满足冲裁的要求
○3尺寸精度:
零件图上未标注公差的尺寸属于自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差。
查公差表2-3可得各尺寸公差为:
零件外形:
720-0.3mm170-0.16mm270-0.16mmR100-0.12mm
R10-0.12mmR1.50-0.18mmR2.50-0.18mm
孔内形:
110+0.1mm
孔心距:
40±0.12mm
结论:
适合冲裁。
四冲裁工艺方案及模具类型的确定
该零件包括落料、冲孔两个基本工序,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1mm时,可查表2-24得凸凹模最小壁厚为2.7mm,现零件上的最小孔边距为4.5mm,所以可以采用复合模生产,即采用方案二。
五零件工艺计算
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
A0maxA(δ+-=XΔDD
0minmax0
minATTT((δδ----=-=ZXΔDZDD
尺寸720-0.3mm,可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.120mm,最大间
隙Zmax=0.180mm,凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差030.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm775.71mm3.075.072030.0003.00A1++=⨯-=
D(mm655.71mm12.0775,710020.00
02.0T1--=-=D尺寸170-0.16mm,可查得凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差020.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm84.16mm16.0117020.0002.002++=⨯-=
AD(mm72.16mm12.084.160020.00
02.02--=-=TD尺寸270-0.16mm,可查得凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差025.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm84.26mm16.0127025.00025.003++=⨯-=
AD(mm72.26mm12.084.260020.00
02.03--=-=TD尺寸R100-0.12mm,可查得凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差020.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm88.9mm12.0110020.00020.004++=⨯-=
AD(mm76.9mm12.088.90020.00
02.04--=-=TD尺寸R10-0.12mm,可查得凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差020.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm88.0mm12.011020.00020.005++=⨯-=
AD(mm76.0mm12.088.00020.00
02.05--=-=TD尺寸R1.50-0.18mm,可查得凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差020.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm365.1mm18.075.05.1020.00020.006++=⨯-=
AD(mm245.1mm12.0365.10020.00
02.06--=-=TD尺寸R2.50-0.18mm,可查得凸模制造公差020.0T=δmm,凹模制造公差020.0A=δmm。
将以上各值代入ATδδ+≤minmaxZZ-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(mm365.2mm18.075.05.2020.00020.007++=⨯-=
AD(mm245.2mm12.0365.20020.00
02.07--=-=TD(2冲孔基本公式为
minTT(δ-+=XΔdd
A0minminA(δ+++=ZXΔdd
尺寸110+0.1,查得其凸模制造公差mm02.0T=δ,凹模制造公差mm02.0A=δ。
经验算,满足不等式ATδδ+≤minmaxZZ-,因该尺寸为单
边磨损尺寸,所以计算时冲裁间隙减半,得
mm075.11mm1.075.011(002.00
02.0T--=⨯+=d
mm135.11mm2/120.0075.11(02.0002.00A++=+=d
(3中心距:
尺寸40±0.12mm
(±
40
=
±
L
.0
=
03
mm
12
.0
40
4/
mm
2.排样计算
分析零件形状,应采用单直排的排样方式,零件可能的排样方式有图2所示两种。
ab
图2零件可能的排样方法
比较方案a和方案b,方案b所裁条料宽度过窄,剪板时容易造成条料的变形和卷曲,所以应采用方案a。
现选用4000mm×1000mm的钢板,则需计算采用不同的裁剪方式时,每张板料能出的零件总个数。
(1裁成宽78.4mm、长1000mm的条料,则一张板材能出的
零件总个数为
220545492210004.784000=⨯=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡(2裁成宽78.4mm、长4000mm的条料,则一张板材能出的零件总个数为
2172181122240004.781000=⨯=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡比较以上两种裁剪方法,应采用第1种裁剪方式,即裁为宽81.4mm、长1000mm的条料。
其具体排样图如图3所示。
图3零件排样图
3.冲压力计算
可知冲裁力基本计算公式为
τKLTF=
此例中零件的周长为256mm,材料厚度1mm,Q235钢的抗剪强度取350MPa,则冲裁该零件所需冲裁力为
kN117116480N35012563.1≈=⨯⨯⨯=NF
模具采用弹性卸料装置和推件结构,所以所需卸料力XF和推件力TF为
kN85.5kN11705.0XX=⨯==FKFkN3.19kN117055.03TT≈⨯⨯==FNKF
则零件所需得冲压力为
kN15.142kN3.1985.5117(TX=++=++=FFFF
初选设备为开式压力机J23—35。
4.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。
六、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,其中主要技术参数如下:
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:
60mm
七、模具零部件结构的确定
1.标准模架的选用
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸,所以应首先计算凹模周界的大小。
由凹模高度和壁厚的计算公式得,凹模高度
mm21mm7228.0≈⨯==KbH,凹模壁mm38mm218.12~5.1(≈⨯==HC。
所以,凹模的总长为mm148mm38272(=⨯+=L(取160mm,凹模的宽度为mm107mm40227(=⨯+=B。
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160mm×125mm×35mm,下模座160mm×125mm×40mm,导柱25mm×150mm,导套25mm×85mm×33mm。
2.卸料装置中弹性元件的计算
模具采用弹性卸料装置,弹性元件选用橡胶,其尺寸计算如下:
(1确定橡胶的自由高度0H
工(HH4~5.30=
mm
10mm712(10~5(1=++=++=+=thhH修磨
工作工
由以上两个公式,取mm400=H。
(2确定橡胶的横截面积A
pFA/X=
查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa,所以
2mm16417MPa
6.0N
9850≈=
A
(3确定橡胶的平面尺寸
根据零件的形状特点,橡胶垫的外形应为矩形,中间开有矩形孔以避让凸模。
结合零件的具体尺寸,橡胶垫中间的避让孔尺寸为82mm×30mm,外形暂定一边长为160mm,则另一边长b为
mm
118mm160
30
82164173082160≈⨯+=
=⨯-⨯bAb(4校核橡胶的自由高度0H
为满足橡胶垫的高径比要求,将橡胶垫分割成四块装入模具中,其最大外形尺寸为80mm,所以
5.080
40
0==DH橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间,所以选用的橡胶垫规格合理。
橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。
3.其他零部件结构
凸模由凸模固定板固定,两者采用过渡配合关系。
模柄采用凸缘式模柄,根据设备上模柄孔尺寸,选用规格A50×100的模柄。
八、模具装配图
模具装配图见图纸A2。
九、模具零件图
凸凹模、凸模、凹模图纸见A3、A4。
十、模具零件加工工艺
模具零件加工关键是工作零件、固定板和卸料板,若采用线切割加工技术,这些零件的加工变的简单,表7-2所列为圆孔直径11mm
的凸模加工工艺,表7-3所列为凹模加工工艺过程。
表7-2圆孔直径11mm的凸模加工工艺
工序号工序名称工序内容
1备料备圆柱料
2热处理退火
3粗车车外圆柱面,留单边余量0.5mm
4热处理调质,淬火硬度达58-62HRC
5精磨按图纸加工并达到图纸要求
6钳工精修全面达到图纸要求
7检验
表7-3凹模加工工艺过程
工序号工序名称工序内容
1备料160×125×35
2热处理退火
3刨刨六面互为直角,留单边余量0.5mm
4热处理调质
5磨平面磨六面互为直角
6钳工画线划出各孔位线
7线切割加工各孔
8热处理按热处理,淬火硬度达58-62HRC
9磨平面精磨上下面
10线切割按图纸线切割工件轮廓至尺寸要求
1112钳工精修全面达到图纸要求检验注:
凸凹模为配作件,并同属板类零件
致谢非常感谢聂老师、葛永成老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导,从最初的定题,到资料收集,到写作、修改,到论文定稿他们给了我耐心的指导和无私的帮助。
为了指导我们的毕业论文,他们放弃了自己的休息时间,他们的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩,在此我向他们表示我诚挚的谢意。
同时,感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助,是他们教会了我专业知识,教会了我如何学习,教会了我如何做人。
正是由于他们,我才能在各方面取得显著的进步,在此向他们表示我由衷的谢意,并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才,桃李满天下!
通过这一阶段的努力,我的课程设计终于完成了,这意味着大学生活即将结束。
在大学阶段,我在学习上和思想上都受益非浅,这除了自身的努力外,与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
在本论文的写作过程中,我的导师xxx老师倾注了大量的心血,从选题到开题报告,从写作提纲,到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题,严格把关,循循善诱,在此我表示衷心感谢。
同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。
写作毕业论文是一次再系统学习的过程,毕业论文的完成,同样也意味着新的学习生活的开始。
我将铭记我曾是一名成贤学院学子,在今后的工作中把成贤学院的优良传统发扬光大。
感谢各位专家的批评指导。
参考文献1.2.3.4.5.冷冲压技术冷冲模设计指导冲压设计手册公差配合与测量技术工程材料与热加工基础
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- 冲孔 齿轮 垫片 复合 设计 概要