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4模具零部件设计…………………………………………………………………5
(1)工作零件刃口尺寸计算……………………………………………………………………5
(2)工作零件的结构设计………………………………………………………………………5
(3)定位零件设计………………………………………………………………………………7
(4)卸料板的设计………………………………………………………………………………7
(5)模架及其他零部件设计……………………………………………………………………7
六、模具总装图…………………………………………………………9
七、冲压设备选取及校核……………………………………………10
八、小结………………………………………………………………11参考文献………………………………………………………………12
一、题目:
传动片
二、原始数据
中大批量生产,材料为Q235,厚度t=1.5mm,工件精度IT14
三、制件的冲压工艺性分析
冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。
一般情况下,对冲裁件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。
良好的冲裁工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。
此工件只有落料和冲孔两个工序。
材料为Q235钢[由于含碳适中,综合性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛],具有良好的冲压性能,适合冲裁。
抗剪强度为310~380MPa,抗拉强度为380~470MPa,屈服强度为240MPa。
工件结构相对简单,有一个φ12的孔和一个φ6的孔,孔与孔,孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为3mm。
工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。
四、冲压工艺方案的制定
(1)方案总类:
该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案
方案一:
先冲孔,后落料。
采用单工序模生产
方案二:
冲孔—落料级进冲压。
采用级进模生产
方案三:
冲孔—落料复合冲压。
采用复合模生产
(2)方案比较:
方案一模具结构简单,制造方便,但需要两道工序,两副模具,成本相对较高,生产效率低,难以满足中批量生产要求。
级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法。
方案二只需要一副模具,生产效率和加工精度较高,但级进模轮廓尺寸较大,制造复杂,成本较高,一般适用于大批量,小型冲压件。
方案三只需要一套模具,工件的精度及生产效率要求都能满足,模具轮廓尺寸、制造相对前面两种方案都有比较好。
(3)方案确定:
终上所述,本模具采用冲孔-落料倒装复合模。
五、主要设计计算
1、排样方式的确定及计算
传动片的形状具有一头大一头小得特点,直排时材料利用率低,应采用直对排,如图所示的排样方法,设计成隔位冲压,可显著地减少废料。
隔位冲压就是将第一遍冲压后的条料水平方向旋转180度,再冲第二遍,在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。
搭边值取1.2mm和1.5mm,条料宽度为42mm,步距为36.4mm,一个步距的材料利用率为54.8%(计算见下表)。
项目
分类
公式
结果
排样
冲裁件面积A
A=
+5X22+17X12
419.19
条料宽度B
B=22+1.5X2+6+11
42mm
步距S
S=12+11X2+1.2X2
36.4mm
一个步距的材料利用率
=
X100%=
X100%
54.8%
2、冲压力的计算及压力机的选用
项目分类
备注
冲压力
冲裁力F
F=KLtτb=1.3X163.9X300X1.5
95881.5N
L=163.5mm
τb=300MP
卸料力Fx
Fx=KxF=0.04X95881.5
3835.5N
查表KX=0.04
推件力FT
FT=nKTF=4X0.055X95881.5
21093.3N
N=h/t=6/1.5=4
冲压工艺总力Fz
FZ=F+FX+FT
120800.3N
由以上计算结果可以看出,总冲压力为120.8KN,压力机应选择JC23-16冲床
3、压力中心的确定及相关计算
计算压力中心时先画出凹模型口图,如下图所示。
在图中将xOy坐标系建立在图示的对称中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1~L10共10组基本线段,用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标(3.57,0)。
有关计算如表所示。
基本要素长度
L/mm
各基本要素压力中心的坐标值
x
y
L1=17
-2.5
6
L2=5
8.5
L3=5
11
L4=34.54
18
L5=5
-8.5
-11
L6=5
-6
L7=17
L8=18.84
-12.91
L9=18.84
L10=37.68
合计163.9
3.57
注:
根据力学原理,分力对某轴的力矩等于各分力的同轴力矩的代数和,则可求得压力中心坐标(x0,y0)。
因为冲裁力与周边长度成正比,所以式中各冲裁力F1,F2,……Fn可分别用冲裁周边长度L1、L2、……Ln代替。
即
由以上计算结果可以看出,压力中心偏移坐标原点O较小,为了便于模具的加工和装配,模具压力中心仍选坐标原点O。
选用JC23-16冲床,C点仍在压力机模柄投影面积内,满足要求。
4模具零部件设计
(1)工作零件刃口尺寸计算
结合该模具的特点,工作零件的形状相对简单,适宜采用线切割机床分别加工冲孔凸模、落料凹模、凸凹模及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度,使装配工作简单化,因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体见下表:
尺寸及
尺寸
转换
计算公式
凹模
凸模
冲孔
φ6
dT=(dmin+X△)
dA=(dT+Zmin)
6.282
6.15
查表得,
冲裁双面
间隙Zmax=0.240
Zmin=0.132
磨损系数X=0.5
校核满足
φ12
12.347
12.215
落料
R11
DA=(Dmax-X△)
DT=(DA-Zmin)
10.785
R6
5.85
10.653
5
4.85
4.718
孔心距
22
0.105
LA=L
△
0.026
(2)工作零件的结构设计
a.落料凹模
凹模厚度H1=k1b=0.4X38=16mm
壁厚c=(1.5-2)H=24-32
取凹模厚度H1=16mm,凹模壁厚c=30mm
凹模宽度B=b+2c=38+2X30=98mm
凹模长度L=22+2X30=82mm(送料方向)
凹模轮廓尺寸为125mmX100mmX24mm,结构如图所示
a.落料凹模
b.凸模固定板
凸模固定板厚度h2=(0.6~0.8)H=0.8X25=20mm
垫板厚度h1=10mm
冲孔凸模:
L=26+10+18+1=55mm
冲孔凸模的高度L1=45mm
a)冲孔凸模
b)冲孔凸模固定板
c.凸凹模
冲孔凹模高度H2=k2b=0.4X12=4.8mm
H2取5mm
凸凹模固定板(0.6~0.8)H2=12mm
安全距离20mm
卸料板厚度10mm
凸凹模高度43mm
(3)定位零件设计
挡料销和导料销内侧与条料接触,安装在卸料板上,尺寸为φ6材料为45钢,热处理为43~48HRC
(4)卸料板的设计
a.卸料板的周界尺寸为凹模的周界尺寸,厚度为10mm,卸料板采用45钢制造
b.卸料螺钉的选用
卸料板上设置四个卸料螺钉,公称直径为8mm,卸料螺钉尾部应留头足够的行程空间。
卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸凹模断面0.5~1mm
(5)模架及其他零部件设计
模具采用后置导柱模架,这种模架的导柱在模具后侧位置,冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。
以凹模周界尺寸为依据,选择模架规格。
导柱d/mmxL/mm为Φ22x150mm
导套d/mmxL/mmxD/mm为Φ22XΦ40x85mm
上模座厚度H上模取35mm
上模垫板厚度H垫取10mm
固定板厚度H固取20mm
下模座板厚度H下模取45mm
那么该模具的闭合高度
H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-H2=177mm
L——冲孔凸模长度45mm
H——凸凹模厚度44mm
H2——冲孔凸模冲裁后进入凸凹模的深度H2=1mm
六、模具总装图
通过以上的设计,可得到如图所示的模具总装图。
模具上模部分由上模板,垫板,冲孔凸模(2个),凸模固定板,落料凹模,推件块,顶杆,推板(2个),推杆(4根)等组成。
卸料方式采用弹性卸料,以橡胶味弹性元件。
下摸部分由下摸板,垫板,凸凹模,卸料板,橡胶组成,冲孔废料由漏料孔漏出,废料向上顶出。
条料送进时采用挡料销作定距,操作时完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动,且两个导料销代替导料板,条料紧靠导料销向前推。
七、冲压设备选取及校核
通过校核,选择开式双柱可斜压力机JC23-16能满足使用要求。
其主要技术参数如下:
Ø
公称压力:
160KN
滑块行程:
55mm
最大闭合高度:
220mm
最大装模高度:
175mm
工作台尺寸:
(前后X左右):
300mmX450mm
垫板尺寸(厚度X孔径):
40mmX150mm
模柄孔尺寸:
φ40mmX60mm
最大倾斜角度:
20
八、小结
通过对上述传动片冲孔-落料复合模的设计,让我更深一层地了解冲裁模的设计流程,包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。
在设计过程中,所有设计尺寸数据都要有依据,根据标准,查阅相关手册而得,不是自己想多少是多少,到头来校验时,发现一个数据有问题,就得全部改动,那样的话,就增加了设计周期。
同时在两周时间里,也让我深刻理解到实践是检验真理的唯一标准。
我们以前所学的知识到现场来有点无从下手,在老师的指导下,慢慢按照设计的基本步骤自己一步一步地学习设计。
终于在第一周结束时将设计数据计算出,并将基本工作零件图纸打印出。
这段时间里,,我的设计有不合理的地方在老师的帮助下逐步修改完善,使我不断进步。
我要真心感谢我的四位指导老师。
同时我们学会正确应用技术标准和资料,培养认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度,强化了质量意识和时间观念,形成从业的基本职业素养。
这次模具设计也让我我明白了冲压模具设计的重要性以及模具设计需要注意的问题。
我会一如既往的努力,让自己更加完善。
参考文献
[1]梅伶.《模具课程设计指导》.北京.机械工业出版社,2006.12
[2]魏春雷、朱三武、章男.《模具专业毕业设计手册》.天津.天津大学出版社,2010.1
[3]林承全、胡绍平.《冲压模具课程设计指导与范例》.北京.化学工业出版社,2008.1
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