固定套沖壓成形模具設(shè)計(jì)
固定套沖壓成形模具設(shè)計(jì),固定,沖壓,成形,模具設(shè)計(jì)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱
1
落料凸模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
1
備料
鋸床
帶鋸
鋼尺
2
熱處理
退火爐
3
車削
車床
卡盤(pán)
卡尺
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
劃線
劃針
6
加工螺釘孔,銷釘孔及安裝孔
鉆床
卡尺
7
熱處理
淬火爐
8
磨削
磨床
9
鉗工精修
銼刀
卡尺
10
檢驗(yàn)
編制 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡 1
工序名稱
粗銑
工序號(hào)
02
零件名稱
凹模
零件號(hào)
00-03
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12MOV
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號(hào)
銑床
虎鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說(shuō)明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
一次
1
銑上平面
φ75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
φ75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
設(shè) 計(jì) 者
黃勝勇
指 導(dǎo) 教 師
韓艷艷
共 1 頁(yè)
第1頁(yè)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡 2
零件號(hào)
零 件 名 稱
00-02
凸凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料:115㎜×45㎜×65㎜
鋸床
直尺
02
粗銑:銑六面,互為直角,留單邊余量0.5
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削:磨六面,互為垂直,留單邊余量0.3
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工:劃線,按位置加工孔,并攻螺紋
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理:按熱處理工藝,淬火回火達(dá)到58~62HRC
電熱爐
火鉗
06
磨削:精磨上下平面
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
線切割:按圖紙要求進(jìn)行線切割
線切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
08
鉗工:鉗工精修、拋光
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 黃勝勇 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
1 緒論
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
目前,我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后,主要原因是我國(guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距,導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命,效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高;許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等,致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具依賴進(jìn)口。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)重要的生產(chǎn)手段之一,更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來(lái)越高,更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快,沖壓產(chǎn)品正朝著復(fù)雜化,多樣化高、性能、高質(zhì)量方向發(fā)展,模具也正朝著復(fù)雜化,高效率、高精度、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展,沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì),依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)技術(shù)轉(zhuǎn)變。
1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中,60%~80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性,是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年,全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,世界模具市場(chǎng)年交易總額為600~650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上;國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí),從德國(guó)工、模具行業(yè)組織德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)(VDMA)工模具協(xié)會(huì)了解到,德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中(VDMA)會(huì)員模具企業(yè)有90家,這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%,可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才,他們的技術(shù)水平比較高.故人均產(chǎn)值也較高.我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右,而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15~20萬(wàn)美元,有的達(dá)到 25~30萬(wàn)美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上,而我國(guó)才達(dá)到45%。
2 制件的工藝性分析
圖1 制件圖
工件名稱:形彎板
工件簡(jiǎn)圖: 如圖1所示
生產(chǎn)批量:中批量
材 料:08鋼
材料厚度:1.5mm
2.1制件的總體分析
形件彎板制件形狀簡(jiǎn)單,所用材料為08鋼,但需要多道工序才能完成,圓孔分布比較均勻、對(duì)稱,對(duì)精度要求較高,材料的利用率高。
從制件圖上可以看出,必須先通過(guò)落料和沖Ф10mm的大孔,然后再進(jìn)行彎曲,最后沖出4個(gè)Φ5mm的小孔,很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸,所以在此先主要對(duì)彎曲工藝進(jìn)行分析。包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。
制件的材料為08鋼。具有足夠的塑性,屈強(qiáng)比小,回彈小,有利于彎曲成形和工具質(zhì)量的提高 。
2.2零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此零件為一個(gè)簡(jiǎn)單的90°形件,其彎曲圓角半徑r為3mm,材料選擇08鋼,板厚為1.5mm。其工藝性主要包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。
2.2.1彎曲的直邊高度
一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好,要求直立部分高度,h=7.5,r=1.5,t=1.5,7.5>1.5+2×1.5,很顯然此零件符合工藝性要求。
2.2.2孔邊距
彎曲有孔的工序件時(shí),如果孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi),則彎曲時(shí)孔要發(fā)生變形,為此必須使孔處于變形區(qū)之外,一般孔邊至彎曲半徑r中心的距離按料厚確定:
當(dāng)t<2mm時(shí), L≥t;t≥2mm時(shí),L≥2tmm。
如果孔邊至彎曲半徑r中心的距離過(guò)小時(shí),為防止彎曲時(shí)孔變形,應(yīng)彎曲后再?zèng)_孔。由于Φ5mm的小孔在彎曲時(shí)容易變形,為防止彎曲時(shí)孔變形,應(yīng)彎曲后再?zèng)_孔才能完全符合要求。
2.2.3最小彎曲半徑
根據(jù)所用材料,查書(shū)3.2.5最小彎曲半徑所知:影響最小彎曲半徑的因素有(1)材料的力學(xué)性能;(2)材料表面和側(cè)面的質(zhì)量;(3)彎曲線方向;(4)彎曲中心角;2最小彎曲半徑rmin的數(shù)值查表3.2.2可知最小彎曲半徑為0.4t、0.8t所以該彎曲件符合要求.
從制件圖上可以看出,必須先通過(guò)落料工藝孔,然后再進(jìn)行彎曲,最后沖小孔需要三套模具,很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸,所以在此首先對(duì)彎曲工藝進(jìn)行分析。該制件為沖孔落料彎曲件,圓角半徑R=2,材料的料厚為t=1.5,R>0.5t。這種彎曲件由于變形不嚴(yán)重,所以按中性層展開(kāi)的原理,彎曲前制件的總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和。
2.3工藝方案的確定
該零件包括:沖孔、落料,彎曲和沖小孔四個(gè)基本工序,可有以下三種工藝方案供選擇:
方案一:先落料后沖孔再?gòu)澢詈鬀_小孔,采用四套單工序模生產(chǎn)。
方案二:沖孔-落料復(fù)合沖壓,再?gòu)澢?,最后沖小孔,采用一副復(fù)合模,一副彎曲模和一副沖孔模生產(chǎn)。
方案三:沖孔-落料-彎曲-沖小孔連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
對(duì)各種方案的分析:
方案一、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要四道工序,四副模具,生產(chǎn)效率低,難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。
方案二、只需三副模具,沖壓件的幾何形位精度和尺寸精度容易保證,且生產(chǎn)率也高,盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱,模具制造并不困難。
方案三、只需要一副模具,生產(chǎn)率也很高,但零件的沖壓精度稍差,模具制造困難,需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正,故模具制造安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過(guò)以上三種方案的分析比較,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為最佳。
3 沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)
3.1沖裁制件的外形分析
3.1.1沖裁件的外形轉(zhuǎn)角
沖裁件的外形無(wú)尖銳角,均圓弧過(guò)渡4個(gè)R2,查表2.7.1可此圓角過(guò)度有利于模具加工,不會(huì)引起熱處理開(kāi)裂和沖裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損的現(xiàn)象。
3.1.2沖裁件的孔邊距與孔間距
為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度,孔邊距和孔間距不能過(guò)小,其最小許可值當(dāng)?。篊≥1~1.5t根據(jù)已知工件的尺寸可得:C1=10,C2=1.5, t=1.5,所以工件的尺寸符合上述要求。沖孔時(shí)因受凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小,否則凸模易折斷或壓彎,查表2.7.3而知工件上孔的直徑應(yīng)當(dāng)大于或等于0.35倍的料厚,即d≥0.35t,由任務(wù)書(shū)零件圖易于看出工件尺寸基本符合要求。
3.2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度
根據(jù)彎曲制件圖可知:查比表3.4.2得
圖2 落料沖孔制件坯料尺寸的計(jì)算
=25+2×7.5+2×27+1.5
=95.5mm
式中:——坯料展開(kāi)總長(zhǎng)度
因?yàn)橛猩僭S偏移以及修整余量,取為96 mm,所以,該制件在經(jīng)過(guò)沖孔落料之后和未彎曲前的外形尺寸為:96mm×30mm,沖裁件上的未注公差等級(jí)定為IT14級(jí),查表確定工件尺寸如下:
圖3 落料沖孔制件簡(jiǎn)圖
沖裁件的斷面粗糙度值與材料塑性、厚度,沖裁間隙,刃口銳鈍及沖模結(jié)構(gòu)相關(guān),工件厚度為1.5mm,其斷面粗糙度值為12.5μm。
3.3主要工藝參數(shù)計(jì)算
3.3.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算
根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣,且為直排的形式,雖然材料的利用率低于少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣,但工件的精度高,且易于保證工件外形的的圓角。
圖4有廢料排樣簡(jiǎn)圖
3.3.2確定搭邊與搭肩值
搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的查表2.5.2而取最小搭邊值為=1.8mm,最小搭肩值為a=2mm。
分析制件形狀,根據(jù)(4)排樣草圖:條料從前方送進(jìn)。這樣沖孔凸模的沖壓力比較均勻。制件形狀精度容易保證。
3.3.3計(jì)算送料步距和條料的寬度
按如上排樣方式,并根據(jù)工件的尺寸確定送料步距為搭肩值與工件寬度之和。即:S=30+1.8=31.8mm
查表2.5.4而知條料寬度單向偏差值為0.15mm,由公式計(jì)算如下:C由表2.5.5
B=(D+2a+c)
=(100+2×1.8+1)
=104.6mm
所以確定條料的寬度B為:104.6mm
導(dǎo)料板間距離
A=B+C
=104.6+1(無(wú)側(cè)壓裝置)
=105.6
3.3.4計(jì)算材料的利用率
一個(gè)步距內(nèi)的材料的利用率
η=×100%
=
=88%
所以在不考慮料頭、料尾和邊余料等材料消耗的情況下材料的利用率為88%,而在考慮以上因素計(jì)算一張板料總的利用率時(shí)則需要根據(jù)板的長(zhǎng)寬尺寸而定,在此省略不述。
3.4沖壓力的計(jì)算
3.4.1沖裁力的計(jì)算
沖裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度(凸模行程)而變化,本模具采用普通平刃口模具沖裁,其沖裁力F按下式計(jì)算:
式中:F——沖裁力;
L——沖裁周邊長(zhǎng)度;
t——材料厚度
——材料抗剪強(qiáng)度;
K——系數(shù)。
系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中,模具間隙的波動(dòng)和不均勻、刃口磨損、板料的力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)。取K=1.3。
為計(jì)算方便,也可以按下式計(jì)算沖裁力:
式中:F——沖裁力;
L——沖裁周邊長(zhǎng)度;
t——材料厚度;
——材料抗拉強(qiáng)度。
其中:材料厚度t為1.5mm,為325MPa ,沖裁周邊長(zhǎng)度:
,
3.4.2卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的,所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮,影響這些力的因素較多,主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)滑情況、制件的形狀和尺寸等?,F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
查表2.6.1而卸料力、推件力和頂件力系數(shù)分別為:
則:卸料力:
推件力:
頂件力:
3.5壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作,應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷,導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損,還會(huì)使合理間隙得不到保證,從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀對(duì)稱,分析工件外形尺寸易知其壓力中心就在沖壓件中心處。
即: , 。
3.6工作部分的尺寸計(jì)算
3.6.1計(jì)算凸模、凹模、凸凹模工作部分的尺寸(沖孔)并確定其公差
該零件在彎曲前屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔落料件,外形尺寸由落料獲得,而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。
查表2.3.3而知:Zmin = 0.132,Zmax = 0.240
Zmax –Zmin = 0.108mm
因?yàn)槟>叩木鹊燃?jí)為IT14級(jí) 取△X = 0.75
設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT12查表2.2.2級(jí)精度制造,分別計(jì)算凸模和凹模尺寸,如下:
3.6.2沖?10mm小孔凸模尺寸計(jì)算
校核:|δT|+|δA|≤Zmax-Zmin
0.043+0.065≤0.108 滿足公差間隙條件
3.6.3落料凹模尺寸計(jì)算
3.7模具總體設(shè)計(jì)
3.7.1模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知,采用正裝復(fù)合沖壓,所以模具類型為正裝復(fù)合模。
圖5 正裝復(fù)合模
3.7.2定位方式的選擇
在本模具中采用的是條料,所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。
3.7.3導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向方式。
3.8模具主要零部件的設(shè)計(jì)
3.8.1凹模的設(shè)計(jì)
在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式,凹模采用銷釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會(huì)影響模具的壽命。刃口高度h≥6查表2.9.4確定凹模厚度為15mm。
凹模厚度H=15mm,凹模壁厚C=32mm,凹模寬度=100mm,凹模長(zhǎng)度 L =160mm。
確定凹模尺寸為160 mm×100 mm ×15 mm
現(xiàn)繪制草圖如下:
圖6 落料凹模
3.8.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)
在本模具中凸模用來(lái)成形?10mm的孔,
圖7 凸模
=22+16+2=40mm
凸模長(zhǎng)度的校核計(jì)算:
F≈Lt
式中:F——沖裁力;
L——沖裁周邊長(zhǎng)度;
t——材料厚度;
——材料抗拉強(qiáng)度。
其中:材料厚度t為1.5mm,為325Mpa,
F=2×3.14×5×1.5×325=15.3KN
經(jīng)校核計(jì)算凸模的強(qiáng)度足夠。
3.8.3落料凸模(凸凹模)
結(jié)合工件外形并考慮加工,將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式。其總長(zhǎng)L為: L=40mm
圖8 凸凹模
長(zhǎng)度的校核計(jì)算:經(jīng)校核計(jì)算凸模的強(qiáng)度足夠。
3.8.4定位零件的設(shè)計(jì)
在模具中采用的是條料,所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。導(dǎo)料銷一般設(shè)兩個(gè),并位于條料的同一側(cè)。從左向右送料時(shí),導(dǎo)料銷裝在右側(cè),從前先后送料時(shí)導(dǎo)料銷裝在左側(cè)。導(dǎo)料銷在本模具中直接安裝在凹模板上。在裝配圖中很容易看到。
擋料銷同樣起定位的作用,用它擋住搭邊或沖件輪廓,以限定條料的送進(jìn)距離。在本模具中試用固定擋料銷,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易,在模具中廣泛應(yīng)用作定距;但其銷孔距離凹模刃壁較近,削弱了凹模的強(qiáng)度。為了不增加模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度,所以在本模具中選用固定擋料銷。這種擋料銷在模具中廣泛使用,故也有它的優(yōu)點(diǎn)所在。
3.8.5導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向裝置用來(lái)保證上模相對(duì)于下模正確的運(yùn)動(dòng),對(duì)于生產(chǎn)批量較大,零件的要求較高,壽命要求較長(zhǎng)的模具,一般都需要采用導(dǎo)向裝置,本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來(lái)完成導(dǎo)向。
3.8.6打料裝置的設(shè)計(jì)
在本模具中采用打料桿推動(dòng)連接推板推動(dòng)推桿來(lái)完成打料動(dòng)作,打料桿穿過(guò)模柄凸露在模具的外面,當(dāng)完成一次沖裁時(shí)壓力機(jī)滑塊回程,打料桿與壓力機(jī)的打料橫桿相碰,打料桿推動(dòng)連接推板推動(dòng)推桿將卡在凸凹模的凹模孔內(nèi)的圓形廢料打下,應(yīng)注意的是:
第一:需要保證打桿在模柄內(nèi)的順利滑動(dòng),須間隙配合。
第二:需要保證連接推板在凸凹模內(nèi)的順利滑動(dòng),須間隙配合。
3.8.7頂件裝置的設(shè)計(jì)
頂件裝置一般是彈性的,在本模具中是由頂桿、頂件塊等組成,這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié),工作可靠。
頂件塊的設(shè)計(jì):本模具采用頂件塊將制件從卡在凹模內(nèi)小凸模上刮下,頂件塊在沖裁的過(guò)程中是凹模中運(yùn)動(dòng)的零件,對(duì)它有如下的要求:模具處于閉合狀態(tài)時(shí)其背后有一定的空間,以備修磨和調(diào)整的需要;模具處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí),必須順利復(fù)位,工作面高出凹模平面,以便繼續(xù)沖裁;它與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順利滑動(dòng),不發(fā)生干涉。為此頂件塊與凹模為間隙配合,其外形尺寸一般按公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)h8制造。頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合。
頂桿的設(shè)計(jì):在本模具中選用四個(gè)頂桿與彈頂器上的托板相配合,四個(gè)頂桿均勻分布,傳送的橡皮的推件力較為平穩(wěn),在此需要注意的是:頂桿的直徑不能太小,以免在克服橡皮彈力時(shí)發(fā)生撓曲。還有頂桿與下模上的孔相配合,必需保證其在孔內(nèi)順利的滑動(dòng),所以頂件塊與凹模為間隙配合,其外形尺寸一般按公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)h8制造。
螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì):螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件,設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可,螺釘用于固定模具零件,一般選用內(nèi)六角螺釘;銷釘起定位作用,常用圓柱銷釘,螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用M8。
3.8.8 模架及組成零件的確定
模架的選用:本模具選用由上模座、下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,在此選用中間導(dǎo)柱模架。沖壓時(shí)可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜,造成零件畸變。
模座的確定:本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架,因在前述中確定了凹模尺寸為:160mm×100mm×15mm,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為:324mm×160mm×40mm。上模座尺寸為:324mm×160mm×35mm。導(dǎo)柱d/mm×L/mm為?25mm×150mm,導(dǎo)套d/mm×L/mm×Dmm為?25×85×35。
模柄的設(shè)計(jì):本模具屬于中型模具,采用模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是:一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠;二要與上模正確而可靠的連接。
在本模具中選用壓入式模柄,反嵌在上模座中,通過(guò)螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。
模柄材料通常采用Q235或Q275鋼,在此選用Q235鋼。其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過(guò)0.02:100)。
模柄在本模具選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸,并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長(zhǎng)度?,F(xiàn)繪制草圖如下并標(biāo)明其具體尺寸:
圖9 模柄
固定板的設(shè)計(jì):將凹模按一定相對(duì)的位置壓入固定后,作為一個(gè)整體安裝在下模座上。在本模具中的凸凹模和凸模都需要由固定板來(lái)固定。
凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩M鼓9潭ò宓陌惭b孔與凸模采用過(guò)渡配合H7/m6或H7/n6,壓裝后將凸模端面和固定板一起磨平。現(xiàn)選用凸模固定板尺寸為:160mm×100mm×8mm
凸凹模固定板的厚度根據(jù)圖中裝配關(guān)系確定,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩M拱寄9潭ò宓陌惭b孔與凸凹模采用過(guò)渡配合H7/m6或H7/n6,現(xiàn)選用凸凹模固定板尺寸為:160mm×100mm×16mm
墊板的設(shè)計(jì):墊板的作用是直接承受凸模和凸凹模的壓力,以降低上下模座承受的單位壓力,防止上下模座被局部壓陷,影響凸模和凸凹模的正常工作。墊板的外形尺寸與凹模板、凸模固定板、凸凹模固定板、卸料板相同,厚度取6mm。
卸料板的設(shè)計(jì):卸料板的邊界尺寸與凹模板相同,厚度為6mm。
3.9模具工作原理
上模部分通過(guò)模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上,下模部分通過(guò)螺栓、壓板安裝在壓力機(jī)工作臺(tái)面上,導(dǎo)料銷固定在下模部分,下模部分還設(shè)有定位裝置,條料沿導(dǎo)料銷送進(jìn),由定位裝置控制其送進(jìn)步距,壓力機(jī)滑塊下行,上模隨著下行,開(kāi)始工作,壓力機(jī)行程一次,沖壓一次,沖裁完畢,壓力機(jī)滑塊回程帶動(dòng)上模部分上行,卡在落料凹模洞中的制件由頂件塊頂出,箍在凸凹模上的條料由卸料板卸下,卡在凸凹模中的廢料由打桿推動(dòng)推板在推著推桿推出,完成一次沖壓。然后壓力機(jī)滑塊再下行,進(jìn)行下一次的沖壓。
圖10 落料沖孔復(fù)合模裝配圖
3.10壓力機(jī)的公稱壓力的確定
壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和Fz,由于本模具采用的是彈性卸料裝置和上出料方式:
所以:
=121.173+15.3075+4.85+7.27+0.92=149.5205KN
查表1—82開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)
選擇壓力機(jī)的公稱壓力為:250KN
滑塊行程:65mm
滑塊行程次數(shù):55次/min
最大閉合高度:270 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量:55mm
滑塊中心到床身距離:200mm
立柱距離:270mm
工作臺(tái)尺寸 (左右×前后):370×560mm
工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后):200×290mm
工作臺(tái)孔尺寸(直徑) :260mm
模柄孔尺寸(直徑×深度):Ф50×60mm
工作臺(tái)板厚度:50mm
3.11模具的裝配
總裝時(shí),首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系,以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來(lái)確定裝配基準(zhǔn)件,例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件,級(jí)進(jìn)模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件;其次,應(yīng)確定裝配順序,根據(jù)各個(gè)零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后,要進(jìn)行試沖,通過(guò)試沖發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并及時(shí)調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。
裝配前的準(zhǔn)備通讀設(shè)計(jì)圖樣,了解正裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);本模具的裝配工藝要點(diǎn)是:同時(shí)保證落料和沖孔用凸凹模間隙的均勻,打料機(jī)構(gòu)工作可靠,能及時(shí)推出工件,查對(duì)各零件已完成裝配前的加工工序,并經(jīng)檢驗(yàn)合格;確定裝配方法和裝配順序:經(jīng)查對(duì)認(rèn)定模具零件已加工完成,可采用直接裝配方法,結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)凸凹模、凸模先進(jìn)行分組裝配,再進(jìn)行總裝配,選用以凸凹模為基準(zhǔn)件,先裝配上模,再裝配下模及輔助零件;裝配模柄:將模柄壓入上模座后,鉆、鉸銷孔,打入止轉(zhuǎn)銷;裝配凸凹模:按照壓入法操作要求,將凸凹模壓入固定板中,檢查凸凹模相對(duì)固定板基準(zhǔn)面的垂直度,并壓入凸模,用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性,待凸凹模全部壓入,認(rèn)定間隙分布均勻后,磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面;裝配凸模:將凸模壓入固定板中,按壓入法裝配要領(lǐng),檢查其相對(duì)固定板基準(zhǔn)面的垂直度,認(rèn)定合格后,磨平固定板支撐面和刃口面;裝配下模:將組裝好的凸模—固定板和下墊板,按照設(shè)計(jì)要求位置,安裝在下模座上,緊固螺釘,鉆、鉸銷孔,裝入圓柱銷;裝配上模:將組裝好的凸凹?!潭ò搴蜕蠅|板,安裝在上模座上,緊上螺釘,用工藝定位器法控制上下模的配合間隙,使其均勻,認(rèn)定均勻后,在上模相應(yīng)部位鉆、鉸銷孔,打入圓銷;安裝凹模:將凹模安裝在下模相應(yīng)部位,凹模和凸凹模間隙,用墊片法或直接安裝法控制其均勻性。試切:用紙?jiān)嚊_,觀察沖切紙邊的狀況,經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后,鉆、鉸另一組銷孔,打入圓銷;裝配其他零件并試模:上模安裝頂桿,頂件塊,檢查打料機(jī)構(gòu)工作的可靠性。頂件塊在最低位置時(shí),應(yīng)突出凸凹模刃口0.2~0.5mm。安裝卸料板和彈簧,安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2~0.5mm。在設(shè)計(jì)指定的壓力機(jī)上,裝配好的模具進(jìn)行試沖。試模時(shí)重點(diǎn)檢查打料機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否及時(shí)、可靠。每一次沖壓后,上模隨壓力機(jī)上行到上死點(diǎn)時(shí),條料和頂出的工件都應(yīng)該出現(xiàn)在下模凹模工作面上,以便及時(shí)清除。裝配后應(yīng)保證間隙均勻,落料凹模刃口面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面2mm。
4 彎曲模設(shè)計(jì)
4.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
圖11 彎曲制件簡(jiǎn)圖
此零件為一個(gè)簡(jiǎn)單的90°形件,其彎曲圓角半徑r為3mm,材料選擇08鋼,板厚為1.5mm。其工藝性主要包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。
4.2工藝方案的確定
該零件包括兩次彎曲四個(gè)彎曲角,所以由以下三種工藝方案可供選擇:
方案一:彎曲件采用固定凹模一次彎曲四個(gè)角,在彎曲過(guò)程中由于凸模肩部妨礙了坯料的轉(zhuǎn)動(dòng),加大了坯料通過(guò)凹模圓角的摩擦力,使彎曲件側(cè)壁容易擦傷和變薄,成形后彎曲件兩肩部與底面不易平行。特別是材料厚、彎曲件直壁高、圓角半徑小時(shí),著以現(xiàn)象更為嚴(yán)重。
方案二:采用兩次彎曲,由于采用兩副模具彎曲,從而避免了上述現(xiàn)象,提高了彎曲件質(zhì)量。但是只有彎曲高度H>(12~15)t時(shí),才能凹模保持足夠的強(qiáng)度。
方案三:采用轉(zhuǎn)動(dòng)凹模一次完成彎曲四個(gè)彎曲角,這樣既減少了模具的設(shè)計(jì)于制造,也滿足了經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需要。
通過(guò)以上三種方案的分析比較,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定該工件的彎曲生產(chǎn)采用方案三為最佳,
4.3主要工藝參數(shù)計(jì)算
4.3.1彎曲力的計(jì)算
自由彎曲時(shí)的彎曲力
U形件彎曲力
式中:——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力;
B——彎曲件寬度;
T——彎曲材料厚度;
r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑;
K——安全系數(shù),一般取K=1.3;
——材料的抗拉強(qiáng)度。
經(jīng)計(jì)算得:
4.3.2頂件力的計(jì)算
彎曲模所設(shè)的頂件裝置和壓料裝置所需的頂件力和壓料力可近似取彎曲力的30%~80%,即:
=(0.3×6.7~0.8×6.7)=(2.01~5.36)KN
4.3.3 壓力機(jī)的壓力確定
對(duì)于有壓料裝置的自由彎曲
4.4回彈量的確定
彎曲回彈的表現(xiàn)形式有以下兩個(gè)方面:1.曲率減?。?.彎曲中心角減小。大變形程度(r/t<5)自由彎曲時(shí)的回彈值,卸載后彎曲件圓角半徑的變化很小,可以不予考慮。而僅考慮彎曲中心角的變化。
4.5彎曲模工作部分設(shè)計(jì)
4.5.1凸、凹模間隙的確定
U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計(jì)算:
式中:——彎曲模凸、凹模單邊間隙;
t——工件材料厚度;
C——間隙系數(shù),可查表3.9.4
4.5.2凸、凹模橫向尺寸及公差的計(jì)算
本彎曲件與U形彎曲件相似,故按U形彎曲件凸、凹模尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì),其原則:工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí),應(yīng)以凸模位基準(zhǔn),間隙取在凹模上,而凸、凹模的尺寸及公差則應(yīng)根據(jù)工件的尺寸公差回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。查書(shū)3.9.2
式中:、——凸凹模橫向尺寸;
——彎曲件橫向的最小極限尺寸;
——彎曲件橫向尺寸公差;
、——凸凹模制造公差,可采用IT7~I(xiàn)T9級(jí)精度,一般取凸模的精度比凹模的精度高一級(jí)。
4.5.3凸、凹模的圓角半徑以及凹模的深度
當(dāng)工件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí),凸模圓角半徑取等于工件的彎曲半徑,但不小于表3.2.2①所列的最小彎曲半徑值。
凹模圓角半徑不能過(guò)小,以免擦傷工件表面,影響沖模壽命。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致,否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。通常根據(jù)材料厚度取為:t≤2mm,,所以,凹模圓角半徑取6mm。
4.6模具總體設(shè)計(jì)
4.6.1模具類型的選擇
由沖壓工藝性可知,采用單工序沖壓模,模具類型為單工序模。
圖12彎曲模
4.6.2定位方式的選擇
為保證坯料在彎曲模內(nèi)準(zhǔn)確定位,也為在彎曲過(guò)程中坯料的偏移,提高定位精度,采用轉(zhuǎn)動(dòng)凹模和導(dǎo)尺定位。
4.6.3卸料出件方式的選擇
此工件為等于的形件,成形后留在凹模上,隨凸模上行底部受壓的彈簧彈性恢復(fù)推動(dòng)頂桿而頂出轉(zhuǎn)動(dòng)凹模將制件頂出。
4.6.4導(dǎo)向方式
模具屬于單工序沖模,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,導(dǎo)向精度通過(guò)凸、凹模和導(dǎo)尺可以保證,所以采用導(dǎo)尺導(dǎo)向裝置。
綜上可設(shè)計(jì)此模具主要由帶矩形上模座的模柄、凸模、轉(zhuǎn)動(dòng)凹模、凹模支架、底座及頂出裝置等組成。 初步計(jì)算模具閉合高度。
根據(jù)上述公稱壓力的計(jì)算,選用公稱壓力是40KN的壓力機(jī)就行了。但該工件凸、凹模長(zhǎng)度較大,為了滿足閉合高度的要求選擇350KN的JC23-35壓力機(jī)。
4.6.5連接與固定零件
本模具采用了銷釘定位,螺釘連接,螺釘、銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件。
4.7模具主要零部件的設(shè)計(jì)
彎曲模沒(méi)有固定的結(jié)構(gòu)形式,此工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度要求不高,所以可以設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單一些,根據(jù)制件形狀可以將凸模設(shè)計(jì)為帶上模座模柄。
圖13 彎曲模模柄
圖 14 轉(zhuǎn)動(dòng)凹模
4.8壓力機(jī)公稱壓力的確定
查表1—82 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)
選擇壓力機(jī)的公稱壓力為:350KN。
滑塊固定行程:80mm
滑塊行程次數(shù):50次/min
最大閉合高度:280 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量:60mm
滑塊中心到床身距離:205mm
立柱距離:300mm
工作臺(tái)尺寸 (左右×前后):380×610mm
工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后):200×290mm
工作臺(tái)孔尺寸(直徑):260mm
模柄孔尺寸(直徑×深度):Ф50×70mm
工作臺(tái)墊板厚度:60mm
根據(jù)模具閉合高度,彎曲力,外廓尺寸等數(shù)據(jù)選定此設(shè)備是合適的。
4.9模具裝配圖
由以上設(shè)計(jì),可得到如下圖所示的模具總裝圖:
圖15彎曲模裝配圖
模具工作過(guò)程:上模部分通過(guò)模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上,下模部分通過(guò)螺栓、壓板安裝在壓力機(jī)工作臺(tái)面上,導(dǎo)尺固定在下模部分坯料由定位板固定在凹模面上,壓力機(jī)滑塊下行,上模隨著下行,開(kāi)始工作,凸模下表面先接觸毛坯料,壓力機(jī)行程一次,沖壓一次,當(dāng)工件底部接觸到頂桿,使底部彈簧受壓。沖裁完畢,壓力機(jī)滑塊回程帶動(dòng)上模部分上行,卡在凹模洞中的料依靠彈簧的彈性恢復(fù)使頂桿復(fù)位頂桿頂著轉(zhuǎn)動(dòng)凹模頂出,完成一次沖壓,工件被頂出。
5 單工序沖孔模設(shè)計(jì)
圖16 制件圖
該制件采用前兩道工序生產(chǎn)出來(lái)的半成品作為原材料,為了保證最終制件的精度在落料沖孔復(fù)合模和彎曲模后沖彎曲變形區(qū)內(nèi)的小孔,屬于半成品加工,所以制件圖與設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的制件圖一致,但考慮到使單工序沖孔模的設(shè)計(jì)在閱讀和查看時(shí)一目了然,所以在此重復(fù)畫(huà)出制件圖是很有必要的。至于結(jié)構(gòu)分析與材料的選用在此不再做說(shuō)明,僅對(duì)沖小孔的局部結(jié)構(gòu)加以詳細(xì)說(shuō)明:沖小孔采用四個(gè)小凸模安裝在一個(gè)凸模固定板上進(jìn)行沖裁,而不采用整體凸模沖裁,以免造成凸模加工費(fèi)用高而不利于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
5.1沖4個(gè)ф5mm小孔制件的工藝分析
5.1.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
1. 沖裁件的形狀:沖裁件的形狀較為簡(jiǎn)單、對(duì)稱,有利于材料的合理利用。
2. 沖裁件的內(nèi)外形:沖裁件的內(nèi)外形無(wú)尖銳角,圓弧半徑位R2,此圓角過(guò)度有利于模具加工,不會(huì)引起熱處理開(kāi)裂和沖裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損的現(xiàn)象。
3. 沖裁件的孔邊距與孔間距:為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度,孔邊距和孔間距不能過(guò)小,工件的尺寸符合上述要求。
4. 沖孔時(shí)因受凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小,否則凸模易折斷或壓彎,查表2.7.3而知工件上孔的直徑當(dāng)大于或等于0.35倍的料厚,即d≥0.35t,由任務(wù)書(shū)零件圖易于看出工件尺寸符合要求。
5.1.2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度
沖裁件的精度一般可以分為精密級(jí)和經(jīng)濟(jì)級(jí)兩大類。精密是指沖壓工藝在技術(shù)上所允許的最高精度,而經(jīng)濟(jì)級(jí)是指模具達(dá)到最大許可磨損時(shí),其所完成的沖壓加工在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)而在經(jīng)濟(jì)上又最合理的精度,即所謂經(jīng)濟(jì)精度。位降低沖壓成本,獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,在不影響沖裁件使用要求的前提下,應(yīng)盡可能采用經(jīng)濟(jì)精度。
1. 沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT11級(jí),一般要求落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),沖孔件最好低于IT9級(jí)。查表2.7.4和2.7.5得圖17制件圖,沖裁件上的未注公差等級(jí)定為IT14級(jí)。
2. 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、厚度、沖裁間隙、刃口銳鈍及沖模結(jié)構(gòu)相關(guān),當(dāng)工件厚度為2mm以下的金屬板料時(shí),其斷面粗糙度值Ra一般可達(dá)12.5~3.2μm。
5.2工藝方案的確定
該零件是在沖孔落料復(fù)合模和彎曲模前兩道基本工序之后的沖小孔工序,可以采用四個(gè)小凸模安裝固定在凸模固定板上沖裁,將凸模分開(kāi)加工但稍微增加了模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。生產(chǎn)效率不會(huì)受到影響,能夠滿足該零件的年產(chǎn)量要求,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定該工件的沖壓選擇單工序沖孔模生產(chǎn)。
5.3主要工藝參數(shù)計(jì)算
沖裁的工藝計(jì)算:制件尺寸的確定,從制件圖上可以看出,必須先通過(guò)落料沖工藝孔,然后再進(jìn)行彎曲,最后沖小孔,需要三套模具,其具體尺寸在前面已經(jīng)做出了詳細(xì)分析與計(jì)算,在此不必詳細(xì)說(shuō)明,其圖見(jiàn)圖16制件圖。
5.4沖壓力的計(jì)算
5.4.1沖裁力的計(jì)算
沖裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度(凸模行程)而變化,本模具采用普通平刃口模具沖裁,其沖裁力F按下式計(jì)算:
式中:F——沖裁力;
L——沖裁周邊長(zhǎng)度;
t——材料厚度;
——材料抗剪強(qiáng)度;
K——系數(shù)。
系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中,模具間隙的波動(dòng)和不均勻、刃口磨損、板料的力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)。取K=1.3。
為計(jì)算方便,也可以按下式計(jì)算沖裁力:
式中:F——沖裁力;
L——沖裁周邊長(zhǎng)度;
t——材料厚度
——材料抗拉強(qiáng)度。
其中:材料厚度t為1.5㎜,為325MPa ,
沖裁周邊長(zhǎng)度
所以沖裁力
5.4.2卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力是沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的,所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮,影響這些力的因素較多,主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)滑情況、制件的形狀和尺寸等?,F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
查表2.6.1①而卸料力、推件力和頂件力系數(shù)分別為
則:卸料力:
h:凹模洞口的直刃壁高度 取h=6mm頂件力:
5.4.3壓力機(jī)的公稱壓力的確定
壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和Fz,由于本模具采用的是彈性卸料裝置和下出料方式:
所以:
5.5工作部分的尺寸計(jì)算
該零件在彎曲前屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔落料件,外形尺寸由落料獲得,而中間的Ф10mm的孔尺寸則是由沖孔得到,彎曲后四個(gè)Φ5mm的孔有單工序沖孔獲得。
查表2.3.3而知:Zmin = 0.132, Zmax = 0.240
Zmax –Zmin = 0.108mm
因?yàn)槟>叩木鹊燃?jí)為IT14級(jí) 取△X = 0.75
設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT12級(jí)精度制造查表2.2.2,分別計(jì)算凸模、凹模尺寸,如下:
校核:|δT|+|δA|≤Zmax-Zmin
0.043+0.065≤0.108 滿足公差間隙條件
5.6模具總體設(shè)計(jì)
5.6.1模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知,采用單工序沖孔模沖壓,所以模具類型為單工序模。
5.6.2定位方式的選擇
在本模具中采用的是半成品作為原料,所以選用導(dǎo)尺和擋料銷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。
5.6.3導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套的導(dǎo)向方式。
5.7模具主要零部件的設(shè)計(jì)
5.7.1凸、凹模的設(shè)計(jì)
凹模的設(shè)計(jì):在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會(huì)影響模具的壽命。
凹模壁厚C=(1.5~2),H=15mm~20mm,但由于本工件的特殊要求取凹模厚H=40 mm,凹模壁厚C=5 mm,凹模寬度取標(biāo)準(zhǔn)值B=100 mm, 凹模長(zhǎng)度L取125mm,確定凹模尺寸為125mm×100 mm ×40 mm
凸模的設(shè)計(jì):在本模具中凸模用來(lái)成形四個(gè)?5的小孔,
5.7.2定位零件的設(shè)計(jì)
在本模具中采用的是半成品,所以選用導(dǎo)尺來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁原料的定位。導(dǎo)料尺一般設(shè)兩個(gè),并位于半成品的兩側(cè)。銷裝在右側(cè),從前向后送進(jìn)導(dǎo)料尺在本模具中直接安裝在凹模上。在裝配圖中很容易看到。
5.7.3導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向裝置用來(lái)保證上模相對(duì)于下模正確的運(yùn)動(dòng),對(duì)于生產(chǎn)批量較大,零件的要求較高,壽命要求較長(zhǎng)的模具,一般都需要采用導(dǎo)向裝置,本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來(lái)完成導(dǎo)向。
5.7.4連接裝置的設(shè)計(jì)
螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì):螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件,設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可,螺釘用于固定模具零件,一般選用內(nèi)六角螺釘;銷釘起定位作用,常用圓柱銷釘,螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用M8。
5.7.5模架及組成零件的確定
模架的選用:本模具選用由上模座、下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,在此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
模座的確定:本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架,因在前述中確定了凹模尺寸為:125mm×100mm ×20mm,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為:200mm×173mm×35mm。 上模座尺寸為:200mm×173mm×35mm。導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為:?35mm×175mm,導(dǎo)套d/mm×L/mm×Dmm分別為?35mm×85mm。
模柄的設(shè)計(jì):本模具屬于中型模具,采用模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是:一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠;二要與上模正確而可靠的連接。在本模具中選用旋入式模柄,通過(guò)螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。模柄材料通常采用Q235或Q275鋼,在此選用Q235鋼。其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線。模柄在本模具選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸,并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長(zhǎng)度。
固定板的設(shè)計(jì):將凸模按一定相對(duì)的位置壓入固定后,作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸凹模需要由固定板來(lái)固定,其平面尺寸可與凹模相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩9潭ò宓陌惭b孔與凸模采用過(guò)渡配合H7/m6或H7/n6,壓裝后將凸模端面和固定板一起磨平?,F(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸凹模固定板尺寸為:125mm×100mm×12mm。
墊板的設(shè)計(jì):墊板的作用是直接承受凸模的壓力,以降低模座承受的單位壓力,防止模座被局部壓陷,影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和模板相同,厚度取8mm。
卸料板的設(shè)計(jì):卸料板的邊界尺寸和固定板相同,厚度為6.5mm。
5.8模具工作原理
原材料送進(jìn)時(shí)采用導(dǎo)尺進(jìn)行定位,而有導(dǎo)尺保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)半成品送到指定位置時(shí),上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時(shí),上模上行回程,箍在凸模上的料由彈性卸料板卸下,沖孔廢料從凹模洞中落下,然后,再開(kāi)始下一個(gè)行程。
圖17 模具總裝圖
5.9壓力機(jī)公稱壓力的確定
查表1—82 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)
選擇壓力機(jī)的公稱壓力為:250KN
滑塊行程:65mm
滑塊行程次數(shù):55次/min
最大閉合高度:270 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量:55mm
滑塊中心到床身距離:200mm
立柱距離:270mm
工作臺(tái)尺寸 (左右×前后):370×560mm
工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后):200×290mm
工作臺(tái)孔尺寸(直徑):260mm
模柄孔尺寸(直徑×深度) :Ф50×60mm
工作臺(tái)板厚度:50mm
5.10模具的裝配
總裝時(shí),首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系,以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來(lái)確定裝配基準(zhǔn)件,例如沖孔模一般以凸模作為裝配基準(zhǔn)件,級(jí)進(jìn)模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件;其次,應(yīng)確定裝配順序,根據(jù)各個(gè)零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后,要進(jìn)行試沖,通過(guò)試沖發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并及時(shí)調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止;裝配前的準(zhǔn)備: 通讀設(shè)計(jì)圖樣,了解正裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
經(jīng)查對(duì)認(rèn)定模具零件已加工完成,可采用直接裝配方法。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)凹模、凸模先進(jìn)行分組裝配,再進(jìn)行總裝配。選用以凸模為基準(zhǔn)件,先裝配上模,再裝配下模及輔助零件;裝配模柄:將模柄壓入上模座后,鉆、鉸銷孔,打入止轉(zhuǎn)銷;裝配凸模:將凸模壓入固定板中,按壓入法裝配要領(lǐng),檢查其相對(duì)固定板基準(zhǔn)面的垂直度,認(rèn)定合格后,磨平固定板支撐面和刃口面。裝配下模:將組裝好的凸?!潭ò搴拖聣|板,按照設(shè)計(jì)要求位置,安裝在下模座上,緊固螺釘,鉆、鉸銷孔,裝入圓柱銷;裝配上模:將組裝好的凸凹?!潭ò搴蜕蠅|板,安裝在上模座上,緊上螺釘,用工藝定位器法控制上下模的配合間隙,使其均勻。認(rèn)定均勻后,在上模相應(yīng)部位鉆、鉸銷孔,打入圓銷;安裝凹模:將凹模安裝在下模相應(yīng)部位,凹模和凸凹模間隙,用墊片法或直接安裝法控制其均勻性;試切:用紙?jiān)嚊_,觀察沖切紙邊的狀況,經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后, 鉆、鉸另一組銷孔,打入圓銷;試模時(shí)重點(diǎn)檢查打料機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否及時(shí)、可靠。每一次沖壓后,上模隨壓力機(jī)上行到上死點(diǎn)時(shí),條料和頂出的工件都應(yīng)該出現(xiàn)在下模凹模工作面上,以便及時(shí)清除,裝配后應(yīng)保證間隙均勻,落料凹模刃口面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面2mm。
結(jié)束語(yǔ)
38
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí),我在掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)基礎(chǔ)之上,對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解,達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題,我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖的參觀實(shí)習(xí),我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí),豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí),而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下,我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料,通過(guò)這些實(shí)踐,我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍,更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
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[3] 高軍、李熹平、修大鵬等編著.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7
[4] 陳于平、高曉康編著.高等教育出版社.2002.7
目 錄
1 緒論 1
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1
2 制件的工藝性分析 2
2.1制件的總體分析 3
2.2零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 3
2.2.1彎曲的直邊高度 3
2.2.2孔邊距 3
2.2.3最小彎曲半徑 4
2.3工藝方案的確定 4
3 沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì) 5
3.1沖裁制件的
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