2633 法蘭零件落料沖孔復合模具設計

2633 法蘭零件落料沖孔復合模具設計,法蘭,零件,沖孔,復合,模具設計 第 1 頁 法蘭零件落料沖孔復合模具設計緒論模具主要類型有：沖模，鍛模，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數(shù)的 50％以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的 6％。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。目前，我國 17000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經濟的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術已成為衡量一個國家產品制造技術的重要標志之一，隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經濟中的地位日益提高，并在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。第 2 頁 《沖壓工藝與模具設計》機電工程系： 材料成型 專業(yè) 學生姓名： 學號：設計題目 柴油機排氣管法蘭設計內容要求：1. 材料： Q235, t32．中批量生產3．表面涂漆4．去毛刺第 3 頁 一、 沖壓工藝分析及模具結構類型該沖裁件的材料為 Q235 鋼，料厚 t=3mm，該沖裁件結構簡單，比較適合沖裁。技術要求，該零件尺寸圖上所有未標注公差為 IT14 級確定工件尺寸公差，屬自由尺寸，因此，尺寸精度要求較低。1 工藝分析：（1） 結構；由圖（1—1）可知該制件包括；沖孔、落料等工序。 從整體上看主要由沖孔、落料完成。（2） 尺寸精度；該零件尺寸圖上所有未標注公差為 IT14 級確定工件尺寸公差，屬自由尺寸，因此，尺寸精度要求較低。（3） 合理性；由于該制件要求中批量生產，因此可以初步斷定采用復合模具設計，可采用，沖孔、落料復合模具，這樣模具結構較簡單。（4） 材料采用 Q235 鋼2 方案選取方案一：采用復合模加工。復合模的特點是生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，適合重量生產。方案二：級進模比單工序生產率高，減少了模具和設備數(shù)量，便于生產自動化對于孔邊距較小的有利，適合大批量生產方案三：單沖模結構簡單，制造成本低，易于加工和模具的維修，適用于小批量或試制件比較三個方案，第一由于小孔于邊緣距離太近，所以不適合連續(xù)沖孔，容易變形。適合選用級進模，但由于精度要求低，成本上不適合。第二生產批量上本制件是中批量生產，優(yōu)先適合于復合模。所以最后決定用 1 套復合模落料加沖孔，然后單工序模沖 2 小孔，完成制件。第 4 頁 二 排樣設計在沖壓零件的成本中，材料費用約占 60%以上，因此材料的經濟利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。排樣合理與否不但影響材料的經濟利用，還影響到制件的質量、模具的結構與壽命、制件的生產率和模具的成本等技術、經濟指標。因此，排樣時應考慮如下原則： １．提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當改變制件形狀)。 ２．排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 ３．模具結構簡單、壽命高。 ４．保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。根據零件實際情況，采用有廢料排樣法：如，沿制件的全部外形輪廓沖壓，在制件之間及制件與條料側 邊之間 ，都有工藝余料 (稱搭邊)存在。因留有搭邊，所以制件質量和模具壽命較高，但材料利用率降低。排樣方式的確定：排樣方式 概念 優(yōu)缺點及適用范圍有廢料排樣沿零件的全部外形沖壓四周有一定的余量這樣排樣材料利用率較低，但制件質量和精度均能得到保證，沖模的壽命相應提高，多用于形狀復雜制件精度要求較高的制品沖壓少廢料排樣沿制件部分外形沖壓，也就是 只能有21a或一個。這種排樣材料利用率較高，具有一次能沖壓多個制件和簡化模具結構 降低沖壓力等優(yōu)點。但只能保證一個方向的制件精度。無廢料 在整個沖壓過程中只有料頭料尾和結構廢這種排樣材料利用率最高但制件的沖壓精度差，多用于沖壓精度要求不高，且比較貴重第 5 頁 排樣 料。 的材料沖壓。表 1 搭邊 a 和 a1 數(shù)值(低碳鋼)圓件及r>2t的圓角 矩形件邊長l50mm或圓角r２cmax－2cmin，可取 δp＝0.4(2cmax－2cmin)，δd＝0.6(2cmax－2cmin)作為模具的凸模、凹模的制造偏差。常用凹模洞口類型為直筒式刃口凹模。其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變。廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模和上出件的沖裁模用 a)、c)型，下出件的用 b)或 a)型。d)、e)型是錐筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小。但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 (如 α＝30o 時，刃磨 0.1mm，其尺寸增大 0.0017mm)。凹模錐角 α、后角 β 和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取 α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝４～10mm。 1 ．落料：設工件的尺寸為 D０－△，根據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍喞淖钚O限尺寸，再減第 13 頁 小凸模尺寸以保證最小合理間隙值 2cmin。凹模制造偏差取正偏差，凸模偏差取負偏差，其計算公式如下： 凹模第 14 頁 凸凹模凸模偏差?。荷掀?0.01，下偏差-0.02凹模偏差?。荷掀?0.15，下偏差 0.12.沖孔：設沖孔尺寸為 d＋△0，根據以上原則，沖孔時以凸模設計為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙 2cmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下： 第 15 頁 在同一工步中沖出制件兩個以上孔時，凹模型孔中心距 Ld 按下式確定 ：式中：Ｄd—落料凹?；境叽?mm)； Ｄp—落料凸?；境叽?mm)； Dmax—落料件最大極限尺寸(mm)；dd—沖孔凹?；境叽?mm)；dp—沖孔凸?；境叽?mm)； dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；Ld—同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；Lmin—制件孔距最小極限尺寸(mm)；△—制件公差 (mm)；2cmin—凸模、凹模最小初始雙面間隙(mm)； δp—凸模下偏差，可按 IT6 選用(mm)； δd—凹模上偏差，可按 IT7 選用(mm)； x—系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關，按下列關系取值，也可查表 2.3.1： 當制件公差為 IT10 以上，取 x＝１第 16 頁  當制件公差為 IT11～IT13，取 x＝0.75 當制件公差為 IT14 以下時，取 x＝0.5。系數(shù) x非 圓 形 圓 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度t(㎜) 工件公差 Δ 4 ≤0.16≤0.20≤0.24≤0.30 0.17~0.350.21~0.410.25~0.440.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60 <0.16<0.20<0.24<0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30 沖孔凸模六. 閉合高度第 17 頁 沖模的閉合高度 Hm 是指模具在最低工作位置時,上模板的上平面與下模板的下平面間的距離。沖模的閉合高度應與壓力機的裝模高度相適應。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時,滑塊底面到工作臺墊板之間的距離。壓力機的長度一般是可以調節(jié)的,所以裝模高度也是可調的。當連桿調至最短時,壓力機的裝模高度稱最大裝模高度 Hmax,連桿調至最長時的裝模高度稱為最小裝模高度 Hmin所以 H 模=上模板厚度+凸模固定板厚度+彈簧壓縮長度+卸料板厚度+凹模厚度+下模板厚度+材料厚度 2-彈簧在固定板和卸料板間的距離 182mm?七、定位零件的設計為保證沖裁出外形完整的合格零件。毛坯在模具中應該有正確的位置。正確位置是依靠定位零件來保證的。由于毛坯形式和模具結構不同，所以定位零件的種類很多。設計時應根據毛坯形式、模具結構、零件公差大小、生產效率等進行選擇。定位包含控制送料進距的擋料和垂直方向的導料等。 (一)擋料銷國標中常見的擋料銷有三種形式。固定擋料銷活動擋料銷和始用擋料銷。固定擋料銷安裝在凹模上，用來控制條料的進距。特點是結構簡單，制造方便。由于安裝在凹模上，安裝孔可造成凹模強度的削弱。常用的有圓形和鉤形擋料銷?；顒訐趿箱N常用于倒裝復合模中。始用擋料銷用于定位第 18 頁 八、彈簧的選用彈簧屬標準件，在模具中應用最多的是圓柱螺旋壓縮彈簧和碟形彈簧。這里是采用圓柱螺旋壓縮彈簧。選擇原則：1.簧必須滿足預壓力的要求：2.裝置 頂件裝置一般是彈性的。其基本組成有頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器可以做成通用的，其彈性元件是彈簧或橡膠，這種結構的頂件力容易調節(jié)，工作可靠，沖件平直度較高。推件塊或頂件塊在沖壓過程中是在凹模中運動的零件，對它有如下要求：模具處于閉合狀態(tài)時，其背后有一定空間，以備修磨和調整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時，必須順利復位，工作面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖壓；它與凹模和凸模 的配合應保證順利滑動，不發(fā)生互相干涉。為此，推件塊和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家標準 h8 制造，也可以根據板料厚度取適當間隙。推件塊和頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合，也可以根據板料厚度取適當間隙。第 19 頁 所選彈簧必須滿足預壓力要求：所選彈簧必須滿足最大許可壓縮量的要求卸料力 F 卸=0.04*165.2=6.6KN查有關彈簧規(guī)格，選彈簧規(guī)格為 TM20X9X30九、模架及成型設備的選用9.1 模架的選用沖壓模具的模架可以選用標準模架也可自制模架，簡單的和大型的模具一般采用自制模架，采用標準模架，可縮短生產周期，降低生產成本。國際模架有兩類：一類是由上模座.下模座.導柱 導套組成的導柱模架，另一類是彈壓導板 下模座 導柱 導套 組成的導板模架。根據上下模具的性質分為鑄鐵模架，與鋼板模架。其特點如下：導柱模模架根據導套與導柱的摩擦性質可分為，滑動和滾動導向兩種，為保證模架的一定精度國際上規(guī)定 導柱導套的配合精度 上模座上平面對下模座下平面的平行度。導柱軸心線下模座下平面的垂直度?；瑒訉蚰Ｗ鶕е惭b位置不同可以分以下幾種，其中對角導柱模架，中間導柱模架，四導柱模架，導向裝置都安裝在模架的對稱線上，傳動平穩(wěn)，導向正確可靠，多用與精度較高的模具。后側導柱模架的導向裝置在后側送料比較方便。滾動導向模架；其特點是導向精度高 運動剛性好 使用壽命長。導板模模架 ：作為凸模導向用的彈壓導板與下模座以導柱導套為導向構成第 20 頁 整體結構。凸模與固定板是間隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量。 導柱 導套 應注意導柱導套的配合間隙必須小于沖壓間隙為送料方便：該模具采用后側導柱模架。9.2 沖床的選用根據總沖壓力與模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,并結合現(xiàn)有設備,選用J21-200 沖床,并在工作臺面上備制墊塊。沖壓設備規(guī)格的選擇在選擇沖壓設備的類型后，應經一部根據沖壓中所需要的沖壓力（包括卸料力、壓料力等） ，變形功以及模具的結構形式和閉合高度，外形輪廓尺寸等選擇沖壓設備的規(guī)格。(1)工稱壓力壓力機的工稱壓力，是指壓力機滑塊下止點前某一特定距離，即壓力機的曲柄旋轉至離下止點前某一特定角度（稱為、公稱壓力角，約為 30 度）時，滑塊上所容許的最大工作壓力，根據曲柄連桿機構的工作原理可知，壓力機滑塊的壓力在全行程中不是常數(shù)，而是隨曲柄轉角的變化而變化的。因此選用壓力機時，不僅要考慮工稱壓力的大小，而且還要保證完成沖壓件加工時的沖壓工藝曲線必須在壓力機滑塊的許用負荷曲線之下。一般情況下，壓力機的工稱壓力應大于或等于沖壓工藝的總工藝力的 1.3 倍。在開式壓力機上進行精密沖才時，壓力機的工稱壓力應大于沖壓總工藝的 2 倍。(2)滑塊的行程壓力機的滑塊行程是指滑塊從上止點到下止點所經過的距離，壓力機行程的大小應能保證毛胚或半成品的放入一繼成型零件的取出。一般沖裁，精壓工序所需的行程較小，彎曲，拉深工序則需要較大的行程。拉深件所用的壓力機。其第 21 頁 行程至少應大于或這等于成品零件高度的 2.5 倍以上。其主要工藝參數(shù)如下： 型號 J21-200 計量單位 臺 重量 15800（kg）主電機功率 18.5（kw） 公稱壓力 2000（kn）滑塊行程 180（mm） 行程次數(shù) 40（次/min） 最大裝模高度 360（mm） 喉口深度 400（mm） 工作臺尺寸 1200×780×140（mm）滑塊底面尺寸 700×500（mm）模柄孔尺寸 φ70×80（φmm*mm）十、模具的調試模 具 在 式 沖 過 程 中 ， 常 見 的 問 題 產 生 原 因 及 調 整 方 法 如 下 ：1. 送 料 不 通 暢 或 被 卡 死 ： 其 原 因 是 導 料 銷 之 間 尺 寸 過 小 或 凸 模 與卸 料 板 之 間 間 隙 過 大 使 得 搭 邊 翻 鈕 。 調 整 方 法 有 ： 修 整 或 重 裝 導料 板 根 據 情 況 采 取 措 施 減 小 凸 模 與 導 料 板 之 間 的 距 離 。2. 卸 料 不 正 常 或 退 不 下 料 ， 其 原 因 有 裝 配 不 正 常 導 致 卸 料 裝 置 不 能動 作 ， 彈 簧 的 彈 力 不 足 ， 卸 料 板 行 程 不 足 ， 調 整 方 法 ： 修 整 卸 料板 或 重 新 裝 配 ， 更 換 彈 簧 ， 加 深 卸 料 螺 釘 的 沉 孔 深 度 。 3. 制 件 的 毛 刺 較 大 ， 其 原 因 是 刃 口 不 鋒 利 或 翠 火 硬 度 低 ， 凸 凹 模 間 隙 過大 或 間 隙 不 均 ， 調 整 方 法 有 修 模 工 作 部 分 的 刃 口 ， 重 新 調 整 凸 凹 模間 隙 使 其 均 勻 。 4. 凸 凹 模 刃 口 相 碰 ， 其 原 因 可 能 是 上 下 模 座 固 定 板 凹 模 墊 板 安第 22 頁 裝 面 不 平 行 ， 凸 凹 模 錯 位 凸 模 導 柱 等 零 件 安 裝 不 垂 直 調整方法有 修整有關零件 ，重新裝上下模 ， 重新安裝凸凹模使之對正，沖孔（開試雙柱可傾沖床 J23-63）十一、沖壓工藝規(guī)程在沖壓工藝分析和技術經濟分析的基礎上根據沖壓件的特點確定沖壓工藝方案。沖壓工藝方案可分為單工序沖壓、復合沖壓和級進沖壓。 單工序沖壓是在壓機一次行程，在模具單一的工位中完成單一工序的沖壓；復合沖壓是在壓機一次行程中，在模具的同一工作位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序；級進沖壓是把沖壓件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機一次行程中條料在沖模的不同工序位置上，分別完成工件所要求的工序，在完成所有要求的工序后，以后每次沖程都可以得到一個完整的沖壓件。組合的沖壓工序比單工序沖壓生產效率高，獲得的制件精度等級高。1. 沖壓工序的組合 沖壓組合方式的確定應根據下列因素決定。 (1）生產批量 小批量與試制采用單工序沖壓，中批和大批量生產采用復合沖壓或級進沖壓。 (2）工件尺寸公差等級 復合沖壓所得到的工件尺寸公差等級高，因為它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖壓過程中可以進行壓料，工件較平整。級進沖壓所得到的工件尺寸公差等級較復合沖壓低，在級進沖壓中采用導正銷結構，可提高沖壓件精度。 (3）模具制造、安裝調整和成本 對復雜形狀的工件，采用復合沖壓比采用級進沖壓為宜。因模具制造、安裝調整較易，成本較低。 (4）操作方便與安全 復合沖壓出件或清除廢料較困難，工作安全性較差。級進沖壓較安全。 第 23 頁 綜合上述分析，對于一個工件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進行比較，選取在滿足工件質量與生產率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。 根據沖壓件確定工藝規(guī)程：沖孔（開試雙柱可傾沖床 J23-63）落料（開試雙柱可傾沖床 J23-63）去毛刺 （銼刀）綜合檢具 (游標卡尺、千分尺)十二、模具總裝配圖（詳見：圖紙）十三、模具零件圖（詳見：圖紙）十四、主要參考文獻：[1] 傅建等. 模具制造工藝學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[2] 高為國. 模具材料[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [3] 凸光棋．沖模技術[M] ．北京：機械工業(yè)出版社,2002.[4] 吳宗澤. 機械設計實用手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.[5] 沖模設計手冊編寫組. 沖模設計手冊[M] ．北京：機械工業(yè)出版社,1999[6] 夏國華，楊樹蓉．現(xiàn)代熱處理技術[M] ．北京：機械工業(yè)出版社，1996第 24 頁 [7] 劉航. 模具技術經濟分析[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.89?100.[8] 沖壓工藝與模具設計 清華大學出版社 [9] 互換性與測量技術基礎第二版 王伯平 主編 機械工程出版社結 論隨著社會的發(fā)展，我國模具行業(yè)將向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。 目前，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產品中，60％－ 80％的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和開發(fā)能力。 模具生產過程是一個循序漸進的過程，生產模具過程中可能用到的的機器有很多種類，如（電火花成型機、數(shù)控線切割、車床、銑床、刨床、磨床、鏜床等） 。4 年的學習中，我們也對其中的某些有了基本的了解，也發(fā)現(xiàn)模具行業(yè)的廣闊。幾年的學習，我對模具設計與制造有了一定的認識。面臨畢業(yè)期間，此次單獨設計一個模具，讓我了解了很多的模具結構、模具加工工藝、模具的用途。并且學到不少的書本上沒有的知識，就拿沖壓模來說，對于影響模具壽命的因素，主要是模具的加工精度和材料的剛度，還有模具的材料，模具生產批量，模具結構等。影響模具的產品質量的主要因素也是模具的制造精度。 。通過這次畢業(yè)設計，我從理論和實踐上又更進一步的加深。模具結構設計的好壞直接影響產品質量和經濟。中國面臨世界的挑戰(zhàn)，在模具行業(yè)這方面，我希望日后能在模具這一行有所貢獻。！第 25 頁 致 謝經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師李云清老師。李老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩李老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝我的同學對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如此我才能順利的完成設計，我要感謝我的母?！獤|華理工大學，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家?。。?。