壓線卡沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)-鉤形件【含9張cad圖紙+文檔全套資料】
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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查表
學(xué)生姓名
李文燦
學(xué) 號(hào)
111304327
指導(dǎo)教師
韓艷艷
選題情況
課題名稱(chēng)
壓線卡沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書(shū)
有
無(wú)
開(kāi)題報(bào)告
有
無(wú)
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定:
所在專(zhuān)業(yè)意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
系 部: 材料工程系
專(zhuān) 業(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué)生姓名: 李文燦 學(xué) 號(hào): 111304327
設(shè)計(jì)題目: 壓線卡沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2013年11月2日~2014年4月13
指 導(dǎo) 教 師: 韓 艷 艷
2013年11月2 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
1.本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的:
本設(shè)計(jì)題目為壓線卡沖壓工藝及復(fù)合模具設(shè)計(jì),通過(guò)設(shè)計(jì),應(yīng)對(duì)沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉,能熟練使用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2.本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):
(1)了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀;
(2)分析壓線卡的成形工藝并確定其工藝方案;
(3)模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算;
(4)繪制模具總裝圖,并繪制零件圖;
(5)得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
原始資料:工件圖及其尺寸見(jiàn)說(shuō)明書(shū)
材料:20鋼
厚度:1.2mm生產(chǎn)批量:中批量
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
系部意見(jiàn):
系領(lǐng)導(dǎo):
年 月 日
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:壓線卡成形工藝及模具設(shè)計(jì)
系 部 材料系
專(zhuān) 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí) 模具113
學(xué)生姓名 李文燦
學(xué) 號(hào) 111304327
指導(dǎo)教師 韓艷艷
2014 年 4 月 16 日
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱(chēng)
00-10
落料凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱(chēng)
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱(chēng)
型 號(hào)
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
01
下料
鋸床
直尺
02
粗銑六面
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工(鉆孔,攻絲)
鉆床
虎鉗
鉆頭、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理(淬火、回火60-62HRC)
電熱爐
火鉗
06
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
鉗工(研磨)
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱(chēng)
00-06
上墊板
工序號(hào)
工 序 名 稱(chēng)
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱(chēng)
型 號(hào)
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
01
下料
鋸床
直尺
02
粗銑六面
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工(鉆孔)
鉆床
虎鉗
鉆頭、鉸刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理(淬火、回火36-42HRC)
電熱爐
火鉗
06
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
鉗工(研磨)
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
目 錄
1 前 言 1
1.1本課題研究的意義 1
1.2研究本課題的國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀 1
1.2.1國(guó)內(nèi)概況 1
1.2.2 國(guó)外概況 2
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容 3
2 沖裁零件的工藝分析及工藝方案的確定 4
2.1 彎曲件的工藝分析 4
2.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸 4
2.1.2 尺寸精度 4
2.2 工藝方案的確定 5
3 沖裁工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算 6
3.1 計(jì)算毛坯的尺寸 6
3.1.1 計(jì)算中性層彎曲半徑 6
3.2排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 8
3.2.1搭邊值的確定 8
3.3沖裁力的計(jì)算 11
3.3.1計(jì)算沖裁力的公式 11
3.3.2總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 11
3.3.3總的沖壓力的計(jì)算 13
3.4模具壓力中心與計(jì)算 14
3.5凸凹模的尺寸計(jì)算 15
3.5.1沖裁模間隙的確定 15
3.5.2 刃口尺寸計(jì)算 17
4 沖裁模具的主要零件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇 20
4.1凸凹模設(shè)計(jì) 20
4.2凹模的設(shè)計(jì) 21
4.2.1刃口高度的計(jì)算 21
4.3凸凹模的設(shè)計(jì) 22
4.4 定位元件的設(shè)計(jì) 23
4.5 卸料和出件裝置 24
4.5.1 卸料裝置 24
4.5.2 出件裝置 25
4.6.1 模架及其他零件的設(shè)計(jì) 25
4.6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 25
4.6.3 模柄 25
4.7 模具總裝圖 26
5 彎曲模具的零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
5.1 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝分析 28
5.2彎曲件工藝方案的確定 29
5.3彎曲力的計(jì)算 30
5.3.1 彎曲力計(jì)算 30
5.3.2 頂件力和壓料力的計(jì)算 30
5.3.3 彈簧的選擇 30
5.4回彈值的計(jì)算 31
5.5彎曲凸凹模之間的間隙 33
5.6彎曲凸凹模橫向尺寸及公差 33
5.7 彎曲模具的裝配圖 34
6 總 結(jié) 35
致 謝 36
參考文獻(xiàn) 37
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)
學(xué)生姓名: 李文燦 班級(jí): 模具113 學(xué)號(hào): 111304327
題 目: 壓線卡沖壓成形工藝及模具的設(shè)計(jì)
綜合成績(jī):
指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ):
指導(dǎo)者(簽字):
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)
評(píng)閱者評(píng)語(yǔ):
評(píng)閱者(簽字):
年 月 日
答辯委員會(huì)(小組)評(píng)語(yǔ):
答辯委員會(huì)(小組)負(fù)責(zé)人(簽字):
年 月 日
壓線卡成形工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要:本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用,使用方面可靠,首先根據(jù)工件圖算工件的展開(kāi)尺寸,在根據(jù)展開(kāi)尺寸算該零件的壓力中心,材料利用率,畫(huà)排樣圖。根據(jù)零件的幾何形狀要求和尺寸的分析,采用復(fù)合模沖壓,這樣有利于提高生產(chǎn)效率,模具設(shè)計(jì)和制造也相對(duì)于簡(jiǎn)單。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后,對(duì)模具的裝配方案,對(duì)主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過(guò)程中除了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)以外,還包括模具的裝配圖,非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。
關(guān)鍵詞:模具 復(fù)合模 彎曲模 沖壓
The Injection Mold Design of Wire clamp
Abstract: This text introductive molding toll solid example the structure is in brief practical, the usage convenience is dependable, first according to the work piece the diagram calculate the work piece to launch size, at according to launch the pressure center that the size calculates that spare parts, the material utilization, painting row kind diagram. According to spare parts of several the shape request with the analysis of the size, adopting compound the mold hurtle to press, so be advantageous to an exaltation production an efficiency, molding tool design and manufacturing also opposite in simple. When all parameter calculations are over after, requested the technique requests to the design and assemble of the main spare parts to all carry on analysis to the assemble project that whets to have. During the period of design in addition to designing manual, also include the assemble diagram of the molding tool, the spare parts diagram of not-standard spare parts, the word piece processes the craft card, the craft rules distance card, the not-standard spare parts processes craft process card.
Key words: mould compound die bending die puching
壓線卡沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
1 前 言
1.1本課題研究的意義
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性,而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,模具制造技術(shù)現(xiàn)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企業(yè)的生存空間。 為迎接未來(lái)的無(wú)限挑戰(zhàn),在畢業(yè)之際選擇一個(gè)沖壓模具方面的設(shè)計(jì)論文,目的是想豐盈自己的翅膀,為將來(lái)在工作崗位上有更好的發(fā)展而搶得先機(jī).在短暫而又重要的十幾周里,通過(guò)老師指導(dǎo)和自學(xué)有關(guān)書(shū)籍,查閱期刊,完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。從而能夠?qū)δ>哂辛艘粋€(gè)更深刻地認(rèn)識(shí)?對(duì)其工藝分析?分類(lèi)?結(jié)構(gòu)名稱(chēng)以及作用等方面有個(gè)嶄新的詮釋。初步達(dá)到了獨(dú)立完成簡(jiǎn)單模具設(shè)計(jì)的目的及對(duì)模具的自我理解。
1.2研究本課題的國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)內(nèi)概況
從1839年英國(guó)成立的schulur公司算起現(xiàn)代沖壓模具制造技術(shù)已有168年的歷史,但我國(guó)的沖壓技術(shù)卻一直是發(fā)展緩慢。1984中國(guó)才成立模具工業(yè)協(xié)會(huì),1986年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值僅有29億元。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)模具的企業(yè)也只有幾千家而已。1993年3月國(guó)務(wù)院頒布了《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的改革政策要點(diǎn)的決定》,把模具擺在了機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,確立了發(fā)展模具工業(yè)是國(guó)家的一個(gè)產(chǎn)業(yè)政策。[2]2005年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元,增長(zhǎng)率保持在25%的高水平。除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠外,廣東的中外合資和外商獨(dú)資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起;江蘇昆山建成了模具工業(yè)群;浙江黃巖被譽(yù)為“模具之鄉(xiāng)”。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中模具的生產(chǎn)技術(shù)及規(guī)模也不斷提高[3]。 2006年吉林大學(xué)汽車(chē)覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車(chē)覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件、華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的汽車(chē)覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件、上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶(hù)。國(guó)內(nèi)的模具企業(yè)也在充分抓住汽車(chē)工業(yè)所帶來(lái)的發(fā)展契機(jī),加大設(shè)備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級(jí)步伐,積極開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)[4]。
1.2.2 國(guó)外概況
然而,與國(guó)際先進(jìn)水平相比,中國(guó)的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長(zhǎng)等方面,模具壽命也只有國(guó)際先進(jìn)水平的50%左右,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車(chē)覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具,每年都需要花費(fèi)大量資金進(jìn)口, 和國(guó)外相比主要如下:
沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)手段比較落后、技術(shù)的普及率不高,應(yīng)用不夠廣泛,僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD技術(shù),距拋開(kāi)繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走;在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面,也才剛剛起步,在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面,由于缺乏先進(jìn)適用的制造裝備和工藝設(shè)備,只有5%左右的模具制造設(shè)備被應(yīng)用于這項(xiàng)工作。但國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將CAD/CAE/CAM技術(shù)廣泛應(yīng)用于沖壓模具當(dāng)中,特別是板材成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)也更加宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)。實(shí)現(xiàn)技術(shù)支援的整合和虛擬制造。
精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中所占比重較低,工藝設(shè)備落后,直接影響國(guó)產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速加工和高精度加工大幅提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度。另外,還可加工高硬度模塊,還具有升溫低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高速加工和高精度加工技術(shù)的發(fā)展,對(duì)汽車(chē)、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
生產(chǎn)沖壓模具的專(zhuān)用技術(shù)尚未成熟,大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段如模具的表面涂層、表面熱處理技術(shù)、導(dǎo)向副潤(rùn)滑技術(shù)、型腔傳感及潤(rùn)滑技術(shù)、去應(yīng)力技術(shù)、抗疲勞及防腐技術(shù)等未完全形成生產(chǎn)能力,走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù).
模具標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)化程度及使用覆蓋率較低在汽車(chē)制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。5年來(lái),汽車(chē)模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率盡管有了較大增長(zhǎng),已從20世紀(jì)末的25%~30%提高到目前的45%左右。但目前,國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化已達(dá)70%~80%,模具廠只需要制造工作零件,大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買(mǎi),使生產(chǎn)率大幅提高.
為了促進(jìn)我國(guó)沖壓模具技術(shù)的發(fā)展,從計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模等方面分析了我國(guó)沖壓模具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,我國(guó)的沖壓模具總量位居世界第三位,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進(jìn)水平同步。以汽車(chē)覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模,用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和模擬,靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn),用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢(shì).
總之,我國(guó)將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中,無(wú)論哪一行業(yè)的工程裝備,都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來(lái)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的超高速發(fā)展,給模具行業(yè)帶來(lái)了無(wú)限商機(jī)。為了適應(yīng)用戶(hù)對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求,模具制造企業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)提升競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,來(lái)滿(mǎn)足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。展望未來(lái),趕超世界模具制造技術(shù)的先進(jìn)水平尚需我們做出不懈的努力!
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容
在更改機(jī)械類(lèi)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)和初步掌握拉伸模的設(shè)計(jì)方法 和原理,利用PRO\E三維CAD軟件,設(shè)計(jì)一個(gè)給定零件的拉伸模沖壓工藝與模具,并對(duì)模具的材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算,確定拉伸工藝與模具材料及結(jié)構(gòu)尺寸。分階段完成調(diào)研、方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與分析,PRO\E三維CAD建模、二維工程圖紙的生成、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文書(shū)寫(xiě)與整理工作。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)與研究,了解拉伸模的一般設(shè)計(jì)方法,與制作工藝,學(xué)習(xí)PRO\E三維CAD的操作使用與設(shè)計(jì)思想,掌握綜合運(yùn)用所學(xué)機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造等知識(shí)的能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生用于實(shí)踐、開(kāi)拓創(chuàng)新的精神。
2 沖裁零件的工藝分析及工藝方案的確定
2.1 彎曲件的工藝分析
圖1零件圖
2.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸
該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,尺寸較小。在零件中還有一孔,需要考慮沖孔的最小的尺寸。沖孔的最小尺寸和孔的形狀、板材的力學(xué)性能和厚度相關(guān),因受凸模強(qiáng)度的限制,沖孔的尺寸不宜過(guò)小。查的表得d=5>t=1滿(mǎn)足要求??纂x邊緣之間的距離受模具的強(qiáng)度和沖裁件的質(zhì)量的限制,其值不能過(guò)小,一般取a>2t,a=10>t=1滿(mǎn)足要求。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形狀,需要進(jìn)行落料、沖孔和彎曲三道基本工序。工件為大批量生產(chǎn),應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇,保證模具的復(fù)雜程度和模具的使用壽命。原料采用條料。
2.1.2 尺寸精度
零件圖上的尺寸無(wú)特殊要求,屬于自由尺寸,可按IT14級(jí)選取,利用普通沖裁方式可以達(dá)到圖樣要求。
2.2 工藝方案的確定
在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝的方案。該產(chǎn)品的材料為20鋼,厚度為t=1.2mm,抗剪切強(qiáng)度為τ=246-328Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=410Mpa,伸縮率δ=21-25%,屈服強(qiáng)度σS=245Mpa,具有較高的強(qiáng)度、剛度和塑性,滿(mǎn)足沖裁工藝對(duì)材料的要求,適合于沖壓加工,能夠保證沖壓過(guò)程的完成,根據(jù)工件的工藝分析,其基本工序有落料、沖孔。彎曲三道基本工藝,按其先后順序組合,可得如下幾種方案:
(1)落料—彎曲—沖孔;單工序模沖壓。
(2)落料—沖孔—彎曲;單工序模沖壓。
(3)沖孔—落料—彎曲;連續(xù)模沖壓。
(4)沖孔—落料—彎曲;復(fù)合模沖壓。
方案(1)(2)屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制作生產(chǎn)批量大,尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率低,操作也不安全,勞動(dòng)強(qiáng)度大,故不宜采用。
方案(3)屬于連續(xù)模,是指壓力機(jī)在一次行程中,一次在模具幾個(gè)不同的位置上同事完成多道工序的模具。于制作的結(jié)構(gòu)尺寸小,厚度小,連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,又因落料在前彎曲在后,必然使彎曲時(shí)產(chǎn)生很大的加工難度,因此,不宜采用該方案。
方案(4)屬于復(fù)合沖裁模,復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁,其模具結(jié)構(gòu)沒(méi)有連續(xù)模復(fù)雜,產(chǎn)生的效率也很高,又降低的工人勞動(dòng)強(qiáng)度,所以此方案最為合適。
根據(jù)分析采用方案(4)復(fù)合沖裁
3 沖裁工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 計(jì)算毛坯的尺寸
3.1.1 計(jì)算中性層彎曲半徑
相對(duì)彎曲半徑為:R/t=6/1.2=5>0.5t
式中:R—彎曲半徑(mm)
t—材料厚度(mm)
由于相對(duì)彎曲半徑大于0.5t,可見(jiàn)制件屬于圓角半徑較大的彎曲件,應(yīng)該先求變形區(qū)中性層曲率半徑β(mm)。
β=r+kt (3—1)
式中:r—內(nèi)彎曲半徑
k—中性層系數(shù) 表3-1
r/t
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1
1.2
K
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.28
0.3
0.32
0.33
r/t
1.3
1.5
2
2.5
3
4
5
6
7
≥8
K
0.34
0.36
0.38
0.39
0.4
0.42
0.44
0.46
0.48
0.5
根據(jù)r/t,由表3—1查出中性層位移系數(shù)k值為:
k1=0.44 k2=0.32
L2=6.3 L3=15.6
計(jì)算出圖3-2 中的L3、L2的長(zhǎng)度分別為:
圖2 零件圖
再根據(jù)公式(3-1)得
β1=r1+k1t=6+0.44×1.2=6.53
β2=r2+k2t=1.2+0.32×1.2=1.58
根據(jù)β1、β2與角度計(jì)算L1、L2弧長(zhǎng)的展開(kāi)長(zhǎng)度:
L1=πβα/180°=3.14×6.53×180°/180°=20.50
L2=πβα/180°=3.14×1.58×90°/180°=2.49
計(jì)算毛胚總長(zhǎng):
L=L1+L2+L3+L4=20.50+2.49+6.3+15.6=mm45
根據(jù)計(jì)算得:工件的展開(kāi)尺寸為45×10(mm)如圖3-2所示:
圖3 零件展開(kāi)外形尺寸
3.2排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定
3.2.1搭邊值的確定
排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料,稱(chēng)為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差,保持條料有一定的剛度,以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大,浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖件毛刺,有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口,降低模具使用壽命。或影響送料工作。
搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定,表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。
搭邊值是廢料,所以應(yīng)盡量取小,但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模,增加刃口磨損表2-2給出了鋼(Wc0.05%~025%)的搭邊值。
該制件是矩形工件,根據(jù)尺寸從表3—2中查出:兩制件之間的搭邊值a1=1.2(mm),側(cè)搭邊值a=1.5(mm)。
表3—2 搭邊a和a1數(shù)值
材料厚度
圓件及r>2t的工件
矩形工件邊長(zhǎng)L<50mm
矩形工件邊長(zhǎng)L>50mm
或r<2t的工件
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
<0.25
0.25~0.5
0.5~0.8
0.8~1.2
1.2~1.6
1.6~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
設(shè)計(jì)如下兩種方案
圖4 方案1
圖5 方案2
方案①布距h=10+1.5=11.5條料寬度b=45+3=48沖壓件的面積A=45×10=450mm,一個(gè)步距的材料利用率η=nA/bh=1×450/48×11.5=81.5%
方案②步距h=45+1.5=45.5,條料寬度b=10+3=13,沖壓件的面積A=45×10=450mm,一個(gè)步距的材料利用率η=nA/bh=1×450/45.5×13=76.1%
方案①的利用率高,選擇方案①。
3.3沖裁力的計(jì)算
3.3.1計(jì)算沖裁力的公式
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī),設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)>邚?qiáng)度,壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力,以適宜沖裁的要求,普通平刃沖裁模,其沖裁力Fp一般可以按下式計(jì)算:
Fp=KtLτ (3—2)
式中 τ—材料抗減強(qiáng)度,見(jiàn)附表(Mpa);
L—沖裁周邊總長(zhǎng)(mm);
t—材料厚度(mm);
系數(shù)K是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損,凸模與凹模間隙之波動(dòng)(數(shù)值的變化或分布不均),潤(rùn)滑情況,材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)KP,一般取1.3當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí),可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ,而取τ=345(Mpa)
3.3.2總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力
由于沖裁模具采用的彈壓卸料裝置和自然落料方式。總的沖裁力包括:
F—總沖壓力 Fp—總沖裁力
FQ—卸料力 FQ1—推料力
FQ2—頂件力
① 總沖裁力:
Fp=F1+F2 (3—3)
F1—落料時(shí)的沖裁力。
F2—沖孔時(shí)的沖裁力。
落料時(shí)的周邊長(zhǎng)度為:L1=2×(45+10)=110(mm)
根據(jù)公式F1=KtLτ
=1.3×1.2×110×345=59.2(KN)
沖孔時(shí)的周邊長(zhǎng)度為:L2=πd=3.14×5=15.7(mm)
F2=KtLτ (3—4)
=1.3×1.2×15.7×345=8.4(KN)
總沖裁力:Fp=F1+F2=59.2+8.4=67.6(KN)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.06~0.09
0.04~0.07
0.0025~0.06
0.02~0.05
0.015~0.04
0.1
0.065
0.05
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅,黃銅
0.02~0.06
0.03~0.08
0.03~0.09
0.03~0.07
對(duì)于表中的數(shù)據(jù),厚的材料取最小值,薄材料取最大值。
② 卸料力FQ的計(jì)算:
FQ=KxFp (3—5)
式中:K—卸料力的系數(shù)。
查表3—3得
Kx=0.025~0.06,取Kx=0.03
根據(jù)公式3—5 FQ=KxFp
=0.03×67.6
=2.03(KN)
③ 推料力FQ1的計(jì)算:
FQ1=KtFp (3—6)
Kt—推料力系數(shù)。
查表3—3得Kt=0.05,
根據(jù)公式3—6FQ1=nKtFp
=5×0.05×8.4
=2.1(KN)
(n為卡在凹模直壁洞口內(nèi)的廢料個(gè)數(shù),一般取3—5件,取n=5)
3.3.3總的沖壓力的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力:F=Fp+FQ+FQ1+FQ2
=59.2+8.4+2.03+2.1 =71.73(KN)
根據(jù)總的沖壓力,初選壓力機(jī)為:開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23—10
表稱(chēng)壓力 100kN 滑塊行程45mm
最大裝模高度 180mm 行程次數(shù)145次/min
連接桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 35mm 工作臺(tái)尺寸前后×左右 240×370
機(jī)器墊板厚度 35mm 模柄孔尺寸直徑×深度 30×55
3.4模具壓力中心與計(jì)算
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置,為了確保壓力機(jī)和模具正常工作,應(yīng)使沖壓模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則,會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大磨損,模具導(dǎo)向兩件加速磨損,降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。
模具壓力中心可按一下原則來(lái)確定:
1,對(duì)稱(chēng)零件的單個(gè)沖裁零件,沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心
2,工件形狀相同且分布對(duì)稱(chēng)時(shí),沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。
3,各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0,0(x=0,y=0),即為所求模具的壓力中心。
Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln
Yo=L1X1+L2X2+……LnYn/L1+L2+……Ln
圖6 壓力中心
由于零件的左右對(duì)稱(chēng),所以只要計(jì)算Y,將零件分為求出各段長(zhǎng)度及各段重心的位置
可知壓力中心向孔偏移。
3.5凸凹模的尺寸計(jì)算
3.5.1沖裁模間隙的確定
設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙,以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿(mǎn)足產(chǎn)品要求,所需沖裁力小、模具壽命高,但分別從質(zhì)量,沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值,只是彼此接近。考慮到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙,只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi),就可以沖出良好的制件這個(gè)范圍最小值稱(chēng)為最小合理間隙Zmin,最大值稱(chēng)為最大合理間隙Zmax??紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大,故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙Zmin。
根據(jù)使用間隙表3—4查得材料的最小雙面間隙Zmin=0.126mm,最大雙面間隙Zmax=0.180mm。
3.5.2 刃口尺寸計(jì)算
①刃口尺寸計(jì)算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要取決于與模具刃口的尺寸的精度,模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差,是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。
②刃口尺寸的計(jì)算
查表得凸凹模的制造公差;
落料部分:δ凸=-0.020mm δ凹=+0.020mm
校核:Zmax-Zmin=0.18-0.126=0.054mm |δ凸|+|δ凹|=0.040≤0.054
沖孔部分δ凸=-0.020mm δ凹=+0.020mm |δ凸|+|δ凹|=0.040≤0.054
均能滿(mǎn)足要求|δ凸|+|δ凹|≤Zmax-Zmin的要求
查表3—5 可得
X=0.5 △=0.62
表3—5 系數(shù)x
料厚
t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1~2
2~4
>4
<0.16
<0.20
<0.24
<0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
0.31~0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
<0.16
<0.20
<0.24
<0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
落料:===mm
===mm
===mm
===mm
沖孔===mm
===mm
式中 D凸D凹—分別為落料凹模和凸模的基本尺寸
d凸d凹—分別為沖孔件凸模和凹模的基本尺寸
Dmax—落料件的最大極限尺寸
dmin—沖孔件的最大極限尺寸
△—沖裁件的公差
X—磨損系數(shù)(由工件公差來(lái)確定)
δ凹、δ凸分別為凹模和凸模的制造偏差
落料刃口尺寸計(jì)算
圖7 計(jì)算刃口尺寸示意圖
圖上的尺寸均無(wú)公差要求,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IT14級(jí)公差要求處理,查公差表得:
10-0.360 Φ5+0.30 450-0.62
4 沖裁模具的主要零件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇
4.1 凸凹模設(shè)計(jì)
沖孔Φ5+0.30 的圓形凸模,由于模具需要,在凸模外面裝推件塊,因此設(shè)計(jì)成直柱形狀,并且非工作部分直徑應(yīng)做成逐漸增大的多級(jí)型式,選擇B型凸模,基本尺寸如下圖:
圖8 凸模
4.2凹模的設(shè)計(jì)
4.2.1刃口高度的計(jì)算
由H=KB查得K=0.35(B為凹模的最大寬度,K為系數(shù))
H=KB=0.35×45=15.75mm取H=15mm
凹模采用銷(xiāo)釘GB/T11901-2000φ6×60和內(nèi)角圓頭螺釘GB/2867.6-2000M8固定,凹?jí)|板的輪廓尺寸為L(zhǎng)×B及厚度尺寸H,從凹模刃口至凹模外緣的最短距離稱(chēng)為凹模的壁厚,對(duì)于形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱(chēng)的刃口凹模的平面尺寸可由刃口型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)凹模壁厚來(lái)確定。
即L=L+2C B=b+2C
由于條料寬度B=13≤40 查表得 凹模壁厚C=25mm
L=L+2C=45+50=95mm B=b+2C=16+2×25=66mm
凹模的結(jié)構(gòu)如圖圖4-2所示
圖9 凹模
4.3凸凹模的設(shè)計(jì)
凸凹模是復(fù)合模中的主要零件,由于凸凹模內(nèi)外緣之間的壁厚是不能沖孔件邊距確定的,所以當(dāng)沖件的邊距較小時(shí)必須考慮凸凹模的強(qiáng)度。凸凹模的強(qiáng)度不夠時(shí)就不能采用復(fù)合模沖裁。該模采用倒樁式復(fù)合模。查表最小壁厚為3.2mm,而此??字行木嗳锌谶吘嘧钚〉某叽鐬?mm,滿(mǎn)足要求。
根據(jù)零件的要求,凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖4—3
圖10 凸凹模
4.4 定位元件的設(shè)計(jì)
定位零件的作用定位零件的作用是使坯料或工件在模具上相對(duì)凸、凹模有正確的位置。定位零件的形式有很多,用于對(duì)條料定位的定位零件有擋料銷(xiāo)、導(dǎo)料銷(xiāo)、導(dǎo)料板。測(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷(xiāo)和側(cè)刀等。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu),選用的是擋料銷(xiāo)。
擋料銷(xiāo)主要用于定位,保證條料有準(zhǔn)確的送料進(jìn)距。擋料銷(xiāo)又分為固定擋料銷(xiāo)、活動(dòng)擋料銷(xiāo)和始用擋料銷(xiāo)。采用活動(dòng)擋料銷(xiāo),如下圖4—4
4.5 卸料和出件裝置
卸料和出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次的沖壓,把沖件和廢料從模具工作零件上卸下來(lái),以便沖壓工作能夠繼續(xù)進(jìn)行。通常,把沖件或廢料從凸模上卸下來(lái)稱(chēng)為卸料,把沖件或廢料從凹模中卸下來(lái)稱(chēng)為出件。
4.5.1 卸料裝置
卸料裝置按卸料方式分為固定卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料切刀三種,
用于零件的形狀較為簡(jiǎn)單,采用的是倒裝復(fù)合模,選擇彈性卸料裝置。它由卸料板、卸料螺釘和彈性元件(橡膠)。
① 彈性卸料板
彈性卸料板具有卸料和壓料雙重作用,多用于沖制薄料,是工件的平面度提高
是平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸,厚度取凹模厚度的0.6-0.8倍。H=0.6×23=14mm。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件的料厚確定,一般取0.1-0.3mm.取0.1mm。當(dāng)卸料板與凸模起導(dǎo)向作用時(shí),卸料板與凸模按H7/h6配合。
② 卸料螺釘
卸料螺釘選用GB2867.5-81 M12×65,材料為45鋼
③ 彈性元件的選擇
由于零件的厚度只有1.2mm,且卸料力不大,選用聚氨酯橡膠作為彈性板的材料。根據(jù)公式D= = =105.2mm,根據(jù)卸料板的外形尺寸,選擇橡膠板的外徑為115mm,自由高度為15mm,按10%-15%壓縮后,工作的高度為14mm,,外徑為116mm。
4.5.2 出件裝置
出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。裝在上模內(nèi)的出件裝置稱(chēng)為推件裝置,裝置下模內(nèi)的稱(chēng)為頂件裝置。推件裝置又分為剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。此設(shè)計(jì)選用的是剛性推件裝置。
4.6.1 模架及其他零件的設(shè)計(jì)
模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種,根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。
本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架來(lái)保證模具上、下模的精確導(dǎo)向?;瑒?dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的,其加工方便,可采用車(chē)床加工,裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)(閉合狀態(tài)),導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/h6的配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度,需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合,導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用 20鋼,熱處理硬度滲碳淬硬56~60HRC。
模座的的尺寸L/mm× B/mm為178mm×152mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5~2倍上模座的厚度為35mm,上墊板厚度取10mm,固定板厚度取20mm,下模座的厚度為40mm。
4.6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度,按標(biāo)準(zhǔn)選取。
導(dǎo)柱:d/ mm× L/mm分別為φ20×150mm GB2861.3—81;
導(dǎo)套:d/mm ×L /mm× D mm分別為φ20×φ32×75mm GB2861.6—81
4.6.3 模柄
模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有:(1)整體式模柄,模柄與上模座做成整體,用于小型模具。(2)帶臺(tái)階的壓入式模柄,它與模座安裝孔用H7/n6配合,可以保證較高的同軸度和垂直度,適用于各種中小型模具。(3)帶螺紋的旋入式模柄,與上模連接后,為防止松動(dòng),擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固,垂直度較差,主要用于小型模具。(4)有凸緣的模柄,用螺釘、銷(xiāo)釘與上模座緊固在一起,使用與較大的模具。(5)浮動(dòng)式模柄,它由模柄,球面墊塊和連接板組成,這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對(duì)對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響,適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。
本模具采用帶臺(tái)階的壓入式模柄。
在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長(zhǎng)度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度,模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。如下圖4—5所示
圖11模柄
4.7 模具總裝圖
通過(guò)以上的設(shè)計(jì),可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及卸料板等組成。卸料方式是采用的彈性卸料板卸料。上模座、上模墊板、凸模固定板、及卸料板用4個(gè)M8螺釘和2個(gè)???φ6圓柱銷(xiāo)固定。
螺釘選?。篗8×60mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼,熱處理淬火硬度24~28HRC。
圓柱銷(xiāo)選?。害?×60mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼,熱處理淬火硬度40~45HRC。
下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。下模座、凹模、卸料板用4個(gè)M10的螺釘和4個(gè)φ6的圓柱銷(xiāo)固定。
螺釘選?。篗8×50mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼,熱處理淬火硬度24~28HRC。
圓柱銷(xiāo)選?。害?×45mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼,熱處理淬火硬度40~45HRC。
沖孔廢料由漏料孔漏出。如下圖4—7
圖12 復(fù)合??傃b圖
1-下模座 2-導(dǎo)柱 3-卸料螺釘 4-橡膠 5-卸料板 6-導(dǎo)套 7-活動(dòng)擋料銷(xiāo)
8-上模座 9-上墊板 10-銷(xiāo)釘 11-沖孔凸模 12-模柄 13-打桿
14-凸模固定板 15-內(nèi)六角螺釘 16-推件塊 17-落料凹模
18-凸凹模 19-凸凹模固定板 20-下墊板 21-螺釘 22-銷(xiāo)釘
5 彎曲模具的零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝分析
① 彎曲部分的圓角
彎曲半徑不宜過(guò)大或過(guò)小,過(guò)大時(shí)因受回彈的影響,彎曲件的精度不易保證,過(guò)小時(shí)會(huì)產(chǎn)生破裂,通常將不致使材料彎曲時(shí)的最小彎曲半徑的極限值稱(chēng)為材料的最小彎曲半徑。查表可得20鋼 的最小彎曲半徑為0.6,而此工件r/t=1>0.6滿(mǎn)足條件
②彎曲件的彎曲邊高度
直角彎曲時(shí),應(yīng)使彎曲邊的高度h>r+2t,h=8mm,r=1.2 ,t=1.2 所以h>r+2t 滿(mǎn)足要求
③ 彎曲件的孔邊距離
當(dāng)彎曲件毛坯上有孔時(shí),若孔位于彎曲變形內(nèi),彎曲材料的流動(dòng)會(huì)使原有孔變形,因此,應(yīng)盡量使孔位為于變形區(qū)外,當(dāng)t=1.2mm時(shí) L=6>t滿(mǎn)足要求
④ 形狀與尺寸的對(duì)稱(chēng)性
該工件形狀為非對(duì)稱(chēng)件,可以采取一模兩件方式,便于保證毛坯偏移、
⑤板材彎曲零件的沖裁毛刺面與彎曲方向
彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而成的,沖裁的斷面是光亮面,另一面是毛刺面。彎曲件應(yīng)使毛刺面作為彎曲件的內(nèi)側(cè),當(dāng)必須將毛刺面置于外側(cè)時(shí)應(yīng)盡量加大彎曲半徑,以避免開(kāi)裂
⑥ 彎曲件的尺寸公差
彎曲件的精度受坯料的定位、偏移、回彈和翹曲的影響,彎曲的工序越多,精度越低,該工件選擇尺寸公差為IT14級(jí)Δ=0.4 角度公差為+2′
5.2彎曲件工藝方案的確定
該工件外形較小,且壓力中心不在其對(duì)稱(chēng)中心上,為了提高其穩(wěn)定性,采用一模兩件的方式,此方式有利于提高效率;采用倒裝式模具便于脫模,并且通過(guò)零件上的孔飛達(dá)到定位要求,采用彈性卸料裝置。
5.3彎曲力的計(jì)算
5.3.1 彎曲力計(jì)算
由于彎曲件是半圓形,并且是受約束彎曲,彎曲力的計(jì)算根據(jù)
= 2238.6N (5—1)
其中K為彎曲系數(shù),取K=1.3;B——寬度;r——彎曲件的內(nèi)彎半徑,σb材料的抗拉強(qiáng)度;
t——工件的厚度
5.3..2 頂件力和壓料力的計(jì)算
由于工件彎曲后會(huì)箍在凸模上需要頂件力和卸料力并且該零件的壓力中心會(huì)有一定的偏移,也需要一定的壓料力
彎曲頂件力或卸料力FQ=(0.3-0.8)F自=0.4×2238.6=895.44N
彎曲壓料力F壓=(0.3-0.8)F自=0.4×2238.6=895.44N
5.3.3 彈簧的選擇
彈簧在沖模中的主要作用是為彈性卸料板、壓料,及出件裝置提供彈力。彈簧的選擇原則:所選擇彈簧必須滿(mǎn)足壓力的要求,即
F預(yù)≥F預(yù)/n=2×773.5/4=386.75N 選擇圓柱彈簧4.0×30×40左GB/T2089-94Ⅱ-DZn d=4mm,D=30mm Flim=552.9N,最大變形量為f=5.91mm卸料板需要的行程為18mm,則彈簧的圈數(shù)為4圈。
5.4 回彈值的計(jì)算
在材料彎曲變形結(jié)束,工件不受外力作用時(shí),由于彈性恢復(fù),使彎曲件的角度、彎曲半徑與模具的形狀尺寸不一,這種現(xiàn)象稱(chēng)為回彈。
(1)回彈的表現(xiàn)形式
圖5—2 彎曲件的回彈
1)彎曲半徑增大
卸載前坯料的內(nèi)半徑r(與凸模的半徑吻合),在卸載后增加到,其增量為。
2)彎曲角增大
卸載前坯料的彎曲角度為(與凸模頂角吻合),卸載后增大到,其增量為。
(2)影響回彈的因素
1)材料的力學(xué)性能
材料的屈服點(diǎn)越大,彈性模量E越小,彎曲回彈越大。即的比值越大,材料的回彈值也就越大。
2)相對(duì)彎曲半徑
相對(duì)彎曲半徑越小,回彈值越小。相對(duì)彎曲半徑越小,則彎曲變形程度越大,其中塑性變形和彈性變形成分也同時(shí)增大。但在總變形中,彈性變形所占的比例則相應(yīng)地變小,因此回彈會(huì)較小。
3)彎曲件角度a
彎曲件角度越小,表示彎曲變形區(qū)域越大,回彈的積累越大,回彈角度也越大。
4)彎曲方式
自由彎曲與校正彎曲比較,由于校正彎曲可增加圓角處的塑性變形程度,因而有較小的回彈。
5)模具間隙
壓制U形件時(shí),模具間隙對(duì)回彈值有直接影響。間隙大,材料處于松動(dòng)狀態(tài),回彈就大;間隙小材料被擠緊,回彈就小。
6)零件形狀
零件形狀復(fù)雜,一次彎曲成形角的數(shù)量越多,各部分的回彈相互牽制作用越大,彎曲中拉伸變形的成分越大,回彈就越小。
(3)回彈值的大小
由于影響彎曲回彈的因素很多,而且各因素又相互影響,因此,計(jì)算回彈角比較復(fù)雜也不準(zhǔn)確。一般生產(chǎn)中是按經(jīng)驗(yàn)數(shù)表或按力學(xué)公式計(jì)算出回彈值作為參考,再在試模時(shí)修正。
此工件有兩個(gè)彎曲,一個(gè)半圓,一個(gè)直角彎曲。半圓彎曲時(shí),凸模半徑修改較小。
直角彎曲時(shí)查表得回彈角為-1°-1°30′。
(4)控制回彈的措施
壓彎中彎曲件回彈產(chǎn)生誤差,很難得到合格的零件尺寸。生產(chǎn)中必須采取措施來(lái)控制或減小回彈,
5.5 彎曲凸凹模之間的間隙
形件彎曲模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的裝模高度來(lái)控制的,設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮。對(duì)于U形件彎曲模,則應(yīng)當(dāng)選擇合適的間隙。間隙過(guò)小,會(huì)使零件彎邊厚度變薄,降低凹模的壽命,增大彎曲力。間隙過(guò)大,則回彈大,降低零件的精度。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 Z——彎曲模凸、凹模單邊間隙;
——零件材料厚度(基本尺寸);
——材料厚度的上偏差;
C——間隙系數(shù)
查表可得=+0.07 C=0.05
=1.2+0.07+0.05×1.2=1.33mm
5.6 彎曲凸凹模橫向尺寸及公差
確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是:零件標(biāo)注外形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖5—3a),應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件,間隙取在凸模上。零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖5—3b),
圖5—3 標(biāo)注內(nèi)形和外形的彎曲件及模具尺寸
確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是:零件標(biāo)注外形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖5—3a),應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件,間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差則應(yīng)根據(jù)零件的尺寸、公差,回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。
當(dāng)零件標(biāo)注外形尺寸時(shí),則
當(dāng)零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí),則
式中 ——凸、凹模橫向尺寸;
——彎曲件橫向的最大極限尺寸;
——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~IT9級(jí)精度,一般可取凸模的精度比凹模的精度高一級(jí)。
查得Δ=±0.4 δ凸=-0.02 δ凹=+0.02
由于零件的標(biāo)注在內(nèi),則
==
==mm
5.7 彎曲模具的裝配圖
通過(guò)以上的設(shè)計(jì),可得到模具總裝圖。如圖5—4
圖13 彎曲模的總裝圖
1— 底座 2—凸模固定板 3—卸料螺釘 4—彈簧 5—卸料板
6—打桿 7—模柄 8—凹模 9—導(dǎo)正銷(xiāo) 10—凸模
11—螺釘 12—銷(xiāo)
6 總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)課程后進(jìn)行的,它是對(duì)我們學(xué)完三年來(lái)所學(xué)課程,繼而進(jìn)入工作崗位獨(dú)立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我在復(fù)習(xí)先修知識(shí)的同時(shí)又學(xué)到了許多新知識(shí),對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課:如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量等有了更深刻的理解,使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中,同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意到的問(wèn)題。如怎樣使制造的模具既能滿(mǎn)足使用要求又不浪費(fèi)材料,保證加工的經(jīng)濟(jì)性,加工工藝的合理性。
由于能力有限,設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處,懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。
致 謝
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)是材料加工技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一,目前在國(guó)內(nèi)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期,具有廣泛的發(fā)展前景。在大學(xué)三年學(xué)習(xí)即將結(jié)束之際,能夠按照老師的指導(dǎo)并綜合運(yùn)用三年來(lái)的所學(xué)所知設(shè)計(jì)一套注塑模具,必將為日后的獨(dú)立工作創(chuàng)造一個(gè)良好的開(kāi)始。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中韓老師一直扮演著導(dǎo)向者的角色,從接到設(shè)計(jì)題目那一刻起就給我指明了方向,讓我明白了設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)中可能遇到的問(wèn)題以及解決方法等,并不厭其煩的糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤,詳細(xì)檢查設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)及重點(diǎn),對(duì)設(shè)計(jì)方案提出了寶貴的修正意見(jiàn),一步步完善了我的設(shè)計(jì)。在此對(duì)韓老師表示衷心的感謝!
此外在設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了一些同學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)例,并向他們請(qǐng)教,得到他們的大力幫助,為我提供了許多有關(guān)設(shè)計(jì)的資料,在此一并表示深深的謝意!
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