筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)【圓筒件 底部有孔】【含8張cad圖紙+文檔全套資料】
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筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
1 緒 論
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)?shù)穆浜?,主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝、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)的國(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)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 沖壓模具水平狀況
近年來(lái),我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm,壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模,大尺寸(Φ≥300mm)精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1.2 冷沖壓的應(yīng)用
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料,而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí),板料在模具的作用下,于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí),板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形,從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程,所以它的生產(chǎn)率高,而且由于操作簡(jiǎn)便,也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工,可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證,所以質(zhì)量穩(wěn)定,一般不需再經(jīng)過(guò)機(jī)械工業(yè)加工便可使用。
沖壓加工不一般不需要加熱毛坯,也不像切削加工那樣大量切削材料,所以它不但節(jié)能,而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好,使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料,在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。
因此,沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低的加工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓工藝在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?,F(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中,沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
1.3 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望
發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求、發(fā)展趨勢(shì)和目前狀況來(lái)確定??砂串a(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)和其他重點(diǎn)分別敘述。
1.3.1 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)
沖壓模具共有7小類,并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具,多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大,發(fā)展前景好。
汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具,尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模,并不斷提高其精度。
1.3.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)
模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō),發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用,并持續(xù)提高效率,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)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。
為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平,建立完整的模具資料庫(kù)及開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來(lái)說(shuō),發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。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)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≤0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度,搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。
為了提高沖壓模具的壽命,模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。
對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案,提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù),全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量,這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
2 制件工藝分析及工藝方案確定
零件名稱:無(wú)凸緣圓筒形制件
生產(chǎn)批量:大批量
材 料: 08AL
料 厚: 1.0mm
無(wú)凸緣圓筒形制件圖
2.1 工藝分析
零件為無(wú)緣圓筒形制件,如圖所示,零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸精度不是很高,考慮到加工的經(jīng)濟(jì)性,決定減少加工的工序數(shù)目,宜采用落料拉深復(fù)合模,該零件沖壓加工工序包括落料、拉深、沖孔。
該制件高度28尺寸為未注公差尺寸,滿足拉深工藝對(duì)精度等級(jí)的要求;尺寸?68.50+0.5按公差表查得為IT13級(jí),滿足拉深工序?qū)χ萍畹燃?jí)的要求。零件所用材料為08AL,拉深性能較好。
(1) 確定切邊余量
查表4-1,并取σ=4mm.
(2) 計(jì)算毛坯直徑D
根據(jù)公式(4.5)
D=(d-2r)2+4dH-r+2πrd-2r+8r2
=d2+4dH-1.72dr-0.56r2
因?yàn)槊鞯暮穸萾=1mm,則各個(gè)尺寸應(yīng)以零件厚度的中心尺寸代入進(jìn)行計(jì)算,故d=(68.5+0.25+1)=69.75mm, H=(28-0.5)+4=31.5mm, r=5.5mm,代入上式得:D=114mm
(3) 判斷零件能否一次拉出和是否需要采用壓邊裝置
判斷零件能否一次拉出僅需比較所需的總拉深系數(shù)m總和第一次允許的極限拉深系數(shù)m1的大小即可。當(dāng)m總>m1,說(shuō)明拉深該工件的實(shí)際變形程度比第一次允許的極限變形程度要小,工件可以一次拉成。若當(dāng)m總m1,因此該零件只需一次拉深就能夠達(dá)到所需尺寸。
2.2 工藝方案的確定
該工件包括落料,拉深,沖孔,三個(gè)基本工序,可以有以下三種工藝方案。
方案一:先落料,再拉深,最后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二:落料-拉深-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三:落料-拉深-沖孔連續(xù)沖壓。采用連續(xù)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需三道工序,即需要落料模,拉深模,沖孔模三副模具,生產(chǎn)效率低,難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需一副模具,沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證,且生產(chǎn)效率也高。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。方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率也很高,但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度,需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正,故其模具制造,安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較,該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
2.3制件排樣及相關(guān)的計(jì)算
采用有廢直排的排列的方式,因?yàn)闆_件與沖件之間,沖件與條料之間都存在搭邊廢料,這樣沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證,因此精度較高,模具壽命也較長(zhǎng),但材料的利用率較低。根據(jù)零件的形狀和排樣方法確定為直排排樣,排樣圖如下:
沖裁件的面積A:
條料的寬度B=D+2a+c=114+2+0.5=116.5。查表2.9得,最小搭邊值a=1.0mm, ,查表2.12得,條料與導(dǎo)料板間隙。
步距S=D+=114+0.8=114.8mm.
一個(gè)步距的材料的利用率:
3 沖壓模具設(shè)計(jì)
3.1 確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式
在沖壓工藝性分析后擬定沖壓工藝方案時(shí)選擇復(fù)合模,又因零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱,工件間有搭邊值,復(fù)合模結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,操作方便,又可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件,卸件可靠、便于操作,所以模具類型為有廢料復(fù)合模。
3.2 計(jì)算工序壓力,選擇壓力機(jī)
在沖裁模設(shè)計(jì)中,沖壓力是指落料力,缷料力,拉深力,壓邊力,沖孔力,切邊力和推件力的總稱。它是沖裁時(shí)選擇壓力機(jī),進(jìn)行模具設(shè)計(jì)校核強(qiáng)度和剛度的重要依據(jù)。
1)落料力
F落=1.3πDτbt
=1.3×3.14×114×320×1N
=148911.36N
≈148.9KN
式中τb——材料抗剪強(qiáng)度
查表可知 08鋼τb=260~360MPa 取τb=320Mpa
2)卸料力
F卸=K卸F落
=0.04×148.9KN
≈5.96KN
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P30表2.7可知 K卸=0.04
3)拉深力
F拉=Kπdtδb
=0.86×3.14×69.75×1×440N
=82875.276N
≈82.88KN
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P137表4.6可知
式中 K—修正系數(shù).K=0.86
δb——材料強(qiáng)度極限
08AL的抗拉強(qiáng)度δb=440MPa
4)壓邊力
F壓=π/4〔D 2-(d+2r凹)2〕P
=3.14/4﹛1142-(69.75+2×6)2﹜×2.5N
=12389.14N
≈12.39KN
式中r凹—凹模圓角半徑,取r凹=6mm
P—單位壓邊力,P=2.5MPa。
5)沖孔力
F沖=1.3πdtτb
=1.3×3.14×15×1×320N
=19593.6N
=19.59KN
式中d—工件孔直徑,d=15mm。
6) 切邊力
F切=1.3πDtτb
=1.3×3.14×70.5×1×320N
=92089.92N
≈92.09KN
式中D—工件外輪廓直徑,D=70.5mm。
7) 推件力
F推=nK推F沖
=3×0.05×19.59KN
=2.94KN
式中n—沖孔時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù),n=3;
K推——推件力因素,K推=0.05。
故總沖壓力為:
F總=F落+F卸+F拉+F壓+F沖+F切+F推
=148.9+5.96+82.88+12.39+19.59+92.09+2.94KN
=364.75KN
從滿足沖壓力要求看,選用630KN規(guī)格的壓力機(jī)JB23-63,其主要技術(shù)參數(shù)為:
公稱壓力
630kN
滑塊行程
100mm
最大閉合高度
400mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80mm
工作臺(tái)尺寸
860mm×570mm
模柄孔尺寸
最大可傾角
250
3.3 計(jì)算壓力中心
因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱零件,所以不用計(jì)算壓力中心,即X0=0,Y0=0。
3.4 計(jì)算模具零件主要工作部分的刃口尺寸
3.4.1 凸、凹模刃口尺寸的確定
凸、凹模刃口尺寸的確定原則:
1)考慮落料和沖孔的區(qū)別,落料件的尺寸取決于凹模。因此,落料模應(yīng)先決定凹模的尺寸,用減小凸模尺寸來(lái)保證合理的間隙。沖孔件的尺寸取決于凸模,因此,沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸。用增大凹模尺寸來(lái)保證合理的間隙。
2)考慮刃口的磨損對(duì)沖件尺寸的影響。刃口磨損后尺寸變大, 其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸;刃口磨損后尺寸變小,應(yīng)接近或等于沖件的最大極限尺寸。
3)考慮沖件精度與模具精度之間的關(guān)系,選擇模具制造公差時(shí),既要保證沖件的精度要求又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高2~3級(jí)。
3.4.2 凸、凹模配合加工時(shí)的工作部分尺寸
對(duì)于沖制復(fù)雜形狀沖件的模具或單件生產(chǎn)的模具,其凸凹模常采用配合加工的方法。
凸凹模工作部分尺寸計(jì)算:
其落料件按凹模磨損后尺寸增大(A類尺寸),減?。˙類尺寸)和不變(C類尺寸)的規(guī)律分三種。沖件按凸模磨損后尺寸減小(B類尺寸),增大(A類尺寸)和不變(C類尺寸)的規(guī)律分三種。因?yàn)楣ぜ贈(zèng)_孔,根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定凸模刃口尺寸并依次為基準(zhǔn)配置凹模,按磨損后其尺寸變大,變小,不變。
(1) 落料凹模刃口尺寸計(jì)算
對(duì)于落料部分,即落料件尺寸為Φ114 mm,根據(jù)查表得沖裁刃口雙面間隙為Zmin=0.1mm,Zmax=0.14mm, Φ114的制造公差查表得δ凹=0.035mm,δ凸=0.025mm
δ凹+δ凸=0.035+0.025mm=0.06mm
Zmax-Zmin=0.14-0.1mm=0.04mm
由于δ凹+δ凸> Zmax-Zmin,故采用配作法制造模具刃口。磨損系數(shù)為X=0.5,則凹模刃口尺寸為
D凹=(D-xΔ)+δ凹0
=(114-0.5×1) +0.0350 mm
=113.5+0.0350 mm
D凸=113.4-0.0250mm
(2)沖孔刃口尺寸計(jì)算
對(duì)于Φ15的孔尺寸按未注公差I(lǐng)T12級(jí)計(jì)算,所以沖孔件尺寸為Φ15+0.50。制造公差查表得
δ凹=δ凸=0.02mm
由于δ凹+δ凸=0.02+0.02=0.04mm
即δ凹+δ凸= Zmax-Zmin,故凸模采用分開(kāi)加工,則:
d凸=(d+x△)0-δ凸
=(15+0.5×0.5)0-0.02mm
=15.250-0.02mm
d凹=(d+x△+Zmin)+δ凹0
=(15+0.5×0.5+0.1) +0.020mm
=15.35+0.020mm
(3)拉深模的間隙
查表得拉深模的單邊間隙為:Z/2=1.1t=1.1mm
則拉深模的間隙Z=2×1.1=2.2mm
確定間隙后,還要將圓角部間隙比直角部分增大0.1t。
該件要求內(nèi)徑尺寸,則此增大值由修整凹模得到。
(4) 拉深模的圓角半徑
凹模的圓角半徑r凹查表選取,r凹=6t=6mm。
凸模的圓角半徑r凸等于工件的內(nèi)圓角半徑,即r凸=r=5mm。
(5) 拉伸部分凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
由于工件要求內(nèi)形尺寸,因此以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
凸模的計(jì)算公式如下:d凸=(dmin+0.4?)-δ凸0
將凸模公差按IT8級(jí)選取,則δ凸=0.03mm。
將dmin=68.5mm,?=0.5mm,δ凸=0.03mm代入上式,得到凸模尺寸為:
d凸=68.7-0.030mm
間隙取在凹模上,則凹模的尺寸按式d凹=(dmin+0.4?+Z)0+δ凹
將dmin=68.5mm,?=0.5mm,Z=2.2mm,δ凹=0.05mm代入上式,得到凹模尺寸為:
d凹=70.90+0.05mm
3.5 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算
為了得到較平整的工件,此模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu),使條料在落料、拉深過(guò)程中始終在一個(gè)穩(wěn)定的壓力之下,從而改善了毛坯的穩(wěn)定性,避免材料在切向應(yīng)力的作用下起皺的可能。
a.上卸料板采用橡膠作為彈性元件,計(jì)算橡膠的自由高度:
式中 — 橡膠的自由高度,mm;
— 卸料板行程與模具修磨量或調(diào)整量(4~6)之和
則:
取
計(jì)算橡膠的裝配高度:
取H2 = 30mm
橡膠的斷面面積在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定。
b.下頂塊壓邊也采用橡膠作為彈性元件
橡膠的自由高度:
取
計(jì)算橡膠的裝配高度
取H2 = 34mm
橡膠的斷面面積在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定
3.6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.6.1凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在落料凹模內(nèi)部,由于要設(shè)置推件塊,所以凹模刃口應(yīng)采用直壁式刃口,并查表2.21,取得刃口高度h=6mm。該凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,宜采用整體式。
查表2.22,得k=0.15 即凹模高度H=kb=0.15×114=17.1mm
凹模壁厚C=1.5H=1.5×17.1=25.65mm
凹模的外形尺寸的確定:凹模的外形長(zhǎng)度L=(114+2×25.65)mm=165.3mm
凹模的外形寬度B=(114+2×25.65)mm=165.3mm
凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化,取為200mm×200mm×35mm。
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.5~2.0)d, d 為螺孔的尺寸,由于凹模厚度為35mm,所以根據(jù)表查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。
螺孔到凹模外緣的最小距離a=1.5d=1.5×8=12mm
(2)沖孔?15mm凸模設(shè)計(jì)。 為了增加凸模的強(qiáng)度和與剛度,凸模的非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式。凸模固定板厚度取25mm,凸凹模厚度取18mm,故H=25++46+2=73mm。
(3)凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本模具為復(fù)合沖裁模,除了沖孔凸模和落料凹模外,還有一個(gè)凸凹模。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模的強(qiáng)度:查表2.23得凸凹模的最小壁厚為2.7mm,而實(shí)際最小壁厚為21.25mm,故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的高度為74mm。
3.6.2卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板,設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。本模具的卸料板不僅有卸料作用,還具有外形凸模的導(dǎo)向作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊(cè)表15.27得:卸料板長(zhǎng)度L =200mm,寬度B=200mm厚度h0=8mm。此模具中,卸料板對(duì)落料凸模起導(dǎo)向作用,卸料板和凸模按H7/h6配合制造,卸料螺釘選用圓柱頭卸料螺釘,根據(jù)JB/T7650.5-94選取M10×100,材料為45鋼。
3.6.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套,選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn),坯料定位、出件方式,材料的送進(jìn)方向,導(dǎo)柱受力狀態(tài),操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮,一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹模大30~40mm。模板厚度一般等于凹模厚度的1~1.5倍。選擇模架時(shí)還要注意模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系,模座的寬度比壓力機(jī)工作臺(tái)孔的孔徑每邊約大40~50mm。沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度,小于壓力機(jī)的最大裝模高度等。根據(jù)主要工作部分尺寸、結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸,參照有關(guān)資料,由GB/T2855.5-90選取I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架(滑動(dòng)導(dǎo)向型):由凹模周界選用標(biāo)準(zhǔn)模架如圖所示:
凹模周界L=200mm,B=200mm,(用標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)法)
材料為ZG45 ,I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。
導(dǎo)柱標(biāo)記:28×200 GB/T2861.1
32×210 GB/T2861.1
導(dǎo)套標(biāo)記:28×100×38 GB/T2861.6
32×105×43 GB/T2861.6
上模座標(biāo)記:200×200×45 GB/T2855.5
下模座標(biāo)記:200×200×50 GB/T2855.6
模柄標(biāo)記:50×70 JB/T 7646.1
3.6.4擋料銷、導(dǎo)料銷的的選用
擋料銷的選用,根據(jù)沖壓件的工藝性選擇A型固定擋料銷。材料:45鋼 數(shù)量:1 熱處理硬度 43~48HRC,尺寸為高h(yuǎn)=8mm,圓頭部分為?6,下面為?3。這種擋料銷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,廣泛的用于中小型沖裁件的擋料定距。
導(dǎo)料銷的選用,查資料書(shū)可知:導(dǎo)料銷材料一般用T7、T8,熱處理硬度46~52HRC,粗糙度1.6mm下,裝配時(shí)采用H7/s6配合。其尺寸為?6×20。
3.6.5螺釘與銷釘?shù)倪x擇
沖模中用到的緊固件主要是螺釘和銷釘,其中螺釘起連接固定作用,銷釘起定位作用。螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件。沖模中廣泛的使用螺釘是內(nèi)六角螺釘,緊固牢靠,螺釘頭不外露且模具外形美觀,銷釘常用圓柱銷。
模具設(shè)計(jì)時(shí),螺釘和銷釘選用應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1同一組合中,螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于3個(gè)(對(duì)中小型沖模,被連接件為圓形是用3~6個(gè))并盡量沿被連接件的外緣均勻分布,銷釘?shù)臄?shù)量一般都為兩個(gè),且盡量遠(yuǎn)距離錯(cuò)開(kāi)分布,以保證定位可靠。
2銷釘?shù)墓Q直徑可按與螺釘大徑相同或小一規(guī)格來(lái)選取。螺釘?shù)男肷疃群弯N釘?shù)呐浜仙疃榷疾荒芴珳\,也不能太深,一般取公稱直徑的1.5~2倍。
3螺釘之間、螺釘與銷釘之間的距離,螺釘、銷釘距凹模刃口及外緣的距離,均不應(yīng)過(guò)小,以防降低模具強(qiáng)度。
4各連接件的銷孔應(yīng)配合加工,以保證位置精度,銷釘與銷孔之間采用H7m6或H7n6配合。查表選?。郝葆敵叽?M8×90 ,數(shù)量4個(gè);特種螺釘尺寸M10×120,數(shù)量4個(gè);圓柱銷10×60 ,數(shù)量2個(gè)。銷釘孔與銷釘采用H7m6的過(guò)渡配合。
3.6.6模具中各板的尺寸
查表得:墊板規(guī)格為200×200×8,凸模固定板規(guī)格為 200×200×25,卸料板規(guī)格為200×200×8。
3.6.7推件裝置的選擇
推件裝置主要是剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。一般剛性推件裝置用的較多,基本零件有:推桿、推板、連接推桿和推件塊。有的剛性推件裝置由推桿直接推動(dòng)推件塊,甚至直接由推桿推件。剛性推件裝置裝于上模部分,在沖壓結(jié)束后上?;爻虝r(shí),利用壓力機(jī)滑塊上的打料橫桿,撞擊上模內(nèi)的推桿,推桿傳給推件板,將凹模內(nèi)的工件推出,其推件力大而且可靠。推板長(zhǎng)短要一致,分布要均勻。推板要有足夠的剛度,一般裝在上模座的孔內(nèi)。本設(shè)計(jì)采用剛性推件裝置,由推桿直接推動(dòng)推件塊使制件推出。
3.6.8頂件裝置的選用
頂件裝置一般是彈性的,由頂桿頂件塊和裝在下模底下的彈頂器組成。彈頂器可以做成通用的,其彈性元件是彈簧或橡皮,大型壓力機(jī)本身有氣墊作為彈頂器,模具采用這種結(jié)構(gòu)能使沖裁件具有較高的平直度。
此設(shè)計(jì)采用頂桿,使包在凸模上的制件在氣墊的推動(dòng)下由頂件塊頂出。
3.6.9壓邊裝置的選擇
目前,在生產(chǎn)實(shí)際中常用的壓邊裝置有以下兩大類:1.彈性壓邊裝置,這種壓邊裝置多用于普通沖床,通常有三種結(jié)構(gòu)形式,橡皮壓邊裝置、彈簧壓邊裝置、氣墊式壓邊裝置。2.剛性壓邊裝置,這種結(jié)構(gòu)用于雙動(dòng)壓力機(jī),凸模裝在壓力機(jī)的內(nèi)滑塊上,壓邊裝置裝在外滑塊上,在拉深過(guò)程中,外滑塊保持不動(dòng),所以其剛性壓邊力不隨行程變化,拉伸效果好,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。綜合考慮,本設(shè)計(jì)采用剛性壓邊裝置。
4.筒形件復(fù)合模裝配和注意事項(xiàng)
模具裝配是整個(gè)模具制造過(guò)程的最后階段,模具裝配圖或驗(yàn)收技術(shù)條件是裝配的依據(jù),構(gòu)成模具的所有復(fù)合技術(shù)要求的零件,包括標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及成型零件等是模具裝配的基礎(chǔ)。但是有了合格的零件,還必須制定合理的裝配工藝,才能裝配符合設(shè)計(jì)要求的模具。
在裝配過(guò)程中,即要保證配合零件的配合精度,又要保證零件之間的位置精度。對(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件,還必須保證它們之間的運(yùn)動(dòng)精度。模具裝配的高低及質(zhì)量好壞,直接影響零件能否正常生產(chǎn)以及零件的尺寸、形狀精度和成本。所以說(shuō),模具的裝配是模具制造過(guò)程中重要環(huán)節(jié)。
沖壓模具裝配完成后,各模具零件組成模具的上模部分和下模部分。沖壓模具工作時(shí),下模部分安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上,是模具的固定部分;上模部分通過(guò)模柄安裝在壓力機(jī)滑塊上,是模具的活動(dòng)部分。
4.1 沖壓模具裝配的技術(shù)要求
(1)模具各組成零件的材料、尺寸精度、幾何形狀精度、表面粗糙度和熱處理工藝以及相對(duì)位置精度等都要復(fù)合圖樣要求,零件的工作表面不允許有裂紋和機(jī)械傷痕等缺陷。
(2)模具裝配后,所有模具的活動(dòng)部位都應(yīng)該保證位置準(zhǔn)確、配合間隙適當(dāng)、動(dòng)作可靠、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。固定的零件應(yīng)牢固可靠,在使用過(guò)程中不得出現(xiàn)松動(dòng)和脫落。
(3)凸模和凹模的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,沿整個(gè)刃口輪廓間隙應(yīng)均勻一致。
(4)模柄裝入上模座后,其軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度誤差,在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不大于0.05mm。
(5)上模座的上平面應(yīng)和下模座的底平面平行。導(dǎo)柱和導(dǎo)套裝配后,其軸心線應(yīng)分別垂直度于下模座的底平面和上模座的上平面。
(6)裝配好的模架,其上模座沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn),無(wú)阻滯現(xiàn)象。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度應(yīng)符合規(guī)定要求。
(7)定位裝置要保證毛坯定位正確可靠。
(8)卸料裝置和頂件裝置應(yīng)靈活,正確,出料孔暢通無(wú)阻,保證制件及廢料不卡在沖模內(nèi)。
(9)模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
4.2筒形件復(fù)合模裝配的特點(diǎn)
落料拉深復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上分為上模部分和下模部分,所以裝配過(guò)程的總的思路是:將模具零件分別裝配成上模部分和下模部分,然后將上模部分和下模部分裝配成完整的模具。本模具的彈頂裝置屬于下模部分,包括橡膠、底板、聯(lián)接螺釘、螺母等零件,裝配時(shí)可以將這些零件先裝配成彈頂裝置,再作為一個(gè)整體裝入下模部分。
4.3 試沖與調(diào)整
裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。沖模中凸凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件的質(zhì)量和模具使用壽命的主要因素之一,因此,在制造沖模時(shí),必須要保證凸凹模間隙的大小及均勻一致性。通常,凸凹模間隙的大小是根據(jù)設(shè)計(jì)要求在凸凹模加工時(shí)保證,而凸凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時(shí)保證的。
沖模裝配時(shí)調(diào)整凸凹模間隙的方法很多,需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、間隙值得大小和裝配條件來(lái)確定。這里用墊片法來(lái)調(diào)整。
墊片法是利用厚度與凸凹模單面間隙相等的墊片來(lái)調(diào)整間隙,是簡(jiǎn)便而常用的一種方法。其方法如下:
1按圖樣要求組裝上模與下模,其中一般上模只用螺釘稍微擰緊,下模用螺釘和銷釘緊固。
2在凹模刃口四周墊入厚薄均勻、厚度等于凸凹模單面間隙的墊片(金屬片或紙片),再將上下模合模,使凸模進(jìn)入相應(yīng)的凹??變?nèi),并用等高墊鐵墊起。
3觀察凸模能否順利進(jìn)入凹模,并與墊片能否有良好的接觸。若在某方向上與墊片接觸的松緊程度相差較大,表明間隙不均勻,這時(shí)可用手錘輕輕敲打凸模固定板,使之調(diào)整到凸模在各個(gè)方向與凹模孔內(nèi)墊片的松緊程度一致為止。
4調(diào)整合適后,再將上模用螺釘緊固,并配裝銷釘孔,打入定位銷。
4.4 模具零件的制造需要注意的事項(xiàng)
a.全面清理和初檢已經(jīng)準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)件、原料毛坯等。
b.清理和整理在加工過(guò)程中需要用到的刀具、夾具和工具。
c.估計(jì)每個(gè)模具零件的加工工時(shí),制定加工生產(chǎn)中的生產(chǎn)計(jì)劃。
d.根據(jù)模具零件的圖紙和加工工藝過(guò)程逐一加工每個(gè)模具零件。
e.檢驗(yàn)加工出的模具零件是否符合要求。
4.5 復(fù)合模具總裝配
通過(guò)以上的設(shè)計(jì)可以得到落料拉伸沖孔復(fù)合模具的總裝圖,如圖所示。模具的上模部分主要由上模座、落料拉伸凸凹模、卸料板、推件塊等組成。下模部分由下模座、落料凹模、拉深凸模、橡膠等組成。
總結(jié)
轉(zhuǎn)眼間,大學(xué)生活就要結(jié)束,做畢業(yè)設(shè)計(jì)將成為我們以后對(duì)大學(xué)生活的美好回憶。這次我的任務(wù)是設(shè)計(jì)一套生產(chǎn)杯形件的落料拉深沖孔復(fù)合模,畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于課程設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件很辛苦的工作,如果沒(méi)有一定的意志和毅力是很難堅(jiān)持下去的。
由于以前課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),所以對(duì)模具設(shè)計(jì)的基本流程還不很陌生,我們拿到任務(wù)書(shū)以后,首先對(duì)制件進(jìn)行工藝性分析,然后選擇加工方案,進(jìn)而計(jì)算坯料的面積,接著根據(jù)制件尺寸計(jì)算出模具的工作部分尺寸,從而設(shè)計(jì)出模具的工作零件,最后根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇模架,及其他標(biāo)準(zhǔn)零部件,畫(huà)出裝配圖及部分零件圖,至此模具設(shè)計(jì)宣告結(jié)束。
雖然有過(guò)做課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),但這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)還是令我感觸頗深。在這段日子里,我?guī)缀醵荚谒奚岷蛨D書(shū)館之間來(lái)回奔波,查閱大量的工具書(shū),因?yàn)樵诋厴I(yè)設(shè)計(jì)中每一個(gè)公式,每一套數(shù)據(jù)都要有根據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)可言,若其中某一項(xiàng)出錯(cuò),都將會(huì)影響到下面設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行,所以馬虎不得。這使我認(rèn)識(shí)到以后從事工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和高度的責(zé)任感。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很艱辛,但做什么事情都是兩面的,只要付出就會(huì)有回報(bào)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我將以前的所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)連貫起來(lái),好多快遺忘的東西又被拾了回來(lái),從而更加深了對(duì)這些知識(shí)的理解。更主要的是以前在課堂上講的都是些空虛的理論知識(shí),沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)練習(xí),很多實(shí)際上應(yīng)該很熟悉的東西到用的時(shí)候卻感到了陌生,而畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我這樣一個(gè)鍛煉的平臺(tái),使我們把這些知識(shí)真正轉(zhuǎn)換為我們自己的東西,讓它在我們腦子里生根。這次在鍛煉我們?cè)O(shè)計(jì)能力的同時(shí),也使我們積累了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)我們以后從事的設(shè)計(jì)工作奠定了一定的基礎(chǔ)。
在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中,體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情,從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié),從而加以彌補(bǔ)。
通過(guò)這段時(shí)間的沖壓模具設(shè)計(jì),使我對(duì)這門課又有了重新的認(rèn)識(shí),讓我深刻的了解了模具。讓我學(xué)到了不同于課堂上的東西,而且也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力。
總之,畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然辛苦,但是在設(shè)計(jì)中不斷的思考問(wèn)題、研究問(wèn)題,從而一步步提高了自己,一步步完善自己。同時(shí)汲取了更加完整的專業(yè)知識(shí),鍛煉了獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力,使我受益匪淺。我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處。
致謝
首先感謝楊占堯教授,他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣,他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪,其次感謝其他審閱的老師,老師們淵博的知識(shí),誠(chéng)懇的為人,使我受益匪淺,在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,特別是遇到困難時(shí),老師們給了我鼓勵(lì)和幫助,在這里我向您們表示真誠(chéng)的感謝!
感謝母?!幽蠙C(jī)電高等??茖W(xué)校的辛勤培育之恩!感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境,使我學(xué)到了許多新的知識(shí),掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同學(xué),和你們?cè)谝黄鹩懻?、研究使我受益非淺。
最后,我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué),并感激師友的教誨和幫助!
由于本人的設(shè)計(jì)能力有限,在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤,懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分的樂(lè)意接受你們的批評(píng)與指正,我將萬(wàn)分感謝。
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