墊圈 墊片沖裁復(fù)合模的設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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1 緒 論 1
1.1 模具概述 1
1.2 沖模發(fā)展?fàn)顩r 1
2 設(shè)計(jì)任務(wù)書(JR) 2
2.1 零件方案 2
2.2 沖壓件工藝的分析 3
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(SS) 3
3.1 確定沖壓的基本工序 3
3.2 確定基本工序的尺寸公差 4
3.3 排樣及材料的利用率 4
3.4 計(jì)算工序壓力 4
3.5 沖壓設(shè)備的的選擇 5
3.6 確定壓力中心 5
3.7 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算 6
3.8 確定個(gè)主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸 7
3.9 工藝方案的確定 7
3.9.1 沖壓性質(zhì) 7
3.9.2 沖壓次數(shù) 7
3.9.3 沖壓順序 8
3.9.4 組合方式 8
3.10 模具結(jié)構(gòu)形式選擇的基本原則 9
3.10.1 卸料裝置 9
3.10.2 導(dǎo)向裝置 9
3.10.3 凹模板外形尺寸的確定 9
3.10.4 凸模固定板外形尺寸的確定 10
3.10.5 凸凹模墊板外形尺寸確定 10
3.10.6 卸料橡膠的選用 10
3.10.7 模板類零件的固定 11
3.10.8 凸模的固定 11
3.10.9 凹模鑲塊的固定 11
4 設(shè)計(jì)并繪制總裝配圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件 12
4.1 下模座的選用 12
4.2 上模座的選用 13
5 使用說明書(SM) 13
5.1 工作過程 13
5.2 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 14
5.2.1 下模固定板具有高精度、長壽命 14
5.2.2 快速更換沖裁凹模鑲塊 14
6 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告(BS) 15
6.1 產(chǎn)品圖樣的審查 15
6.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 15
6.3 標(biāo)準(zhǔn)件的使用情況 15
6.4 審查結(jié)論 16
結(jié)束語 17
致 謝 19
摘要:伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速?,F(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)已向大型化、多功能、高精度的方向發(fā)展,模具技術(shù)含量不斷提高,多功能復(fù)合模得到進(jìn)一步的發(fā)展,熱流道技術(shù)和模具標(biāo)準(zhǔn)件日益得到廣泛的應(yīng)用,同時(shí)塑料模比例不斷提高,快速經(jīng)濟(jì)型模具前景十分廣闊.我國模具產(chǎn)業(yè)也得到了較快的發(fā)展,九五期間年平均增速度約13%,至2000年,我國模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260~270億元,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)也有了較大的改善,模具商業(yè)化程度提高了近10%,中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高。
隨著模具的迅速發(fā)展,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備,為了擴(kuò)展在工藝方面的知識(shí)面為了適應(yīng)社會(huì)的要求,學(xué)校舉行了課程設(shè)計(jì),這次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完沖模、模具制造等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,是對(duì)我綜合能力的考核,是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用,也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的回顧與檢查。通過實(shí)例,分析了零件的沖壓工藝方案,闡述了模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過程,最后提出了模具設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題。
關(guān)鍵詞:沖模;沖壓工藝;模具設(shè)計(jì)
山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)說明書
1 緒 論
1.1 模具概述
伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速?,F(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)已向大型化、多功能、高精度的方向發(fā)展,模具技術(shù)含量不斷提高,多功能復(fù)合模得到進(jìn)一步的發(fā)展,熱流道技術(shù)和模具標(biāo)準(zhǔn)件日益得到廣泛的應(yīng)用,同時(shí)塑料模比例不斷提高,快速經(jīng)濟(jì)型模具前景十分廣闊.我國模具產(chǎn)業(yè)也得到了較快的發(fā)展,九五期間年平均增速度約13%,至2000年,我國模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260~270億元,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)也有了較大的改善,模具商業(yè)化程度提高了近10%,中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高。
當(dāng)今世界,工業(yè)正日益朝著批量化的方向發(fā)展。這樣對(duì)沖壓生產(chǎn)提出了自動(dòng)化,智能化的要求;從而使模具向簡單化、調(diào)試方便快速性方向發(fā)展,對(duì)生產(chǎn)人員要求的普遍性提高。同時(shí)伴隨生產(chǎn)還有許多的問題,比如噪音問題,生產(chǎn)的安全性問題,所有這些問題要獲得真正有效的解決都離不開沖壓生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)工藝方案的制訂,生產(chǎn)人員的狀況,生產(chǎn)現(xiàn)場的管理等;而最為重要的是模具設(shè)計(jì)與制造的能力的提高。展望未來,沖壓生產(chǎn)還有許多可提高之處。
1.2 沖模發(fā)展?fàn)顩r
目前,我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模,但與先進(jìn)工業(yè)國家相比仍有較大差距.近年來對(duì)模具技術(shù)的探索和研究主要取得了以下成果:
(1)研究了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金,鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新型材料,并采用了一些熱處理新工藝,模具壽命有所提高。
(2)發(fā)展了一些多任務(wù)位級(jí)進(jìn)模,硬質(zhì)合金模和簡單經(jīng)濟(jì)模具等新產(chǎn)品。
(3)研究和應(yīng)用了一些新技術(shù)和新工藝。
(4)模具加工設(shè)備的生產(chǎn)已具有一定的基礎(chǔ)。目前已能小批量生產(chǎn)精密的坐標(biāo)磨床,計(jì)算器數(shù)控仿形銑床,電火花線切割機(jī)床,高精度的電火花機(jī)床等。
(5)模具計(jì)算器輔助設(shè)計(jì)與制造已有多家單位正在研究開發(fā),有些已經(jīng)投入使用。
隨著工業(yè)的發(fā)展,國內(nèi)模具需求量都在激增,其中高精度,高效率,高壽命模具的應(yīng)用也正日趨廣泛.為了滿足這種需要,模具技術(shù)主要朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展:
(1) 發(fā)展高精度,高效率,高壽命的模具,例如高速?zèng)_床所用的模具,多任務(wù)位級(jí)進(jìn)模,少無廢料級(jí)進(jìn)模等先進(jìn),經(jīng)濟(jì)的模具。
(2) 發(fā)展各種簡易模具,如低熔點(diǎn)合金模,超塑性模,鋅基合金模等。
(3) 實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)行模具專業(yè)化生產(chǎn)。
(4) 發(fā)展各種高效,精密,自動(dòng)化的模具加工設(shè)備。如模具毛坯下料用的高速鋸床,陽極切割機(jī)床,砂線切割機(jī)床,激光切割機(jī)床等高級(jí)設(shè)備。粗加工用的高速銑床,高速磨床等.精加工用的數(shù)控電氣仿形床,數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)銑床。CNC低速走絲精密線切割機(jī)床,各種高精度電火花機(jī)床,精密電解成形機(jī),三坐標(biāo)測量機(jī)等精密加工設(shè)備和加工中心,并逐步實(shí)現(xiàn)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)。
(5) 開發(fā)和應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù),提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,提高制造精度,縮短制造周期。
(6) 研究模具新材料,一方面研究高強(qiáng)度,高耐磨及有些特殊性能的合金模具鋼;另一方面研究簡易模具的材料。
2 設(shè)計(jì)任務(wù)書(JR)
2.1 零件方案
零件的名稱:沖壓墊片(如下圖所示);
生產(chǎn)批量:大批量;
材料:08F 板厚:t =2 mm ;
要求設(shè)計(jì)落料,沖孔復(fù)合模;
圖2-1工件圖
2.2 沖壓件工藝的分析
工件如上圖所示,我開始考慮用級(jí)進(jìn)模,因?yàn)榧?jí)進(jìn)沖模在設(shè)計(jì)上比較靈活,但后來想這種形狀較為簡單,由于產(chǎn)品批量較大,精度比較要求一般,我采用復(fù)合模,一套模具完成此工件的加工。
產(chǎn)品工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的內(nèi)容。在技術(shù)方面,根據(jù)產(chǎn)品圖紙,主要分析沖壓件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求;在經(jīng)濟(jì)方面,主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量,分析產(chǎn)品成本,闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此,中壓件的工藝分析,主要討論在不影響零件使用的前提下,能否以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來,能夠做到的,表示該沖壓件的工藝性好,反之,工藝性差。
影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,設(shè)計(jì)基準(zhǔn),公差等級(jí)和形狀位置誤差要求,材料的厚度及成形后允許的變薄量,材料的機(jī)械性能和沖壓性能,在沖壓過程中產(chǎn)生的回彈,翹曲的可能性,毛刺大小和方向要求等。這些因素對(duì)確定沖壓工序的性質(zhì),數(shù)量和順序,對(duì)模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精度要求等都有很大關(guān)系,因此,在制定沖壓工藝過程中必須根據(jù)零件圖認(rèn)真加以分析,尤其應(yīng)該注意分析零件在沖壓加工中的難點(diǎn)所在.良好的沖壓工藝性表現(xiàn)在材料消耗少,沖壓成形時(shí)不必采用特殊的控制措施,工藝過程簡單而且壽命長,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,操作方便等.如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性差,則應(yīng)該在不影響使用要求的前提下,對(duì)零件的形狀,尺寸及其它要求作必要的修改。
此零件外形對(duì)稱,無尖角,成品的精度要求不是很高,外形公差要求為±0.25mm,角度公差要求為±1.00°。
考慮到裝配的要求,抽孔必須保證抽起高度,孔距有位置要求,但孔徑無公差配合.因?yàn)橐拖律w接觸,所以兩側(cè)的小孔位置也必須保證。
由以上分析可知,該零件為板材沖壓件,尺寸精度要求不高,工藝上雖有難度,但易于刻服,又屬批量生產(chǎn),因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(SS)
3.1 確定沖壓的基本工序
如上圖零件圖所示,該零件行進(jìn)沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔、落料。根據(jù)零件要求進(jìn)行工藝計(jì)算分析。
3.2 確定基本工序的尺寸公差
零件圖上的尺寸未標(biāo)注公差,按照IT14級(jí)確定工件的公差。經(jīng)查表(GB1800—79)得各尺寸的公差為:
查表得:
Φ42-0.620 φ200+0..52, 240+0..52,40+0..3
3.3 排樣及材料的利用率
毛坯直徑為42,考慮操作方便,采用單排排樣。
首先查表明確搭邊值。根據(jù)零件形狀,兩零件之間按照?qǐng)A形取搭邊值a=1.2mm,側(cè)邊搭邊值取a1=1.5 。
所以進(jìn)料步距為S0=43.2mm。
條料寬度的計(jì)算:
B =(D+2a1)-Δ0查表2-12得Δ=0.5 ;
所以B =(42+2X1.5)-0.50=45-0.50mm。
3.4 計(jì)算工序壓力
P0=P+P推
P沖=KL沖tτ=1.3×66.5×2×188÷1000=32.5KN
P落=KLt
08鋼查表抗剪強(qiáng)度~360,取
P落=KL落tτ=1.3×131.9×2×188÷1000=64.5KN
P= P沖+P落=32.5+64.5
=97KN
計(jì)算推料力:
P推=n×K2×P沖
查表1-7得K2=0.050,
取n=4,
P推=4×0.055×32.5=7.15KN
計(jì)算總的沖壓力:
P0=P+P推=97+7.15=104.15KN。
卸料力有兩種即下模卸條料的力PS1和上模卸工件的力PS2:
PS1=0.05×64.5=3.225KN;
PS2=0.05×(64.5+32.5)=4.85KN。
式中:P0——理論上總的沖壓力;
P —總的沖裁力;
P推——總的推件力;
P沖——沖孔時(shí)所用的沖裁力;
P落——落料時(shí)所用的沖裁力;
Τ—為材料的抗剪強(qiáng)度;
L沖——為沖孔輪廓的周長;
L落——為落料輪廓的周長;
3.5 沖壓設(shè)備的的選擇
為使壓力機(jī)能安全工作,?。?
≥(1.6-1.8)p.=177.055KN;
公稱壓力:250KN;
滑塊塊行程:100mm;
最大封閉高度:270mm;
連桿調(diào)節(jié)量:55mm;
滑塊底面尺寸:左右 250;
前后 220;
工作臺(tái)尺寸:1345X950mm;
模柄孔尺寸:40X60mm;
工作臺(tái)板厚度:50mm;
最大大角度:30;
電動(dòng)機(jī)功率:2.2KW。
3.6 確定壓力中心
根據(jù)圖形分析,因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱,故落料和沖孔的中心都在工件的幾何中心,根據(jù)力矩平衡原理得:
PX=(43.2-X)P
由此計(jì)算得X=14.474mm。
3.7 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算
(1)沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算:
dp=(dmin+ΧΔ)-δp0
內(nèi)孔基本尺寸為20㎜的刃口尺寸dp1:
因?yàn)?d1min=20mm;
查公差表得Δ=0.52 ,δp=0.25×Δ=0.13;
查表2-21得 Χ=0.5
所以 dp1=20.26-0.130mm
內(nèi)孔基本尺寸為22mm的刃口尺寸dp2:
因?yàn)閐2min=22mm ,查公差表得Δ=0.52 ,δp=0.13;
所以 dp2=22.26-0.130mm
內(nèi)孔基本尺寸為4mm的刃口尺寸dp3:
因?yàn)閐3min=4mm ;查公差表得Δ=0.3 ,δp=0.075;
所以dp3=4.150-0.075mm
(2)落料凹模刃口尺寸:
壓圈外圓基本尺寸為42mm,
查公差表得Δ=0.62mm δd=0.155,
因?yàn)?Dmax=42mm ,
Dd=(Dmax-ΧΔ)0+δ =41.690+0.155mm。
(3)凸凹模內(nèi)部刃口尺寸根據(jù)凸模刃口實(shí)際尺寸配作保證雙面間隙為0.25-0.36mm。
凸凹模外部刃口尺寸根據(jù)凹模刃口實(shí)際尺寸配作保證雙面間隙為0.25-0.36mm。
3.8 確定個(gè)主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸
(1) 凹模外形尺寸的確定
凹模厚度H的確定:
H=(0.1×104150)1/3 P0=104150N
所以H=21.8mm
查≤模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)≥表6-2取H=25mm C=34mm
根據(jù)壓力中心圖可以得出凹模外徑D=110
(2)取凸凹模墊板的厚度為9mm,直徑為110mm。
(3)取凸凹模固定板的厚度為15mm,直徑為110mm。
(4)取回程卸料板的厚度為10mm,直徑為110mm。
(5)取凹模墊板的厚度為8mm,直徑為110mm。
(6)取凸模固定板的厚度為20mm,直徑為110mm。
(7)取凸模墊板的厚度為8mm,直徑為110mm。
(8)凸模長度的確定:
L凸=h1+h2+h3=25+8+20=53mm
其中h1為凹模厚度25mm,h2為凹模墊板厚度8mm,h3為凸模固定板厚度20mm。
(9)模架的選用:
選用125×125×160-190I GB/T 285.3-90(滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架)。
3.9 工藝方案的確定
在工藝分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)產(chǎn)品圖紙進(jìn)行必要的工藝計(jì)算,然后分析沖壓件的沖壓性質(zhì),沖壓次數(shù),沖壓順序和工序組合方式,提出各種可能的沖壓工藝方案.通過對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率,設(shè)備條件,模具制造和壽命,操作安全以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合分析和比較,確定出一種適合于本單位生產(chǎn)的最佳工藝方案.確定工藝方案時(shí)應(yīng)考慮到以下內(nèi)容。
3.9.1 沖壓性質(zhì)
剪裁,落料,沖孔,是常見的沖壓工藝各沖壓工序有其不同的性質(zhì),特點(diǎn)和用途.編制沖壓工藝時(shí),可以根據(jù)產(chǎn)品圖和生產(chǎn)批量等要求,合理地選擇這些工序。
3.9.2 沖壓次數(shù)
沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進(jìn)行的次數(shù).對(duì)于拉深件,可根據(jù)它的形狀和尺寸,以及板料許可的變形程度,計(jì)算出拉深次數(shù).彎曲件或沖裁件的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸及極限變形程度來決定。
3.9.3 沖壓順序
沖壓件各工序的先后順序,主要依據(jù)工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求等安排的,一般按列原則進(jìn)行:
(1)對(duì)于帶孔的或有缺口的沖裁件,如果選用簡單模,一般先落料,再?zèng)_孔或切口.使用連續(xù)模時(shí),則應(yīng)先沖孔或切口,后落料。
(2)對(duì)于帶孔的彎曲件,孔邊與彎曲線的間距較大時(shí),可以先沖孔,后彎曲.如果孔邊在彎曲線附近,必須在零件壓彎后再?zèng)_也.孔與基準(zhǔn)面的間距有嚴(yán)格要求時(shí),也應(yīng)先壓彎后沖孔。
(3)對(duì)于帶孔的拉深件,一般來說,都是先拉深,后沖孔,但是孔的位置在零件底部,且孔徑尺寸要求不高時(shí) ,也可以先在毛坯上沖孔,后拉深。
(4)多角彎曲件,應(yīng)從材料變形和彎曲時(shí)材料流動(dòng)兩方面安排彎曲的先后順序.一般情況下,先彎外角,再彎內(nèi)角。
(5)對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件,為了便于材料變形和流動(dòng),應(yīng)先成形內(nèi)部形狀,再拉深外部形狀。
(6)整形或校平工序,應(yīng)在沖壓件基本成形以后進(jìn)行。
該零件進(jìn)行沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔、落料。其中,沖孔和落料屬于簡單分離。
3.9.4 組合方式
工序的組合方式可以選用復(fù)合模和連續(xù)模,主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原則進(jìn)行:
(1)對(duì)于多孔的沖裁件,當(dāng)孔之間的間距, 孔與材料邊的距離大于允許值時(shí),最好落料與沖孔在一道復(fù)合工序中完成。
(2)當(dāng)彎曲件的平直高度大于10mm時(shí),彎曲工序一般與沖裁工序分開單獨(dú)進(jìn)行。
對(duì)于形狀復(fù)雜的彎曲件,為簡化模具設(shè)計(jì)過程,降低模具制造成本,一般安排由兩道劃兩道以上的工序來完成;而形狀較簡單的彎曲件(如V形,U形,Z形等),應(yīng)盡量采用一道工序彎曲成形。
3.10 模具結(jié)構(gòu)形式選擇的基本原則
(1)能沖出符合技術(shù)要求的工件。
(2)能提高生產(chǎn)率。
(3)模具制造和修磨方便。
(4)模具有足夠的壽命。
(5)模具易于安裝調(diào)整,且操作方便,安全。
3.10.1 卸料裝置
沖孔時(shí),由于孔口部分的回彈,料片卡在沖子上隨沖子一起向上運(yùn)動(dòng),因此需要有卸料裝置把料片推下.在實(shí)際沖裁時(shí),由于彈性卸料裝置可以平整工件,且使模具結(jié)構(gòu)簡單,因此采用彈性卸料裝置。
3.10.2 導(dǎo)向裝置
分析工件可知,雖然模具間隙很小,但由于其料厚為1.0,且此網(wǎng)孔的作用系散熱,精度要求不是太高,所以可以不用外導(dǎo)柱來導(dǎo)向,只需用內(nèi)導(dǎo)柱即可。
針對(duì)與該水管壓蓋零件而言﹐該零件進(jìn)行沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔且拉深后翻邊﹐再落料。其中沖孔和落料屬于簡單的分離工序﹐而拉深翻邊則屬于彎曲成型。
綜合分析,沖裁件的尺寸精度不高,形狀不大,但產(chǎn)量大,根據(jù)材料較厚(t=1.5)工序較多的特點(diǎn),為保證孔位精度和較高的生產(chǎn)率,以及防止拉深開裂等。實(shí)行工序集中的工藝方案,即采用吊裝式導(dǎo)正釘定位、雙側(cè)刃定距、固定卸料裝置、壓邊裝置、自然漏料方式的連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)。
3.10.3 凹模板外形尺寸的確定
凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括:確定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度,選擇凹模形孔側(cè)壁的形狀,布置凹模板上形孔,螺孔和銷孔的位置以及標(biāo)注尺寸等。
凹模板厚度H的確定:
H = (F取總壓力);
所以,H =25 mm,
凹模板長度L的確定,
L = b+ 2 c,
t=2.5 mm, b = 25mm,查表得,c = 34 mm;
L = 35 + 2×34 = 93 mm。
為使凹模板板獲得更好的受力,可以將凹模的長度和厚度適當(dāng)增大。由此,確定凹模板的外形尺寸為:400×110×36。
3.10.4 凸模固定板外形尺寸的確定
凸模固定板的外形尺寸同凹模板相同,厚度為凹模板0.8~1倍,
故凸模固定板外形尺寸為,400×110×15。
3.10.5 凸凹模墊板外形尺寸確定
圖5-1
墊板的平面形狀與尺寸與固定板相同,其厚度一般為6~10 mm,
故墊板的外形尺寸為,400×110×10。
3.10.6 卸料橡膠的選用
下模卸料橡膠
(1)選用牌號(hào)為1120的合成橡膠體切割制作。
(2)計(jì)算彈性體的預(yù)壓力Fy:
Fy=3.225×1000=3225N
(3)橡膠高度的確定
考慮橡膠塊的工作壓縮量較小,取預(yù)壓縮率ξy=15%
極限壓縮率取ξj=35%
橡膠塊的工作壓縮量 hg=t+1=3
H= hg÷(ξj-ξy)=15mm
(4)確定橡膠體的截面面積A;
(5)查表2-27得Fq=2.1
A= Fy÷Fq=3225÷2.1=1535.7mm2
采用M6×45的卸料螺釘加工制得,取橡膠塊穿卸料螺釘?shù)目字睆綖閐
因?yàn)槟z塊穿過凸凹模,取單邊間隙為3mm所以橡膠的外徑不能少于65mm。為提高橡膠的使用壽命取橡膠的外徑為108mm。
下模卸料橡膠采用聚氨脂彈性體制得,外徑為42mm,內(nèi)徑為26mm,高度為15mm。
3.10.7 模板類零件的固定
模板類零件包括凸模固定板、凹模板、導(dǎo)料板等,一般采用銷釘定位,內(nèi)六角螺釘連接。當(dāng)模板層少于三層時(shí),可用一個(gè)螺釘連接,超過三層,應(yīng)分層連接.本模具設(shè)計(jì)中,因使用快速換凸模機(jī)構(gòu).故將上模座,上模墊板,上模固定板,用一螺釘連接,它們間用銷釘定位.凸模蓋板只起固定凸模上下方向作用,只需用螺釘固定在凸模固定板上,無需銷釘定位。
3.10.8 凸模的固定
標(biāo)準(zhǔn)圓凸模采用臺(tái)階式,即在凸模固定板上開臺(tái)階孔,將標(biāo)準(zhǔn)圓凸模放入,上面蓋上凸模墊板,用六角螺釘和銷釘將墊板以及凸模固定板與上模座一起固定。鉚裝式凸模是直痛結(jié)構(gòu),鉚頭一端材料需要保持軟狀態(tài),必須限定淬火長度,固定板型孔按凸模配作成過渡配合(取m6),同時(shí)型孔上端沿周邊制成(1.5~2.5)×45斜角,做成鉚窩。
圖6-1
3.10.9 凹模鑲塊的固定
本設(shè)計(jì)為快速更換沖裁凹模鑲塊,因?yàn)榘寄?尤其沖裁凹模)是易損件,需經(jīng)常更換。該復(fù)合模按下圖所示設(shè)計(jì)凹模鑲塊,凹模鑲塊外側(cè)不帶臺(tái)階。更換凹模時(shí),用一個(gè)銷釘從下模墊板的廢料漏孔將凹模鑲塊從固定板內(nèi)頂出,不必拆卸聯(lián)接固定板的螺釘和銷釘,有時(shí)還無需將模具從高速?zèng)_床上卸下,因此更換凹模速度快,而且可保證模具的重復(fù)裝配精度,提高模具的使用壽命。因?yàn)樾读习迥軓椥詨毫希栽谏a(chǎn)過程中不帶臺(tái)階的凹模鑲塊不會(huì)從下模固定板中形跳出。
4 設(shè)計(jì)并繪制總裝配圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件
按已確定的模具形式及參數(shù),從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界 L=400 mm、B=160 mm、厚度H=45 mm的對(duì)角上模座;上模座 400×160×45 GB/T2855.1-90材料 HT200 GB9436-88
圖4-1
4.1 下模座的選用
排配有墊腳螺釘側(cè)(如圖1-4中尺寸E),單邊加大30MM.
裝有外導(dǎo)柱側(cè)(如圖1-4中尺寸F),
Φ50有珠:單邊加大125MM; Φ50無珠:單邊加大110MM;
Φ36有珠:單邊加大100MM; Φ36無珠:單邊加大100MM;
Φ25有珠:單邊加大90MM; Φ25無珠:單邊加大90MM.
未排外導(dǎo)柱又未排墊腳螺釘側(cè),單邊加大10MM。
注意:下模座到下墊腳的螺釘,在下模座上不需要沉頭,設(shè)計(jì)成身過孔即可。
4.2 上模座的選用
上模座不具有上托板的功能時(shí),可取上模座與下模座規(guī)格(長X寬)相同。
如果模具無上托板,上模座兼具有上托板的功能時(shí),還應(yīng)注意:
L與W及L2,L4取值要盡量符合上托板的標(biāo)準(zhǔn)L1取值要符合上托板的標(biāo)準(zhǔn)。
U型鎖固溝的數(shù)量及布置形式,可根據(jù)模具大小選取.模座厚度大于30MM時(shí),影線部分背面銑深后要保證余下的模板厚度為30.0mm.C值要保證不小于零。
5 使用說明書(SM)
5.1 工作過程
(1). 準(zhǔn)備工作:將條料順著乘料板導(dǎo)向槽全部拉入乘料板中,然后把條料拖出一步一步手工送料。(手工送料到全部工位后讓其在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下自動(dòng)送料。)
(2). 沖床滑塊帶動(dòng)上模從最高點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)。
(3). 上模繼續(xù)下行,外導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套對(duì)上模導(dǎo)向起粗定位作用。
(4). 壓料彈釘與卸料板壓板接觸,壓著卸料板下行,內(nèi)導(dǎo)柱進(jìn)入下模導(dǎo)套孔進(jìn)行精確導(dǎo)向起精確定位作用。
(5). 導(dǎo)正銷進(jìn)入條料上導(dǎo)正孔,壓料板接觸條料,隨著上模下行條料被壓向下運(yùn)動(dòng). 壓料板壓著帶料下行。
(6). 條料接觸凹模板時(shí)壓料板停止運(yùn)動(dòng),沖床滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),上模壓料彈釘彈簧開始?jí)嚎s.壓料板受彈簧壓力壓緊條料,經(jīng)一定的行程,沖裁和拉深凸模開始工作,同時(shí)拉深工位上的壓邊圈,緊壓條料,保證拉深工序順利完成。
(7). 沖床滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),在接近下死點(diǎn)(閉模狀態(tài))時(shí),沖頭完全進(jìn)入下??變?nèi),完成沖孔、落料等工序.此時(shí)上模的最下表面,與下模的最上表面接觸。
(8). 沖孔廢料從凹模板到凹模墊板到下模座落料孔落下。
(9). 在沖床經(jīng)過下死點(diǎn)后,沖床滑塊帶動(dòng)上模開始回升,凸模退回一段距離后此時(shí)由于壓料彈釘壓力漸漸退去。
(10). 沖床滑塊帶動(dòng)上模繼續(xù)上行,回到開模狀態(tài)的最高點(diǎn)完成一次沖壓過程。
(11) 帶料送進(jìn)一個(gè)步距,帶料掉下,至送料高度.準(zhǔn)備下一個(gè)工作循環(huán)。
5.2 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
該級(jí)進(jìn)模的下模由下模座、下模墊板、下模固定板、凹模鑲塊、抬料釘、導(dǎo)料板、卸料板,導(dǎo)柱導(dǎo)套、卸料板彈釘、卸料板限位器等零部件組成,其中下模固定板、凹模鑲塊、導(dǎo)料板、卸料板等是關(guān)鍵零部件。
5.2.1 下模固定板具有高精度、長壽命
下模固定板與凸模固定板一樣,選用淬透性好、淬火變形小的合金模具鋼材料,熱處理達(dá)HRC50—55,線切割加工,以保證下模固定板的高精度和長壽命。
5.2.2 快速更換沖裁凹模鑲塊
因?yàn)榘寄?尤其沖裁凹模)是易損件,需經(jīng)常更換。該復(fù)合模設(shè)計(jì)凹模鑲塊,凹模鑲塊外側(cè)不帶臺(tái)階。更換凹模時(shí),用一個(gè)銷釘從下模墊板的廢料漏孔將凹模鑲塊從固定板內(nèi)頂出,不必拆卸聯(lián)接固定板的螺釘和銷釘,有時(shí)還無需將模具從高速?zèng)_床上卸下,因此更換凹模速度快,而且可保證模具的重復(fù)裝配精度,提高模具的使用壽命。因?yàn)樾读习迥軓椥詨毫?,所以在生產(chǎn)過程中不帶臺(tái)階的凹模鑲塊不會(huì)從下模固定板中跳出。
拉深之前需要壓料,所以卸料板又需作壓料板使用,因此在上模設(shè)計(jì)了壓料彈釘。在彎曲之前,壓料彈釘將卸料板壓住,從而使卸料板將片料壓住。沖床完成一次工作行程后,壓料彈釘隨上模一起上行;送料時(shí),下模的卸料板彈釘將卸料板抬起,但卸料板彈釘?shù)膹椓Ρ仨氝h(yuǎn)小于上模壓料彈釘?shù)膹椓ΑT谙履W显O(shè)計(jì)剛性的卸料板限位器,既可控制卸料板的抬起高度,又可承受很大的卸料力。因此卸料板既可彈性壓料,又可剛性卸料。
為了保證落料、翻邊上模的位置精度,在落料凸模底部安裝了導(dǎo)正銷、用于落料前的導(dǎo)正。而將翻邊凸模底部設(shè)計(jì)成為半球狀。有利于翻邊的準(zhǔn)確定位。
此下模的結(jié)構(gòu)簡單,動(dòng)作可靠,避免了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的側(cè)沖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),可大大降低模的成本,以及調(diào)試,維護(hù)難度。
6 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告(BS)
6.1 產(chǎn)品圖樣的審查
帶凸緣杯形件拉深模具的設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成,現(xiàn)具備全套圖紙和一些基本數(shù)據(jù),根據(jù)有關(guān)規(guī)定,對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查,結(jié)果如下:
(1)產(chǎn)品圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚。符合GB4460-84、GB-83《機(jī)械制圖》的規(guī)定。
(2)產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)注符合GB/T1800、3-1998的規(guī)定。
(3)產(chǎn)品圖樣的編號(hào)符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)的完整性。
(4)圖紙標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合GB/T10609.1-1989GB/T10609.2-1989的規(guī)定。
(5)產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合GB131-83《表面特征代號(hào)及注發(fā)》的規(guī)定。
(6)產(chǎn)品圖樣焊縫的代號(hào)符合GB324-80《焊縫代號(hào)》的規(guī)定。
6.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查
(1)產(chǎn)品技術(shù)文件名詞、術(shù)語符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件術(shù)語》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(2)量和單位符合GB3100-GB3102-93的規(guī)定。
(3)技術(shù)文件所用的編碼符合JB/T8823-1988《機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。
(4)技術(shù)文件的完整性符合JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及有關(guān)要求
6.3 標(biāo)準(zhǔn)件的使用情況
本設(shè)計(jì)所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓,材料及材料代號(hào)也符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。
6.4 審查結(jié)論
經(jīng)過對(duì)帶凸緣杯形件拉深模具的設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化審查,認(rèn)為該設(shè)計(jì)基本貫徹了國家最新辦法的各種標(biāo)準(zhǔn),圖紙和設(shè)計(jì)文件完整齊全,符合標(biāo)準(zhǔn)化的要求。
結(jié)束語
由于社會(huì)的發(fā)展,人民生活水平的提高,物品不斷更新?lián)Q代以及人們對(duì)個(gè)性化的物品喜好,致使商家為了搶奪市場,須不斷推出新產(chǎn)品,這樣樣品制造就顯得極為重要。樣品制造具有很大的靈活性,為了滿足市場的需求,其制造周期不斷在縮短,因此,樣品制造的方法簡易可行,其設(shè)備是先進(jìn)的快速加工設(shè)備。當(dāng)然,樣品制造并沒有完全脫離沖壓生產(chǎn),它還須用到?jīng)_壓的一些知識(shí)。
模具是工業(yè)之母,模具設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及成本。當(dāng)前,模具設(shè)計(jì)制造朝著CAD/CAM/CAE技術(shù)展,使設(shè)計(jì)人員節(jié)省了大量的繪圖時(shí)間,把精力花在模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和模具技術(shù)的研究?,F(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)的時(shí)代,要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好,開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。
模具設(shè)計(jì)在要求首先要在經(jīng)濟(jì)考慮,經(jīng)濟(jì)時(shí)代不可能去虧本開和模具,能節(jié)省的就要盡量節(jié)省;其次,要在復(fù)雜程度上去設(shè)計(jì)模具,能做復(fù)合的就做復(fù)合模具,免得浪費(fèi)材料和時(shí)間;再次我們?cè)谝壬先タ紤],精度高的我們不能做簡單模具設(shè)計(jì)。
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致 謝
本畢業(yè)設(shè)計(jì),我的是一副復(fù)合模設(shè)計(jì),在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成從模具裝配.結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了了兩個(gè)月.除了自己的努力外,更多的是要感謝各位老師在我設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的指導(dǎo)。
在此,我要感謝我的指導(dǎo)老師邢澤炳老師,沖壓模具專業(yè)老師以及在這次設(shè)計(jì)給我?guī)椭耐瑢W(xué),他們的指導(dǎo),讓我修正了設(shè)計(jì)中一個(gè)又一個(gè)的錯(cuò)誤,更重要的是我從中學(xué)到了很多東西,這些在原來學(xué)過的教材中是無法找到了,這些也是我以后工作中很寶貴的財(cái)富。
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Abstract
Through an example, the stamping process for forming the multi-direction bent parts is analyzed .The structure characteristics and working process of the die for stamping the multi-direction bent parts are presented .The parts needing attention in the design of the die are put forward .
key words: die; stamping process ; die design
外文翻譯
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105232
學(xué) 生 姓 名 冼 振 源
指 導(dǎo) 教 師 陳 為 國
填 表 日 期 2011 年 1 月 17 日
General all-steel punching die’s punching accuracy
Accuracy of panel punching part is display the press accuracy of the die exactly. But the accuracy of any punching parts’ linear dimension and positional accuracy almost depend on the blanking and blanking accuracy,. So that the compound mould of compound punching’s accuracy, is typicalness and representation in the majority.
Analyse of the die’s accuracy
For the analyse of pracyicable inaccuracy during production of dies to inactivation, we could get the tendency when it is augmentation in most time. From this we could analyse the elements. When the new punch dies pt into production to the first cutter grinding, the inaccuracy produced called initial error; if the die grinding more than twenty times, until it’s discard, the inaccuracy called conventional error; and before the dies discard, the largest error of the last batch permit, called limiting error. at job site, the evidence to confirm life of sharpening is the higher of the blanking, punched hole or punched parts. Because all finished parts had been blanked ,so it is especially for the compound dies. Therefore, the analyse of burr and measurement is especially important when do them as enterprise standardization or checked with <>.
The initial error usually is the minimal through the whole life of die. Its magnitude depend on the accuracy of manufacture, quality, measure of the punching part, thickness of panel, magnitude of gap and degree of homogeneity. The accuracy of manufacture depend on the manufacture process. For the 1 mm thicked compound punching part made in medium steel, the experimental result and productive practice all prove that the burr of dies which produced by spark cutting are higher 25%~~30% than produced by grinder ,NC or CNC. The reason is that not only the latter have more exact machining accuracy but also the value of roughness Ra is less one order than the formmer, it can be reached 0.025μm. Therefore, the die’s initial blanked accuracy depends on the accuracy of manufacture, quality and so on.
The normal error of the punch die is the practicable error when the fist cutter grinding and the last cutter grinding before the die produce the last qualified product. As the increase of cutter grinding, caused the measure the nature wear of the dies are gradual increasing, the error of punching part increase also, so the parts are blew proof. And the die will be unused. The hole on the part and inner because the measure of wear will be small and small gradually, and its outside form will be lager in the same reason. Therefore, the hole and inner form in the part will be made mould according to one-way positive deviation or nearly equal to the limit max measure. In like manner, the punching part’s appearance will be made mould according to one-way negative deviation or nearly equal to limit mini measure. For this will be broaden the normal error, and the cutter grinding times will be increased, the life will be long.
The limit error in punching parts are the max dimension error which practicable allowed in the parts with limit error. This kind of parts usually are the last qualified products before the die discard.
For the all classes of dies, if we analyse the fluctuate, tendency of increase and decrease and law which appeared in the die’s whole life, we will find that the master of the error are changeless; the error that because the abrade of the cutter and impression will be as the cutter grinding times increased at the same time. And that will cause the error oversize gradually; and also have another part error are unconventional , unforeseen. Therefore, every die’ s error are composed of fixed error, system error, accident error and so on.
1. fixed error
At the whole process when the New punching die between just input production to discard, the changeless master error that in qualified part are called fixed error. It’s magnitude is the deviation when the die production qualified products before the first cutter grinding. Also is the initial error, but the die have initial punching accuracy at this time. Because of the abrade of parts, the die after grinding will be change the dimension error. And the increment of deviation will oversize as the times of cutter grinding. So the punching accuracy after cutter grinding also called “grinding accuracy” and lower tan initial accuracy. The fixed error depend on the elements factor as followed :
(1) the material , sorts, structure, (form) dimension, and thick of panel
the magnitude of punching gap and degree of homogeneity are have a important effect for the dimension accuracy. Different punching process, material, thick of panel, have completely different gap and punching accuracy. A gear H62 which made in yellow brass with the same mode number m=0.34, 2mm thick and had a center hole, when the gap get C=0.5%t (single edge) , and punched with compound punching die, and the dimension accuracy reached IT7, the part have a flat surface ,the verticality of tangent plane reached 89.5°, its roughness Ra magnitude are 12.5μm, height of burr are 0.10mm; and the punching part are punched with progressive die, the gap C=7%t (single edge) , initial accuracy are IT11, and have an more rough surface, even can see the gap with eyes. In the usual situation, flushes a material and its thickness t is theselection punching gap main basis. Once the designation gap haddetermined flushes the plane size the fixed error main body; Flushesthe structure rigidity and the three-dimensional shape affects itsshape position precision.
(2) punching craft and molder structure type
Uses the different ramming craft, flushes a precision and the fixederror difference is really big. Except that the above piece gearexample showed, the essence flushes the craft and ordinary punching flushes a precision and the fixed error differs outside a magnitude,even if in ordinary punching center, uses the different gap punching, thefixed error difference very is also big. For example material thickt=1.5mm H62 brass punching, selects C <= the 40%t unilateral I kind ofsmall gap punching compared to select C <= 8%t (unilaterally) III kindof big gap punching, will flush a fixed error to enlarge 40% ~ 60%, theprecision at least will fall a level. Side in addition, whether thereis picks builds a row of type side, flushes a error to have far to bebigger than has builds a row of type to flush. Side not builds a rowof type to flush. Side not builds a row of type to flush a precisionto be lower than the IT12 level side, but most has builds a row oftype to flush a precision in IT11 between ~ IT9 level, material thickt > 4mm flushes, the size precision can lower some. Different die’s structure type, because is suitable the rammingmaterial to be thick and the manufacture precision difference, causesto flush a fixed error to have leaves. Compound die center, multi-locations continuous type compound die because flushes continuously toduplicate the localization to add on the pattern making error to bebigger, therefore it flushes a fixed error compound punching die to wantcompared to the single location Big 1 ~ 2 levels
(3) the craft of punching die’s manufacture
the main work of punching die namely are raised, the concave moldprocessing procedure, to operates on the specification not to behigh, can time form a more complex cavity. But its processing surfaceapproximately is thick > 0.03 ~ 0.05mm is the high temperatureablation remaining furcated austenite organization, degree ofhardness may reach as high as HRC67 ~ 70, has the micro crack, easilywhen punching appears broke the cutter or flaking. The Italian CorradaCorporation''s related memoir called "the line cut the processing contruction to have the disadvantageous influence to the superficialgold, in fact already changed the gold contruction. We must use theJin''gang stone powder to grind or the numerical control continual pathcoordinates rub truncate (cut to line) to make the precision work ". In recent years country and so on Switzerland and Japan, has conductedthe thorough research to the electrical finishing equipment and abigger improvement, makes function complete high accuracy NC and theCNC line cutter, the processing precision may reach ±0.005 ~ 0.001mm,even is smaller. The processing surface roughness Ra value can achieve0.4 mu m. According to the recent years to the domestic 12 productionlines cutter factory investigation and study, the domesticallyproduced line cutter processing precision different factory differentmodel line cutter might reach ±0.008 ~ ±0.005mm, generally all in±0.01mm or bigger somewhat, was individual also can achieve±0.005mm, the processing surface roughness Ra value was bigger than1.6μm. However, the electrical finishing ablation metal surface thus the change and the damage machined surface mental structure character can not change, only if with rubs truncates or other ways removes this harmful level. Therefore, merely uses electricity machining, including the spark cutting and the electricity perforation, achieves with difficulty punching, especially high accuracy, high life punching die to size precision and work components surface roughness Ra value request.
With precisely rubs truncates the law manufacture punching die, specially makes the high accuracy, the high life punching die, such as: Thin material small gap compound punching die, multi- locations continuous type compound die and so on, has the size precision high, the work component smachined surface roughness Ra value is small, the mold life higher characteristic. Its processing craft at present changed the electrical fire by the past ordinary engine bed rough machining spark cutting or the electricity puncher rough machining, finally precisely rubs truncates, also from takes shape rubs, optics curve rubs, the manual grid reference rubs gradually filters the continual path grid reference to rub and NC and the CNC continual path grid reference rubs, Processing coarseness may reach ±0.001 ~ 0.0005mm, the processing surface roughness Ra value may reach 0.1 ~ 0.025 mu m. Therefore, with this craft manufacture the die , regardless of the size precision, the work components surface roughness, all can satisfy die, each kind of compound request, the die is especially higher than the electrical finishing craft manufacture scale.
(4) gap size and degree of homogeneity
the flange and other sheet forming sgene rally all must first punching (fall material) the plate to launch the semi finished materials, after also has the forming to fall the material, the incision obtains the single end product to flush. Therefore punching the work, including is commonly used punching hole, the margin, cut side and so on, regarding each kind of sheet pressing partall is necessary. Therefore punching the gap to flushes a out form in chprecision to have the decisive influence. punching the gap small and is even, may cause punching the size gain high accuracy. Regarding drawability, is curving and so on mould, the gap greatly will decide increases flushes the oral area size error and the snapping back. The gapnon-uniformity can cause to flush a burr enlarges and incurs cutting edge the non-uniform attrition.
(5) ramming equipment elastic deformation In the ramming process
After the punch press load bearing can have the certain elastic deformation. Although this kind of distortion quantity according to flushes the pressure the size to change also to have the obvious directivity, but on the pressing part, mainly is to has the volume ramming archery target stamping, embosses, the equalization, the pressure is raised, the wave, flushes crowds, the shape, the flange, hits flatly, thinly changes draw ability and so on the craft work punching forming flushes, has the significant influence to its ramming aspect size precision
普通全鋼沖模的沖壓精度分析
板料沖壓件的精度準(zhǔn)確顯示出其沖模的沖壓精度。而任何沖件的線性尺寸精度與形位精度主要取決于沖模沖裁和立體成形沖壓件展開平毛坯的落料精度。因此,多工步復(fù)合沖壓的單工位復(fù)合模、多工位連續(xù)模的沖壓精度,在普通沖壓的眾多種類與不同結(jié)構(gòu)的沖模中,最具典型性和代表性。
沖模的沖壓精度分析
對(duì)沖模投產(chǎn)至失效報(bào)廢各個(gè)時(shí)期沖件的實(shí)際誤差分析,可以看出其增大的時(shí)期及趨向,從而分析其增大的因素。新沖模投產(chǎn)至第一次刃磨前沖制沖件的誤差即所謂的初始誤差;沖模經(jīng)過20次左右刃磨至失效報(bào)廢前沖制的沖件誤差稱之為常規(guī)誤差;而沖模失效報(bào)廢前沖制的最后一批合格沖件的允許最大誤差稱之為極限誤差。在現(xiàn)場,確定沖模刃磨壽命的依據(jù)是沖件沖孔與落料的毛刺高度。由于任何成形件都具有沖裁作業(yè)(毛坯落料或沖孔),對(duì)于復(fù)合模尤為如此。所以,沖件毛刺高度的觸模檢查和測量并按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或JB4129-85《沖壓件毛刺高度》對(duì)照檢測就顯得十分重要。
沖模的初始誤差通常是沖模整個(gè)壽命中沖件誤差最小的。其大小主要取決于沖模的制造精度與質(zhì)量及沖件尺寸、料厚以及間隙值大小與均勻度。沖模的制造精度及質(zhì)量又取決于制模工藝。對(duì)于料厚t≤1mm的中碳鋼復(fù)合沖裁模沖件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)踐都證明,電火花線切割制造的沖模沖件毛刺高度比用成型磨或NC與CNC連續(xù)軌跡座標(biāo)磨即精密磨削工藝制造的沖模沖件要高25%~30%。這是因?yàn)楹笳卟粌H加工精度高,而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一個(gè)數(shù)量級(jí),可達(dá)到0.025μm。因此,沖模的制造精度與質(zhì)量等因素決定了沖模的初始沖壓精度,也造就了沖件的初始誤差。
沖件的常規(guī)誤差是沖模經(jīng)第一次刃磨到最后一次刃磨后沖出最后一個(gè)合格沖件為止,沖件實(shí)際具有的誤差。隨著刃磨次數(shù)的增加,刃口的自然磨損而造成的尺寸增量逐漸加大,沖件的誤差也隨之加大。當(dāng)其誤差超過極限偏差時(shí),沖件就不合格,沖模也就失效報(bào)廢。///////沖件上孔與內(nèi)形因凸模磨損尺寸會(huì)逐漸變??;其外形落料尺寸會(huì)因凹模磨損而逐漸增大。所以,沖件上孔與內(nèi)形按單向正偏差標(biāo)允差并依接近或幾乎等于極限最大尺寸制模。同理,沖件外形落料按單向負(fù)偏差標(biāo)注允差并依接近或幾乎等于極限最小尺寸制模。這樣就使沖件的常規(guī)誤差范圍擴(kuò)大,沖??扇心ゴ螖?shù)增加,模具壽命提高。
沖件的極限誤差是具有極限偏差的沖件所具有的實(shí)際允許的最大尺寸誤差。這類沖件通常是在沖模失效報(bào)廢前沖制的最后一批合格沖件。
對(duì)各類沖模沖件誤差在沖模整個(gè)壽命中出現(xiàn)的波動(dòng)、增減趨向及規(guī)律等進(jìn)行全面分析便可發(fā)現(xiàn):沖件誤差的主導(dǎo)部分是不變的;因刃口或型腔的自然磨損而出現(xiàn)的誤差增量隨沖模刃磨沖數(shù)增加而使這部分誤差逐漸加大;還有部分誤差的增量是非常規(guī)的、不可預(yù)見的。所以,各類沖模沖件誤差是由因定誤差、漸增誤差、系統(tǒng)誤差及偶發(fā)誤差等幾部分綜合構(gòu)成。
1、固定誤差
新沖模在指定的沖壓設(shè)備上投入使用至失效報(bào)廢的整個(gè)(總)壽命過程中,其合格沖件誤差的主導(dǎo)部分固定不變即所謂固定誤差。其大小就是新沖模第一次刃磨前沖制的合格沖件的偏差,也即沖模的初始誤差,而此時(shí)的沖模具有初始沖壓精度。刃磨后的沖模,因其工作零件(凸、凹模)磨損而改變尺寸誤差,使沖件識(shí)差增量隨刃磨次數(shù)增加而逐漸加大,故沖模刃磨后的沖壓精度亦稱“刃磨精度”比其初始精度要低。沖模沖件的固定誤差取決于以下各要素:
(1)沖件的材料種類、結(jié)構(gòu)(形狀)尺寸及料厚
沖裁間隙的大小及其均勻度對(duì)沖裁件的尺寸精度有決定性的影響。不同沖裁工藝、不同材料種類與不等料厚,間隙相差懸殊,沖壓精度差異很大。同一種模數(shù)m=0.34的2mm的料厚、中心有孔的H62黃銅材料片齒輪復(fù)合模沖件,當(dāng)取間隙C=0.5%t(單邊),用復(fù)合精沖模沖制,沖件尺寸精度達(dá)到IT7級(jí),沖件平直無拱彎,沖切面垂直度可達(dá)89.5°,其表面粗糙Ra值為0.2μm;而用普通復(fù)合模沖制,間隙C=5%t(單邊),沖件初始誤差亦即沖模的初始沖壓精度為1T9級(jí),沖切面粗糙度Ra值為12.5μm,毛刺高度為0.10mm;還是這個(gè)沖件用連續(xù)模沖制,間隙C=7%t(單邊),初始沖件精度為IT11級(jí),沖切面更粗糙,甚至有肉眼可見的臺(tái)階。通常情況下,沖件材料及其厚度t是選取沖裁間隙的主要依據(jù)。一旦選定間隙就確定了沖件的平面尺寸的固定誤差的主體;沖件結(jié)構(gòu)剛度及立體形狀則影響其形位精度。
(2)沖壓工藝及沖模結(jié)構(gòu)類型
采用不同的沖壓工藝,沖件的精度及固定誤差相差甚大。除上述片齒輪實(shí)例說明,精沖工藝與普通沖裁的沖件精度與固定誤差相差一個(gè)數(shù)量級(jí)之外,即便在普通沖裁中,采用不同間隙沖裁,固定誤差相差也很大。例如料厚t=1.5mm的H62黃銅沖裁件,選用C≤40%t單邊Ⅰ類小間隙沖裁比選用C≤8%t(單邊)Ⅲ類大間隙沖裁,沖件固定誤差將加大40%~60%,精度至少降一級(jí)。此外,采有無搭邊排樣,沖件的誤差要遠(yuǎn)大于有搭邊排樣沖件。無搭邊排樣沖件。無搭邊排樣沖件的精度低于IT12級(jí),而多數(shù)有搭邊排樣的沖件精度在IT11~I(xiàn)T9級(jí)之間,料厚t>4mm的沖件,尺寸精度會(huì)更低一些。
不同沖模結(jié)構(gòu)類型,由于適用沖壓料厚及制造精度的差異,導(dǎo)致沖件的固定誤差有別。復(fù)合模中,多工位連續(xù)式復(fù)合模由于沖件連續(xù)重復(fù)定位加上制模誤差較大,故其沖件的固定誤差比單工位復(fù)合沖裁模要
大1~2級(jí)。
(3)沖模制造工藝
沖模主要工作零件即凸、凹模的加工程序,對(duì)操作上的技術(shù)要求不高,能夠一次成形較復(fù)雜的模腔。但其加工表面約厚>0.03~0.05mm為高溫?zé)g的殘余樹枝狀?yuàn)W氏體組織,硬度可高達(dá)HRC67~70,有顯微裂紋,容易在沖裁時(shí)出現(xiàn)崩刃或剝落。意大利Corrada公司的有關(guān)研究報(bào)告稱“線切割加工對(duì)表面金相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響,實(shí)際上已經(jīng)改變了金相結(jié)構(gòu)。我們必須用金剛石粉研磨或數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨削(對(duì)線切割件)作精加工”。近年來瑞士和日本等國,對(duì)電加工設(shè)備進(jìn)行了深入的研究和較大的改進(jìn),制造出功能齊全的高精度NC和CNC線切割機(jī),加工精度可達(dá)±0.005~0.001mm,甚至更小。加工表面粗糙度Ra值能達(dá)到0.4μm。根據(jù)近年對(duì)國內(nèi)12家生產(chǎn)線切割機(jī)工廠的調(diào)研,國產(chǎn)線切割機(jī)加工精度各別廠家的各別型號(hào)線切割機(jī)可達(dá)±0.008~±0.005mm,一般都在±0.01mm或更大一些,個(gè)別也能達(dá)到±0.005mm,加工表面粗糙度Ra值均大于1.6μm。然而,電加工燒蝕金屬表面從而改變和損壞加工面金相結(jié)構(gòu)的特性不會(huì)改變,除非用磨削或其他加工法去除這一有害層。所以,僅僅用電加工法,包括電火花線切割與電穿孔,難以達(dá)到?jīng)_模,尤其高精度、高壽命沖模對(duì)尺寸精度與工作零件表面粗糙度Ra值要求。
用精密磨削法制造沖模,特別是制造高精度、高壽命沖模,諸如:薄料小間隙復(fù)合沖裁模、多工位連續(xù)式復(fù)合模等,具有尺寸精度高、工作零件加工面粗糙度Ra值小、模具壽命高等特點(diǎn)。其加工工藝目前已由過去的普通機(jī)床粗加工改為電火花線切割或電穿孔機(jī)粗加工,最后精密磨削,也由成型磨、光學(xué)曲線磨、手動(dòng)座標(biāo)磨逐步過濾到連續(xù)軌跡座標(biāo)磨及NC與CNC連續(xù)軌跡座標(biāo)磨,加工粗度可達(dá)±0.001~0.0005mm,加工表面粗糙度Ra值可達(dá)0.1~0.025μm。所以,用該工藝制造的沖模,無論尺寸精度、工作零件表面粗糙度,都能滿足沖模,尤其各種復(fù)合模的要求,比電加工工藝制造的沖模高一個(gè)檔次。
(4)間隙的大小與均勻度
拉深、彎曲、翻邊及其他板料成形件一般都要先沖裁(落料)出平板展開毛坯,也有成形后落料、切開得到單個(gè)成品沖件。故沖裁作業(yè),包括常用的沖孔、切口、切邊等,對(duì)于每種板料沖壓件都是必要的。所以沖裁間隙對(duì)沖件的外廓尺寸精度有決定性的影響。沖裁間隙小而均勻,可使沖裁尺寸獲取更高精度。對(duì)于拉深、彎曲等成形模,間隙大定將增大沖件口部尺寸誤差及回彈。間隙不均勻會(huì)使沖件毛刺加大并招致刃口的不均勻磨損。
(5)沖壓設(shè)備的彈性變形
在沖壓過程中,沖床承載后會(huì)產(chǎn)生一定的彈性變形。雖然這種變形量依沖壓力的大小變化且具有明顯的方向性,但就沖壓件,主要是對(duì)具有體積沖壓性質(zhì)的壓印、壓花、校平、壓凸、起波、沖擠、鐓形、翻邊、鐓粗、打扁、變薄拉深等工藝作業(yè)沖制成形的沖件,對(duì)其沖壓方面的尺寸精度有重大影響。
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