電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計【五孔插座銅片安裝座注塑模具-側(cè)抽芯】
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機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 中 期 自 查 報 告
姓 名
王飛
學(xué) 號
20040846
指導(dǎo)教師
丁國富/江磊
設(shè)計題目
電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計
1. 設(shè)計目的及要求(解讀設(shè)計任務(wù)書,明確設(shè)計目的和任務(wù))
目前,塑料工業(yè)發(fā)展迅猛。塑料制品已遍布到現(xiàn)代工業(yè)和日常生活的每個角落。注塑成形工藝與注塑模具在國民經(jīng)濟(jì)中的作用和意義是十分重要的。為了解塑件的制造過程及學(xué)習(xí)有關(guān)知識,本論文參考有關(guān)書籍,結(jié)合實際制品,系統(tǒng)地分析了注射模的設(shè)計過程,并運用UG等大型設(shè)計軟件對塑料模型進(jìn)行設(shè)計。通過該畢業(yè)設(shè)計,可以提高學(xué)生對注塑工藝的分析、注塑模具的設(shè)計能力。
2.英文翻譯(提供原文來源,提供題目及摘要翻譯)
文獻(xiàn)題目:1. Automated surface finishing of plastic injection mold steel with spherical griding and ball burnishing processes
2. General all-steel punching die’s punching accuracy
關(guān)鍵詞:1. 自動化表面處理,拋光,磨削加工,表面粗糙度
2. 普通全鋼、沖模、精度
來源:老師提供
中文題目:1.基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理
2.普通全鋼沖模的沖壓精度分析
文獻(xiàn)摘要(200字):1.本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性,這種注塑模具鋼PDS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項研究已經(jīng)完成了磨削刀架的設(shè)計與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合:研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁,進(jìn)給量500毫米/分鐘,磨削深度20微米,磨削轉(zhuǎn)速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行表面研磨,表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光,可以進(jìn)一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內(nèi)部曲面的測試部分,用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光,曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。
2. 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。
2. 文獻(xiàn)綜述(畢業(yè)設(shè)計題目的國內(nèi)外研究及發(fā)展?fàn)顩r)(800字)
目前,塑料工業(yè)發(fā)展迅猛。塑料制品已遍布到現(xiàn)代工業(yè)和日常生活的每個角落。為了解塑件的制造過程及學(xué)習(xí)有關(guān)知識,塑料產(chǎn)品從設(shè)計到成型生產(chǎn)是一個十分復(fù)雜的過程,它包括塑料制品設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具加工制造和模塑生產(chǎn)等幾個主要方面,它需要產(chǎn)品設(shè)計師、模具設(shè)計師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來完成,它是一個設(shè)計、修改、再設(shè)計的反復(fù)迭代,不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設(shè)計已越來越難以滿足市場激烈競爭的需要。計算機(jī)技術(shù)的運用,正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設(shè)計方式,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。計算機(jī)技術(shù)在注塑模中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾方面:塑料制品的設(shè)計,基于特征的三維造型軟件為設(shè)計師提供了方便的設(shè)計平臺;模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,同時要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模架,計算機(jī)技術(shù)在注塑模具中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中;模具開合模運動仿真,運用CAD技術(shù)可對模具開模、合模以及制品被推出的全過程進(jìn)行仿真,從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理處,并及時更正,以減少修模時間;注塑過程數(shù)值分析,采用CAE方法可以模擬塑料熔體在模腔中的流動與保壓過程,同時還可計算模具在注塑過程中最大的變形和應(yīng)力,以此來檢驗?zāi)>叩膭偠群蛷?qiáng)度能否保證模具正常工作,對制品可能發(fā)生的翹曲進(jìn)行預(yù)測可使模具設(shè)計者在模具制造之前及時采取補(bǔ)救措施,運用CAE方法還可分析模壁的冷卻過程,其預(yù)測結(jié)果有助于縮短模具冷卻時間、改善制品在冷卻過程中的溫度分布不均勻性。 數(shù)控加工,利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實時加工過程并顯示有關(guān)曲面的形狀數(shù)據(jù)。
3. 設(shè)計工作完成情況說明(內(nèi)容包括:說明書、圖紙、翻譯、試驗、程序和硬件制作等)
1) 已經(jīng)完成英文翻譯的內(nèi)容。
2) 對模型進(jìn)行了工藝分析
3) 確定了注塑的材料,選擇了注塑機(jī)
4) 完成了模具的機(jī)構(gòu)設(shè)計
5.尚未完成的工作及計劃安排。
1)模具裝配圖繪制 2周
2)主要零件圖繪制 2周
3)對所有圖紙檢查修改 1周
4)說明書完善、答辯準(zhǔn)備 1周
6.指導(dǎo)教師意見
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第4頁
西 南 交 通 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計
電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計
The Design of Injection Moulding Process & Mold
for Electrical Appliance Plug
年 級:2005級
學(xué) 號:20040846
姓 名:王飛
專 業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及自動化
指導(dǎo)老師:丁國富/江磊
2009年 6月
院 系 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及自動化
年 級 2005級 姓 名 王飛
題 目 電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計
指導(dǎo)教師
評 語
指導(dǎo)教師 (簽章)
評 閱 人
評 語
評 閱 人 (簽章)
成 績
答辯委員會主任 (簽章)
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書
班 級 機(jī)械3班 學(xué)生姓名 王飛 學(xué) 號 20040846
發(fā)題日期: 2009年3月16日 完成日期:2009年6月5日
題 目 電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計
1、本論文的目的、意義
注塑成形工藝與注塑模具在國民經(jīng)濟(jì)中的作用和意義是十分重要的。通過該畢業(yè)設(shè)計,可以提高學(xué)生對注塑工藝的分析、注塑模具的設(shè)計能力。
隨著CAD/CAM/CAE、數(shù)控加工等先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展,以及這些技術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用,模具設(shè)計與制造領(lǐng)域中傳統(tǒng)的二維設(shè)計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化模型的數(shù)字化制造方式所取代。通過該畢業(yè)設(shè)計,掌握常用CAD/CAM/CAE軟件的使用。特別是培養(yǎng)學(xué)生解決工程設(shè)計問題的能力,接受工程實際訓(xùn)練。本論文工作具有重要的現(xiàn)實意義。
2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)
(1) 模具裝配圖 A0 一張
(2) 成型零件圖 A2 二張
(3) 零件裝配圖 A2 一張
(4) 成型零件圖 A4 五張
(5) 設(shè)計說明書 一份
注:①說明書主要內(nèi)容:注塑工藝分析及注塑成型設(shè)備的選用;注塑模具的結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計計算;成型零件的數(shù)控加工;外文翻譯;畢業(yè)實習(xí)報告等。
3、論文各部分內(nèi)容及時間分配:(共 12 周)
第一部分 收集資料、查閱文獻(xiàn) ( 2周)
第二部分 工藝分析與模具初步設(shè)計 ( 3周)
第三部分 繪制三維圖與零件圖 ( 4周)
第四部分 撰寫設(shè)計說明書 ( 2周)
評閱及答辯 ( 1周)
4、參考文獻(xiàn)
備 注 [1] 宋玉恒 主編. 塑料注射模具設(shè)計使用手冊. 航空工業(yè)出版社, 1996 [2] 孫玲 主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 清華大學(xué)出版社, 2008 [3] 唐志玉 主編. 塑料模具設(shè)計是指南. 國防工業(yè)出版社, 1999
[4] 夏巨湛 李志剛 主編. 中國模具設(shè)計大典. 2002
[5] 夏巨湛 李志剛 主編. 中國模具設(shè)計大典(電子版). 2003
指導(dǎo)教師: 年 月 日
審 批 人: 年 月 日
西 南 交 通 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
外文資料翻譯
年 級:2005
學(xué) 號:20040846
姓 名:王飛
專 業(yè):機(jī)械工程及自動化
指導(dǎo)老師:丁國富/江磊
2009年6月
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 第11頁
基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理
摘要: 本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性,這種注塑模具鋼PDS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項研究已經(jīng)完成了磨削刀架的設(shè)計與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合:研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁,進(jìn)給量500毫米/分鐘,磨削深度20微米,磨削轉(zhuǎn)速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行表面研磨,表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光,可以進(jìn)一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內(nèi)部曲面的測試部分,用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光,曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。
關(guān)鍵詞: 自動化表面處理,拋光,磨削加工,表面粗糙度,田口方法
一、 引言:
塑膠工程材料由于其重要特點,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造,并已日漸取代金屬部件在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 注塑成型對于塑料制品是一個重要工藝。注塑模具的表面質(zhì)量是設(shè)計的本質(zhì)要求,因為它直接影響了塑膠產(chǎn)品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。
研磨工具(輪子)的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具的制造產(chǎn)業(yè)。自動化表面研磨加工工具的幾何模型將在[1]中介紹。自動化表面處理的球磨研磨工具將在[2]中得到示范和開發(fā)。 磨削速度, 磨削深度,進(jìn)給速率和砂輪尺寸、研磨材料特性(如磨料粒度大小)是球形研磨工藝中主要的參數(shù),如圖1(球面研磨過程示意圖)所示。注塑模具鋼的球面研磨最優(yōu)化參數(shù)目前尚未在文獻(xiàn)得到確切的依據(jù)。
近年來 ,已經(jīng)進(jìn)行了一些研究,確定了球面拋光工藝的最優(yōu)參數(shù)(圖2) (球面拋光過程示意圖)。 比如,人們發(fā)現(xiàn), 用碳化鎢球滾壓的方法可以使工件表面的塑性變形減少,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞強(qiáng)度[3,4,5,6]。 拋光的工藝的過程是由加工中心 [3,4]和車床〔5,6〕共同完成的。對表面粗糙度有重大影響的拋光工藝主要參數(shù),主要是球或滾子材料,拋光力, 進(jìn)給速率,拋光速度,潤滑、拋光率及其他因素等。注塑模具鋼PDS5的表面拋光的參數(shù)優(yōu)化,分別結(jié)合了油脂潤滑劑,碳化鎢球,拋光速度200毫米/分鐘,拋光力300牛, 40微米的進(jìn)給量[7]。采用最佳參數(shù)進(jìn)行表面研磨和球面拋光的深度為2.5微米。 通過拋光工藝,表面粗糙度可以改善大致為40%至90%[3-7]。
此項目研究的目的是,發(fā)展注塑模具鋼的球形研磨和球面拋光工序,這種注塑模具鋼的曲面實在加工中心完成的。表面光潔度的球研磨與球拋光的自動化流程工序,如圖3所示。 我們開始自行設(shè)計和制造的球面研磨工具及加工中心的對刀裝置。利用田口正交法,確定了表面球研磨最佳參數(shù)。選擇為田口L18型矩陣實驗相應(yīng)的四個因素和三個層次。 用最佳參數(shù)進(jìn)行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度要求較高的注塑模具。 為了改善表面粗糙, 利用最佳球面拋光工藝參數(shù),再進(jìn)行對表層打磨。
PDS試樣的設(shè)計與制造
選擇最佳矩陣實驗因子
確定最佳參數(shù)
實施實驗
分析并確定最佳因子
進(jìn)行表面拋光
應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面
測量試樣的表面粗糙度
球研磨和拋光裝置的設(shè)計與制造
圖3自動球面研磨與拋光工序的流程圖
二、球研磨的設(shè)計和對準(zhǔn)裝置:
實施過程中可能出現(xiàn)的曲面的球研磨,研磨球的中心應(yīng)和加工中心的Z軸相一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置的設(shè)計,如圖4(球面研磨工具及其調(diào)整裝置)所示。電動磨床展開了兩個具有可調(diào)支撐螺絲的刀架。磨床中心正好與具有輔助作用的圓錐槽線配合。 擁有磨床的球接軌,當(dāng)兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊時,其后的對準(zhǔn)部件就可以拆除。研磨球中心坐標(biāo)偏差約為5微米, 這是衡量一個數(shù)控坐標(biāo)測量機(jī)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)床的機(jī)械振動力是被螺旋彈簧所吸收。球形研磨球和拋光工具的安裝,如圖5(a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片)所示。為使球面磨削加工和拋光加工的進(jìn)行,主軸通過球鎖機(jī)制而被鎖定。
三、矩陣實驗的規(guī)劃
3.1田口正交表:
利用矩陣實驗田口正交法,可以確定參數(shù)的有影響程度[8]. 為了配合上述球面研磨參數(shù),該材料磨料的研磨球(直徑10毫米),進(jìn)給速率,研磨深度,在次研究中電氣磨床被假定為四個因素(參數(shù)),指定為從A到D(見表1實驗因素和水平)。三個層次(程度)的因素涵蓋了不同的范圍特征,并用了數(shù)字1、2、3標(biāo)明。挑選三類磨料,即碳化硅(SiC),白色氧化鋁(Al2O3,WA),粉紅氧化鋁(Al2O3, PA)來研究. 這三個數(shù)值的大小取決于每個因素實驗結(jié)果。選定L18型正交矩陣進(jìn)行實驗,進(jìn)而研究四——三級因素的球形研磨過程。
3.2數(shù)據(jù)分析的界定:
工程設(shè)計問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型,目標(biāo)取向類型等[8]。 信噪比(S/N)的比值,常作為目標(biāo)函數(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品或者工藝設(shè)計。 被加工面的表面粗糙度值經(jīng)過適當(dāng)?shù)亟M合磨削參數(shù),應(yīng)小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比(S/N),η,按下列公式定義[8]:
η =?10 log (平方等于質(zhì)量特性)
=?10 log
這里,
y——不同噪聲條件下所觀察的質(zhì)量特性
n——實驗次數(shù)
從每個L18型正交實驗得到的信噪比(S/N)數(shù)據(jù),經(jīng)計算后,運用差異分析技術(shù)(變異)和殲比檢驗來測定每一個主要的因素 [8]。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使η最大而定。各級η選擇的最大化將對最終的η因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。
四、實驗工作和結(jié)果:
這項研究使用的材料是PDS5工具鋼(相當(dāng)于艾西塑膠模具)[9], 它常用于大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約HRC33(HS46)[9]。 具體好處之一是, 由于其特殊的熱處理前處理,模具可直接用于未經(jīng)進(jìn)一步加工工序而對這一材料進(jìn)行加工。式樣的設(shè)計和制造,應(yīng)使它們可以安裝在底盤,來測量相應(yīng)的反力。 PDS5試樣的加工完畢后,裝在大底盤上在三坐標(biāo)加工中心進(jìn)行了銑削,這種加工中心是由楊*鋼鐵公司所生產(chǎn)(中壓型三號),配備了FANUC-18M公司的數(shù)控控制器(0.99型)[10]。用hommelwerket4000設(shè)備來測量前機(jī)加工前表面的粗糙度,使其可達(dá)到1.6微米。 圖6試驗顯示了球面磨削加工工藝的設(shè)置。 一個由Renishaw公司生產(chǎn)的視頻觸摸觸發(fā)探頭,安裝在加工中心上,來測量和確定和原始式樣的協(xié)調(diào)。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑由PowerMILL軟件產(chǎn)。這些代碼經(jīng)過RS232串口界面,可以傳送到裝有控制器的數(shù)控加工中心上。
完成了L18型矩陣實驗后,表2 (PDS5試樣光滑表層的粗糙度)總結(jié)了光滑表面的粗糙度RA值,計算了每一個L18型矩陣實驗的信噪比(S/N),從而用于方程1。通過表2提供的各個數(shù)值,可以得到4中不同程度因子的平均信噪比(S/N),在圖7中已用圖表顯示。
球面研磨工藝的目標(biāo),就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值,來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達(dá)到最小。因為? log是一個減函數(shù),我們應(yīng)當(dāng)使信噪比(S/N)達(dá)到最大。因此,我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得η的值達(dá)到最大。因此基于這個點陣式實驗的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是18000RPM,如表4(優(yōu)化組合球面研磨參數(shù))所示。
通過使用數(shù)據(jù)方差分析的技術(shù)和F比檢驗方法,進(jìn)一步確定了每一種因子有什么主要的影響,從而確定了它們的影響程度(見表5信噪比和表面粗糙度)。F0.1,2,13的F比的比值是2.76,相當(dāng)于10%的影響程度。(或者置信水平為90%)這個因子的自由度是2,自由度誤差是13,根據(jù)F分布表[11]。如果F比值大于2.76,就可以認(rèn)為對表面粗糙度有顯著影響。結(jié)果,進(jìn)給量和磨削深度都對表面粗糙度有顯著影響。
為了觀察使用最優(yōu)磨削組合參數(shù)的重復(fù)性能,進(jìn)行了5種不同類別的實驗,如表6所示。獲得被測試樣的表面粗糙度值RA大約是0.35微米。使用球研磨組合參數(shù),可使表面粗糙度提高了78%。使用球面拋光的優(yōu)化參數(shù),光滑表面進(jìn)一步被拋光。經(jīng)過球面拋光可獲得粗糙度RA值為0.06微米的表面。被改善了的拋光表面,可以在30×光學(xué)顯微鏡觀察下進(jìn)行觀察,如圖8.(未加工表面、光滑面和拋光面的測試樣品的顯微鏡象(30×)的比較)所示。經(jīng)過拋光工藝,工件機(jī)加工前的表面粗糙度改善了近95%。
從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù),適用于曲面光滑的模具,從而改善表面的粗糙度。選擇香水瓶為一個測試載體。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心,由PowerMILL軟件來模擬測試。經(jīng)過精銑,通過使用從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù),模具表面進(jìn)一步光滑。緊接著,使用打磨拋光的最佳參數(shù),來對光滑曲面進(jìn)行拋光工藝,進(jìn)一步改善了被測物體的表面粗糙度。(見圖 9)。模具內(nèi)部的表面粗糙度用hommelwerket4000設(shè)備來測量。模具內(nèi)部的表面粗糙度RA的平均值為2.15微米,光滑表面粗糙度RA的平均值為0.45微米,拋光表面粗糙度RA的平均值為0.07微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了:(2.15-0.45)/2.15=79.1%,拋光表面的粗糙度改善了:(2.15-0.07)/2.15=96.7%。
五、結(jié)論:
在這項工作中,對注塑模具的曲面進(jìn)行了自動球面研磨與球面拋光加工,并將其工藝最佳參數(shù)成功地運用到加工中心上。 設(shè)計和制造了球面研磨裝置(及其對準(zhǔn)組件)。通過實施田口L18型矩陣進(jìn)行實驗,確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合:材料的磨料為粉紅氧化鋁,進(jìn)給量料500毫米/分鐘,磨削深度20微米,轉(zhuǎn)速為18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù),試樣的表面粗糙度RA值從約1.6微米提高到0.35微米。應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù),來加工模具的內(nèi)部光滑曲面,可使模具內(nèi)部的光滑表面改善79.1%,拋光表面改善96.7%。
鳴謝:
作者感謝中國國家科學(xué)理事會對本次研究的支持, NSC 89-2212-E-011-059.
西南交大大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 第21頁
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 depend 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 part all 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 draw ability, 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 tohave the obvious directivity, but on the pressing part, mainly is tohas the volume ramming archery target stamping, embosses, thee qualization, the pressure is raised, the wave, flushes crowds, the shape, the flange, hits flatly, thinly changes drawability andso 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
? 對沖模投產(chǎn)至失效報廢各個時期沖件的實際誤差分析,可以看出其增大的時期及趨向,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廢前沖制的沖件誤差稱之為常規(guī)誤差;而沖模失效報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》對照檢測就顯得十分重要。
? 沖模的初始誤差通常是沖模整個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。對于料厚t≤1mm的中碳鋼復(fù)合沖裁模沖件,實驗結(jié)果與生產(chǎn)實踐都證明,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%。這是因為后者不僅加工精度高,而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一個數(shù)量級,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合格沖件為止,沖件實際具有的誤差。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,沖件就不合格,沖模也就失效報廢。///////沖件上孔與內(nèi)形因凸模磨損尺寸會逐漸變??;其外形落料尺寸會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,沖模可刃磨次數(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際允許的最大尺寸誤差。這類沖件通常是在沖模失效報廢前沖制的最后一批合格沖件。
? 對各類沖模沖件誤差在沖模整個壽命中出現(xiàn)的波動、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廢的整個(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,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,沖切面粗糙度Ra值為12.5μm,毛刺高度為0.10mm;還是這個沖件用連續(xù)模沖制,間隙C=7%t(單邊),初始沖件精度為IT11級,沖切面更粗糙,甚至有肉眼可見的臺階。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數(shù)量級之外,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。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,而多數(shù)有搭邊排樣的沖件精度在IT11~I(xiàn)T9級之間,料厚t>4mm的沖件,尺寸精度會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。
? (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的殘余樹枝狀奧氏體組織,硬度可高達(dá)HRC67~70,有顯微裂紋,容易在沖裁時出現(xiàn)崩刃或剝落。意大利Corrada公司的有關(guān)研究報告稱“線切割加工對表面金相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響,實際上已經(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(對線切割件)作精加工”。近年來瑞士和日本等國,對電加工設(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線切割機(jī)可達(dá)±0.008~±0.005mm,一般都在±0.01mm或更大一些,個別也能達(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。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、切開得到單個成品沖件。故沖裁作業(yè),包括常用的沖孔、切口、切邊等,對于每種板料沖壓件都是必要的。所以沖裁間隙對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
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