調(diào)整片沖壓模具設(shè)計【全套含有CAD圖紙三維建?!?/h1>
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摘要
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是調(diào)整片零件沖壓工藝分析和模具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過查閱相關(guān)文獻資料,對調(diào)整片零件工藝分析,選擇并確定符合條件的最優(yōu)方案,并進行了工藝與設(shè)計的有關(guān)計算。詳細剖析了設(shè)計過程中的一些思路,敘述了沖壓級進模的設(shè)計要點,使產(chǎn)品達到設(shè)計要求。并在設(shè)計中介紹了零件的排樣圖,定位設(shè)計,卸料設(shè)計,沖裁力的計算等。
關(guān)鍵詞:調(diào)整片、級進模、模具設(shè)計
目錄
前言? 1
1.沖壓件工藝分析 2
2.成形工藝分析與排樣方案確定 3
2.1成形工藝分析 3
2.2排樣方案確定 4
2.2.1參數(shù)確定 4
2.2.2排樣的設(shè)計 4
3.工藝尺寸計算 6
3.1排樣圖尺寸 6
3.2利用率 6
4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
4.1送料方式 7
4.2定位裝置 7
4.3導(dǎo)向方式 7
4.4壓料方式 7
4.5卸料方式 8
4.6凸凹模結(jié)構(gòu)形式 8
4.7模具草圖 9
5.模具尺寸計算 10
5.1模板外形尺寸 10
5.2模具高度尺寸的確定 10
5.3刃口尺寸計算 11
6.沖壓設(shè)備選擇 12
6.1沖裁力計算 12
6.2沖壓設(shè)備選擇 13
7.模具圖紙繪制 14
7.1裝配圖繪制 14
7.2零件圖繪制 14
總結(jié) 15
致 謝 16
附錄 17
參考文獻 18
I
前言?
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要,沒有符合要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素,只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件?,F(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展使冷沖壓技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用,隨之而來的是對沖壓模具的設(shè)計與制造要求越來越高。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要裝備,一個設(shè)計是否合理,對沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸質(zhì)量、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟效益影響很大。因此,研究沖壓模具的設(shè)計,提高沖壓模具的各項技術(shù)指標,對沖壓模具設(shè)計和沖壓技術(shù)發(fā)展是十分重要的。?
此次的獨立設(shè)計,對我的幫助很大,不僅開闊了眼界。也為我們以后設(shè)計更為復(fù)雜的模具,打下了堅實的基礎(chǔ)。
1.沖壓件工藝分析
圖1-1為調(diào)整片零件圖,材料15鋼,能夠進行一般的沖壓加工,市場上得到這種材料也容易,價格適中。厚度1.5mm,大批量生產(chǎn),尺寸精度為IT14級。
圖1-1 零件圖
2.成形工藝分析與排樣方案確定
2.1成形工藝分析
調(diào)整片零件需要的基本沖壓工序為落料和沖孔,據(jù)此可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一:先落料,后沖孔,需要兩副模具。
方案二:沖孔-落料復(fù)合沖壓,(圖2-1所示)
方案三:沖孔-落料級進沖壓,(圖2-2所示)
圖2-1 復(fù)合模
圖2-2 級進模
分析:
方案一:模具結(jié)構(gòu)簡單,即落料,沖孔,各需要一套模具。成本高并且生產(chǎn)效率低,不能完成大批量生產(chǎn)的要求。方案二和方案三更加具有優(yōu)越性。
方案二:結(jié)構(gòu)緊湊,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高,適合大批量生產(chǎn)。尤其是孔與制件外形的同心度容易保證,但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難。并且存在最小壁厚問題。
方案三:級進模比單工序模生產(chǎn)效率高,工件精度要求高,一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
綜上三種方案的分析,可以看出方案三最適合調(diào)整片的設(shè)計,所以決定采用方案三。?
2.2排樣方案確定
2.2.1參數(shù)確定
查文獻(1)表2-19得搭邊值為2mm和2.5mm。
2.2.2排樣的設(shè)計
因為工件內(nèi)部各有兩個φ2.0mm和兩個φ2.2mm的小孔,使凸模容易折斷,設(shè)計時,為使模板有足夠的強度,加了一個空工位。有下列兩種排樣供選擇,如下圖所示。
圖2-3 直排的排樣
工位?:沖孔,沖切側(cè)刃。
工位?:空工位。
工位?:落料。
圖2-4 直對排的排樣
考慮到定位問題,采用直對排定位困難,所需的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,直排和直對排相比較,按模具的結(jié)構(gòu)制造和加工來說,直排易于加工,并且能提高生產(chǎn)效率,所以決定采用直排。
3.工藝尺寸計算
3.1排樣圖尺寸
本模具不采用側(cè)壓裝置,采用側(cè)刃。將式(2-30)(2-31)及表2-20、2-21的數(shù)據(jù)代入計算并調(diào)整,得到完整的排樣圖(圖3-1所示)。由圖得條料寬度為56mm,步距為16mm。
圖3-1 完整排樣圖
3.2利用率
由文獻(1)式(2-26)計算得一個步距內(nèi)的材料利用率 ==54.7%。
4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1送料方式
因是大批量生產(chǎn),采用自動送料方式。
4.2定位裝置
用切除側(cè)刃定距方式和導(dǎo)料板對條料進行定位。(圖4-1)
圖4-1 側(cè)刃,導(dǎo)料板
4.3導(dǎo)向方式
為了確保零件的質(zhì)量和穩(wěn)定性,選用導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向。(圖4-2)
圖4-2 導(dǎo)柱,導(dǎo)套
4.4壓料方式
采用壓料板壓料方式控制板料不易變形、鄒裂。卸料板當壓料板用。(圖4-3)
圖4-3 卸料板
4.5卸料方式
工件厚度為1.5mm,料比較厚,為了簡化模具結(jié)構(gòu)并且得到可靠的卸料力,選用剛性卸料板來卸下條料廢料。(圖4-3)
4.6凸凹模結(jié)構(gòu)形式
凹模的結(jié)構(gòu)形式分為三種,分別是整體式、鑲拼組合式和預(yù)應(yīng)力組合式。整體式適用于小型凹、凸模;鑲拼組合式主要用于較大的凹、凸模;預(yù)應(yīng)力組合式主要用于料厚件沖裁模和擠壓模。根據(jù)以上分析應(yīng)采用整體式。
凹模的固定方式分為三種:第一種是螺釘緊固,銷釘定位;第二種是低熔點合金,環(huán)氧樹脂澆注及無機粘接;第三種是熱套和冷壓。采用第一種的緊固力大,定位可靠,通用性較強,裝拆方便,適用于各種類型的模具;采用第二種時,其緊固力較小,不易裝拆;采用第三種時,不易裝拆,主要用于冷擠壓預(yù)應(yīng)力凹模。根據(jù)以上分析應(yīng)該采用螺釘緊固,銷釘定位。
因為此模具的工作部分與固定部分的形狀和尺寸完全相同,所以凸模采用直通式。
凸模的固定方式有臺肩固定、鉚接固定、粘結(jié)劑澆注固定、螺釘與銷釘固定。臺肩固定結(jié)構(gòu)簡單,便于裝拆,而且能承受較大的沖力;鉚接固定與臺肩固定的作用差不多,但不易裝拆,準確更換不方便;粘結(jié)劑澆注固定主要用于直通式非圓形凸模;根據(jù)以上分析應(yīng)采用鉚接固定。
本零件的沖壓為沖孔和落料兩個工序,為了方便小孔廢料和成形工件的落下,采用正裝結(jié)構(gòu),即將沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。
圖4-4 凸凹模
4.7模具草圖
圖4-5 模具草圖
模具工作過程:本套模具合模時,第一工位4個圓形通孔,第二工位為空工位,第三工位落料。用側(cè)刃和導(dǎo)料板進行定位。開模時,凸模上行,至卸料板時條料被卸下,已完成下一次沖裁動作。卸料板被抬起,模具回到原來高度。5.模具尺寸計算
5.1模板外形尺寸
模板外形尺寸如下圖:
圖5-1模具外形
5.2模具高度尺寸的確定
根據(jù)板式凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求,考慮到導(dǎo)料板的安裝、銷釘、螺釘?shù)牟贾?,初步設(shè)計凹模輪廓尺寸為135mm*90mm*15mm,高度為15mm。
圖5-2凹模零件圖
5.3刃口尺寸計算
查文獻(1)表2-2,得初始沖裁間隙為:Zmin=0.09mm,Zmax=0.12mm,Zmax-Zmin=0.03mm間隙均勻度允差取Zmin的20%,為0.018mm,對于IT14級公差,統(tǒng)一取刃口磨損系數(shù)x=0.5。
刃口制造公差確定。考慮用線切割加工凹模和落料凸模,根據(jù)文獻(1)表2-8,可取凸、凹模刃口的孔類和軸類尺寸公差為:δT=0.02mm,δA=0.03mm,孔距尺寸公差為δC=0.02mm,查文獻(1)表2-7得沖孔凸模刃口公差也為0.02mm。均滿足文獻(1)式(2-9)、(2-10)的要求,故采用凸、凹模分別制造方式。
列表計算,見表5-3。
表5-3刃口尺寸計算
6.沖壓設(shè)備選擇
6.1沖裁力計算
由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知,本工件的沖裁力包括以下部分。
沖φ2.2mm和φ2mm孔的力F1,落外型料的力F2,向下推出φ2.2mm和φ2mm孔沖孔廢料的力F3,向下推出工件的力F4。因為剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機提供的,故不用計算在內(nèi)。
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響,實際計算沖裁力時按公式:
F=KLtτ
式中 F—沖裁力(kN)
L—沖裁件剪切周邊長度(mm)
t—沖裁件材料厚度(mm)
τ—被沖材料的抗剪強度(MPa)
K—系數(shù),一般取1.3。
上式中抗剪強度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān),可在文獻(1)中查詢。為方便計算,可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達式又可表示為:P=1.3Ltτ≈Ltσb。
式中 σb—被沖材料抗拉強度(MPa)。查文獻(1)附錄1得15鋼的σb=375MPa
F1=(2+2.2)×2×π×1.5×375=14.84N
F2=(121.94×1.5×375)=68.59kN
推件力 Ft=nKtF
Kt—推件力系數(shù),由手冊查得Kt=0.05。
n—同時卡在凹模孔內(nèi)的沖件(或廢料)數(shù),其中n=h/t
h—凹??卓诘闹比斜诟叨龋╩m)
t—材料厚度( mm)
查表2—25可得和h=6mm,故n=4。
F3=4×13.85×0.05=2.77kN
F4=4×64.02×0.05=12.804kN
工序總力F總=F1+F2+F3+F4 =14.84+68.59+2.77+12.804=100.004kN。
6.2沖壓設(shè)備選擇
根據(jù)總沖壓力F總=100.004kN,參考文獻(1)附錄3,得到 選擇J23-16的壓力機最合適。在此基礎(chǔ)上,調(diào)節(jié)各模具的零件尺寸。
7.模具圖紙繪制
7.1裝配圖繪制
沖壓機沖3次得到第一個制件。
圖7-1裝配圖
圖7-1裝配圖
7.2零件圖繪制
(詳細圖紙見附錄)
總結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計是在學完冷沖模設(shè)計與制造和大部分專業(yè)課并進行了生產(chǎn)實訓的基礎(chǔ)上進行的,這次設(shè)計使我能夠綜合運用沖壓工藝與模具設(shè)計中的基本理論,結(jié)合生產(chǎn)中所學的新知識、獨立分析和解決工藝問題,初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度的冷沖壓模具的能力。通過分析,擬定設(shè)計方案,完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等一系列復(fù)雜工作,最終完成此次的設(shè)計任務(wù)。同時也學會了熟練運用有關(guān)參考資料,圖表等基本技能,增強了自我的讀圖和繪圖能力,使我在能力方面又提高了一個臺階,為今后從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。?
致 謝
對三年來辛勤教導(dǎo)我的老師和學校致以最崇高的敬意!?
我要由衷地感謝在我畢業(yè)設(shè)計階段,乃至大學的學習生活中幫助過我的師長與同學。
對本次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)我和給予我最多的老師表達我最衷心的感謝!畢業(yè)設(shè)計開始以來,有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產(chǎn)中所積累來的經(jīng)驗。拓寬了我的視野和思維。這將使我終生受益。
我還要感謝幾位班里的同學,他們是倪志浪、韓廣超、張士勇、相洋杰、倪洋路,他們都曾幫助過我。正是由于大家共同激烈研究討論,才保證了此設(shè)計的順利進行。?
最后,衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的領(lǐng)導(dǎo)和老師們。
附錄
圖紙
參考文獻
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[4] 蘇君. 現(xiàn)代模具制造技術(shù). 北京:機械工業(yè)出版社,2015.
[5] 潘寶權(quán). 模具制造工藝. 北京:機械工業(yè)出版社,2014.
[6] 華鋒精益科技有限公司. 沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計培訓手冊, 2010.
[7] 李志剛,夏巨諶. 中國模具設(shè)計大典. 中國機械工程學會,2012.
[8] 原紅玲. 沖壓工藝與模具設(shè)計. 北京:機械工業(yè)出版社, 2012.
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