底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計(jì)
底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計(jì),底座,沖壓,沖孔,模具設(shè)計(jì)
1 緒論
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大,嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中模具的是用已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視,我而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。
1.1 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢(shì)
改革開(kāi)放以來(lái),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)。近年來(lái),模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化,除了國(guó)有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。?
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇,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)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志?。
???近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件,個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。?
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步,東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外,許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。?
?雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高;許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等,致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。?
1.2 未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)?
?模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng):?
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能,實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。?
(2)高速銑削加工?
國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度。另外,還可加工高硬度模塊,還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展,對(duì)汽車、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。??
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用,相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。?
(4)電火花銑削加工??
??? 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù),這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù),它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣),因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。?
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度?
?我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高,估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。?
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)??
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。?
(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化?
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作,以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。?
(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展??
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù);有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
?
2沖孔落料模設(shè)計(jì)
產(chǎn)批量:大批量生產(chǎn)
工件名稱:底座
工件簡(jiǎn)圖:如圖所示
材料:20
厚度:1.2mm
圖 1 底座
2.1 沖壓件工藝性分析
此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序,材料為20鋼,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有8個(gè)φ12孔,孔與孔,孔與邊緣之間的距離也滿足要求,零件圖上形狀尺寸168mm,8mm, ,25mm,36mm均為自由公差可10看作IT12級(jí),尺寸精度較低。孔心距的公差為0.2屬于IT11級(jí)精度,可以通過(guò)模具結(jié)構(gòu)的正確性設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.2 沖壓工藝方案的確定
該零件包括沖孔和落料兩個(gè)基本工序,可以有三種工藝方案。
方案一:先沖孔,后落料,采用單工序模生產(chǎn)。
方案二:沖孔-落料,在加彎曲。采用生產(chǎn)。
方案三:沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足生產(chǎn)批量要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都高,易于批量生產(chǎn),接近凸凹模的許用最小壁厚,見(jiàn)表2.9.6【6】模具強(qiáng)度較好制造難度小,并且沖壓后成品件留在模具上,在清理模具上的物料時(shí),操作較方便,方案三也只需要一副模具,生產(chǎn)效率高,但操作不方便,送料速度較快,通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較,該件選擇第二種方案較為合適。沖壓生差采用該方案最佳。
2.3主要設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 排樣方式的確定與計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模,首先要設(shè)計(jì)條件排樣圖。底座的形狀簡(jiǎn)單。由于零件外形尺寸為自由尺寸對(duì)精度要求不高,為了提高材料的利用率減少?zèng)_裁力,雖然這時(shí)會(huì)使零件外形尺寸公差等級(jí)降低但是經(jīng)過(guò)籌兼顧,全面考慮。這里我們采用少?gòu)U料排樣。如圖所示
圖2少?gòu)U料排樣
查板材標(biāo)準(zhǔn)【2】宜選1250mm×1500mm的鋼板,每張鋼板可剪裁31張條料(170mm×1500mm)每張條料可沖8個(gè)工件。故每張鋼板的利用率為
A1: 零件面積
A2: 鋼板面積
2.3.2 沖壓力的計(jì)算
該模具采用復(fù)合模,擬選用彈性卸料下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算如下:
由上式知 沖裁件面積A1: A1=432 .24mm2
條料寬度 B=40mm
步距S S=80mm
一個(gè)步距的材料利用率
==
=80%
沖壓力:
沖裁力F: F=KLt
式中: F—沖裁力(KN)
L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度(mm)
t—沖裁件材料厚度
—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)
K—系數(shù),一般取1.3.
上式抗剪強(qiáng)度與材料種類和培料的原始狀態(tài)有關(guān),可在手冊(cè)中產(chǎn)迅查詢
為方便計(jì)算,可取材料的=0.8. 故沖裁力表達(dá)方式又可表示為:F=1.3Lt≈Lt
式中—被沖裁材料抗拉強(qiáng)度(MPa)查手冊(cè)【3】得20鋼的為355~500MPa ?。?60Mpa
卸料力Fx:Fx=KxF
Kx—卸料力系數(shù) 見(jiàn)【1】表2.6.1 取Kx=0.4
Fx=0.4×146880N=58752N
推件力FT FT=nKTF
KT—推件力系數(shù)見(jiàn)【1】表2.6.1 取FT=0.055
n—同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)
n=h/t
式中:h—凹模洞口的直刃壁高度
t—板料厚度
n=h/t=8/1.2=7
查【1】表2.9.4 h≥6 取h=8mm
沖壓工藝總力Fz:
彈性卸料:下出料方式
2.3.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作,應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則,沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷,導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損,還會(huì)使合理的間隙得不著保證,從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命,甚至損壞模具。
此為多凸模模具的壓力中心,首先計(jì)算大凸模的壓力中心
圖3壓力中心坐標(biāo)
表1為壓力中心坐標(biāo):
基本要素長(zhǎng)度
L/ mm
各基本要素壓力中心坐標(biāo)值
X
Y
L1=3
-80
0
L2=28
-79.85
17.85
L3=12
-154
-18
L4=12
-148
-18
L5=12
-142
-18
L6=12
-88
-17.85
L7=12
-76
-18
L8=12
-54
-18
L9=12
-34
-17.5
L10=12
-8
-17.5
同理可以得出:
2.3.4初選壓力機(jī)
若選用J23-16【2】 C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi),故滿足要求。
通過(guò)校核;選開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-16【2】表1-82;
公稱壓力:160KN
滑塊行程:55mm
最大閉合高度:220mm
閉合高度調(diào)整量:45mm
立住距離:220mm
滑塊中心線至床身距離:160mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右):300mm×450mm
墊板尺寸:40mm
模柄孔尺寸:40mm×60mm
最大傾角斜度:50
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1工作零部件計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差.
沖孔時(shí),間隙取在凹模上,則
凸模尺寸:
凹模尺寸:
孔心距:
上述中:
DA , DT —落料凹,凸模尺寸
dT , dA —沖孔凸,凹模尺寸
dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸
L,Ld—工件孔心距和凹??仔木嗟墓Q尺寸
—工件制造公差
Zmin—最小合理間隙
X—磨損系數(shù)
凸,凹模的制造公差,可按IT6~I(xiàn)T7級(jí)來(lái)選取。
未注公差按IT14級(jí)計(jì)算 x=0.5
查表2.33【1】
Zmin=0.132mm Zmax-0.240mm
Zmax-Zmin=0.240mm-0.132mm=0.108mm
—制造公差按IT14級(jí)取0.25,沖孔:
校核:
滿足間隙公差條件
孔心距:
外形落料凸模,凹模刃口尺寸計(jì)算
凹模磨損后會(huì)增大的尺寸———第一類尺寸
圖 4 落料凹模
對(duì)于尺寸168mm,12mm, 4mm, 8mm 選x=0.5 制造公差取IT14.
168mm △=0.87 ; 12mm △=0.43 ;
4mm △=0.025 ; 8mm △=0.43
落料凸模的基本尺寸與凹模相同分別為101.151mm, 16.8925mm, 1.875mm ,13.957mm , 1.875mm
3.2工件零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.1落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工,將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式,采用線切割機(jī)床加工。
2個(gè)M8螺釘固定在墊板上(查【3】表1-210)與凸模定板的配合按H6/m5其總長(zhǎng)按公式2.9.2查【1】得L=h1+h2+t+h
選彈性卸料板
L—凸模長(zhǎng)度(mm)
h1—凸模固定板厚度(mm)
h1=(0.6~0.8)H 取h1=(0.6~0.8)H=13.2~17.6mm h1=16mm
H—凹模厚度
H2—卸料板厚度(mm)
H2=(0.8~0.2)H=17.6~22mm 取h2=20mm
t—材料厚度
h—增加強(qiáng)度,它包括凸模的修模量,凸模進(jìn)入凹模的深度(0.5mm~1mm);凸模固定板與卸料板之間的安全距離等一般取10~20mm
L=h1+h2+t+h=16+20+1.5+16=53.5mm
由于所沖的孔均為圓形,而且都不需要特別保護(hù)的小凸模,所以沖孔凸模采用臺(tái)階式。一方面加工簡(jiǎn)單另一方面有便于裝配與更換選A型。
查表【3】1-214沖8個(gè)mm的圓形凸模結(jié)構(gòu)
3.2.2 凹模
凹模采用整體式凹模,各沖裁的凹??拙捎镁€切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上的位置時(shí)要依據(jù)計(jì)算壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3, 計(jì)算凹模厚度H
H≥15mm K系數(shù)查【1】中表2.9.5 K=0.20
B1—凹??椎淖畲髮挾?但不小于15mm
凹模壁厚C C=(1.5~2)H
H=0.2×103=20.6mm 取H=22mm
C=(1.5~2)H=33~44mm
凹模壁厚C=40mm
凹模寬度B=b2+2C=17+2×40=97mm
凹模長(zhǎng)度L L=2b1+2C=2×103+2×40=286mm (送料長(zhǎng)度)
3.2.3 彈壓卸料板
彈壓卸料板厚度H=14mm.由表2.30查得卸料板孔與凸模的單邊間隙
Z1/2=0.15
3.2.4 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺紋部分為M10×10mm .卸料釘尾部應(yīng)有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應(yīng)使卸料板超出凸模1mm,有誤差時(shí),有誤差時(shí)通過(guò)螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。
3.2.5 卸料板橡膠設(shè)計(jì)
卸料板橡膠設(shè)計(jì)計(jì)算表一。選用4塊橡膠的厚度務(wù)必一致,不然會(huì)造成受力不均勻,影響模具的正常工作。
表2卸料板橡膠設(shè)計(jì)計(jì)算
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
卸料板的工作行程hI
H=h1+h+h2
4.3mm
h為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度
橡膠的工作
HI=hI+
9.2 mm
為凸模修模量
橡膠的自由高度
=4 hI
38mm
取HI為高度的25%
橡膠的預(yù)壓縮量
=15%
5.7mm
一般=(10%~15%)
每個(gè)橡膠承受的載荷F1
F1=/4
1201 N
選用4個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=
56.63 ㎜
此為圓筒的內(nèi)徑,取
d=13㎜,P=0.5 MPa
校核橡膠的高度
0.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H按
=—
31.5㎜
聚氨酯橡膠:表8—47聚氨酯橡膠尺寸(冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo))也可選標(biāo)準(zhǔn)件:D=45㎜ d=13㎜ H=40㎜
由表8—50查得內(nèi)孔d與相應(yīng)的卸料螺釘尺寸d=13配用螺釘d=12(GB2867.5—81)
3.2.6 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.7 定位板板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
經(jīng)查表【1】分析得導(dǎo)料板長(zhǎng)度L=200mm,寬度B=32mm ,厚度h=6mm如圖
圖5定位板
3.2.8標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界L=286mm,B=97mm,閉合高度h1=220mm
上模座(GB/T28255.9) 286×97×35
下模座(GB/T2855.10) 286×97×40
導(dǎo)柱(GB/T.2861.1) d/mm×l/mm
d/mm×l/mm mm×150mm
28mm×150mm
導(dǎo)套(GB/T2861.6) 導(dǎo)套d/mm×l/mm×D/mm
分別為25×85×33, 28×85×33
上模座厚度H上模取45mm,上模座墊板厚度 H墊取8mm,固定板厚度取20mm,下模座厚度取40mm,那么該模具的閉合高度
=++L+H+H下-h2=35+8+53.5+22+40-2=156.5mm
式中:L—凸模長(zhǎng)度 l=53.5mm
H—凹模厚度,H=22mm
h2—凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度h2=2mm.
模柄與上模座的聯(lián)接采用旋入式的結(jié)構(gòu)如圖所示。
d= 38㎜
D=40㎜
D1=48㎜
H=35㎜
H1=95㎜
圖6模柄
3.2.9底座沖孔落料模的裝配
根據(jù)復(fù)合模裝配要點(diǎn),選凹模作為裝配基準(zhǔn),先裝下模,在裝下模,并調(diào)整間隙,試沖、返修。具體裝配如下:
(1)凸、凹模預(yù)配
①裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求精度、形狀。
②將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配,檢查其間隙是否加工均勻。不適合者應(yīng)重新修?;蚋鼡Q。
(2)凸模裝配
以凹模孔定位,將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中,并擠緊牢固。
(3)裝配下模
①在下模座上劃中心線,按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板。
②在下模座、導(dǎo)料板上,用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置,并分別鉆孔,攻絲;
③將下模座、導(dǎo)料板、凹模、彈簧裝在一起,并用螺釘緊固,打入銷釘
(4)裝配上模
①在已裝配好的下模上放等高墊鐵,再在凹模中放入0.12mm的紙片,然后將凸模與固定板組合裝入凹模;
②預(yù)裝上模座,劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆削螺孔、銷孔;
③用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起、但不要擰緊;
④將卸料板套裝在以裝入固定板的凸模上,裝上橡膠和卸料螺釘,并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量,使預(yù)料板高出凸模下端約1mm;
⑤復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后,緊固螺釘;
⑥安裝導(dǎo)正銷、承料板;
⑦切紙檢查,合適后打入銷釘
(5)試沖與調(diào)整
裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果做相應(yīng)調(diào)整
4 彎曲部分的設(shè)計(jì)
4.1 彎曲力的計(jì)算:
當(dāng)彎曲圓角半徑較小(r<0.5t)時(shí),根據(jù)毛抷與制件等體積法計(jì)算;當(dāng)彎曲圓角半徑較大(r>0.5t)時(shí),根據(jù)中性層長(zhǎng)度不變?cè)碛?jì)算。
因?yàn)镽4、R6>0.5×2=1㎜,屬于圓角半徑較大的彎曲件。所以彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段進(jìn)行計(jì)算。視直邊區(qū)在彎曲前后長(zhǎng)度不變,圓角區(qū)展開(kāi)長(zhǎng)度按彎曲前后中性層長(zhǎng)度不變條件進(jìn)行計(jì)算。
彎曲件曲率半徑及彎曲中性層位置的確定:由于R1∕t=4∕2=2,查表1得中性層的位移系數(shù)X1=0.46;
變形區(qū)中性層曲率半徑ρ可按經(jīng)驗(yàn)公式ρ=r+xt計(jì)算
故 ρ1=r+xt=(4+0.46×2)mm=4.92mm
同理R2/t=4∕2=2,查表1得中性層的位移系數(shù)為X2=0.46;
得 ρ2= r+xt=(6+0.46×2)mm=6.92mm
4.1.1毛胚尺寸(中性層長(zhǎng)度)
L總=∑L直+∑L弧
∑L弧=∑L1弧+∑L2弧
∑L1弧=παρ1∕180°
=3.14×60°×4.92÷180°
=5.15 mm
∑L2弧=παρ2∕180°
=3.14×120°×6.92÷180°
=14.485mm
該零件的毛抷展開(kāi)寬度為
L總=∑L直+∑L弧
=[40-2×(28×tan30°+2)+2×(28/sin60°-8)+2×5.15+14.53]mm
=(40-4/3+10.3+14.53) mm
= 40.52 mm
進(jìn)行半成品工件加工使其在40mm.
表3中性層位移系數(shù)x
r/t
2
3
4
5
V形彎曲
0.46
0.47
0.48
0.48
U形彎曲
0.45
0.46
0.47
0.48
4.2彎曲模工作部分的尺寸計(jì)算
4.2.1凸模工作部分的計(jì)算
1)凸模圓角半徑
當(dāng)彎曲件的相當(dāng)圓角半徑r/t較小時(shí),取凸模圓角半徑r凸等于或略小于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r,但不能小于表2所列的最小彎曲半徑rmin。若彎曲件的r/t小于最小彎曲半徑rmin/t,則彎曲時(shí)應(yīng)取r凸>rmin,然后增加一道整形工序,使整形模的凸模圓角半徑r凸=r見(jiàn)圖2。
當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t較大(t/t≥10),精度要求較高時(shí),必須考慮回彈的影響,根據(jù)回彈值的大小對(duì)凸模圓角半徑r凸進(jìn)行修正。
表4最小彎曲半徑rmin
材 料
正火或退火
冷作硬化
彎曲線方向
平行纖維方向
垂直纖維方向
平行纖維方向
垂直纖維方向
15、20、Q235
0.5t
0.1t
1.0t
0.5t
如圖所示:
圖7彎曲部分的工作簡(jiǎn)圖
由于此工件的R2/t=4/2=2較小,且R2為12mm,大于最小彎曲半徑(rmin=t=0.5×2=1.0mm),故凸模的圓角半徑r凸=R2=12mm
2)凸模長(zhǎng)度的計(jì)算
當(dāng)采用彈性壓料板時(shí),凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算
L=h1+h2+h3+t+h
式中h1——凸模固定板厚度(mm);
H——壓料板厚度(mm);
h3——凸模進(jìn)入凹模的厚度(mm);
t——板料的厚度(mm);
h——附加長(zhǎng)度(mm)。
代入數(shù)據(jù)得L=(12+12+2+20+20)mm
=66mm
4.2.2凹模圓角半徑
凹模圓角半徑r凹的大小對(duì)彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響。r凹過(guò)小會(huì)使彎曲力的力臂減小,毛抷沿凹模圓角滑入時(shí)的阻力增大,彎曲力增加,并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致,否則在彎曲時(shí)毛抷會(huì)發(fā)生偏移。
實(shí)際生產(chǎn)中,r凹通常根據(jù)材料的厚度t選取。
當(dāng)t<2mm,r凹=(3~6)t
當(dāng)t=2~4mm,r凹=(2~3)t
當(dāng)t>4mm,r凹=2t
因?yàn)椴牧虾穸葹?mm,所以r凹=(2~3)t,故凹模圓角半徑取r凹=4mm。
對(duì)于v形彎曲模的凹模底部圓角半徑r凹′見(jiàn)圖2,可根據(jù)彎曲變形區(qū)坯料變薄的特點(diǎn),取r凹′=(0.6~0.8)(r凸+t)計(jì)算:
r凹′=(0.6~0.8)(6+2)=4.8~6.4取r凹=6mm
4.2.3凹模工作部分深度的計(jì)算。
凹模工作部分的深度決定板料的進(jìn)模深度,同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度,對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。凹模深度L。及底部最小深度h如圖1所示,數(shù)值查表3,但應(yīng)保證凹模開(kāi)口寬度L凹之值不大于彎曲坯料展開(kāi)長(zhǎng)度的0.8倍。此彎曲件:凹模的深度為15~20mm,凹模底部的最小厚度為22mm,L凹=70mm。
表5彎曲U形件的凹模深度及底部最小厚度
彎曲件的邊長(zhǎng)l
材料厚度
≤2
2~4
﹥4
l0
h
l0
h
l0
h
>50~75
>75~100
>100~150
20~25
25~30
30~35
27
32
37
30
35
40
32
37
42
35
40
50
37
42
47
5 彎曲件回彈值的計(jì)算
小變形程度(r/t≥10)時(shí),回彈大,先計(jì)算凸模圓角半徑,在、再計(jì)算凸模角度;大變形程度(r/t<5=時(shí),卸載后圓角半徑變化小,僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時(shí),彎曲中心角不為90°,查相關(guān)手冊(cè),r/t=4/2=3<5,屬于大變形程度。
其回彈值可按下式計(jì)算:
△ α=α/90°△α90°
式中△α——彎曲件的彎曲中心角為α?xí)r的回彈角;
△ α90°———彎曲中心角為90°時(shí)的回彈角;
α——彎曲件的彎曲中心角。
經(jīng)查表3.2得,彎曲中心角為90°的回彈角△α90°=3°,代入得
△α=120°/90°×3°=4°
6 彎曲力的計(jì)算
U形件自由彎曲時(shí)的彎曲力F自為
=0.6kbt/(r+t)
式中——沖壓行程結(jié)束時(shí)自由彎曲的彎曲力(N);
K——安全系數(shù),一般取K=1.3;
b-彎曲件的寬度(mm);
t——彎曲件材料的厚度(mm);
——彎曲件的抗拉強(qiáng)度(MPa);
r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm)。
查表及有關(guān)資料得K=1.2,b=12mm,t=1.2mm, =450MPa,r=4mm
代入得:
=0.6kbt/(r+t)
=1.2×1.2×12×4×450/(6+4)N
=3.05424KN
改裝是設(shè)有頂件裝置和壓料裝置的單工序彎曲模,其頂件力或壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%~80%,即
(或)=K
得=(0.3~0.8)×3.15KN=(1.053~2.808)KN
取 =2KN
同理:=(0.3~0.8)×3.15KN=(1.053~2.808)KN
取=2KN
校正彎曲時(shí),校正彎曲力最大值在壓力機(jī)工作到下止點(diǎn)的位置,且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力(或接觸彎曲力),而彎曲工作過(guò)程中,二者又不是同時(shí)存在。因此查表4得P=70MPa,所以校正力F校為:
=AP=(20×39)×70N=54.6KN
式中——校正彎曲力(N);
A-——校正部分投影面積(mm2);
P——單位面積的校正力(MPa)。
表6單位面積校正力P值
材料
材料厚度t/mm
<1
1~3
3~6
6~10
10~20鋼
25~35鋼
30~40
40~50
40~60
50~70
60~80
70~100
80~100
100~120
對(duì)于校正彎曲,由于校正彎曲力比F頂和F壓大得多,故F頂、F壓可忽略不計(jì),但在這里為了保險(xiǎn)起見(jiàn),在計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力時(shí),還是將其考慮進(jìn)去。
F壓力機(jī)≥(1.2~1.3)(F校+F頂+F壓)KN
=(1.2~1.3)(54.6+2+2)KN
=(70.32~76.18)KN
故:初選壓力機(jī)型號(hào)為JB23-16.
7 模具總體設(shè)計(jì)
該模具采用彎曲單工序模,大批量生產(chǎn),采用手動(dòng)送料方式,從右向左送進(jìn)。上模主要有上模座,墊板,壓料板,凸模,凸模固定板,彈性元件,螺釘?shù)攘慵M成;下模主要有凹模,彈簧,螺釘,銷釘,頂桿,定位釘,擋料銷和下模座等零件組成。
該彎曲單工序模的動(dòng)作過(guò)程:沖壓時(shí),板料從右向左送進(jìn),由擋料銷和導(dǎo)料銷控制條料的送進(jìn)方向和步距。上模下行,進(jìn)行彎曲。彎曲過(guò)程中,彈性壓邊圈對(duì)板料起壓邊的作用,彎曲件平直度高,質(zhì)量好。彎曲完畢,上模回程,由于回彈因素,制件會(huì)卡在凹模內(nèi),由下模的頂桿將其頂出。壓料板需留出擋料銷和導(dǎo)料銷的讓位孔。
8模具主要零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)選用
8.1 支撐零件的選用
矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模板長(zhǎng)度大40~70mm,寬度可以略大于或等于凹模板的寬度,模座的厚度可以參照標(biāo)準(zhǔn)模座,一般為凹模板厚度的1.0~1.5倍。
8.2壓料裝置
該模具采用彈性壓料裝置可保證V形凸緣的平面度它有壓料板,彈性元件和螺釘組成,裝在上模。彈性卸料板孔與凸模的單邊間隙為0.2mm【(0.1~0.2)t】,在自由狀態(tài)下彈性壓料板應(yīng)高出凹模刃口面0.5~1mm,其外形尺寸一般等于或大于凹模尺寸。
8.3彎曲模的材料的選用及熱處理
表7該彎曲模的材料選取、熱處理及各部分尺寸
零件名稱
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
材料牌號(hào)
硬度/HRC
尺寸(Hmm×Lmm×bmm)
下模座
GB/T9436
HT200
——
44×200×130
上模座
GB/T9436
HT200
——
44×200×130
凹模
——
T10A
56~62
44×125×80
凸模
——
T10A
56~62
66×58×22
凸模墊板
——
T8A
43~48
6×125×80
凸模固定板
——
45
——
12×125×80
螺釘
GB/T699
45
45~48
M12
銷釘
GB/T699
45
45~48
φ12
9 設(shè)備的選定
初選壓力機(jī)的公稱壓力為160KN,即JB23-16型開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。
JB23-10型壓力機(jī)的滑塊行程為55mm,大于工件高度的兩倍,滿足彎板彎曲時(shí)的沖壓行程。
最大閉合高度:220mm
最大裝模高度:175mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度:45mm
壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸(前后×左右)300mm×450mm
模柄孔尺寸:(直接×深度)φ40mm×60mm
最大傾斜角度:35°
由于彎曲模不是標(biāo)準(zhǔn)模架,因此,需要自行設(shè)計(jì)。取上模座高度為44mm,凸模固定板高度為12mm,凹模的高度為44mm,墊板高度為6mm,下模座高度為44mm,壓料板的厚度為12mm,板料厚度為2mm,中間的安全距離為20mm。彎曲模閉合高度是指沖床運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí),模具工作狀態(tài)的高度。故模具的閉合高度為
H= + ++ + + + +
=(44+6+46+44+44)mm
=186mm
10 結(jié)束語(yǔ)
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分,是衡量一個(gè)學(xué)生專業(yè)課水平的重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所學(xué)課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí),是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練,也是我們步入工作前的一次檢驗(yàn)。
就我個(gè)人而言,通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí),對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了極為深刻的認(rèn)識(shí),是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍,回顧一個(gè)多月的設(shè)計(jì)生活,讓我感慨頗深,主要體會(huì)有以下幾點(diǎn):
(1) 扎實(shí)的基礎(chǔ)課,專業(yè)課是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)
由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深,遺忘等,而本次設(shè)計(jì)又或多或少的用到了這些知識(shí),從而迫使我認(rèn)真扎實(shí)的學(xué)習(xí)了以前的課程,并加深了對(duì)這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺(jué),如機(jī)械制圖中的各種線型的特點(diǎn)應(yīng)用,材料力學(xué)中的應(yīng)力校核,熱處理中各種材料與熱處理性能,公差配合與測(cè)量技術(shù)中公差的正確選用,模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計(jì)與制造步驟,模具材料的正確選用等。
(2) 理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性
以前的學(xué)習(xí)中,基本上是純理論的學(xué)習(xí),雖然有金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐的體味,但卻停留在表面上,沒(méi)有進(jìn)行過(guò)真正的設(shè)計(jì),從而使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié),而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)后的一次真正的練兵。我認(rèn)真回顧了以前所見(jiàn)所學(xué)的塑料模知識(shí),在腦海里反復(fù)了思考了塑料模的步驟,然后開(kāi)始到圖書館查資料作設(shè)計(jì)。在作設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我才真正感覺(jué)到眼高手低的含義,同時(shí)也“窺一斑而知全豹”,自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無(wú)遺,但是在老師們的幫助下以及自己的努力下,我終于克服了重重困難,使設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。通過(guò)向老師們請(qǐng)教,我了解到設(shè)計(jì)要面向企業(yè),面向市場(chǎng)的原則,畢業(yè)設(shè)計(jì)正是對(duì)實(shí)踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練,是我們獨(dú)立工作的前湊,將對(duì)我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
(3) 對(duì)模具設(shè)計(jì)中的安全性,經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識(shí)
在設(shè)計(jì)工作中,要不斷對(duì)安全性進(jìn)行分析,從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中,需要考慮到模具的成本問(wèn)題,經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提,成本的高直接決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,故在設(shè)計(jì)中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。
(4) 電腦成為設(shè)計(jì)中重要的輔助工具
由于工件形狀復(fù)雜,在設(shè)計(jì)中計(jì)算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度,后經(jīng)程老師指點(diǎn)迷津,通過(guò)Pro/E繪圖和計(jì)算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時(shí)采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理,精度高,方便快捷,在本次設(shè)計(jì)時(shí),要求機(jī)械繪圖,電子文檔文本,從而對(duì)AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展,對(duì)WORD,WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作,而模具CAD技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),電腦終將成為設(shè)計(jì)的必備工具,這對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義。
(5) 設(shè)計(jì)態(tài)度直接決定著設(shè)計(jì)質(zhì)量
畢業(yè)設(shè)計(jì)一般時(shí)間都足夠,但足夠的時(shí)間不一定都能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問(wèn)題外,極為重要的一點(diǎn)便是態(tài)度問(wèn)題,作為學(xué)生必須要態(tài)度謙虛、工作認(rèn)真、勤學(xué)好問(wèn)、實(shí)事求是,才能正確對(duì)待設(shè)計(jì),才有可能取得設(shè)計(jì)的圓滿成功。
總之,通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了更深的認(rèn)識(shí),得到了許多有益的啟示,這對(duì)畢業(yè)后的過(guò)渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響。在以后的工作中,我將繼續(xù)保持謙虛謹(jǐn)慎的工作作風(fēng),揚(yáng)長(zhǎng)避短,多與人交流,提高自己的個(gè)人素質(zhì)和技能積累經(jīng)驗(yàn),誠(chéng)實(shí)守信,爭(zhēng)取在事業(yè)上更上一層樓,芝麻開(kāi)花—節(jié)節(jié)高。
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編號(hào):29091611
類型:共享資源
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格式:ZIP
上傳時(shí)間:2021-09-26
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- 關(guān) 鍵 詞:
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底座
沖壓
沖孔
模具設(shè)計(jì)
- 資源描述:
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底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計(jì),底座,沖壓,沖孔,模具設(shè)計(jì)
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