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上鉸鏈固定板模具設(shè)計(jì)
緒論
沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),是對以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。在學(xué)校的近三年學(xué)習(xí)中,已完成了模具專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕,通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié),進(jìn)行已學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和應(yīng)用,提高綜合能力的培訓(xùn)及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識(shí)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)其目的在于鞏固所學(xué)知識(shí),熟悉有關(guān)資料,樹立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握設(shè)計(jì)方法,培養(yǎng)實(shí)際工作能力。通過設(shè)計(jì),使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫技術(shù)文件和閱讀技術(shù)文獻(xiàn)等方面受到一次綜合訓(xùn)練。
畢業(yè)設(shè)計(jì)要達(dá)到的具體要求是:
1.系統(tǒng)總結(jié),鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)課知識(shí)。
2.運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問題,以此進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。
3.通過某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究,達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng),掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過程和基本方法。
4.提高和運(yùn)用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué),價(jià)值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識(shí)。
改革開放以來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。近年來,模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速的發(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。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,模具制造業(yè)也相應(yīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),1995年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億,而2003年已達(dá)450億左右,年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(不含臺(tái)灣、香港、澳門地區(qū))現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點(diǎn)已超過20000家,從業(yè)人員有60萬人,模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達(dá)十多家。可以預(yù)見,我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、更為迫切的需求,特別需要發(fā)展大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。同時(shí)要求模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)周期達(dá)到全新的水平。我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機(jī)遇,無疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。
我做的是冷沖壓模具設(shè)計(jì),冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得需要零件(俗稱沖壓件或沖件)的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔJ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工,所以稱為冷沖壓。
冷沖壓與其他加工方法相比,具有獨(dú)到的特點(diǎn),所以在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件,如汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占的比重相當(dāng)大。不少過去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在已經(jīng)被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工制造,大大提高了生產(chǎn)效率,降低了成本。可以說如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝,許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率,提高質(zhì)量,降低成本,進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。
在大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí),我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí),對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解,達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題,我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí),我對于模具特別是沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí),豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí),而對于模具的制造工藝更是有了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下,同時(shí)在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體,明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍,設(shè)計(jì)中,充分利用和查閱各種資料,并與同學(xué)進(jìn)行充分討論,盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的過程中,雖然有一定的困難,但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)、同學(xué)間的討論和自己的努力下,自信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于我的水平有限,而且缺乏經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)疏漏和不妥之處,敬請各位老師指正。
設(shè)計(jì)者:范報(bào)義
2007.5.11
一 冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的地位
模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具,是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。
模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度。使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,而在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制剛板、剛帶為壞料,且在生產(chǎn)中不需加熱,具有生產(chǎn)效率高質(zhì)量好重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn),是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高,很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。
目前,工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法,以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工,一臺(tái)普通壓力機(jī)設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件,高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),飛機(jī)汽車拖拉機(jī)電機(jī)電器儀器儀表等產(chǎn)品,60%左右的零件是用模具加工出來的;而自行車手表洗衣機(jī)電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品,90%左右的零件是用模具加工出來的;至于日用五金,餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進(jìn)行。顯而易見,模具作為一種專用的工藝裝備,在生產(chǎn)中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識(shí)。
二 冷沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀
模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器燒制和青銅器鑄造,但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代化工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19世紀(jì),隨著軍火工業(yè),鐘表工業(yè),無線電工業(yè)的發(fā)展,模具開始得到廣泛應(yīng)用。第二次時(shí)間大戰(zhàn)后,隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,它又成了大量生產(chǎn)家用電器,車,電子,儀器照相機(jī),鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看,當(dāng)時(shí)美國的沖壓技術(shù)走在最前列。而瑞士的精沖,德國的冷擠壓技術(shù),蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。20世紀(jì)50年代中期以前,模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn),參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí)。根據(jù)用戶的要求制作能滿足產(chǎn)品要求的模具,但對所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)械性能缺乏了解。從1955到1965年,人們通過對模具的主要零件的機(jī)械性能和受力狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,對金屬塑性加工工藝及原理進(jìn)行深入探討,使得沖壓技術(shù)得到迅猛發(fā)展。在此期間歸納出的模具設(shè)計(jì)原則,使得壓力機(jī)械,沖壓材料,加工方法,模具結(jié)構(gòu),模具材料,模具制造方法,自動(dòng)化等領(lǐng)域面貌一新,并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代,不斷涌現(xiàn)出各種高效率,高精度 高壽命 的多功能自動(dòng)模具。其代表五十多個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模,在此期間,日本以“模具加工精度進(jìn)入微米級(jí)”而走到了世界工業(yè)的最前列。叢20 世紀(jì)70年代中期至今,計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì),制造管理等各個(gè)領(lǐng)域;輔助進(jìn)行零件圖形輸入,毛坯展開,條料排樣,確定模座尺寸和標(biāo)準(zhǔn),繪制裝配圖和零件圖,輸出NC程序(用語數(shù)控加工中心和線切割編程)等工作,使得模具設(shè)計(jì),加工精度與復(fù)雜性不斷提高,模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國際上計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)發(fā)展趨勢是:繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng),以滿足復(fù)雜零件和模具的要求;在CAD和CAM的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)(CIMS);開展塑性成型模擬技術(shù)(包括物理模擬和數(shù)學(xué)模擬)的研究,以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實(shí)用性;開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布試數(shù)據(jù)庫,發(fā)展專家系統(tǒng)和智能CAD等。
我國模具工業(yè)是19世紀(jì)末20世紀(jì)初隨著軍火和鐘表業(yè)引進(jìn)的壓力機(jī)發(fā)展起來的。從那時(shí)到20世紀(jì)50年代處,模具多用作坊式生產(chǎn),單憑工人經(jīng)驗(yàn),用簡單的加工手段進(jìn)行制造。在以后的幾十年中,隨著國民經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模發(fā)展,模具工業(yè)進(jìn)步很快。當(dāng)時(shí)我過大量引進(jìn)蘇聯(lián)的圖紙 設(shè)備和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),其水平不低于當(dāng)時(shí)工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。此后直到20世紀(jì)70年代末,由于錯(cuò)過了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大浪潮,我國的模具業(yè)沒有跟上世界的發(fā)展步伐。20世紀(jì)80年代末,伴隨加點(diǎn) 輕工 汽車生產(chǎn)線模具的大量進(jìn)口和模具國際化的呼聲日益高漲,我國先后引進(jìn)了一批現(xiàn)代化的模具加工機(jī)床。在此基礎(chǔ)上,參照益友的進(jìn)口模具,我過成的復(fù)制了一批替代品,如汽車覆蓋件模具等。模具國際化雖然使我過的模具制造水平逐漸趕上國際先進(jìn)水平,但計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面仍然存在很大差距。
我國模具CAD/CAM技術(shù)從20實(shí)際80年代起步,長期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段,所用軟件多為進(jìn)口的圖形軟件,數(shù)據(jù)庫軟件,NC軟件等,自主開發(fā)的軟件缺乏通用性,商品化價(jià)值不高,對許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā),經(jīng)濟(jì)效益不顯著。針對上述情況,國家有關(guān)部門制定了相關(guān)政策和措施。在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列經(jīng)濟(jì)政策支持和引導(dǎo)下?!熬盼濉逼陂g外過模具工業(yè)發(fā)展迅速,模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了較大改善,模具商業(yè)化水平提高了近10%,中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高,模具進(jìn)出口比例也逐步趨向合理。
我國模具工業(yè)起步晚,基礎(chǔ)差,就總量來看,大型、精密、復(fù)雜長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進(jìn)一步振興模具工業(yè),國家有關(guān)部門進(jìn)一步部署:全面分析我國的模具工業(yè)的現(xiàn)狀和差距。提出發(fā)展思路和建議以及政策措施。相信在政府的大力支持下,通過本行業(yè)的相關(guān)企業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力,我國模具工業(yè)水平必將大大提高,為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。
第一章 落料彎曲沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)
1.1 原始資料
工件名稱:固定板
工件簡圖:如圖
材料:Q235
料厚:0.2mm
產(chǎn)量:大批量
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
(1)零件工藝性分析;
(2)模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算;
(3)模具總體設(shè)計(jì);
(4)模具主要零部件設(shè)計(jì);
(5)模具裝配圖的確定及工作原理;
(6)工件成型出現(xiàn)的工藝質(zhì)量問題及解決措施
第2章 工件工藝性分析
2.1 工藝性
沖裁件的工藝性是指工件對沖壓加工工藝的適合性。良好的工藝性體現(xiàn)在材料消耗少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,操作簡單等方面。
2.2 工件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此工件有落料.沖孔.彎曲三道工序,材料為Q235,具有良好的沖壓性能,可以進(jìn)行沖壓。因?yàn)榇斯ぜ柽M(jìn)行彎曲,而彎曲模沒有固定的結(jié)構(gòu)形式,有可能設(shè)計(jì)簡單.也有可能設(shè)計(jì)復(fù)雜。這需工件的材料性能.形狀.精度要求和產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析。此工件材料為Q235適合彎曲。又因此工件彎曲部分呈矩形,精度要求一般,模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對簡單。斷面是矩形,確定工序只需一次彎曲。本工序只完成彎曲工藝。由于零件圖未注公差尺寸,屬于未注公差尺寸。在此精度取IT12-13級(jí), 可滿足沖裁件的精度要求。
第3章 確定工藝方案
3.1 確定工藝方案的主要原則
概括起來主要有以下三點(diǎn):
(1)保證沖裁件的質(zhì)量
(2)經(jīng)濟(jì)性原則
(3)安全性原則
3.2 確定工藝方案
該工件包括落料、彎曲兩個(gè)基本工序,可有以下三種工藝方案:
方案一:落料---彎曲---沖孔 單工序模
方案二:落料---彎曲---沖孔 級(jí)進(jìn)模
方案三:落料---彎曲---沖孔 復(fù)合模
方案一 模具結(jié)構(gòu)比較簡單,但需兩道工序。模具成本高,生產(chǎn)率較低,很難滿足批量生產(chǎn)要求
方案二 只需一副模具,生產(chǎn)率較高。但由于工件長度較長,送料步距較遠(yuǎn),超作不方便。
方案三 只需一副模具,生產(chǎn)率高,工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案比較分析,該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
第4章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 排樣方式確定
沖裁件在條料、帶料和板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率降低成本,保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。故排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則:
⑴提高材料利用率;
⑵合理排樣方法使操作方便,勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全;
⑶模具結(jié)構(gòu)簡單,壽命長;
⑷保證沖件質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。
條料排樣可分三種,有廢料排樣 、少廢料排樣、 無廢料排樣。由于工件形狀比較特殊,采用有廢料排樣中的直排。
采用直排排樣方案.如圖
圖2
4.2 計(jì)算最小搭邊值及零件毛坯面積
排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊值要合理確定,搭邊值過大,材料利用率雖高,但過小時(shí)搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖裁件毛刺,有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙,造成沖裁力不均,損壞模具刃口,因此確定搭邊值時(shí)應(yīng)考慮如下因素:
①材料的力學(xué)性能,軟材料,脆材料,搭邊值要大一些;硬材料,搭邊值可小一些;
②材料的厚度,材料越厚,搭邊值也越大;
③零件的形狀和尺寸,零件外形越復(fù)雜,圓角半徑越小,搭邊值越大;
④排樣的形式,對排的搭邊值大于直排的搭邊值;
⑤送料及擋料方式,用手工送料且有側(cè)壓裝置的搭邊值可小一些,用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些;
⑥卸料方式,彈性卸料比剛性卸料的搭邊值要小一些
查表 2.5.2
最小搭邊值 a=2.5 a=2.8
確定料寬 B=49+2.8+2.8=54.6mm
因工件是彎曲件,所以
工件展開長度: L=l+l+l +0.6t (如圖)
L=60+3+38.5+0.63
=103.3mm
圖3
沖壓件毛坯面積 A = 103.354.6 = 5640.18mm
步距 S =103.3
一個(gè)步距材料利用率 = A/BS100%=72.87%
A ------- 一個(gè)步距內(nèi)沖壓件的實(shí)際面積
B ------- 條料寬度
S ------- 步距
4.3 沖壓力計(jì)算
因該模具采用復(fù)合模
由公式:
F=KLt
=1.3(1002+492)3700
= 813540N
式中:
F -------沖壓力
L ------- 沖裁件周邊長度
t -------料厚
-------材料抗剪強(qiáng)度
K -------安全系數(shù) 取1.3
卸料力 F = KF =32541.6 N K----0.04
推件力 F = n K F =36609.3 N K----0.45 n取1
頂件力 v F = KF =40677N K----0.05
式中:K、 K、 K、-----卸料力、推件力、頂件力系數(shù)
n----同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)
沖壓工藝總力=沖裁力+卸料力+頂件力+推件力=923.38 KN
4.4 壓力中心計(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。
計(jì)算其壓力中心的步驟如下:
〔1〕、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖(見圖)
〔2〕、在任意距離處作x-x軸y-y軸
〔3〕、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
〔4〕、分別計(jì)算每一個(gè)凸模刃口輪廓的周長LLL……L (見簡圖)
計(jì)算數(shù)值看下表:
圖4
表-1壓力中心數(shù)值
基本要素長度L/mm
基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
x
y
40
-20
24.5
24.5
-40
12.25
24.5
-40
-12.25
40
-20
-24.5
66.65
30
-14.5
24.5
60
12.25
60
30
24.5
合計(jì)280.5
0
22.25
4.5 彎曲力計(jì)算
F=0.7KBt/(r+t)=0.7*1.3*43*9*800/4.2=67080N
式中:
F ------彎曲力
B ------彎曲件寬度
t ------彎曲材料厚度
r ------彎曲件內(nèi)彎曲半徑
-------材料的抗拉強(qiáng)度
K ------安全系數(shù) 一般取1.3
4.6 校正時(shí)的彎曲力計(jì)算
F=A p=20*40+40*40*
=128360N
式中:
F------ 校正彎曲應(yīng)力
A ------- 校正部分投影面積
P ------- 單位面積校正力
4.7 彎曲中性層確定
根據(jù)中性層的定義,彎曲件的坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度。中性層位置以曲率半徑,表示通常用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定:
= r + xt = 1.2+0.24*3=1.92
式中:
r--------- 零件的內(nèi)彎曲半徑 取1.2
t --------- 材料厚度 取3
x -----------中性層位移系數(shù) 查表3.4.1 取0.24
4.8 回彈量計(jì)算
由于 r/t=1.2/3<(5~8) 所以彎曲半徑回彈值一般不大,實(shí)際生產(chǎn)中只考慮角度回彈,查表3—12 Q235 回彈角度為-1~130°取0°
4.9 工作零件刃口尺寸的計(jì)算
凸、凹模的刃口尺寸和公差直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及公差來保證。因此正確確定凸凹模刃口尺寸和公差,是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
計(jì)算凸模或凹模尺寸,首先是根據(jù)凸模或凹模磨損后輪廓變化情況,正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大變小還是不變這三種情況,然后分別按不同的公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸:Aj=(Amax-x△)0+0.25△
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸:Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸:Cj=(Cmin+0.5△)60.125△
由于凹模刃口在磨損后尺寸會(huì)變大,故采用a類尺寸
查表2.3.3 得間隙值 Z=0.460mm Z=0.640mm
查表2.4 凸凹模制造公差分別為 =0.025mm =0.035mm
校核 :
Z— Z= 0.640 - 0.460= 0.180
+ = 0.025 + 0.035 = 0.060
滿足:
Z—Z+ 條料
4.9.1凹模刃口尺寸計(jì)算
因工件取IT12 到IT13級(jí) ,磨損系數(shù)X取0.75對外輪廓落料,由于形狀復(fù)雜故采用配合加工法,其凸凹模刃口尺寸計(jì)算如下:
當(dāng)0.5時(shí) x=0.5
當(dāng)0.5時(shí) x=0.75
由DA=(Dmax–x△)
100A=(100 – 0.750.30) =99.77
49A=(49 – 0.750.6) =49.55
20A=(20 – 0.750.6) =19.55
9A = (9 – 0.750.6) =8.55
6A =(6-0.750.6)=5.55
切料處相當(dāng)于落料,應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)。因此還應(yīng)換算到凸模基準(zhǔn)進(jìn)行配研。次處為雙面剪切,與凹模之間的間隙為一般沖裁模單邊間隙的2/3,因此 ,
Z= =0.153mm
Z==0.213mm
4.9.2 凸模刃口計(jì)算
查表,取δT=25
根據(jù)公式 D =(D-Z)
100=(100-0.46)=99.54
49=(49-0.46)=48.54
20=(20-0.46)=19.54
9=(9-0.46)=8.54
6=(6-0.46)=5.54
4.9.3 沖孔計(jì)算:
dT= (dmin+ x△)=(7-0.75*0.6)=7.45 mm
dA =( dT + Z)= (dmin+ x△+ Z)=(7.43+0.75*0.6+0.46)
=8.34 mm
4.9.4 孔心距:
孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸.在同一工步中,在工件上沖出孔矩為L+△/2,當(dāng)兩個(gè)孔時(shí),其凹模型孔中心矩Ld可以按照下式確定:
Ld= L+△/8
所以:L1=30+0.6/8=30+0.075=30.075 mm
L2=15+0.6/8=15.075 mm
L3=85+0.6/8=85.075 mm
第五章凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1凸模長度計(jì)算
凸模長度L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定,根據(jù)模具應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)取凸模長度為70mm
5.2凸模圓角半徑
當(dāng)工件的相對彎曲半徑r/t較小時(shí),凸模圓角半徑rT取等于工件物彎曲半徑,但不應(yīng)小于最小彎曲半徑0.175,所以凸模半徑等于r=1.6
5.3凹模高度計(jì)算
根據(jù)公式:H=kb=0.399.77=24.94 mm
由于工件還得進(jìn)行一次彎曲,凹模與上模座,不需要用固定板,因此凹模高度根據(jù)設(shè)計(jì)需要取60 mm
式中:H----- 凹模厚度
k-----系數(shù) 查表2.9.5 取0.3
b-----凹模刃口的最大尺寸
5.4凹模最小壁厚確定
凹模壁厚 C=(1.5~2)H
≈80 mm
根據(jù)工件尺寸即可以估算出,模周界尺寸為260209mm
凹模材料:由于制件大批量生產(chǎn),對凹模材料強(qiáng)度要求較高,因此選Cr12MoV鋼。
5.5橡皮的確定
橡皮的自由高度:
根據(jù)工件材料厚度為3mm,沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模的深度取1mm,考慮模具維修時(shí)刃磨留量2mm,則總的工件行程,h工件=6mm,根據(jù)式(8-5),
橡皮的自由高度h自由= h工件/(0.25∽0.30)=20~24mm 取h自由=24mm
模具在組裝時(shí),橡皮的預(yù)壓量為
H預(yù)=10%~15%h自由=2.4~3.6mm
H預(yù)=3mm
由此,可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為28mm。
第六章 模具總體設(shè)計(jì)
6.1基本結(jié)構(gòu)形式:
6.1.1正倒裝結(jié)構(gòu)
根據(jù)上述分析,本零件的沖制包含落料,彎曲等工序。而且已確定為采用復(fù)合模沖壓,因此選用正裝結(jié)構(gòu)。
6.1.2 送料方式:人工送料
6.1.3導(dǎo)向方式:由于本零件的聲產(chǎn)是大量生產(chǎn)采,為確保送料開敞性,選用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架
6.1.4 卸料方式:本零件沖壓工序中含落料工序,所以有落料機(jī)構(gòu),又因?yàn)榱慵_壓中還有彎曲機(jī)構(gòu),所以選用彈性卸料板。
6.2 基本尺寸
凹模板尺寸為280 240mm,其他模板尺寸取為凹模板平面尺寸一致。
墊板厚度 10 mm
凸模固定板厚度 30 mm
壓料板厚度 20 mm
凹模板厚度 70mm
模架
模架采用中等精度,中小尺寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架(GB2855.5-81),從右向左送料,操作比較方便。
上模座 L/mm B/mmH/mm= 280 240 45
下模座 L/mm B/mmH/mm= 280 240 50
導(dǎo)柱 d/mm L/mm =35210
導(dǎo)套 d/mm L/mm D /mm = 35 115 43
從結(jié)構(gòu)初算出模具的閉和高度:
H閉 = (45+10+70+50+60-1)= 234mm
6.4 模柄
選壓入式模柄 (GB2826.1-81)
6.5 定位裝置
采用擋料銷 (GB2870-81)材料為45鋼
6.6 導(dǎo)料裝置
采用導(dǎo)料銷 材料為45鋼
第七章 壓力機(jī)型號(hào)確定及校核
7.1 沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
⑴壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力,即,式中—所選壓力機(jī)的噸位,—沖裁時(shí)的總力;
⑵根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程(沖程)次數(shù),如復(fù)合模工作需從模具中間出件,最好選用可傾式壓力機(jī)。
⑶根據(jù)模具尺寸大小,安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺(tái)面尺寸,如有推件時(shí)應(yīng)考慮臺(tái)面孔的大小使沖后有關(guān)零件能自由通過。
⑷選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具是否匹配。
⑸模柄直徑,長度尺寸是否與壓力機(jī)滑塊模柄直徑、深度尺寸相當(dāng)。
⑹壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)該是拉深深度的2∽2.5倍。
⑺壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)當(dāng)保證有最高的生產(chǎn)效率。
⑻壓力機(jī)應(yīng)該使用方便和安全。
為安全起見,防止設(shè)備的超載,可按公稱壓力的原則選取壓力機(jī)。由于沖壓力比彎曲力大的多, 因此 ,根據(jù)沖壓力來確定壓力機(jī)型號(hào) 查資料,選用開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-63
該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)系數(shù)為:
型號(hào)J23-63
公稱壓力2000KN
滑塊行稱160mm
最大閉合高度450 mm
最大裝配高度280mm 80 250 mm
連桿調(diào)節(jié)度130mm工作臺(tái)尺寸710 1120 mm
墊板尺寸80 250 mm
模柄孔尺寸φ7080 mm ( 直徑深度)
最大傾角25
經(jīng)校核壓力機(jī)能滿足使用要求。
第八章 模具工件零件的加工工藝
8.1沖裁模凸、凹模的技術(shù)要求及加工特點(diǎn)
沖裁屬于分離工序,沖裁模凸、凹模帶有鋒利刃口,凸、凹模之間的間隙較小,其加工具有如下特點(diǎn):
①凸、凹模材質(zhì)一般是工具鋼或合金工具鋼,熱處理后的硬度一般為58∽64HRC,凹模比凸模稍硬一些。
②凸、凹模精度主要根據(jù)沖裁件精度決定,一般尺寸精度在IT6∽IT9,工作表面粗糙度在Ra值為1.6∽0.4μm。
③凸、凹模工作端帶有鋒利刃口,刃口平直(斜刃除外),安裝固定部分要符合配合要求。
④凸、凹模裝配后應(yīng)保證均勻的最小合理間隙。
⑤凸模的加工主要是外形加工,凹模的加工主要是孔(系)加工。凹模型孔加工和臺(tái)階式凸模加工常用線切割方法。
8.2凸、凹模加工的工藝方案:
方案一:下料→鍛造→退火→毛坯外形加工(包括外形粗加工、精加工、基面磨削)→劃線→刃口輪廓粗加工→刃口輪廓精加工→螺孔、銷孔加工→淬火與回火→研磨或拋光;
方案二:下料→鍛造→退火→毛坯外形加工(包括外形粗加工、精加工、基面磨削)→劃線→刃口輪廓粗加工→螺孔、銷孔加工→淬火與回火→采用成形磨削進(jìn)行刃口輪廓精加工→研磨或拋光;
方案三:下料→鍛造→退火→毛坯外形加工→螺孔、銷孔、穿絲孔加工→淬火與回火→磨削加工上、下面及基準(zhǔn)面→線切割加工→鉗工修整;
具體分析:
方案一,鉗工工作量大,技術(shù)要求高,適用于形狀簡單,熱處理變形小的零件;
方案二,能消除熱處理變形對模具精度的影響,使凸、凹模的加工精度容易保證,可用于熱處理變形大的零件;
方案三,主要用于以線切割加工為主要工藝的凸、凹模加工,尤其適用形狀復(fù)雜,熱處理變形大的直通式凸模、凹模零件。
8.3 工件零件加工方案的確定
本副沖裁模具設(shè)計(jì),模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件。由于本副模具的工作零件形狀相對比較簡單,凸凹模,落料凹模熱處理變形大,故采用方案三;彎曲凸模和沖孔凸模形狀簡單,且熱處理變形小,故采用方案一。例如:表—2沖孔凸模II加工工藝過程、表—3凹模加工工藝過程。
模具典型零件機(jī)械加工工序卡
零件圖號(hào)
08
零件名稱
沖孔凸模II
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成圓棒φ18mm×80mm
2
熱處理
退火
3
車削
按圖車全形,單邊留0.2mm精加工余量
車床
4
熱處理
按熱處理工藝,淬火、回火達(dá)到58∽62HRC
5
磨削
磨外圓,兩端面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
磨床
6
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
7
檢驗(yàn)
表—2沖孔凸模II加工工藝過程
模具典型零件機(jī)械加工工序卡
零件圖號(hào)
11
零件名稱
凹模
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成長方體300mm×260mm×80mm
空氣錘
2
熱處理
退火
3
粗刨
刨六面達(dá)到284mm×244mm×74mm,互為直角
牛頭刨床
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨光六面,互為直角
磨床
6
鉗工劃線
劃出各孔位置線,型孔輪廓線
7
銑漏料孔
達(dá)到設(shè)計(jì)要求
銑床
8
加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔
按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔
鉆床
9
熱處理
按熱處理工藝,淬火、回火達(dá)到60∽64HRC
10
磨平面
磨光上、下平面
磨床
11
線切割
按圖紙切割型孔達(dá)到尺寸要求
電火花線切割機(jī)床
12
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
13
檢驗(yàn)
表—3凹模加工工藝過程
第九章 裝配
在裝配之前必須先研究圖樣,根據(jù)模具的技術(shù)要點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要求,確定合理的裝配次序和裝配方法。此外,還應(yīng)檢查模具零件的加工質(zhì)量,如凸凹模刃口尺寸等,然后按照規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行裝配。裝配的次序方法如下。
9.1主要組件的裝配與調(diào)試
9.1.1模柄的裝配
因?yàn)檫@副模具的模柄是從上模座的下邊向上壓入的,所以在安裝凸模固定板和墊板之前應(yīng)把模柄先裝好。
模柄與上模座的配合要求為,裝配時(shí)先在壓力機(jī)上將模柄壓入。再加工定位銷釘孔或螺釘孔。然后把模柄端面突出部分銼平或磨平。安裝好模柄后用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。
9.1.2凸模裝配
凸模與固定板之間的配合要求為,裝配時(shí)先再壓力機(jī)上將凸模壓入固定板內(nèi),檢查凸模的垂直度,然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平。為了保持凸模刃口鋒利,還應(yīng)將凸模端面磨平
9.1.3 彈壓卸料板的裝配
彈壓卸料板起壓料和卸料作用。裝配時(shí),應(yīng)保證它與凸模之間具有適當(dāng)?shù)拈g隙,其裝配方法是,將彈壓卸料板套在已裝入固定板的凸模內(nèi),在固定板與卸料板之間,墊上平行墊板,并用平行夾板將它們夾緊,然后,按照卸料板上的螺孔在固定板上投窩,拆開后鉆固定板上的螺釘孔。
9.2總裝配
模具的主要組件裝配完畢后,開始進(jìn)行總裝配。為了使凸模凹模易于對中,總裝配時(shí)必須考慮上下模的裝配順序,否則可能出現(xiàn)無法裝配的情況。上下模的裝配順序與模具結(jié)構(gòu)有關(guān),通常是看上下模中哪個(gè)位置所受的限制大就先裝。用另一個(gè)去調(diào)整位置,根據(jù)這個(gè)道理,一般沖裁模的上下模裝配次序按下面的原則來選擇。
9.2.1 無導(dǎo)柱模具裝配
對于無導(dǎo)柱模具,凸凹模間隙是在模具安裝導(dǎo)機(jī)床上進(jìn)行調(diào)整的,上下模的裝配次序沒有嚴(yán)格要求,可以分別進(jìn)行裝配。
9.2.2 導(dǎo)柱模裝配
對于凹模裝在下模上的導(dǎo)柱模一般先裝下模。
對于導(dǎo)柱復(fù)合模一般先裝上模,然后找正下模的位置,這樣可以保證上模中的卸料裝置于與模柄中心對正,否則將會(huì)出現(xiàn)無法裝配的困難。
9.2.3裝配步驟
如圖所示 凸凹模裝在下模座上,為了便于操作,一般先裝下模。裝配步驟如下:
a.把卸料板16放在凸凹模18上,然后把凸凹模裝在下模座20上。
b.找正凸凹模位置后,先在下模座上投窩,加工螺紋孔;然后加工銷釘孔。裝入銷釘,擰緊螺釘。
c.把已裝入固定板7的凸模10、11插入凹模內(nèi),固定板與凹模之間墊上適當(dāng)高度的平行墊鐵,再把上模座4放在固定板上,將上模座和固定板夾緊,并再上模座上投卸料孔窩和緊固螺釘過孔窩。拆開后鉆孔。然后放入墊板,擰上緊固螺釘。
d. 調(diào)整凸凹模間隙
調(diào)整間隙可用透光法,即將模具翻過來,把模柄夾再虎鉗上,用手燈照射,從下模座的漏料孔中觀察間隙大小和是否均勻。
調(diào)整間隙也可以用切紙法進(jìn)行,即以紙當(dāng)作零件,用手錘敲擊模柄,再紙上切出沖件的形狀來。根據(jù)紙樣有無毛刺和毛刺是否均勻,可以判斷間隙大小和均勻性。如果紙樣上輪廓沒有毛刺或毛刺均勻,說明間隙是均勻的。如果局部有毛刺說明間隙部均勻。調(diào)整間隙時(shí)用手錘輕輕敲擊固定板的側(cè)面,使凸模位置改變,以得到均勻間隙。
e.調(diào)整間隙后加工銷釘孔,裝入銷釘。
f.將彈壓卸料板11裝在凸凹模上,并檢查它是否能靈活得移動(dòng)。
g.安裝其它零件。
h.試沖與調(diào)整
i.打標(biāo)記交付生產(chǎn)使用。
總結(jié)
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的,它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí),也是一次理論與實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們學(xué)習(xí)中占有很重要的地位。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識(shí),同時(shí)感觸最深刻的是:所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長時(shí)間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課:如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解,使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題,如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料,保證工件的經(jīng)濟(jì)性,加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊等重要設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行查詢,我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過程中對資料的查詢和運(yùn)用。通過這次設(shè)計(jì),我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容,盡管三者的工作內(nèi)容不同,但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對給定的產(chǎn)品圖樣,根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件,從對產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計(jì)算,制定出合理的工藝方案,最后編寫沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定、工序順序的安排、工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計(jì)原則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程,在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后,設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備想適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu),然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過程。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料,請教各位老師有關(guān)模具方面的問題,并且和同學(xué)的探討,模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題,使我在這短暫的時(shí)間里,對模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸,從了解到熟悉,這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程,我對模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力,我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào),為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中得到了原紅玲、翟德梅、楊占堯、于智宏、等幾位指導(dǎo)老師的大力支持和幫助,再次表示誠摯的感謝!
感謝各位老師在三年之中的教導(dǎo)和在做設(shè)計(jì)的過程中對我的幫助。使我在大學(xué)三年里不但學(xué)到了更多知識(shí),而且學(xué)到了怎么做人、怎么做事。在此衷心對各位老師的辛勤教導(dǎo)表示感謝。雖然我就要走出校進(jìn)入社會(huì),但是老師對我的教導(dǎo)和幫助我想我一輩子也不會(huì)忘記!那講課的聲音在我耳邊久久回蕩,那寫字的身影在腦海里留下了深深的印記,如果還有下一次做學(xué)生我仍然選擇做您的學(xué)生!
畢業(yè)之后,我一定會(huì)努力工作的,不辜負(fù)各位老師對我們的深切期望,在這里也說一聲:老師你辛苦了。
祝各位老師,身體健康、萬事如意!
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