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江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
設(shè)計課題:L形支架設(shè)計
系 別:機 電 系
專 業(yè):模具設(shè)計與制造
班 級:模具???
姓 名:???
學(xué) 號:???
指導(dǎo)老師: ??
完成時間:???
38
大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙 第38頁 共38頁
目 錄
引言 1
1 本課題的目的、意義與主要內(nèi)容 2
1.1 目的 2
1.2 意義 2
1.3 沖壓模具的相關(guān)研究動態(tài) 2
1.4 設(shè)計方法及步驟 4
2 零件沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟性分析和沖壓工藝分析 4
2.1 沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟性分析 4
2.2 工件零件沖壓工藝性分析 5
2.2.1零件工藝分析 6
2.2.2確定沖壓基本工序 6
2.2.3排樣方案的確定 7
2.2.4連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用 10
3 沖孔—落料-彎曲級進(jìn)模零件的設(shè)計與計算 17
3.1沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算 17
3.1.1沖壓力的計算 17
3.1.2壓力中心的計算 24
3.1.3模具主要零件尺寸計算 24
3.2.選擇沖壓設(shè)備 37
3.3沖模的閉合高度 37
3.4固定與聯(lián)接零件 38
4 模具安裝與調(diào)試 44
4.1上、下模座的安裝 44
4.1.1 上模的安裝形式與聯(lián)接 44
4.1.2 下模的安裝形式與聯(lián)接 44
4.2 調(diào)整和試模 44
4.2.1 調(diào)整模具閉合高度 44
4.2.2 調(diào)整模具間隙 45
4.2.3 試模 45
5 結(jié)論 46
謝 辭 47
參考文獻(xiàn) 48
1 本課題的目的、意義與主要內(nèi)容
1.1 目的
本次畢業(yè)設(shè)計是在完成沖壓工藝與模具設(shè)計理論課并進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)后,進(jìn)行的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是通過設(shè)計給定沖壓工件的沖壓工藝與模具設(shè)計,提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,解決工程實際問題的能力,為以后從事工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。并培養(yǎng)求是、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致的從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
1.2 意義
本次畢業(yè)設(shè)計的題目是工件的沖孔、落料及彎曲的級進(jìn)模設(shè)計,課題的主要內(nèi)容是對給定零件形狀進(jìn)行沖壓工藝性分析,提出各種可能的沖壓工藝方案,經(jīng)過分析與討論確定適合于大批生產(chǎn)的工藝方案和中批生產(chǎn)的工藝方案。進(jìn)行詳細(xì)的工藝計算,選擇沖壓設(shè)備,編制工藝文件。然后設(shè)計出中批生產(chǎn)所用的沖孔、落料、彎曲級進(jìn)模。
1.3 沖壓模具的相關(guān)研究動態(tài)
1.我國模具的發(fā)展現(xiàn)狀:
沖壓技術(shù)廣泛用于航空、汽車、電機、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。近幾年來,我國具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展,歷經(jīng)了半個多世紀(jì),近幾年來,我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展,模具設(shè)計與制造水平有了較大提高,大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具的需求量大幅度增加,模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高,模具交貨期較前縮短,模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
(1) 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。
(2) 體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模、覆蓋面大增,已從電機、電鐵芯片模具,擴大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高,模具交貨期較前縮短。
(3) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用,并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。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)展的重要動力。許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力,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)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD ,并陸續(xù)開始使用 UG、 Pro/Engineer 、I-DEAS 、Euclid-IS 等國際通用軟件,個別廠家還引進(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)計中。
(4)電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機床品種增多,水平明顯提高。
(5) 快速經(jīng)濟制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展,尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快,國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。
(6) 模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛,品種有所擴展。模具材料方面,由于對模具壽命的重視,優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。
目前,我國模具總量雖然已達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模,模具水平也已有了很大提高,但設(shè)計制造水平在總體上要工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多。隨著與國際接軌的腳步不斷加快,市場競爭的日益加劇,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進(jìn)水平至少相差10 年, 特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾更加突出,已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。
2.未來沖壓模具技術(shù)的發(fā)展趨勢。
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該要適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求。達(dá)到要求發(fā)展有以下幾項:
(1)模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化、精密化。
(2)多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合具是在多工位級進(jìn)?;A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外,還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件,而是成批的組件。
(3)熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。
(4)快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。適應(yīng)多品種、少批量生產(chǎn)方式。一方面是制品使用周期短,品種更新快,另一方面制品的花樣變化頻繁,均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此,開發(fā)快速經(jīng)濟具越來越引起人們的重視。例如,中、低 熔點合金模具、噴涂成型模具、陶瓷型精鑄模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟模具將進(jìn)一步發(fā)展??鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外,采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
(5)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期,而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。
(6)模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)。
(7)在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。
(8)高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用。
(9)模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。
(10)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
1.4 設(shè)計方法及步驟
1、查閱有關(guān)模具材料、模架結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計理論、模具設(shè)計實例等方面的文獻(xiàn),檢索相關(guān)資料和模具技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)。全面復(fù)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程,并翻譯外文資料一篇。
2、初步計算,根據(jù)所給零件圖樣,進(jìn)行必要的工藝計算,確定初步的設(shè)計方案。
3、通過相關(guān)資料和調(diào)研,熟悉各種沖壓模具的結(jié)構(gòu),模具的制造、設(shè)計和裝配流程。
4、模具設(shè)計,確定快換模架的結(jié)構(gòu)形式,結(jié)合本零件繪制模具裝配圖和指定模具的零件圖。
2 零件沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟性分析和沖壓工藝分析
2.1 沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟性分析
產(chǎn)品零件的生產(chǎn)批量對沖壓工藝加工的經(jīng)濟性起著決定性的作用。沖壓產(chǎn)品的成本構(gòu)成:C=C材+C1+C模。C材 –材料費,C1 –加工費,C模模具費。提高沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟效益的有效途徑有:
1. 提高材料利用率 一般材料費要占沖壓件成本的60%,生產(chǎn)中通過合理設(shè)計零件或改進(jìn)毛坯形狀,合理排樣、搭邊或?qū)嵭刑撞没蚶煤脧U料等;
2. 減少工序數(shù) 世界不少國家大力推行減少每個零件的工序數(shù)目。日本是瞄準(zhǔn)3-4道工序,目前其某些廠家已達(dá)到2-3道工序。因此日本沖壓件成本一般比我們低25%。其他國家也在大力推行。由于工序數(shù)減少,導(dǎo)致模具數(shù)量及模具出問題的機會減少,開動率提高,經(jīng)濟效益大幅度提高;
3. 推行“按件定隙” 經(jīng)驗證明,當(dāng)相當(dāng)間隙Z雙收15%-20%時,模具使用壽命可提高3-5倍。因各種沖壓見的使用要求不同,質(zhì)量要求各異,故其沖裁間隙也應(yīng)不同,“按件定隙”會取得最佳效益;
4. 推行“按件選?!?因?qū)_壓件質(zhì)量與批量要求差別較大,要根據(jù)具體要求及批量大小選擇各種不同模具結(jié)構(gòu)、模具材料及制模方法等。在大批量生產(chǎn)時要采用高效的多工位級進(jìn)模、復(fù)合模、高壽命的硬質(zhì)合金模等。而在小批量時,可采用一些造價低廉、制模周期短、模具材料可回收利用的各種簡易模具、組合模具或低熔點合金模等。
5. 提高生產(chǎn)率 目前世界一些國家,都在向生產(chǎn)效率要效益。有代表傾向的是(a) 建立沖壓自動線;(b)沖壓設(shè)備向多工位壓力機轉(zhuǎn)移;(c)以拉伸墊或數(shù)控拉伸墊代替雙動拉伸壓力機。由于生產(chǎn)效率高了,分?jǐn)偟絾渭馁M用減少,即降低產(chǎn)品成本增加收入。
2.2零件沖壓工藝性分析
圖2.1
圖2.2
2.2.1零件工藝分析
如上圖所示,此工件有沖孔、落料、彎曲三個工序。材料為08,板料厚度為3mm,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單,但是做出的工件要求的精度高,所以要求做出的模具的精度就相應(yīng)要高,難度就增大。在工件的展開圖中,有一個Φ6mm的孔和Φ18mm的長孔,在沖裁的時候在保證他們的精度的時候還要保證它們的同軸度,在彎曲工序的時候,要防止彎裂,并且還要保證彎曲的垂直度要夠,該工件是大批量生產(chǎn),質(zhì)量要求高,若采用單工序模不僅工藝繁瑣,而且質(zhì)量也很難保證,由于零件體積小,操作不方便,多次定位后有些尺寸難以穩(wěn)定,產(chǎn)量低、不能適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。因此采用沖壓多工位級進(jìn)模。工件的尺寸公差要求為IT7級,尺寸精度較高,模具要求的精度高。
2.2.2確定沖壓基本工序
從零件的形狀看有以下基本工序,該工件包括沖孔、落料和彎曲三個基本工序,根據(jù)基本工序可以擬定出以三種工藝方案:
方案一:采用落料à 沖孔à彎曲單工序模;
方案二:采用沖孔à落料復(fù)合模,彎曲單工序模;
方案三:采用沖孔à落料à彎曲級進(jìn)模。
分析:方案一,雖然模具結(jié)果簡單,但需要三道工序三副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高,但還是需要量副模具,需要成本還是比較高,并且沖壓后成本品件留在模具上,在清理模具上的物料時會影響沖壓速度,操作不方便。方案三,只需一副模具,工序數(shù)目少,沖孔、落料、彎曲整合為一個工序,大大提高了生產(chǎn)效率,操作方便,并能保證零件的質(zhì)量,延長模具壽命,適合大批量生產(chǎn)。綜合以上分析:本設(shè)計要求為大批量生產(chǎn),故采用方案三。
2.2.3排樣方案的確定
按沖裁工藝方法和材料的合理利用,條料的排樣方法可分為三種:
1) 有廢料排樣 沿沖件全部外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模保證,沖件精度高,模具壽命也高,但材料利用率低。
2) 少廢料排樣 沿沖件部分外形沖切,只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊間有搭邊。
3) 無廢料排樣 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件,無搭邊,沖件質(zhì)量和模具壽命更差一些,但材料利用率最高。
從零件圖上分析可知,零件形狀不算復(fù)雜,但是從外形需要和工件精度的要求來看,可以采用少廢料排料提高材料的利用率,采用合理的排樣方法才能降低廢料的比例。本設(shè)計的工件為長方形工件,考慮到效率采用一次沖出兩件產(chǎn)品的工序設(shè)計,沿板(卷)料順長度方向進(jìn)行排樣,符合材料規(guī)格及工藝要求??紤]到此為大批量生產(chǎn),結(jié)合沖壓生產(chǎn)率,沖模耐用度,沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單和操作方便,安全等因素,提出以下幾種方案:
方案一:
工位三 工位二 工位一
圖2.3
此方案采用工位緊靠排樣,只需要三個工位即可,即是,沖孔,彎曲和落料的設(shè)計,但此時排樣材料利用少。
方案二:
工位三 空位 工位二 空位 工位一
圖2.4
與方案一相比,此方案每步增加了空位的工位和改換了產(chǎn)品的排列方位。改善了凸凹模的緊湊性,在凸模固定板和凹模設(shè)計上都比較合理,增強了凸模和凹模的強度。但工件要求的精度高,此方案和方案一都存在定位精度不夠高情況,所以需要增加定位裝置。
方案三:
圖2.5
此方案是對方案二的改進(jìn),增加了兩個側(cè)刃定位,兩個定位裝置的配合提高了定位精度,滿足了加工工件的精度要求。這樣方便于凸模的固定安裝,也有利于增加凹模壁厚,這樣都加強了凸凹模的強度,并且還為側(cè)刃的安裝增加了空間。此方案緊湊,工位排布合理,并且達(dá)到了加工工件精度的要求,所以選用此方案。
4)材料利用率
材料的經(jīng)濟利用,直接取決于沖壓工件的加工工藝和排樣方法。沖壓工藝設(shè)計中,評價材料經(jīng)濟利用程度的指標(biāo)是材料利用率。
材料利用率:
實際材料面積即沖壓件(毛坯)的有效面積,它與消耗材料面積之差即為廢料。
一個步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示:
(2——1)
式中:A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積;
B—條料寬度;
S—步距。
若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗,則一張板料(或帶料、條料)上總的材料利用率為:
一張板料上總的材料利用率:
(2——2)
式中:A---一張沖裁件(毛坯)的實際面積();
---一張板料(或帶料、條料)上所沖工件總數(shù)量;
---板料長寬()。
材料利用率。如果,那么將有16%的材料變成沖壓廢料。
經(jīng)計算,本設(shè)計工件的面積為
A160。
條料寬度計算:
。
D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;
---側(cè)搭邊值;
n --- 側(cè)刃數(shù);
---側(cè)刃切去材料寬度方向尺寸。
=0.75
條料長度:3000。
所以:
5)排樣方法
①排樣方法的選擇原則
沖裁小工件或某種工件需要窄條料時,應(yīng)沿板料順長度方向進(jìn)行排樣,符合材料規(guī)格及工藝要求。
沖裁件在條料上的排樣,應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)效率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作方便與安全等。
條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案,以便經(jīng)濟地裁切板料,并減少沖壓用時間。
在可能的情況下,要求產(chǎn)品設(shè)計時修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,以減少或消除設(shè)計廢料的形成,并有可能采取小、無廢料排樣方式。
2.2.4連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用
沖模的送料定位系統(tǒng)是沖模結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其主要功能是對送入模具的條、帶、卷料實施精確定位,控制送為進(jìn)距,達(dá)到準(zhǔn)確、一致,以確保沖模沖壓時具有均勻一致的搭邊與沿邊,從而使沖件獲得更高的尺寸與形位精度。所以,定位系統(tǒng)的設(shè)計與制造是沖模設(shè)計與制造的重要環(huán)節(jié)。而沖模的定位系統(tǒng)是由各種不同的進(jìn)距限位構(gòu)成的。主要包括表2.1所列各種類型,不同規(guī)格的各種進(jìn)距限位裝置。(見表2.1)
兩工位及兩工位以上的連續(xù)模都應(yīng)設(shè)置一套由擋料、進(jìn)距控制、送進(jìn)誤差校準(zhǔn)等裝置構(gòu)成的送料定位系統(tǒng)。
1
2
表2.1
(1)靠切邊定位的側(cè)刃組件構(gòu)成的定位系統(tǒng)主要優(yōu)點如下:
①可以不間斷連續(xù)沖壓.使壓力機額定滑塊行程次數(shù)得到充分利用,生產(chǎn)效率更高。
②操作工人的手不需要也不可能進(jìn)入模具T作區(qū),故操作安全。
③便于實現(xiàn)沖壓過程的機械化與自動化。
④定位精確度可達(dá)±O.15mm甚至更高精度,比擋料銷定位高一個檔次。
⑤實際沖件的尺寸精度都在IT10級以上。
使用側(cè)刃切邊定位的主要缺點是增加了廢料量,降低了板料利用率。同時,也增大了沖裁力而且連續(xù)沖壓必然要加大所需沖壓設(shè)備的噸位,也還使沖模的制造與修理趨于復(fù)雜化。而GB與JB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三種不同斷面形狀的側(cè)刃,最大切邊長度僅40.2mm。
(2)側(cè)刃的形成沖裁
已納入國標(biāo)GB與機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB的側(cè)刃完全相同;共2類6種各38個規(guī)格,一般進(jìn)行有搭邊排樣的有廢料沖裁。標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃作為一種送料進(jìn)距限位裝置,由于其最大切邊長度Lmax=40.2mm,故僅能用于送料進(jìn)距S≤40.2mm的小型沖壓件,其使用范圍十分有限,通常僅用于:
①成批與大量生產(chǎn)料厚t≤1~2.5mm的各種金屬板料用連續(xù)模沖制的小型沖壓件并要求沖模有更高的生產(chǎn)率。
②沖壓件的尺寸與形位精度要求較高,尺寸精度高于1T10極,送料進(jìn)距S<40.2mm,送進(jìn)進(jìn)距S誤差<±0.15mm。
③沖模的送料進(jìn)距S較小,使用其他進(jìn)距限位裝置不能實施定位或達(dá)不到進(jìn)距限位精度。
④為實現(xiàn)帶、卷料的連續(xù)自動沖壓或?qū)嵤_壓過程的全機械化與自動化動作以及采用卷料進(jìn)行高速連續(xù)沖壓。為克服標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃的缺點,擴展側(cè)刃的應(yīng)用范圍,依照沖制沖件需要設(shè)計與制造非標(biāo)準(zhǔn)的異形斷面?zhèn)热?,進(jìn)行沖件的形成沖切或落料,使其具有標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃對送進(jìn)材料切邊定位的作用,又具有沖裁凸模沖切沖件局部任意形狀外廓的功能,成為專用成形側(cè)刃與落料側(cè)刃。
(3)排樣搭邊和側(cè)搭邊數(shù)值選用
搭邊可用于補償定位誤差和剪板誤差,使條料保持一定的剛度,便于送料,搭邊也是廢料,所以盡量取小,但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模,增加刃口磨損,影響模具壽命。
搭邊:
排料時在沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間設(shè)置的工藝余料稱為搭邊。搭邊有二個作用:一是補償定位誤差使條料在送進(jìn)過程中產(chǎn)生的偏移,保證沖裁件的精度要求;二是在條料送進(jìn)過程中,搭邊可起送進(jìn)定位作用,同時搭邊使沖裁后的工藝廢料有一定的剛度,利于條料的順利送進(jìn)。
搭邊是工藝廢料,從提高材料利用率考慮,搭邊值愈小愈好。但搭邊值過小,沖裁時容易翹曲或被拉斷,使沖裁件上毛刺增大;特別是沖裁較薄的材料時,還有可能被拉入凸、凹模間隙中,損壞模具刃口,降低模具壽命。因此搭邊值的設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理,其數(shù)值目前尚需由經(jīng)驗確定。一般說來,硬材料的搭邊值可小些,而軟材料的搭邊值取大一些,而較薄板料為了增大其剛度和強度也應(yīng)適當(dāng)增大搭邊值;手工送料可以使搭邊值小些。
最小搭邊值,查相關(guān)資料得:
圖2.6
側(cè)刃沖切的料邊寬度:b1=1.5mm
沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙:C=20.25=0.5mm
沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙:y=20.05=0.1mm
在有側(cè)刃切邊時的側(cè)面搭邊可以減小,取=0.75=0.75×1.5mm=1.125mm
(4)側(cè)刃+導(dǎo)正銷定距方式的使用
用側(cè)刃定距時,使側(cè)刃的實際長度和凹模型孔間步距一致,可提高送料精度。但采用側(cè)刃定距時,送料操作時的認(rèn)為因素,會產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對于工位較多的級進(jìn)模,送料的累積誤差,會使送料精度降低,對尺寸精度要求高,形狀復(fù)雜的沖件尤為明顯,因此,在側(cè)刃定距的同時增設(shè)導(dǎo)正銷的方式,在多工位級進(jìn)模中得到廣泛的應(yīng)用。
導(dǎo)正銷主要用于多工位級進(jìn)模上,用以校正側(cè)刃或擋料銷的定位誤差,提高送料的步距精度。導(dǎo)正銷安裝在凸模固定板上,分別安裝在第一個工位后和最后彎曲工位前。在第一的工位先沖出Φ5mm的導(dǎo)正孔,通過條料上的導(dǎo)正孔對條料進(jìn)行導(dǎo)正定位,導(dǎo)正銷與側(cè)刃或自動送料裝置配合使用。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入、定位和連接三部分組成。連接部分與沖孔凸模采用螺紋旋入式裝配。導(dǎo)入部分為圓弧或圓錐面,定位部分為圓柱面,定位圓柱直徑按h9制造,但考慮到?jīng)_孔后板料彈性變形收縮,孔徑縮小,導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸d應(yīng)比沖孔凸模直徑小一雙面間隙Z,按計算,Z是導(dǎo)正銷與孔徑的雙面間隙,其值與孔徑和條料厚度有關(guān),導(dǎo)向部分高度h值由條料厚度和沖孔直徑確定,見表2.2。
表2.2 導(dǎo)正銷高度h與雙面間隙Z
材料厚度t
沖孔凸模直徑
~10
>10~25
>25~50
h
Z
h
Z
h
Z
1.5
1.0
0.06
1.2
0.07
1.5
0.09
>1.5~3
0.6t
0.07
0.8t
0.09
t
0.12
>3~5
0.5t
0.08
0.6t
0.11
0.8t
0.16
注:當(dāng)沖裁件公差較小時,可取雙面間隙Z=0.01~0.03mm。
由于本設(shè)計中板料厚度為1 mm,導(dǎo)正孔為5 mm,故取Z=0.06mm,查表得h=1mm。
要正確安排側(cè)刃孔及導(dǎo)正釘。連續(xù)模的側(cè)刃孔一般安排在第一工位,而采用雙向側(cè)刃時,本設(shè)計中考慮到后面?zhèn)热械陌惭b方便,第二側(cè)刃安排在第二個工位的另一側(cè)。對于導(dǎo)正銷孔,若采用自動送料時必須要在第一工位先沖出工藝孔,而在第二工位或再隔2~4個工位的相應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)正銷孔。
圖2.7
如圖6所示沖件形狀簡單但尺寸精度要求較高。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計采用成形側(cè)刃,雖然制造復(fù)雜,但當(dāng)側(cè)刃刃部磨鈍后,條料邊緣處也不會出現(xiàn)毛刺,不影響正常送進(jìn)。通過此裁塔邊法完成側(cè)刃搭邊的切除,此側(cè)刃沖切使定位更精確。如圖6中的排樣圖所示。利用沖制工件上的18mm孔,在沖孔后的后續(xù)工位上設(shè)導(dǎo)正銷導(dǎo)正。使送料進(jìn)距S的偏差小于0.015mm。保證良好的沖壓精度。
(5)步距大小的確定
連續(xù)模中,每次送料前進(jìn)的距離稱步距。步距計算的正確與否,直接關(guān)系到工件質(zhì)量和尺寸精度。
步距的大小可按下式計算:
A=C+a1 (2——3)
式中 A—步距(mm);
C—工件最大寬度(mm);
a1—工件間搭邊寬度。
X=69+1.2=71.2mm
(6)側(cè)刃大小的確定
①側(cè)刃的長度一般應(yīng)等于步距的大小,而寬度可選擇在6~9mm即可;
②側(cè)刃的位置可以根據(jù)沖模的具體情況任意選定,如采用雙側(cè)刃時則雙側(cè)刃的距離應(yīng)為:
成形側(cè)刃尺寸計算:L=A+(0.05~0.10)mm
式中 L—成形側(cè)刃斷面沿送料方向的長度;
A—步距。
L=71.2+0.05=71.25mm,如下圖:
(8)用側(cè)刃定距時導(dǎo)料板間距離
當(dāng)條料的送進(jìn)步距用側(cè)刃定位時,導(dǎo)料板間距離
(2——4)
=65+1.51.5+21.5+0.5=70.75 mm
(2——5)
=65+1.51.5+0.1=67.25 mm
D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;
---側(cè)搭邊值;
n --- 側(cè)刃數(shù);
---側(cè)刃切去材料寬度方向尺寸。
搭邊值:=1.5 mm
側(cè)刃沖切的料邊寬度:b1=1.5mm
沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙:C=20.25=0.5mm
沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙:y=20.05=0.1mm
圖2.8
(9)側(cè)刃檔塊
在用側(cè)刃檔塊定距的級進(jìn)模中用側(cè)刃檔塊限制條料側(cè)邊沖切缺口的條料送進(jìn),側(cè)檔塊需和側(cè)刃連用。
側(cè)刃用在級進(jìn)模中,通過切掉條料旁側(cè)少量材料達(dá)到限定條料的送進(jìn)步距。側(cè)刃定位用于步距較小或材料厚度較?。╰≤1.5mm)場合,也用于對步距精度要求較高及手工送料的多工位連續(xù)模上。側(cè)刃的種類和結(jié)構(gòu)型式很多,根據(jù)側(cè)刃的截面形狀可分為三種:
a、 長方形側(cè)刃,制造和使用都很簡單,但刃口尖角磨損后,在條料的側(cè)邊容易產(chǎn)生毛刺,影響條料的送進(jìn)和定位的準(zhǔn)確性。
b、 凹型側(cè)刃,其兩端略高于主刃面,由于兩端尖角磨損而產(chǎn)生的毛刺處于條料側(cè)邊凹槽內(nèi),不會影響條料的送進(jìn)和定位,步距精度較高,但凹型側(cè)刃形狀較復(fù)雜,刃口制造難度增大,沖裁廢料也較多。
c、尖角形側(cè)刃,需要與彈簧擋料銷配合使用,每送一個步距需將條料向后拉,由于擋料銷卡住缺口而定位。尖角形側(cè)刃不浪費材料,但操作不如前者方便,只適合于生產(chǎn)率要求不太高的手工送料模具。
根據(jù)模具的需求,先選用梯形側(cè)刃。
在本模具設(shè)計中采用雙側(cè)刃,側(cè)刃沖頭的固定方法采用螺釘聯(lián)接固定,側(cè)刃的工作尺寸取0.010mm的偏差,即S 0-0.02,側(cè)刃結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故凸模尺寸可參照下圖左所示設(shè)計,側(cè)刃凹模與凸模配作,保證單面間隙均勻為0.005~0.010。
(10)側(cè)導(dǎo)板(導(dǎo)料板)
用側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)常用于單工序和級進(jìn)模中。側(cè)導(dǎo)板一般設(shè)在條料兩側(cè),一種分開制造,用于彈壓卸料板結(jié)構(gòu)中,另一種是在固定卸料板結(jié)構(gòu)中,與卸料板制成整體結(jié)構(gòu)。本設(shè)計用的是分開制造的形式。
圖2.12
3 沖孔—落料級進(jìn)模零件的設(shè)計與計算
3.1沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算
3.1.1沖壓力的計算
沖裁力
沖裁模設(shè)計時,為了合理地設(shè)計模具及選用設(shè)備,必須計算沖裁力。沖裁力是沖裁過程中,模具工作部分對材料的壓力。沖裁力在沖裁過程中隨上模行程變化而變化,故通常是指沖裁力的最大值。沖裁力是選用沖壓設(shè)備和檢驗沖模強度的重要依據(jù),沖裁力的大小與材料性質(zhì)、厚度和工件分離的輪廓長度有關(guān)。
因采用平刃口沖裁,其理論沖裁力(N)按下式計算:
F = KLtτb (3——1)
式中 L——沖裁內(nèi)、外周邊的總長,單位為mm;
t——材料的厚度,單位為mm;
τb——材料的抗切強度,單位為MPa;
K——系數(shù),一般取K=1.3;
F——沖孔力,單位為N;
為了計算簡便,也可按下式估算沖裁力:
F≈ (3——2)
式中為材料的抗拉強度,單位為MPa。
1.沖6工序孔:
圖3.1
沖孔力: F= (3——2)
查資料得 =490
F=3.14×12/4×1×490= 1230.88(N)
卸料力:
查資料得 取
推件力:
查資料得 取
凹模型口直壁高度:考慮到修模量,取,
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為:
推料力:
查資料得 取
凹模型口直壁高度:考慮到修模量,取,
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為:
2.沖2個18孔:
圖3.3
沖孔力: F= (3——2)
查資料得 =490
卸料力:
查資料得 取
推料力:
查資料得 取
凹模型口直壁高度:考慮到修模量,取,
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為:
3.沖2個腰形孔:
圖3.4
沖孔力: F= (3——2)
查資料得 =490
卸料力:
查資料得 取
推料力:
查資料得 取
凹模型口直壁高度:考慮到修模量,取,
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為:
4. 彎曲工序
剪切力: F= (3——2)
通過計算得
查資料得 =490
卸料力:
查資料得 取
推料力:
查資料得 取
凹模型口直壁高度:考慮到修模量,取,
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為:
因為在本彎曲中還要計算彎曲后的頂件力和壓料力,所以還要計算本工件的自由彎曲力:
U形件: (3——4)
式中:——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力;
B——彎曲件的寬度;
t——彎曲材料的厚度;
r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑;
——材料的抗拉強度;
K——安全系數(shù),一般取=1.3
材料抗拉強度為:=490Mpa;
則:
彎曲頂件力或壓料力:
本彎曲模設(shè)有頂件裝置和壓料裝置,其頂件力(或壓料力)可以近似取自由彎曲力的30%~80%,即
=(0.3~0.8) (3——5)
本設(shè)計中因為工件小,材料薄,作用力小,所以取彎曲力的30%,則:
()=0.3=0.3x2662.558=798.77(N)
由于沖孔、落料和彎曲是同時進(jìn)行的,故總的沖裁力為:
總卸料力為:=+++++=1905.14(N)
壓力機公稱壓力:P=1.3=1.3x88182.77=114637.6(N)≈114.6(KN)
3.1.2壓力中心的計算
沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作,必須使壓力中心與滑塊中心線相重合,對于使用模柄的中小型模具就要使壓力中心與模柄軸線相重合,否則將使沖模和壓力機滑塊承受側(cè)向力,引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損,甚至還會引起壓力機導(dǎo)軌的磨損,影響壓力機精度。在實際生產(chǎn)中,可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊,從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造考慮不宜使壓力機中心與模柄中心線相重合,這時應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。
由于本工件的排樣圖中都是中心對稱的工作圖,所以本模具的壓力中心就在中心處。
3.1.3模具主要零件尺寸計算
1.凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)凸模的長度尺寸計算
凸模長度由模具結(jié)構(gòu)尺寸確定。通常應(yīng)考慮留有修磨余量,以及模具在閉合狀態(tài)下,卸料板至凸模固定板間應(yīng)留的安全距離。這里需要考慮凸模固定板厚度,導(dǎo)料板厚度,彈簧或橡膠的厚度等因素。凸模的長度計算公式為:
(3——6)
其中--- 凸模固定板厚度(mm);
--- 卸料板厚度(mm);
---導(dǎo)料板厚度(mm)
---附加長度,主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度(0.5~1.0mm),總修磨量(4~6mm)以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板的安全距離(10~15mm)等因素確定。
故凸模的最終長度為56mm。
(2)凸模強度校核
凸模的強度在一般情況下是足夠的,可以不必做強度校核,但是,在凸模特別細(xì)長或凸模的斷面尺寸很小沖裁厚且硬的材料時,必須對凸模抗壓強度和抗彎剛度進(jìn)行校核。
凸??箟簭姸刃:?。凸模沖裁時的正常工作條件是其刃口端面承受的軸向壓應(yīng)力必須小于凸模材料的許用壓應(yīng)力,即
(3——7)
式中 ---凸模刃口端面承受的壓應(yīng)力,單位為MPa;
F---作用在凸模端面的沖裁力,單位為N;
A---凸模刃口端面面積,單位為;
---凸模材料許用壓應(yīng)力,單位為MPa。需校核的凸模如下圖:
圖3.9
沖裁力F= 1230.88(N);A=3.14得:
凸模選用材料為Cr12MoV,許用壓應(yīng)力為1000~1600MPa,此凸模強度足夠。
(3)沖裁模凸、凹模刃口尺寸的計算
根據(jù)工件尺寸精度不同和加工方法的選擇,沖裁模凸、凹模刃口尺寸技術(shù)方法有分開加工計算和配作加工計算兩種方法。本設(shè)計零件形狀簡單,并且尺寸精度要求為IT7級,屬于中高精度公差等級,故須采用分開加工加工計算方法來計算刃口尺寸。
1)分開加工計算方法的特點。
分開加工的方法就是分別規(guī)定凸?;虬寄5某叽绾凸?,分別進(jìn)行制造,用凸模與凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙變動的范圍之內(nèi),使模具的制造難度加大,主要用于沖裁件形狀簡單、間隙較大、精度較低的模具。隨著電火花、線切割等設(shè)備的應(yīng)用和加工精度的不斷提高,分別加工也越來越都地用于形狀復(fù)雜、間隙較小、精度較高的復(fù)合模、級進(jìn)模等模具。用分開加工的凸、凹模具有互換性,制造周期短,便于成批制造。采用分開加工必須滿足下列條件:
δ凸+δ凹≤ZMax-Zmin (3——9)
式中:ZMax——最大沖裁間隙;
Zmin——最小沖裁間隙;
δ凸、δ凹——分別為凸模、凹模的制造公差。凸模公差取下偏差(相當(dāng)于基準(zhǔn)軸的公差帶位置),凹模取上偏差(相當(dāng)于基準(zhǔn)孔的公差帶位置),一般可按零件公差的1/3~1/4來選?。粚τ谛螤詈唵蔚臎_裁件(如圓形件、方形件等),由于制造簡單,精度容易保證。
分開加工凸、凹模刃口尺寸計算:根據(jù)尺寸計算的原則,可對沖裁件凸、凹模工作部分尺寸確定如下。
(1) 落料
設(shè)工件的尺寸為,根據(jù)計算原則,落料時以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸基本接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸,將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
(3——10)
(3——11)
(2) 沖孔
設(shè)沖孔尺寸為,根據(jù)計算原則,沖孔時以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸,使凸模的基本尺寸基本接近或等于工件孔的最大極限尺寸,將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
(3——12)
(3——13)
(3) 孔心距
孔心距離屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一個步中,在工件上沖出孔距為兩個孔時,其凹模型孔中心距可以按下式確定。
(3——14)
上述式中:、——落料凹、凸模尺寸,mm;
、——沖孔凸、凹模尺寸,mm;
——落料件的最大極限尺寸,mm;
——沖孔件孔的最小極限尺寸,mm;
、——工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸,mm;
——工件制造公差,mm;
——最小合理間隙,mm;
——磨損系數(shù);值在0.5~1之間,它與沖件精度有關(guān),可以查相關(guān)的表或按下列關(guān)系選取:
沖件精度為IT10以上時,X=1;
沖件精度為IT11~I(xiàn)T13時,X=0.75;
沖件精度為IT14以下時,X=0.5。
、——凸、凹模的制造公差,可按IT6~I(xiàn)T7級來選取,或取,。
由工件的形狀可知,查相關(guān)的資料得沖模初始雙面間隙值Z為:=0.024mm,=0.032mm,則
-=(0.032-0.024)mm =0.008 mm
因為工件的精度為IT7,所以取X=1,沖8 mm的定位孔時,精度要求為IT10,則取X=1。則:
① 沖2xΦ6mm的孔
圖3.10
工件的精度為IT7,查得Φ6mm的孔的制造公差=0.01mm,則:
(制造精度為IT5)
校核:|δ凸|+|δ凹|≤ZMax-Zmin
0.004mm+0.004mm≤0.032mm-0.024mm
其他尺寸計算相同,不在重復(fù).
彎曲凹模尺寸設(shè)計
由于本設(shè)計模具凸模和凹模刃口尺寸是按照分開加工的計算方法進(jìn)行計算,所以凹模和凸模尺寸設(shè)計,須確定模具的雙面沖裁間隙,才能計算出凹模實際尺寸。
沖裁間隙指的是凸、凹模刃口縫隙的距離,是沖裁過程中的重要工藝參數(shù)。間隙的大小影響沖裁件的質(zhì)量,沖裁力的大小以及模具的壽命。間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素,間隙在一定的合理范圍內(nèi)時,由凸凹模刃口沿最大剪切力方向產(chǎn)生的裂紋將互相重合,制件斷面比較平直、光亮、毛刺很小。間隙過小或過大時,上、下裂紋不重合,出現(xiàn)硬擠裂或者撕裂,斷面質(zhì)量較差,毛刺較大。間隙還影響零件的尺寸和形狀精度。
間隙的大小及其沿刃口邊緣的均勻性直接影響零件剪切面質(zhì)量。選取合理間隙,保證間隙均勻,并使其在整個沖裁過程中保持間隙均勻恒定是沖裁技術(shù)的關(guān)鍵條件。間隙主要取決于材料厚度,并與沖裁輪廓、工件材料有關(guān)。
因為沖裁模凸、凹模間隙值受多種因素制約,而斷面質(zhì)量和尺寸精度在不同的行業(yè)中其要求也不相同,所以,在生產(chǎn)中很難確定統(tǒng)一的間隙數(shù)值,只能分類按照使用要求及材料性質(zhì)、板料厚度確定一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙值,只要凸、凹模間隙在此范圍內(nèi)就能沖壓出復(fù)合要求的沖壓件。合理間隙的最小值稱為最小合理間隙值,最大值稱為最大合理間隙值Zmax。設(shè)計和制造模具時應(yīng)考慮模具凸、凹模在使用中會因被磨損而使間隙增大,故應(yīng)按最小間隙值定合理間隙值Zmin,來確定模具間隙。
按凸模尺寸配制,其雙面間隙為~。沖裁間隙Z的確定查下表3.3
表3.3 沖裁模初始雙面間隙
材料厚度/mm
杜拉鋁、中硬度鋼
0.4
0.024
0.032
考慮凸、凹模的磨損,沖裁過程中凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小,凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求,并盡可能提高模具的使用壽命,設(shè)計落料模時,凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔公差范圍內(nèi)的較小尺寸;設(shè)計沖孔模時,凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔,凸、凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值。
3)凹模外形尺寸的確定
凹模外形可分為圓形和長方形兩種,其中圓形凹模已標(biāo)準(zhǔn)化。 凹模材料均選擇Cr12MoV,淬火硬度(熱處理)HRC60-64。凹模刃口尺寸較復(fù)雜,根據(jù)基本外形選用長方形凹模外形。
3.2.選擇沖壓設(shè)備
在實際生產(chǎn)中,沖裁時凸模進(jìn)入凹模的深度一般均小于沖裁材料的厚度,但在本設(shè)計中,后面一個是落料彎曲工序,所以凸模在沖壓工作時行程比較大,但有效行程還是小于壓力機的行程長度,因而沖裁模具在選擇設(shè)備時,需按總沖裁力小于設(shè)備公稱力和標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)是否達(dá)到月產(chǎn)量10件的要求,即
及每分鐘行程次數(shù):(次),(按一個月30天,每天工作8小時算)。
考慮到實際情況,故選擇公稱壓力為160kN的J23-16F開式液動壓力機。其主要參數(shù)為:
公稱壓力: 160kN
滑塊行程: 70mm
最大閉合高度:250mm
閉合高度調(diào)節(jié)量:45mm
工作臺尺寸:前后:300mm
左右:450mm
工作臺孔尺寸:前后:300mm
左右:530mm
墊板尺寸:厚度:40mm
直徑:210mm
模柄孔尺寸:直徑:40mm
深度:60mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)(不小于) (min-1)
120
立柱間距離(不小于): 220mm
表3.4
3.3沖模的閉合高度
沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時,上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須為壓力機的裝模高度相適應(yīng)。沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間,其關(guān)系式如下:
Hmax-5Hmin+10 (3——20)
則: 250-5=245mm≥166.66+40=206.66 mm <250-45+10=215mm
(最大閉合高度:250mm ;閉合高度調(diào)節(jié)量:45mm ;模具閉合高度H:166.66mm;墊板厚度40mm)
若無特殊情況,H應(yīng)取上限值,最好為 H≥Hmin+M/3,以避免因連桿調(diào)節(jié)過長而損壞連接螺紋,如果沖模的閉合高度大于壓力機最大閉和高度,沖模無法安裝。但若小于壓力機最小閉和高度,可另附加墊板,本設(shè)計中要加8.34 mm的墊板。所以,在實際生產(chǎn)中,可靈活調(diào)節(jié)。
其示意圖如圖38所示:
圖3.23沖模閉合高度計算
3.4固定與聯(lián)接零件
固定與聯(lián)接零件是用來將凸、凹模固定在上、下模座上,以及將上、下模座固定在壓力機上的零件,主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、上模座、下模座和上下模固定板,以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?
1. 模柄的類型及選擇
模柄是將上模座安裝在壓力機滑塊上的零件。選擇模具的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點和使用要求,模柄工作段的直徑應(yīng)與所選定的壓力機滑塊孔的直徑相一致。
中小型模具一般都用模柄將上模和壓力機滑塊相連接。設(shè)計模具時,選擇模柄的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點和使用要求,模柄工作段的直徑應(yīng)與所選定的壓力機滑塊孔的直徑相一致。模柄有以下四種形式:
① 整體式:模柄與上模座做成整體,適用于小型模具。
② 壓入式:與模座安裝孔用H7/h6配合,可保證較高的同軸度和垂直度。適于中小型模具。
③ 螺紋旋入式:制造和安裝方便,為防止松動擰入防轉(zhuǎn)螺釘,適合于中、小型模具。
④ 凸緣式:用螺釘與銷釘與上模座緊固在一起,使用與較大的模具。
⑤ 浮動式:可通過球面墊塊消除壓力機導(dǎo)軌誤差對沖模導(dǎo)向精度的影響。這種結(jié)構(gòu)允許模柄有少許傾斜,可以避免壓力機滑塊導(dǎo)向誤差對模具導(dǎo)向精度的影響。
本設(shè)計中,因為模具不是很大,所以在這里選用螺紋旋入式模柄,模柄材料采用Q235的A型鋼,淬硬HRC43~48制造。如圖下圖:
圖3.24
2.固定板
固定板的尺寸和輪廓應(yīng)與相應(yīng)的整體凹模一致。凸模固定板的厚度應(yīng)取凹模厚度的60%~80%,本設(shè)計中凸模固定板取凹模厚度的80%,為18mm。凸模和固定板選用H7/m6或H7/n6配合,壓入固定板后應(yīng)將底面與固定板一起磨平。固定板通常選用Q235或Q237鋼制造,壓裝配合面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到。
固定板上的型孔應(yīng)與凸模配作,并保證過盈為0~0.011mm。
如下圖:
圖3.25 凸模固定板
3.沖模模架的選用
滾動導(dǎo)向模架是在導(dǎo)柱與導(dǎo)套間裝有預(yù)先過盈壓配過的鋼珠,使進(jìn)行相對滾動摩擦運動的模架。其特點是導(dǎo)向精度高,運動剛性好,使用壽命長。主要用于高精度、高壽命的硬質(zhì)合金沖模、高速精密級進(jìn)沖模等。
滾動導(dǎo)向裝置的導(dǎo)柱、導(dǎo)套通常用GCr15軸承鋼制造,淬火硬度60~62HRC,表面粗糙度值應(yīng)到達(dá)~。襯套用黃銅H62或鋁合金LY11等材料制造。
4.上下模座
上下模座是用來安裝全部模具零件,構(gòu)成模具的總體和傳遞沖壓力。因此,模座不僅要有足夠的強度,還要有足夠的剛度。設(shè)計模座時,通常都按標(biāo)準(zhǔn)選用模架或模座,本次設(shè)計的待加工零件的尺寸不大,所以選用標(biāo)準(zhǔn)模架??紤]到零件精度等級較高,選用滾動導(dǎo)向,四導(dǎo)向模座。
上模座的尺寸為:凹模周界L=200mm、B=160mm、厚度取厚度H=40mm,材料為HT200,GB9493,時效兩次處理。
下模座的尺寸為:凹模周界L=200mm、B=160mm、厚度取厚度H=45mm,材料為HT200,GB9493,時效兩次處理。
上下模座如下圖:
圖3.26上模座 圖3.27下模座
5.墊板
墊板置于模座和固定板之間。其作用是分散凸模傳遞力。當(dāng)計算的凸模尾端承受的壓應(yīng)力大于許用壓應(yīng)力時,為防止凸模尾端壓損模座,在凸模與模座之間必須安裝淬硬磨平的墊板。凸模墊板厚度為6mm,材料選用45號鋼,熱處理硬度43~48HRC。凹模墊板的作用跟凸模墊板的一樣,凹模墊板厚度為10 mm,材料選用45號鋼,熱處理硬度43~48HRC。
如下圖:
圖3.28 凸模墊板
圖3.29 凹模墊板
6.螺釘和銷釘
用于對模具板件固定與定位,通常兩者選用相同的直徑。連接件的銷釘孔應(yīng)同時鉆、鉸,銷釘與孔采用H7/m6過渡配合。
7.卸料裝置
彈壓卸料裝置主要由卸料板、卸料螺釘和彈性元件(彈簧或橡皮)等構(gòu)成,卸料力由彈性元件提供。彈壓卸料裝置可兼起壓料的作用,因而沖裁質(zhì)量較好,平直度高,適用于薄料沖裁和質(zhì)量要求高的沖裁件。
由于零件排樣方式的特點和工件質(zhì)量要求較高,故采用分體式彈壓卸料板。卸料板只起卸料作用,卸料板上的型孔應(yīng)與凸模配作,并保證與凸模的雙面間隙為0.2mm。
8.彈簧的選用與計算
沖裁模使用的彈簧已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計模具時,只需按標(biāo)準(zhǔn)選用。選用的原則是:滿足模具的結(jié)構(gòu)、行程和作用力的要求。
圓柱螺旋壓縮彈簧:
彈性卸料裝置中的彈簧,一般不進(jìn)行強度設(shè)計,而是按標(biāo)準(zhǔn)選用。
選擇標(biāo)準(zhǔn)彈簧時應(yīng)滿足如下要求:
(1) 壓力要足夠,即
(3——21)
式中:——彈簧的預(yù)壓力;
——卸料力;
n——彈簧根數(shù)。
(2) 壓縮量要足夠,即
(3——22)
式中 ——彈簧允許的最大壓縮量;
——彈簧需要的總壓縮量;
——彈簧的預(yù)壓縮量;
——卸料板的工作行程,一般取(mm);
——凸模的總修磨量,一般取4~6(mm)。
(3) 要符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。因模具閉合高度的大小,限定了所選彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下的長度;上、下模板的尺寸限定了卸料板的面積,也就限定了允許彈簧占用的面積,所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長度,必須符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。
選擇彈簧的步驟大致如下:
a. 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定彈簧根數(shù)n,并計算出每根彈簧分擔(dān)的卸料力。
b. 據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸,初選彈簧規(guī)格,選擇時應(yīng)使所選彈簧的最大工作負(fù)荷大于。
c. 據(jù)所選彈簧序號規(guī)格,查出、,校驗是否滿足的要求≥,如滿足,則所選彈簧合適,否則按上述步驟重選。
d. 檢查彈簧的裝配高度(即彈簧預(yù)壓縮后的長度=彈簧的自由長度H-預(yù)壓縮量)、根數(shù)、直徑是否符合模具結(jié)構(gòu)空間尺寸,如符合要求,則為最后選定的彈簧規(guī)格,否則需重選。這一步,一般在繪圖過程中檢查。
板設(shè)計中彈簧的選擇:
已知:
1) 根據(jù)模具結(jié)構(gòu),初定4根彈簧,每根彈簧分擔(dān)的卸料力為:
2) 根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸,由附錄表3.5中可選序號5