后支架零件沖壓模具設(shè)計(jì)
后支架零件沖壓模具設(shè)計(jì),支架,零件,沖壓,模具設(shè)計(jì)
1 緒論1.1 背景模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、適應(yīng)性很強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù),或稱成型工具、成型工裝產(chǎn)品,是技術(shù)含量高、附加值高、使用廣泛的新技術(shù)產(chǎn)品,是價(jià)值很高的社會(huì)財(cái)富。由于模具生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具己廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)和電器產(chǎn)品、電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、儀表、家用電器產(chǎn)品與辦公設(shè)備、汽車、軍械、通用機(jī)械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。模具技術(shù)水平的高低,己成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。目前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段,國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯,這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面,國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展,另一方面,模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)的趨向也十分明顯。因此,放眼未來,國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好,預(yù)計(jì)中國(guó)模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展,我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó),而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的行列邁進(jìn)?!笆晃濉逼陂g,中國(guó)模具工業(yè)水平不僅在質(zhì)和量的方面有很大提高,而且在行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時(shí),變的越來越復(fù)雜,而產(chǎn)品的制造離不開模具,利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)不但提高模具的制造精度而且還縮短了設(shè)計(jì)及加工的時(shí)間。國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家都擁有上萬個(gè)模具企業(yè)與支持模具企業(yè)或?yàn)槟>咂髽I(yè)提供生產(chǎn)裝備的企業(yè)相組成的強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。這是為適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)品工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的重要條件和特點(diǎn)。如汽車的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)需要一大批專業(yè)性模具企業(yè)為其提供模具,同時(shí)根據(jù)汽車零件的生產(chǎn)技術(shù)要求,這些模具企業(yè)還配有相應(yīng)的先進(jìn)技術(shù)裝備,包括數(shù)控計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、CAD/CAM系統(tǒng),以及各種工藝裝備。模具的社會(huì)效益很高,是高技術(shù)含量的社會(huì)產(chǎn)品,其價(jià)值和價(jià)格主要取決于模具材料、加工、外購(gòu)件的勞動(dòng)與消耗三項(xiàng)直接發(fā)生的費(fèi)用和模具設(shè)計(jì)與試模等技術(shù)費(fèi)用,后都,是模具價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)格的主要組成部分,其中一部分技術(shù)價(jià)值計(jì)入了市場(chǎng)價(jià)格,而更大一部分價(jià)值,則是模具用戶和產(chǎn)品用戶受惠變?yōu)樯鐣?huì)效益。如電視機(jī)用模,其模具費(fèi)用公為電視機(jī)產(chǎn)品價(jià)格的1/30001/5000,盡管模具的一次投資較大,但在大批量生產(chǎn)的每臺(tái)電視機(jī)的成本中僅占極小的部分,甚至可以忽略不計(jì),而實(shí)際上,很高的模具價(jià)值為社會(huì)所擁有,變成了社會(huì)財(cái)富。所以設(shè)計(jì)模具具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。冷沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝,隨著工業(yè)水平的不斷進(jìn)步,冷沖壓技術(shù)和設(shè)備日益完善,在汽車、機(jī)械制造、電子電器等行業(yè)中,沖壓加工得到了廣泛的應(yīng)用。大到汽車的覆蓋件,小到鐘表以及儀器儀表元件,大多是由冷沖壓方法制成的。學(xué)習(xí)、研究和發(fā)展冷沖壓技術(shù),對(duì)發(fā)展我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)具有重要意義。傳統(tǒng)的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)只能在眾多簡(jiǎn)化和假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算,然后依靠大量的經(jīng)驗(yàn),反復(fù)試模、修模來保證沖壓件的成形品質(zhì)。從而拖延新產(chǎn)品的開發(fā),造成研發(fā)成本過高,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)的地位。70年代起,有限元法開始應(yīng)用于板料成形過程的模擬,各種成熟的CAE仿真軟件應(yīng)用于模具工業(yè)中,有效地用來解決模具制造中的難題如拉裂、起皺、回彈的預(yù)測(cè)。伴隨沖壓成形的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)日漸成熟,并在沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中發(fā)揮出越來越大的作用,成熟的仿真技術(shù)可以減少試模次數(shù),在一定條件下還可使模具和工藝設(shè)計(jì)一次合格從而避免修模。這就可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期,降低開發(fā)成本,提高產(chǎn)品品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1.2 冷沖模成形特點(diǎn)沖壓模具-在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。沖壓-是在室溫下,利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備,是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等,與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低,是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個(gè)主要特征分類:根據(jù)工藝性質(zhì)分類()沖裁模沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。()彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。()拉深模是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。()成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。根據(jù)工序組合程度分類()單工序模在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。()復(fù)合模只有一個(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。()級(jí)進(jìn)模(也稱連續(xù)模)在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。各類冷沖壓模成形特點(diǎn)如下:1.2.1 沖裁模沖裁模的成形特點(diǎn)是:將一部分材料與另一部分材料分離。如圖1.1所示的沖裁模成形過程,沖裁模分為落料模和沖孔模。落料模的成形特點(diǎn)是將材料封閉的輪廓分開,而最終得到的是一個(gè)平整的零件;沖孔模是將零件內(nèi)的材料與封閉的輪廓分離,使零件得到孔。圖1.1沖裁模成形過程1.2.2 彎曲模彎曲模的成形特點(diǎn)是:將板料或沖裁后的坯料通過壓力在模具內(nèi)彎曲成一定的角度和形狀。如圖1.2所示彎曲模成形過程,是將平直的板料壓成帶有一定角度的彎曲形狀。圖1.2彎曲模成形過程 1.2.3 拉深模拉深模的成形特點(diǎn)是:將經(jīng)過沖裁得到的平板坯料,壓制成開口的空心零件。如圖1.3所示拉深模成形過程,是將平板的坯料拉深成筒形零件。圖1.3拉深模成形過程 1.2.4 多工位級(jí)進(jìn)模多工位級(jí)進(jìn)模的成形特點(diǎn)是:可以完成多道沖壓工序,局部分離與連續(xù)成形結(jié)合;配備有自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置;模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,鑲塊較多,模具制造精度要求很高,制造和裝調(diào)難度大。1.3 冷沖模具的發(fā)展趨勢(shì)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)越來越意識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,一些國(guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國(guó)際通用軟件,個(gè)別廠家還引進(jìn)了DYNAFORM等CAE軟件,并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 目前,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。許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā),在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步。例如,吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件,華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件,上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等。而模具技術(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)。專家認(rèn)為,未來沖壓模具制造技術(shù)有以下幾大發(fā)展趨勢(shì): (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;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)1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容1繪制零件圖,收集、查閱有關(guān)資料,外文資料翻譯(6000字符),撰寫開題報(bào)告;2對(duì)零件進(jìn)行沖裁/彎曲工藝分析,確定工藝方案;3計(jì)算、確定沖壓力模具工作部分尺寸及公差,選取模具結(jié)構(gòu);4設(shè)計(jì)沖孔落料復(fù)合模具或級(jí)進(jìn)模一套,繪制裝配圖,拆繪主要零件圖;5任選模具一個(gè)主要工作零件,進(jìn)行機(jī)加工藝規(guī)程設(shè)計(jì);6撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。2 工藝方案的選擇2.1零件的工藝性分析本設(shè)計(jì)是關(guān)于紡織機(jī)搖架后支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì),材料是Q235號(hào)鋼,板厚是2.0mm。如圖2-1所示沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本要求為:(1)材料利用率要高,即原始材料消耗要盡可能少; (2)考慮工廠的具體生產(chǎn)條件,制定出的工藝方案要技術(shù)上方便可行,經(jīng)濟(jì)上合理; (3)工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律,能保證沖制合格的工件; (4)工序數(shù)量盡可能少,生產(chǎn)效率盡可能高; (5)制定的工藝規(guī)程,要方便工廠、車間的生產(chǎn)組織與管理。良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。從某種意義上講,沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具的質(zhì)量,因此,制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。由零件圖可知,零件的形狀簡(jiǎn)單,便于實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料排樣;在各直線或曲線的連接處,都采用了圓角過渡;零件的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要求。零件尺寸公差沒有特殊要求,按IT10取,利用普通的沖裁形式可以達(dá)到圖樣要求。由于該零件外形簡(jiǎn)單,形狀規(guī)則,適于沖裁加工。材料為Q235號(hào)鋼,板厚是2.0mm。圖2-12.2 模具的結(jié)構(gòu)形式冷沖模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,如果按工序的組合分類,可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖模的構(gòu)成大體相同,主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。由于本制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度要求不高,經(jīng)分析由落料、沖孔二道工序組成。如果使用單工序模則會(huì)使制造周期增長(zhǎng),不利于提高生產(chǎn)率;經(jīng)分析可知:該制件也不適合級(jí)進(jìn)模。故采用在壓力機(jī)一次行程內(nèi),完成落料、沖孔及拉深等數(shù)道工序的復(fù)合模。復(fù)合模具由以下特點(diǎn):1)沖件精度高,不受送料誤差的影響,內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好;2)沖件表面較為平整;3)適宜沖薄料;4)可以充分利用短料和邊角余料;5)沖模面積較小。因此,本制件在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都較為合理的工藝方案為復(fù)合模沖壓。該零件包括落料、沖孔和彎曲三個(gè)基本工序,可以采用以下三種工藝方案: 先落料,再?zèng)_孔,然后彎曲,采用單工序模生產(chǎn)。 落料沖孔復(fù)合沖壓,再?gòu)澢捎脧?fù)合模生產(chǎn)。 沖孔落料連續(xù)沖壓,再?gòu)澢捎眉?jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序、兩套模具才能憲成零件的加工,生產(chǎn)效率較低難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為提高生產(chǎn)效率,主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。由于孔邊距尺寸13-0.43,有公差要求為了更好地保證此尺寸精度,最后確定用復(fù)合沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,為便于操作,所以復(fù)合模結(jié)構(gòu)采用彈性卸料和定位釘定位方式。2.2.1 沖裁力和彎曲力的計(jì)算 1) 理論沖裁力(N)可按下式計(jì)算: F0=Lt (2.1)式中 L沖裁件周長(zhǎng)(mm); t材料厚度; 材料抗剪強(qiáng)度(Mpa)。選擇設(shè)備噸位時(shí),考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素,實(shí)際沖裁力可能增大,所以應(yīng)取F=1.3F0=1.3LtLtb式中 F最大可能沖裁力(稱沖裁力); b材料抗拉強(qiáng)度(Mpa)。本制件中,F(xiàn)Ltb=66200 (N)2)理論彎曲力(F)可按下式計(jì)算: (2.2)式中 m相對(duì)彎矩; t彎曲件的抗彎系數(shù); 材料的屈服極限(Mpa)。由于彎曲力受材料性能、零件形狀、彎曲半徑、凹模支點(diǎn)間距離、彎曲方式及模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響,用理論公式來計(jì)算不但計(jì)算復(fù)雜,而且也不一定正確。因此在生產(chǎn)中經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,作為工藝和模具設(shè)計(jì)以及選擇設(shè)備的依據(jù)。彎曲力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式:對(duì)于U型彎曲件: (2.3)式中 自由彎曲力(N); B彎曲件的寬度(mm); 材料抗拉強(qiáng)度(Mpa);t彎曲件的厚度(mm);r彎曲件的圓角半徑(mm);K安全系數(shù),一般取K=1.3。本制件中=23606(N)2.2.2 卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算1)卸料力: F卸K卸F (2.4)式中 F卸卸料力(N); K卸卸料系數(shù); F沖裁力(N)。查表2-2016得 K卸0.48 所以 F卸=0.045=2980 (N)2)頂件力: F頂K頂F (2.5)式中 F頂頂件力(N); K頂頂件系數(shù)(N); F沖裁力(N)。查表2-2016 得 K頂0.050 所以F頂=0.050=3310(N)3)推件力: F推K推F (2.6)式中 F推推件力(N); K推推件系數(shù)(N); F沖裁力(N)。查表2-2116得 K推0.06 所以F推0.063970(N) 4)彎曲頂件力 (2.7)式中 頂件力(N); 自由彎曲力(N)。K系數(shù);可查表2.1所以=7082(N)表2.1 系數(shù)關(guān)系表用途彎曲件復(fù)雜程度簡(jiǎn)單復(fù)雜頂件0.1-0.20.2-0.4壓料0.3-0.50.5-0.8(資料來源:中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典,2003年1月第一版,第174頁)落料沖孔總的沖壓力為F總=F+F卸+F頂+F推=76.46(KN)彎曲總壓力為2.3 制定模具的工藝卡根據(jù)工藝方案:落料-沖孔,再?gòu)澢捻樞蛑贫ū灸>叩墓に嚳?。工藝卡包括:零件名稱、零件材料、毛胚的形狀及尺寸、工序簡(jiǎn)圖、使用的設(shè)備、檢查。具體見沖壓工序卡。3 沖壓模具設(shè)計(jì)3.1 排樣排樣設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容:1)選擇排樣方法:有廢料排樣法、少?gòu)U料排樣法、無廢料排樣法。 2)計(jì)算條料寬度及送料步距。3)畫出排樣圖。4)計(jì)算材料的利用率。查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2.5.2.確定搭邊值:確定后往樣圖如圖2.1所示。 兩工件間的搭邊 =2.5mm 工件邊緣的搭邊 a=2.6mm 送進(jìn)步距 H=53mm 條料寬度 B=(D+2a1)=112.92mm 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率是: (3.1)=64.5%板料規(guī)格擬選用 1.2mm900mm1800mm(10鋼)若用橫裁:裁板條數(shù) n1 = A/b =1800/113=15余6mm 每條個(gè)數(shù) n2 = (B-a1)/h = (900-1.5)/53 =16余17mm 每板總個(gè)數(shù) n總 = n1n2 = 1516=240個(gè) 材料利用率 (3.2) = =57.2%圖3.1排樣圖3.2 模具壓力中心的確定模具的壓力中心,就是沖壓力的作用點(diǎn)。為了使模具內(nèi)容能夠正常而又平衡的工作,特別是對(duì)于大而復(fù)雜的沖件、多凸模沖孔以及連續(xù)沖裁時(shí),必須使壓力中心通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對(duì)于帶有模柄的沖裁模,壓力中心需通過模柄的軸心線。否則,在沖裁過程中,會(huì)產(chǎn)生偏心載荷,形成彎距,使得模具歪斜,加快壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌之間以及模具導(dǎo)向裝置的磨損,刃口迅速變鈍。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,可能出現(xiàn)由于沖裁件的形狀特殊,從模具結(jié)構(gòu)方面考慮,不宜使壓力中心與模柄中心線相重合,此時(shí)應(yīng)注意使壓力中心偏離,不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。由于本制件在X軸方向上對(duì)稱,所以其Y軸坐標(biāo)在工件中間兩個(gè)圓圓心的連線上。在Y軸方向上:Y1=1.5 Y2=8 Y3=4 Y4=14.5 Y5=26.5 Y7=44 Y8=Y9=47 Y10=47.12 在y方向上左右對(duì)稱,所以Y0=Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9+Y10/10 =23.962所以壓力中心的位置為:X0=0 Y0=23.962 3.3 壓力機(jī)的選擇落料沖壓模具壓力機(jī)的選擇:由于復(fù)合模的特點(diǎn),為防止設(shè)備超載,可按公稱壓力的原則選壓力機(jī)。由于模具中有打料桿,故選擇帶有打料桿的壓力機(jī)。根據(jù)以上數(shù)據(jù),查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)選定壓力機(jī)為: 壓力機(jī)型號(hào): J23-16公稱壓力/KN: 160滑塊固定行程/mm: 70滑塊調(diào)節(jié)行程/mm: 70/8(最大閉合高度)固定臺(tái)和可傾/mm: 220(最大閉合高度)活動(dòng)臺(tái)位置(最低/最高)/mm: 300/160閉合高度調(diào)節(jié)量/mm: 603.4 模具主要零部件的設(shè)計(jì)凸凹模刃口尺寸計(jì)算原則:(1)落料時(shí),落料件的外徑尺寸等于凹模的內(nèi)徑尺寸;沖孔時(shí),沖孔件的內(nèi)徑等于凸模的外徑尺寸.所以落料時(shí)應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)尺寸,然后按間隙值確定凸模尺寸;沖孔模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),然后按間隙值確定尺寸.(2)凸、凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律.凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小,凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸增大,故設(shè)計(jì)落料模時(shí),制造模具時(shí)凹模刃口尺寸應(yīng)趨向于工件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件的最大極限尺寸.(3)凸、凹模之間應(yīng)保證合理的間隙值.由于間隙在模具磨損后增大,所以在設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)均取最小合理間隙Zmin .一般沖模精度較工件精度高23級(jí).若零件沒有標(biāo)準(zhǔn)公差,則對(duì)于非圓件按GB非配合尺寸的IT14級(jí)處理,圓形件一般按IT10級(jí)處理.制造模具時(shí)常用兩種方法來保證合理的間隙:(1)、是分別加工法。分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差,分別進(jìn)行制造用凸模和凹模的尺寸和公差來保證間隙要求。(2)、是單配加工法,用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理的間隙。加工后,凸模和凹模必須對(duì)號(hào)入座,不能互換。3.4.1 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.2所示沖孔凸模的結(jié)構(gòu)(材料為Q235):圖3.2沖孔凸模(1)沖裁間隙的確定: 普通沖裁件,其經(jīng)濟(jì)精度為IT12IT14,取IT13.沖孔比落料高一個(gè)等級(jí).確定沖裁間隙主要有理論法和經(jīng)驗(yàn)公式法.經(jīng)驗(yàn)公式: C=mt式中 C合理沖裁間隙(mm); m系數(shù),與板厚及材料有關(guān); t板料厚度.查表得: m=12.5% 所以 C=mt=12.5%1.2=0.15(mm) (3.3)沖孔凹模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),然后按間隙值確定其尺寸. (2)沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算: 模具刃口尺寸及其公差的計(jì)算與加工方法有關(guān),基本上可以分為兩類:一種是分開加工,一種是配合加工。本模具零件采用配合加工的方法。配合加工就是用凸模與凹模相互單配的方法來保證合理間隙。加工后,凸模與凹模必須對(duì)號(hào)入座,不能互換。一般情況下,落料件以凹模為基準(zhǔn),沖孔件以凸模為基準(zhǔn)。作為基準(zhǔn)的模具零件圖紙上標(biāo)注尺寸及公差,在相配合的非基準(zhǔn)的模具零件圖紙上標(biāo)注相同的基本尺寸,但不標(biāo)注公差,在技術(shù)要求中要說明非基準(zhǔn)的模具零件要按作為基準(zhǔn)的模具零件的實(shí)際尺寸配做,保證間隙在ZminZmax范圍內(nèi)。表2.1刃口尺寸計(jì)算基本尺寸及分類沖裁間隙磨損系數(shù) 計(jì)算公式制造公差計(jì)算結(jié)果落料的凹模D max=107.92Zmin=0.132Zmax=0.180ZmaxZmin=0.180-0.132=0.048制件精度為:IT14級(jí),故x=0.5Dd=(D maxx)/4Dd=107.9025相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在0.1320.180.D max=16/4Dd=15.99同上基本尺寸及分類沖裁間隙 磨損系數(shù)計(jì)算公式制造公差計(jì)算結(jié)果D max=21同上Dd=(D maxx)/4Dd=20.9875同上D max=R6同上Dd=(D maxx)/4Dd=5.99同上沖孔凸模d min=7.8 同上/4相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在0.1320.180.d min=7.5同上/4相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在0.1320.180.d min=6同上/4相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在0.1320.180.孔邊距L=13同上制件精度為IT14級(jí),故x=0.5Bj=(Bmin+x)/4Lp=12.99孔心距L=20同上Ld=(Lmin+0.5)Ld=300.03 (3)承壓應(yīng)力校核: 沖裁時(shí),凸模承受的壓應(yīng)力p ,必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力p: p =p (3.4)對(duì)于圓形凸模,由上式可得即 dmin 式中 p 凸模承受的壓應(yīng)力(Mp); F 沖裁力; A 凸模最小截面積; p 凸模材料的許用壓應(yīng)力(Mp); d 凸模最小直徑(mm); t 毛坯厚度(mm); 毛坯材料的抗剪強(qiáng)度(Mp)。對(duì)于本凸模帶入數(shù)值得: dmin 4.5mm (3.5)d7.8,7.5,64.5本制件滿足應(yīng)力校核的條件。3.4.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)凹凸模厚度 從強(qiáng)度考慮,壁厚受最小值限制.凸凹模的最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)的影響.由于本模具結(jié)構(gòu)采用倒裝式,內(nèi)孔會(huì)積存廢料,所以最小壁厚要大些.倒裝式復(fù)合模的凸凹模最小壁厚:對(duì)于黑金屬和硬材料約為壁厚的1.5倍,但不小于0.7mm.如圖3.3。由以上數(shù)據(jù)可知:本凸凹模符合要求.凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配做,保證雙面間隙值在0.0640.092之間。凸凹模3.5 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的選擇3.5.1 模架的選擇模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置(導(dǎo)柱和導(dǎo)套)組成。一般模架均已例如標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)模具時(shí),應(yīng)加一正確選用,對(duì)模架的基本求要有足夠的強(qiáng)度與剛度;要有足夠的精度;上、下模之間的導(dǎo)向要精確。根據(jù)本模具的特點(diǎn)以及壓力機(jī)的最大閉合高和閉合高的調(diào)節(jié)量,根據(jù)落料凹模的外形尺寸及橡膠尺寸,參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),可選擇I級(jí)精度后側(cè)導(dǎo)柱模架。上模架如圖3.4所示.下模架如圖3.5所示.圖3.4上模架圖3.5下模架圖3.53.5.2 擋料銷擋料銷用于限定條料送進(jìn)距離、擋住條料的搭邊或工件輪廓,起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷兩類。固定擋料銷分圓形與鉤形兩種,一般裝在凹模上。圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,但銷孔離凹模刃口較近,會(huì)削弱凹模的強(qiáng)度。鉤形擋料銷遠(yuǎn)離凹模刃口,不會(huì)削弱凹模強(qiáng)度。為防止形狀不對(duì)稱的鉤頭轉(zhuǎn)動(dòng),需要加定向銷,因此增加了制造的工作量。綜合以上兩種擋料銷,考慮到本制件精度要求不高,為了簡(jiǎn)化制造工藝,降低模具成本,選用容易制造的活動(dòng)擋料銷。3.5.3 卸料裝置(1)卸料裝置的選擇卸料裝置的型式較多,它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把材料從凸模上卸下外,有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。因此,在大批量生產(chǎn)用的模具上,要用淬硬得的卸料板。固定卸料板適用于沖制材料厚度大于和等于0.8mm的帶料或條料。彈壓卸料板主要用于沖制薄件和要求平整的沖件。此卸料板常用于復(fù)合沖裁模。其彈力來源于彈簧或橡皮。本課題選用固定卸料板,彈力來源于橡皮,用卸料螺釘與下模架連接。(2)卸料橡膠的計(jì)算下卸料裝置采用橡膠作為彈性元件。由式計(jì)算橡膠的自由高度為: (3.6)式中 工作行程與模具修磨量或調(diào)整量之和。 =30mm+1mm+4mm=15mm則 取 橡膠的裝配高度取 橡膠的斷面面積,在模具裝配時(shí),根據(jù)模具空間大小確定。3.5.4 推件裝置推板 推桿推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于模座下面,與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外,還能壓平工件,還可以用于卸料和緩沖。剛性推件器一般置于上模,推件力大且可靠,其推件力通過打桿推板推桿推塊傳至工件。推桿常選用34個(gè)且分布均勻、長(zhǎng)短一致。推桿裝載上模板的孔內(nèi),為保證凸模支承剛度和強(qiáng)度,放推桿的孔不能全挖空,推板的形狀要按被拆下的工件形狀來設(shè)計(jì)。沖壓模選擇推桿和推板。(如上圖)3.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向零件可保證模具沖壓時(shí),上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱(導(dǎo)套)常用兩個(gè)。對(duì)中型沖?;驔_制精度要求高的自動(dòng)化沖模,則采用四個(gè)導(dǎo)柱。在安裝圓形沖件等一類無方向性的沖模時(shí),為避免裝錯(cuò),將對(duì)角模架和中間模架上的兩個(gè)導(dǎo)柱,做成直徑不等的型式;四導(dǎo)柱的模架,可做成前后導(dǎo)柱的間距不同的模座。對(duì)可能產(chǎn)生側(cè)向推力時(shí),要設(shè)置止推塊,使導(dǎo)柱不受彎曲力。一般導(dǎo)柱安裝在下模座,導(dǎo)套安裝在上模座,分別采用過盈配合。高速?zèng)_裁、精密沖裁或硬質(zhì)合金沖裁模具,要求采用滾珠導(dǎo)向結(jié)構(gòu)??紤]到本套模具的成本和精度,選用滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套?;瑒?dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的型式和尺寸通過沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)選取。沖壓模選用的導(dǎo)柱的型號(hào)是,導(dǎo)套是。3.5.6 模柄的選用中、小型沖模通過模柄將上模板固定在壓力機(jī)的滑塊上。常用的模柄形式如下。(1)壓入式模柄 它與上模座孔采用H7/h6的過渡配合,并加銷釘防轉(zhuǎn)。(2)旋入式模柄 通過螺紋與模座聯(lián)接,用螺釘防松,裝卸方便,多用于有導(dǎo)模的沖模。(3)凸緣模柄 用34個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi),多用于較大型的模具上。(4)浮動(dòng)模柄 通過凹球面模柄與凸球面墊塊聯(lián)接,裝入壓力機(jī)滑塊后,允許模柄與模柄軸心線之間的偏離,可減少滑塊誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響。沖壓模具采用比較常見的浮動(dòng)式模柄。 3.5.7 凸模固定板與墊板凸模固定板將凸模固定在模座上,其平面輪廓尺寸除保證凸模安裝孔外, 還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力,以降低模座所受的單位壓力,保證模座以免被凸模端面壓陷。墊板凸模固定板313.5.8 沖壓模具結(jié)構(gòu)圖1下模座 2螺釘M660 3導(dǎo)柱 4卸料螺釘M1090 5卸料橡皮36X50 6卸料板 7導(dǎo)料銷 8推塊 9小凸模(三) 10小凸模(一) 11凸模固定板 12推桿 13螺釘M1270 14推板 15模柄 16打桿 17螺釘M1025 18圓柱銷1038 19上模座 20圓柱銷1050 21墊板 22小凸模(二) 23圓柱銷1080 24凹模 25導(dǎo)套 26凸凹模 27圓柱銷670圖3.7裝配圖參考文獻(xiàn)1. 模具實(shí)用技術(shù)叢書委員會(huì)編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.2 .翁其金.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.3 . 陳炎嗣,郭景儀主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.4.4 . 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.5 . 王孝培,沖壓手冊(cè)M北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.6 . 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)M .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.7 . 鄭可锽.實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) M .北京:宇航出版社,1992.8 . 李光耀,淺談現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造J.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2001,32(1):51-53.9 . 張曉陸,CAE技術(shù)在注塑模具設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用J.江蘇春蘭機(jī)械制造有限公司年報(bào),2004,25(6):68-73.10 .周永泰,模具設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的發(fā)展方向J.中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)學(xué)報(bào),2000,23(3):45-50.11 .董占峰,王成端,綠色模具設(shè)計(jì)概論M.綿陽:西南科技大學(xué)出版社,2003.12 . 江昌勇,模具設(shè)計(jì)中的可靠性問題J.常州工學(xué)院延陵學(xué)院學(xué)報(bào),2001,10(2):30-36.13 . 楊慶東,現(xiàn)代模具制造的高速加工技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.14 .白釗, 林慶文, 賀艷苓,有限元分析在沖壓模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用J.中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)學(xué)報(bào),2004,12(1):62-65.15 . 曲慶文,邵淑玲,模具設(shè)計(jì)中的摩擦學(xué)問題研究M。山東理工大學(xué)出版社,2001.16 .X. Jin, W. Zhang, Analysis of creepages and their sensitivities for a single wheelset moving on a tangent track, J. Southwest Jiaotong Univ. 20 (2) (1996) 128136.附錄A:沖壓彎曲工藝規(guī)程卡片產(chǎn)品名稱工件名稱后支架產(chǎn)量第 頁產(chǎn)品圖號(hào)工件圖號(hào)80000件共 頁材料牌號(hào)及技術(shù)規(guī)格Q235鋼毛料形狀及尺寸板材1800mmX900mmX1.2mm橫裁成900mmX113mmX1.2mm工序號(hào)工序名稱工 序 草 圖工裝名稱設(shè)備檢驗(yàn)要求工種備注1下料鋼板1.2mmX113mmX900mm2落料沖孔落料復(fù)合模500(KN)沖床按草圖檢驗(yàn)量具用異形塞規(guī)原底圖總號(hào)日期更改標(biāo)記編制校對(duì)核對(duì)文件號(hào)簽名底圖總號(hào)簽字簽名日期日期南昌航空大學(xué)科技學(xué)院產(chǎn)品名稱工件名稱后支架產(chǎn)量第 頁產(chǎn)品圖號(hào)工件圖號(hào)80000件共 頁材料牌號(hào)及技術(shù)規(guī)格Q235鋼毛料形狀及尺寸板材1800mmX900mmX1.2mm橫裁成900mmX113mmX1.2mm工序號(hào)工序名稱工 序 草 圖工裝名稱設(shè)備檢驗(yàn)要求工種備注3彎曲彎曲模400(Tf)沖 床按草圖檢驗(yàn)原底圖總號(hào)日期更改標(biāo)記編制校對(duì)核對(duì)文件號(hào)簽名底圖總號(hào)簽字簽名日期日期
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