鐵芯沖孔落料連續(xù)模設(shè)計(jì)---山字形墊片沖壓模具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】
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湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 摘 要 本設(shè)計(jì)分析了鐵芯的工藝性,介紹了其連續(xù)模的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和排樣方案。模具工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類之一,而沖壓模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究沖壓模具對(duì)了解金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。設(shè)計(jì)首先以沖裁件結(jié)構(gòu)的工藝性分析開(kāi)始,在此基礎(chǔ)上加設(shè)零件的工藝方案,比較工藝方案并確定工藝方案。接著計(jì)算毛坯的尺寸,計(jì)算工藝的大小并由此初選壓力機(jī)型號(hào),設(shè)定各步半成品的尺寸并繪出工序簡(jiǎn)圖。計(jì)算各個(gè)工序的工作壓力,設(shè)計(jì)并繪出模具簡(jiǎn)圖,選取各個(gè)合適的零件。模具零件設(shè)計(jì)主要包括板類零件設(shè)計(jì)以及凸模零件設(shè)計(jì)兩大類。最后進(jìn)行模具的裝配,至此設(shè)計(jì)出一副沖孔落料連續(xù)模。實(shí)踐證明,該模具結(jié)構(gòu)合理、可靠,并能保證產(chǎn)品質(zhì)量,對(duì)此類零件的連續(xù)模設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞: 鐵芯 ;連續(xù)模 ;模具設(shè)計(jì); Abstract The manufacturability of iron core was analyzed. The structural design of an aggressive die for forming the piece and the layout design were presented. The application shows that the die operates smoothly and reliably. Ramming industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the Metal product the production process and improves the product quality to have the very big significance. Learn the structural craftwork character of the work piece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the work piece’s craft project, compare them and make the final decision. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the drawings, make sure the size of the semi-manufactured work piece of every step, and draw the working procedure’s sketch. Calculate the every working pressure, design and draw die’s sketch, select every appropriate parts. And design a pair of progressive die which has four stations. Key words: iron core, progressive die, dies design I 目 錄 第1章 前言 - 1 - 1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 - 1 - 1.2 沖壓的基本工序及模具 - 2 - 1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 - 2 - 第2章 制件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 - 5 - 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) - 5 - 2.2 工件工藝性分析 - 6 - 第3章 工藝方案的確定 - 7 - 3.1 工序設(shè)計(jì) - 7 - 3.2 工藝方案選擇 - 7 - 第4章 模具的工藝計(jì)算 - 9 - 4.1 排樣設(shè)計(jì) - 9 - 4.1.1 設(shè)計(jì)沖裁順序及沖裁工序的組合 - 9 - 4.1.2 確定條料寬和步距 - 9 - 4.1.3 材料利用率 - 10 - 4.2 沖裁力及彎曲力的計(jì)算 - 11 - 4.3 模具壓力中心的計(jì)算 - 12 - 4.4 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 - 12 - 4.4.1 沖裁部分凸、凹模尺寸計(jì)算 - 13 - 4.4.2 落料的凸、凹模的尺寸計(jì)算 - 14 - 4.5 彈性元件的選擇與計(jì)算 - 15 - 第5章 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 - 5.1 模具設(shè)計(jì)原則 - 17 - 5.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 17 - 5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 17 - 5.3.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 18 - 5.3.2 凹模外形尺寸 - 18 - 5.3.3 凹模刃口形式確定 - 18 - 5.3.4 凹模外形尺寸的確定 - 18 - 5.4 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 20 - 5.4.1 凸模固定結(jié)構(gòu)形式 - 20 - 5.4.2 凸模結(jié)構(gòu)組成 - 20 - 5.4.3 凸模強(qiáng)度的校核 - 21 - 5.5 卸料零件的設(shè)計(jì) - 21 - 5.6 墊板,固定板的采用和厚度 - 22 - 5.7 模具閉合高度的確定 - 23 - 5.8 輔助零件的設(shè)計(jì) - 24 - 5.8.1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) - 24 - 5.8.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) - 24 - 5.8.2 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計(jì)與選取 - 25 - 5.9 壓力機(jī)的選取 - 26 - 第6章 模具材料的選擇和加工 - 28 - 6.1 模具材料的選擇 - 29 - 6.1.1 選取模具材料的一般原則 - 30 - 6.1.2 模具零件材料的選取和熱處理要求 - 30 - 6.2 模具零件的加工 - 30 - 6.2.1 凹模的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求 - 30 - 6.2.2 凹模的加工要求 - 30 - 6.2.3 沖裁模凸模的制造工藝過(guò)程 - 31 - 6.2.4 沖裁模凹模的制造工藝過(guò)程 - 31 - 6.3 材料熱處理 - 33 - 6.3.1 模具熱處理基本要求 - 33 - 6.3.2 模具用鋼的熱處理過(guò)程及硬度要求 - 33 - 第7章 模具的裝配與調(diào)試 - 33 - 7.1 模具裝配的概述 - 34 - 7.2 模具零件的固定方法 - 35 - 7.3 冷沖模的裝配 - 35 - 第八章 結(jié)論 - 38 - 致謝 - 39 - 參考文獻(xiàn) -40- I 第1章 前言 1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將金屬或非金屬批量加工成所需沖件的專用的工具。冷沖模在沖壓中至關(guān)重要,沒(méi)有達(dá)到精度要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行;沒(méi)有先進(jìn)的沖模及理念,先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)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。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下: 1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高,且操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工,普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次,高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上,而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。 2) 沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度,且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 3) 沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件,如小到鐘表的秒表,大到汽車縱梁、覆蓋件等,加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng),沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。 4) 沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成,材料的消耗較少,且不需其它加熱設(shè)備,因而是一種省料,節(jié)能的加工方法,沖壓件的成本較低。 但是,沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形,且模具 制造的精度高,技術(shù)要求高,是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以,只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下,沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件,如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?,少則60%以上,多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō),如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝,許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。 1.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多,各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同,因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái),可分為分離工序和成形工序兩大類;分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓(俗稱沖裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序,按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序,每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí),若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案,即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成,稱為組合的方法不同,又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中,在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 連續(xù)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中,按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合-連續(xù)——在一副沖模上包含復(fù)合和連續(xù)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等;按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和連續(xù)模等。但不論何種類型的沖模,都可看成是由上模和下模兩部分組成,上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上,是沖模的固定部分。工作時(shí),坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位,壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時(shí),模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái),以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著市場(chǎng)需求的不斷增加,多變的產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)于制造行業(yè)的多變性也有了新的要求。只有迅速且不斷設(shè)計(jì)出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品,并且形成規(guī)?;a(chǎn),才能夠增加制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)活力,才能夠在變換的市場(chǎng)需求中取得可觀的效益。目前國(guó)內(nèi)的的快速模具制造技術(shù)已經(jīng)研究出了許多的RNT快速模具制造方法??偟膩?lái)說(shuō)可以大致分為直接法和間接法。其中直接法是通過(guò)CAD技術(shù)繪制模具并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù),然后通過(guò)RP系統(tǒng)直接制造出所需要的模具;而間接法則是利用CAD技術(shù)繪制計(jì)算數(shù)據(jù)后,利用RP系統(tǒng)制作出模具快速原型或者其它實(shí)物模型來(lái)間接復(fù)制金屬模具的方法。兩種方法各有優(yōu)劣,但是直接法對(duì)于模型制造時(shí)的尺寸以及性能等數(shù)據(jù)要求十分精確,使得在直接制造模具上難以形成快速有效的成果,所以直接法還有待進(jìn)一步深入研究,再加以應(yīng)用。目前使用最多的是較為成熟的間接法。 隨著改革開(kāi)放的到來(lái),國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益快速地發(fā)展,我國(guó)的模具行業(yè)也得到了迅速地發(fā)展。下面就從企業(yè)組織結(jié)構(gòu)方面、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面、技術(shù)結(jié)構(gòu)方面、技術(shù)人才方面、模具園區(qū)功能方面這五個(gè)方面來(lái)淺析我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。 (一) 企業(yè)組織結(jié)構(gòu)方面;從模具行業(yè)的發(fā)展來(lái)看,模具行業(yè)適合向商品化、專業(yè)化方面發(fā)展,但是我國(guó)的模具生產(chǎn)廠60%左右都是屬于自產(chǎn)自配的工模具車間,不是商品模具車間,且很多模具生產(chǎn)廠都是覆蓋面積廣,但是不精通。不能進(jìn)行商品化生產(chǎn),也不能進(jìn)行專一化生產(chǎn)。 (二)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是一個(gè)產(chǎn)品發(fā)展的重要因素,我國(guó)目前的沖壓模具在這些年來(lái)一直占著第一的位置,第二位塑料模具,第三位鑄造模具。就以上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是不能完全滿足市場(chǎng)需要的,從市場(chǎng)需求我們可以看出,塑料的用途是越來(lái)越廣闊了,塑料制品的用量也在逐年增加,塑料模具的發(fā)展必須要緊跟市場(chǎng)的步伐,與之相適應(yīng)。同時(shí),由于機(jī)電產(chǎn)品的進(jìn)一步輕型化,鑄造模具的發(fā)展也必須提上日程。因此,在我國(guó)的模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,塑料模具與鑄造模具的比例應(yīng)該大幅度地提高與發(fā)展,形成良好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)滿足市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求。 (三)技術(shù)結(jié)構(gòu)方面; 我國(guó)的模具行業(yè)已經(jīng)過(guò)渡為技術(shù)密集型與資金密集型的產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)品技術(shù)的水平主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工精密程度、形成工藝、壽命與復(fù)雜程度方面,雖然我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)了許多國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備,但是設(shè)備不成套,設(shè)備使用率低下與單一,不具備自主的開(kāi)發(fā)能力,這些都嚴(yán)重地限制了我國(guó)模具技術(shù)水平的發(fā)展,使模具產(chǎn)品不能跟上市場(chǎng)發(fā)展的需求。 (四)技術(shù)人才方面; 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,模具行業(yè)也要求從業(yè)人員能夠獨(dú)立掌握與運(yùn)用新的知識(shí)與技術(shù)。雖然近些年來(lái)我國(guó)的模具行業(yè)從業(yè)人員規(guī)模發(fā)展迅速,但是在一定程度上還是不能跟上行業(yè)發(fā)展的要求。第一是總?cè)藬?shù)不多,我國(guó)模具行業(yè)缺口人數(shù)大概在20-60萬(wàn)人左右,在這20-60萬(wàn)人中,工程技術(shù)人員就占到20%左右,尤其緊缺的是具有高素質(zhì)、高水平的技術(shù)人員。第二是整體素質(zhì)不高,我國(guó)的模具行業(yè)技術(shù)人員占的比例相對(duì)較低,且技術(shù)也不高,許多新型技術(shù)不能及時(shí)掌握與發(fā)展,缺乏自主創(chuàng)造力。 (五)模具園區(qū)功能方面; 在改革開(kāi)放發(fā)展的今天,各個(gè)地方政府都認(rèn)識(shí)到模具行業(yè)對(duì)發(fā)展制造業(yè)產(chǎn)生的巨大影響,由此加強(qiáng)了對(duì)模具工業(yè)園區(qū)的大力建設(shè)?!澳>呱a(chǎn)集聚基地”就是一個(gè)新型的生產(chǎn)形式,已有的工業(yè)園區(qū)正在大力發(fā)展,新的工業(yè)園區(qū)正在大力建設(shè)中,這些工業(yè)園區(qū)的建設(shè)與發(fā)展無(wú)疑都是對(duì)我國(guó)模具行業(yè)起著一個(gè)促進(jìn)作用,但是一些工業(yè)園區(qū)的功能比較單一,而且只注意到招商引資,享受政府的投資優(yōu)惠政策,并沒(méi)有將工業(yè)園區(qū)的整體功能進(jìn)行提升,外資只是利用我國(guó)的廉價(jià)勞動(dòng)力,而將核心技術(shù)保留在國(guó)外,我國(guó)并不能得到核心技術(shù),導(dǎo)致我國(guó)的模具園區(qū)不能滿足市場(chǎng)發(fā)展的需要也跟不上市場(chǎng)發(fā)展的步伐。 從以上,我們可以得出:我國(guó)的模具行業(yè)正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段,技術(shù)與工業(yè)園區(qū)都需要進(jìn)行大力地建設(shè)與發(fā)展,同時(shí),還需要引進(jìn)國(guó)外的核心技術(shù)來(lái)不斷充實(shí)與發(fā)展自己,堅(jiān)持分工合作、引進(jìn)與實(shí)地結(jié)合的方法來(lái)大力發(fā)展我國(guó)的模具行業(yè),讓模具行業(yè)能夠滿足日益發(fā)展的市場(chǎng)需求,跟上市場(chǎng)的步伐。 第2章 制件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 一、設(shè)計(jì)題目:鐵芯連續(xù)模具設(shè)計(jì) 二、材料:電工硅鋼 三、厚度:0.5毫米 四、技術(shù)要求 1.制件的制造精度為IT13,表面光潔度要求較高。 2.制件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。 五、制件圖 2.2 工件工藝性分析 沖裁件的工藝性是指對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性,即沖裁講的形狀、材料、尺寸精度以及其他技術(shù)要求是否適應(yīng)沖裁加工的工藝要求,是從沖壓加工的角度對(duì)沖裁件設(shè)計(jì)提出的工藝要求。因此,沖裁工藝分析對(duì)制定合理的沖裁工藝設(shè)計(jì)方案相當(dāng)重要。良好的工藝性和工藝方案可以用最少的工序數(shù)量,最少的材料和工時(shí),以最經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工沖裁件。 1.此工件的形狀很規(guī)則,排樣時(shí)少?gòu)U料排樣會(huì)影響邊緣部分精度。 2.工件外形為直線和圓弧組成,易采用落料的方式出件。 3.工件上有5個(gè)2mm圓孔,符合沖裁要求。 5.工件上孔與孔之間,孔與外形邊緣的尺寸均大于等于(1~1.5)t =0.75mm,符合沖裁要求。 6.沖裁件能達(dá)到的尺寸精度一般為IT8~I(xiàn)T13,其尺寸精度為IT13,取制件的沖裁粗糙度為1.6。 第3章 工藝方案的確定 3.1 工序設(shè)計(jì) 制造該工件需要沖孔、落料兩道工序,可考慮的方案有: 方案1 單工序模: 其包括沖孔模和落料模,先落料,后沖孔。 方案2 復(fù)合模: 沖孔落料一次完成。 方案3 連續(xù)模: 沖孔,落料級(jí)連續(xù)具。 3.2 工藝方案選擇 分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn) 1.單工序模的優(yōu)點(diǎn)為制造簡(jiǎn)單,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)效率高,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 成本低,沖壓是不受材料、厚度、外形、尺寸等條件的限制。缺點(diǎn)為工件尺寸精度低,并且一個(gè)工件的沖裁制造所需要模具的數(shù)量多根據(jù)產(chǎn)品此產(chǎn)品用單沖模具生產(chǎn)的話需 6套模具不便于管理。同時(shí),所占用的設(shè)備多,適于小批量生產(chǎn),生產(chǎn)效率低。 2.復(fù)合模是在壓力機(jī)一次沖程中,經(jīng)一次送料定位,在模具的同一部位可以同時(shí)完成幾道沖裁工序的模具。復(fù)合模同連續(xù)模一樣,也是在簡(jiǎn)單模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種較先進(jìn)的模具。與連續(xù)模比較,復(fù)合模沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度要求低,復(fù)合模的輪廓尺寸較小。復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高,沖壓件精度高,但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造精度要求高,制造難度大。此產(chǎn)品為大批量生產(chǎn),自動(dòng)化程度較高,復(fù)合模具不能滿足這一點(diǎn)要求。 3.連續(xù)模由多個(gè)工位組成,各工位按順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工,在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后,由沖床送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng),這樣在一副上就可以完成多個(gè)工序,一般有沖孔,落料,折彎,切邊,拉伸等等。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及要求,采用連續(xù)模方案設(shè)計(jì)了以下方案。 采用連續(xù)模, 通過(guò)沖孔 導(dǎo)正,落料幾道工序完成零件的成形。該方案生產(chǎn)效率高,工位問(wèn)可自動(dòng)送料, 工人操作安全, 但是零件在成形過(guò)程中存在累積誤差,平整性較差。綜合考慮到制件的用途,需要大批量生產(chǎn),生產(chǎn)效率要求高,生產(chǎn)成本不易過(guò)高,制件的尺寸適中,所需的工序數(shù)較多,故優(yōu)先選用方案3多工位連續(xù)模。 第4章 模具的工藝計(jì)算 4.1 排樣設(shè)計(jì) 4.1.1 設(shè)計(jì)沖裁順序及沖裁工序的組合 沖裁順序和工序的組合對(duì)于材料的利用率、制件的尺寸精度、生產(chǎn)率、模具制造難易程度、模具使用壽命等都都有十分重要的影響,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照以下原則進(jìn)行: (1)工步數(shù)目不宜太多,否則會(huì)增加步距的積累誤差,影響制件精度; (2)對(duì)于難加工或影響到凹模強(qiáng)度的復(fù)雜型孔,應(yīng)分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的孔形,分步進(jìn)行沖裁; (3)當(dāng)沖孔凸?;虬寄?卓谶吘夐g距離太近時(shí),這些孔應(yīng)分布在幾個(gè)工位上沖出; (6)為了使一些制件容易成型,排樣時(shí)可設(shè)置工藝孔。如沖方孔前,先在此位置上沖個(gè)圓孔作為工藝孔進(jìn)行定位;彎曲前先沖出一條切口;拉伸前先沖去一條廢料或切幾個(gè)切口等,以便于材料變形成型; (7)制件上同一尺寸或位置精度要求高的部位(如兩孔距離和尺寸均要求很高),應(yīng)盡量在同一工步上沖出; (8)同一型孔盡可能在同一工步一次沖出,以免經(jīng)數(shù)次沖裁而出現(xiàn)街頭不好和不應(yīng)有的毛刺、塌角現(xiàn)象。但對(duì)于上述②的情況除外; (9)沖裁精密件,應(yīng)考慮好導(dǎo)正孔。導(dǎo)正孔最好利用制件上已有的孔。導(dǎo)正孔在兩個(gè)以上,且應(yīng)對(duì)稱設(shè)置。如果制件上無(wú)孔,應(yīng)在搭邊上設(shè)置導(dǎo)正孔,且應(yīng)排列在兩個(gè)制件之間,搭邊尺寸應(yīng)適當(dāng)放大,以加強(qiáng)搭邊的強(qiáng)度; (10)盡可能使模具的壓力中心與壓力機(jī)壓力中心相一致; 由制件材料為硅鋼,料厚T=0.5mm,形狀規(guī)則,出件方式為直接落料。根據(jù)上面所述的原則對(duì)排樣中的沖裁順序和工序組合進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化,設(shè)計(jì)排樣圖如下圖2-1所示。 4.1.2 確定條料寬和步距 條料的厚度較薄,根據(jù)厚度和零件材料查閱模具設(shè)計(jì)手冊(cè),得出:工件之間搭邊值取2.7mm,兩側(cè)搭邊值取2.9mm。 條料寬 B=58mm。 步 距 A=26mm。 圖4.1 排樣圖 第一工位:沖導(dǎo)正孔 第二工位:沖切5個(gè)2mm圓孔和4個(gè)小矩形孔 第三工位:落料 4.1.3 材料利用率 材料利用率: K = ns/S100% (4.1) 式中 k ——材料利用率, % n——條料上生產(chǎn)的沖件數(shù) s——每個(gè)沖件面積,mm2 S——條料面積,mm2 圖4.2 材料利用率計(jì)算 4.2 沖裁力及彎曲力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力,它是隨凸模進(jìn)入材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值,它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。 用普通平刃口模具沖裁時(shí),沖裁力F一般按以下式計(jì)算: 4.2 式中 F——沖裁力,(N) L——沖裁周邊長(zhǎng)度,(mm) ——材料抗剪切強(qiáng)度,(MPa) K——系數(shù),模具間隙值的波動(dòng)、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素而影響而給出的修正系數(shù), 一般取K=1.3。 t——料厚,(mm) 查表得=350 MP a , t =0.5 mm 沖孔力和落料力F 。 第一工位沖裁長(zhǎng)度:沖切導(dǎo)正銷孔L1=18.85mm 第二工位沖裁長(zhǎng)度: 5個(gè)2mm圓孔和4個(gè)小矩形孔L2=55.4mm 第三工位沖裁長(zhǎng)度:落料L4=214.8mm 卸料力: ( 其中 ) 4.3 模具壓力中心的計(jì)算 模具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)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則,沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷,導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損,還會(huì)使合理間隙得不到保證,從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中,可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或者排樣特殊,從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力衷心與模柄中心線相重合的情況,這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用的壓力機(jī)允許的范圍。 設(shè)整副沖模各個(gè)凸模輪廓的周長(zhǎng)分別為 、、 …… ,其相應(yīng)的壓力中心坐標(biāo)分別為 ( , ) 、 ( , ) 、 ( , ) ……( , ) , 則整副沖模的壓力中心坐標(biāo)( , ) 最終算出壓力中心為( , ) =( 13.6 , 0 ) mm。 圖4.3 壓力中心示意圖 4.4 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 確定沖模刃口制造公差時(shí),應(yīng)考慮制件的精度要求。如果對(duì)刃口的精度要求過(guò)高,會(huì)使模具制造困難,制造成本上升,延長(zhǎng)周期;如刃口精度要求過(guò)低,則生產(chǎn)出來(lái)的零件可能不合格,或使模具的壽命降低。根據(jù)料厚與工件精度和模具精度的關(guān)系,聯(lián)系制件的實(shí)際應(yīng)用范圍,我們選取制件精度IT13。 沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證,因此在沖裁模設(shè)計(jì)中正確確定與計(jì)算凸凹模刃口尺寸及其公差極為重要。 確定凸、凹模刃口尺寸的原則: 1.設(shè)計(jì)落料模之前需要先確定凹模刃口尺寸,以凹模為基準(zhǔn),沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得;設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸,以凸模為基準(zhǔn),沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。 2.根據(jù)沖裁的磨損規(guī)律確定刃口基本尺寸。設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹?;境叽鐟?yīng)取接近或者等于工件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凸?;境叽鐒t取接近或者等于工件孔的最大極限尺寸,這樣,凸模凹模在磨損到一定程度時(shí),仍能沖出合格的零件。 3.選用最小合理間隙值。由于間隙越磨損越大,不管落料還是沖孔,沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。最小間隙Zmin=0.06mm。 4.選擇模具刃口制造公差時(shí),要考慮沖件精度與模具精度間的關(guān)系,。一般沖模精度較沖件精度高2-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口,其制造偏差值可按IT6-IT7級(jí)來(lái)選??;對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差時(shí)可按工件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選??;對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值,可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8來(lái)選取。 5.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差,都應(yīng)按單向公差標(biāo)注。 4.4.1 沖裁部分凸、凹模尺寸計(jì)算 由于本次設(shè)計(jì)中的板料是薄板料,且制件的外形較精細(xì),因此凸凹模應(yīng)采用配合加工法制造。 以下計(jì)算中工件的公差值,。查資料, 沖裁模合理雙面間隙值;;制件制造精度IT13,刃口制造精度為IT8-IT10 。 A 類尺寸 (4.3) B 類尺寸 (4.4) C 類尺寸 (4.5) 式中,A,B,C——基準(zhǔn)件的基本尺寸,mm; Δ ,Δ′ ——工件公差,mm; Δ ——模具制造公差(一般取δ = Δ / 4 ),mm; X ——磨損系數(shù); Amax ——沖裁件A類尺寸最大極限值; Bmin ——沖裁件B類尺寸最小極限值。 計(jì)算沖裁模的凸凹模刃口尺寸: 1.沖孔凸模 (1)采用沖孔加工,基準(zhǔn)模為凸模。 (2)變小尺寸:B=3(導(dǎo)正銷孔,,2個(gè)圓孔); B1 =2(工藝孔) 由,;將數(shù)值代入公式 沖孔凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙值0.06~0.08。 2.矩形凸模 4.4.2 落料的凸、凹模的尺寸計(jì)算 落料凹模尺寸 落料尺寸:最后一工位落料 A類變大尺寸: C類尺寸規(guī)律保持不變 單向公差標(biāo)注 4.5 彈性元件的選擇與計(jì)算 本次模具設(shè)計(jì)的卸料裝置,因其卸料力不大,而且沖裁件也不厚,故采用的是彈性卸料裝置。 沖模中常用的圓柱螺旋彈簧是用或碳素彈簧鋼絲卷制而成的,熱處理硬度為,彈簧兩端拼緊并磨平。 卸料彈簧的選用原則及步驟: 根據(jù)總卸料力估計(jì)擬用彈簧的個(gè)數(shù),計(jì)算出每個(gè)彈簧 所承受的負(fù)荷。即 根據(jù)大小,從標(biāo)準(zhǔn)中 ① 初選彈簧規(guī)格,使所選用的彈簧的最大工作負(fù)荷大于值,即〉。 根據(jù)所選某號(hào)彈簧的最大工作負(fù)荷和最大工作負(fù)荷下的總變形量,做出該號(hào)彈簧的特性曲線。檢查彈簧最大允許壓縮量,如果滿足下列條件,則彈簧選得合適。即 式中,——彈簧預(yù)壓縮量; ——卸料板工作行程,一般取料厚+1mm; ——凸、凹模修磨量,一般取4~10mm。 如果,則必須重新選擇彈簧。 擬選用四個(gè)彈簧,則每個(gè)彈簧的負(fù)荷為: 考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸,初選彈簧參數(shù)為: ②彈簧特性曲線 檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件 故所選彈簧合適。 第5章 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 模具設(shè)計(jì)原則 一、盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu),這樣更有利于加工方便; 二、模具具要有足夠的剛性,以滿足壽命和精度的要求; 三、結(jié)構(gòu)應(yīng)具有簡(jiǎn)單、實(shí)用的經(jīng)濟(jì)性,適合大批量生產(chǎn),提高性價(jià)比; 四、能方便地送料,操作要簡(jiǎn)便安全,出件容易; 五、要考慮廢科的處理,設(shè)計(jì)要有利于廢料的及時(shí)排出; 六、模具零件之間定位要準(zhǔn)確可靠,連接要牢靠; 七、要有利于模具零件的加工,各零件的加工要能達(dá)到所需的要求; 八、模具結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的沖壓設(shè)備要協(xié)調(diào)最好采用常用的壓力設(shè)備; 本次設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)采用的是彈壓導(dǎo)板式,其特點(diǎn)如下: (1)凸模以裝在彈壓導(dǎo)板2中的導(dǎo)板鑲塊4導(dǎo)向,彈壓導(dǎo)板以導(dǎo)柱1、10導(dǎo)向,導(dǎo)向準(zhǔn)確,保證凸模與凹模的正確配合,并且加強(qiáng)了凸??v向穩(wěn)定性,避免小凸模產(chǎn)生縱彎曲。 (2)凸模與固定板為間隙配合,凸模裝配調(diào)整和更換較方便。 (3)彈壓導(dǎo)板用卸料螺釘與上模連接,加上凸模與固定板是間隙配合,因此能消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具的影響,對(duì)延長(zhǎng)模具壽命有利。 (4)沖裁排樣采用直對(duì)排,一次沖裁獲得兩個(gè)零件,兩件的落料工位離開(kāi)一定距離,以增強(qiáng)凹模強(qiáng)度,也便于加工和裝配。 這種模具用于沖壓零件尺寸小而復(fù)雜、需要保護(hù)凸模的場(chǎng)合。在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)于精度要求高的沖壓件和多工位的連續(xù)沖裁,采用了既有側(cè)刃(粗定位)又有導(dǎo)正銷定位(精定位)的連續(xù)模。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件,用簡(jiǎn)單?;驈?fù)合模沖制有困難時(shí),可用連續(xù)模逐步?jīng)_出。但連續(xù)模輪廓尺寸較大,成本較高,制造較復(fù)雜,一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件??傊?,連續(xù)模比單工序模生產(chǎn)率高,減少了模具和設(shè)備的數(shù)量,工件精度較高,便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。 5.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該模具采用形狀簡(jiǎn)單的工件,導(dǎo)柱后置,滑動(dòng)導(dǎo)向模架 。定位裝置采用導(dǎo)正銷定位,可以保證較高的定位精度,且生產(chǎn)效率高。采用彈壓卸料裝置, 可在沖裁前將板料壓平,防止沖裁件翹曲。 5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.3.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、凹模孔口形式及主要參數(shù)如下表5-2所示: 由于制件的生產(chǎn)批量非常大,在實(shí)際生產(chǎn)中凹模刃口需要多次刃磨,因此選取凹模形式1,保證多次刃磨后刃口的尺寸不變。 其中,h1=3~10,h=0.5~1。 5.3.2 凹模外形尺寸 這里選取標(biāo)準(zhǔn)矩形凹模板 5.3.3 凹模刃口形式確定 如圖3-1所示的三種刃口均為直筒式。其刃口加工方便、強(qiáng)度高,且刃口尺寸不會(huì)因修磨而過(guò)大變化,適用于沖裁形狀復(fù)雜或精度要求高的制件。其缺點(diǎn)是沖落部分的制件或廢料積存在刃口部位,增大了推件力和凹模的脹裂力,會(huì)加快刃口磨損。刃口高度一般按板料厚度選?。簍≤0.5mm,h=3~4mm;0.5mm壓縮包目錄 | 預(yù)覽區(qū) |
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