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河南機電高等專科學校畢業(yè)設(shè)計說明書
1 緒論
目前,我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標準化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距,導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計,2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家,從業(yè)人員約50多萬人,2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭,模具企業(yè)總體上訂單充足,任務(wù)飽滿,2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具18.13億?美元,出口模具4.91億美元,分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1,進出口相抵后的進凈口達13.2億美元,為凈進口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點中,有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中,產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè)。?近年來,?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快,主要表現(xiàn)為:大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品;專業(yè)模具廠數(shù)量增加,能力提高較快;"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速;國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速,但遠遠不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一,體制不順,基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快,國企改革也在進行之中,但總體來看,體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟,再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,因此,行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二,開發(fā)能力較差,經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元,國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15~20萬美元,有的高達25~30萬美元,與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理,真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
第三,工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低.雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因,引進設(shè)備不配套,設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低,帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
第四,專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差. 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響,許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低,專業(yè)化分工不細,商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占45%左右,其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù),與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低,標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響,對模具制造周期影響尤甚。
第五,模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后.模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格,都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1) 模具日趨大型化;???
? 2)在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù);??
? 3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng);???
? 4)在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);?
?? 5)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率;???
6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù);???
7)模具的精度將越來越高;?
? 8)模具研磨拋光將自動化、智能化;??
?? 9)研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程;??
?10)開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性,是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志,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。近幾年,全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,世界模具市場年交易總額為600~650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上;國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時,從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會(VDMA)工模具協(xié)會了解到,德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中(VDMA)會員模具企業(yè)有90家,這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%,可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展,國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才,他們的技術(shù)水平比較高.故人均產(chǎn)值也較高.我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右,而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15~20萬美元,有的達到 25~30萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上,而我國才達到45%。
1.3 扣耳模具設(shè)計與制造方面
1.3.1 扣耳模具設(shè)計的設(shè)計思路
沖孔落料是沖壓基本工序之一,它是利用沖裁模在壓力機作用下,將平板坯料進行沖孔或落料的加工方法。一般情況下,一般精度的工件IT8~IT7級精度的普通沖裁模;較高精度的工件采用IT7~IT6級精度的高級沖裁模。
只有加強沖裁件基礎(chǔ)理論的研究,才能提供更加準確、實用、方便的計算方法,才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸,解決沖裁中出現(xiàn)的各種實際問題,從而,進一步提高制件質(zhì)量。
支撐件沖孔落料件是最典型的沖裁件,其工作過程很簡單就沖孔落料,可采用單工序模、復合模具或級進模具,根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標準模架。為了保證制件的順利加工和順利取件,模具必須有足夠高度。要改變模具的高度,只有從改變導柱和導套的高度。導柱和導套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長度決定.設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差,應(yīng)當邊試沖邊修改高度。
1.3.2扣耳沖孔落料彎曲件模具設(shè)計的進度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀,所用時間20天;
2.確定加工方案,所用時間5天;
3.模具的設(shè)計,所用時間30天;
4.模具的調(diào)試.所用時間5天。
在設(shè)計的過程中,將有一定的困難,但有指導老師的悉心指導和自己的努力,相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗,設(shè)計中難免有不妥之處,肯請各位老師指正。
2.整體零件的工藝性
2.1沖壓件工藝分析
工件名稱:扣耳
生產(chǎn)批量:大量
材 料:Q235
厚 度:1.5mm
工件簡圖:如圖1所示
圖1 扣耳
沖裁件材料為Q235,是結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的可沖壓性能。分析此沖壓件的結(jié)構(gòu)可知,其結(jié)構(gòu)非對稱,由直線和圓弧構(gòu)成。
零件的精度要求不高,選定IT14確定尺寸的公差。零件圖上未標注尺寸偏差,為自由尺寸。
2.2工藝方案的確定
由零件的結(jié)構(gòu)圖1可知,在沖孔工序的時候孔邊距明顯小,因此要對孔邊距進行校核。對于帶空的彎曲件,若預(yù)先沖好的孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi),由于彎曲過程中材料的塑性流動,會使原有的孔發(fā)生變形,為此,空的位置應(yīng)位于彎曲變形區(qū)外??走呏翉澢€的距離與材料的厚度有關(guān),一般應(yīng)滿足一下條件:
當t<2mm 時,a≥t;
當t≥2mm時,a≥2t;
當b<25mm時,a>2.5t;
當b>50mm時,a>3t;
根據(jù)以上公式,已知t=1.5mm,a=2,經(jīng)比較可知孔的位置位于彎曲變形區(qū)之外。
該零件所需的沖壓工序為落料、沖孔和彎曲,根據(jù)其工序可擬定出一下幾種工藝方案:
方案一:用簡單模具分三次加工,即落料、沖孔和彎曲。
方案二:采用兩套模具,即一套落料沖孔復合模和一套彎曲模。
方案三:采用落料、沖孔、彎曲級進模。
若采用方案一,生產(chǎn)率低,工件的累積誤差大,操作不方便。方案二采用兩套模具,其中復合模的形位精度和尺寸精度容易保證,且生產(chǎn)率也高,盡管模具結(jié)構(gòu)比較復雜,由于零件結(jié)構(gòu)簡單,模具制造并困難。方案三,級進模雖然生產(chǎn)率也高,但零件的沖裁精度稍差,欲保證沖裁件的形位精度,需要在模具上設(shè)置導正銷導正,故模具制造安裝較復合模復雜。通過以上三種方案的比較分析該零件的沖壓生產(chǎn)方案二為佳。
3.沖壓工藝計算
3.1排樣設(shè)計
設(shè)計復合模時,首先要設(shè)計排樣圖。根據(jù)該零件的形狀特點,形狀簡單,采用直排材料的利用率并不算低,故此零件的排樣設(shè)計為直排。
查最小工藝搭邊值表,確定搭邊值。兩側(cè)搭邊值各取a=1.8mm,兩工件間的搭邊值為1.5mm。查表條料寬度偏差△=0.5mm。
計算條料寬度:
B=26+1.8×2=29.6mm
步距:
S=32+1.5=33.5mm
計算沖壓件毛坯的面積:
A=2026+=633mm
材料利用率的計算:
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況,原材料選用1000mm×2000mm×1.5mm的冷軋薄鋼板。
每板的條數(shù)n1=2000/29.6=67.57
每條的工件數(shù):n2=1000/33.5=29.85
每板的件數(shù):n= n1× n2=2016.96
利用率:A/10002000=79%
排樣圖2如下:
圖2 排樣圖
3.2計算凸凹模刃口尺寸
查表得間隙值=0.240mm Z=0.132mm
3.2.1沖孔凸凹模刃口尺寸的計算
由于制件的結(jié)構(gòu)簡單,精度要求不高,所以利用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。其凸凹模刃口尺寸計算如下:
查表得凸凹模制造公差:
=0.020mm =0.030mm
校核:
Z—Z=0.108mm 而+=0.050mm 滿足Z—Z+的條件。
查表得IT14級時候的磨損系數(shù)x=0.5
按式d=(d+x)=(8+0.5)=8.15mm
d=( d+ Z)=(8.15+0.132)=8.282mm
3.2.2外形落料凸凹模刃口尺寸的計算
對外形輪廓的落料,由于形狀復雜,故采用配合加工法,這種方法有利于獲得最小的合理間隙,放寬對模具的加工設(shè)備的精度的要求,其凸凹模刃口部分尺寸計算如下:
當以凹模為基準件時,凹模磨損后,刃口部分尺寸都增大,因此都屬于A類尺寸。
工件圖中未標注尺寸查相關(guān)文獻得出其極限偏差R6,26
查表得磨損系數(shù)X為 當0.5時,X=0.5
當<0.5時,X=0.75
按式A=(A—X)
20=(20—0.75) =9.69mm
14=(14—0.50.5)=13.75mm
26=(26—0.5=25.64mm
R6=(6—0.75=5.7mm
落料凸模的基本尺寸與凹模的相同,分別為19.69,13.75,25.64,5.7
不必標注公差,但要在技術(shù)條件下注明,凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制,保證最小雙面間隙值Z=0.132mm
3.2.3沖壓力的計算
已知 t=1.5mm L=202+14+20+2=125.68mm
L=20+8=65.12mm
落料力 F=Lt=84.834KN F=Lt=43.956KN
沖孔時的推件力 F=nKF
取直口形刃口的凹模刃口形式,由表查得h=6mm 則n=h/t=4個
查表得K=0.05
F=40.0543.956=8.792KN
落料時的卸料力 F=KF
查表得 K=0.03
故 F=0.0384.834=2.55KN
總沖壓力 F= F+ F+ K+ F=140.14KN
為了保證沖壓力足夠,一般沖裁時的壓力機噸位比計算的沖壓力大30%左右,即F=1.3 F=182.182KN
3.2.4壓力中心的計算
用分析法求模具的壓力中心的坐標,按比例畫出工件尺寸,選用坐標系XOY,坐標如圖3所示。
圖3 壓力中心
因工件左右對稱,即X=0.故只需計算Y將工件周邊分成L、L、L、L、L基本線段。求出各段長度的重心位置:
L=32mm Y=0
L=37.68mm Y=6mm
L=28mm Y=19mm
L=20mm Y=26mm
L=65.12mm Y=6mm
Y= LY+ LY+ LY+ LY+L Y/ L+ L+ L+ L+L
=9.13mm
4.模具總體設(shè)計
根據(jù)上述分析,本零件的沖壓工藝包括沖孔和落料兩個工序,以為孔邊距較小,所以采用正裝復合膜,彈性的頂件裝置、卸料裝置對工件和條料起到壓平作用,沖裁精度高,模內(nèi)不會積聚工件或廢料,有利于減小凸凹模的最小壁厚。工件留在落料凹模內(nèi),須在凹??自O(shè)置推件塊,其中沖孔廢料從上??滓?。
因是大量生產(chǎn),采用手動送料方式,由前往后送料。
5.模具主要結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計
5.1凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括以下幾個方面:
5.1.1落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
在落料凹模的內(nèi)部,由于需要設(shè)置推件塊,所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口,查表得,取刃口高度h=6mm。該凹模的結(jié)構(gòu)簡單,宜采用整體式。
查表得,k=0.35
即凹模高度H=kb=0.526=13mm
凹模壁厚C=1.5H=1.513=19.5mm
凹模外型尺寸的確定:凹模外形長度L=26+219.5=65mm
凹模外形寬度B=32+219.5=71mm
凹模整體尺寸標準化,取為80mm84mm36mm
5.1.2沖孔凸模設(shè)計
由于凸模為直線和圓弧組成的結(jié)構(gòu),根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點,為非圓行凸模,可設(shè)為直壁式,且它的外形尺寸較大,固定板的形孔加工較復雜,凸模固定板厚度取28mm,凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定
L=h+h=28+13=41mm(取45mm)由于此凸模尺寸較大且長度小,剛度和強度足夠,所無需對其進行強度校核。沖裁時,凸模進入凹模刃口1mm。
5.1.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
本模具為復合沖裁模,除了沖孔凸模和落料凹模外,還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要,凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖
如右圖所示:
確定凸凹模安排在模架上的位置時,要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù),使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模的強度:查表得凸凹模的最小壁厚為1.8mm,而凸凹模實際最小壁厚為2mm,故復合強度要求,。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模的尺寸配置,并保證雙面間隙為0.132mm~0.240mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸6mm的公差,應(yīng)比零件所標注的精度高3~4級,即定為
(60.15)mm。
5.2彈性元件的設(shè)計
此沖壓模具的彈性元件選擇橡皮,橡皮允許承受的負荷較彈簧大,且安裝調(diào)試方便,在沖裁中被廣泛采用。
平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力計算
F=Sq
所以S=,由此式可以求出D,其中F為所需要的材料的卸料力為2.55KN
D橡皮的直徑,S橡皮的橫截面積, q與橡皮的壓縮量有關(guān)的單位,按橡皮的壓縮特性曲線選用查表得q為0.02,求得D為12mm
橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結(jié)構(gòu)空間的要求,并考慮橡皮的壽命。橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度H的10%~45%,取20%
橡皮安裝在模具上,一般預(yù)先壓縮(10%~15%)H,取10%。使預(yù)壓的壓力達到所需要的卸料力。
壓縮工作行程為H=25%H
橡皮的自由高度為
H= H/25%
高度的校核:0.51.5
式中H=15mm,D為12mm 0.5=1.251.5符合要求。
5.3模架的設(shè)計
模架各零件標記如下:
上模座:222mm222mm30mm
下模座:252mm252mm32mm
導 柱:B35h5×182mm×30mm
導 套:B35h6×81mm×42mm
模 柄:30mm38mm
墊板厚度:114mm×84mm×6mm
卸料板厚度:114mm×84mm×12mm
凸凹模固定板厚度:15mm
模具的閉合高度:170mm
6、沖壓設(shè)備的選擇
選擇型號為JB23—100的開式雙柱可頃壓力機能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下:
公稱壓力:1000KN
滑塊行程:130mm
最大閉合高度:480mm
最大裝模高度:380mm
連桿調(diào)節(jié)長度:100mm
工作臺尺寸(前后左右):710mm1080mm
墊板尺寸(厚度孔徑):100mm250mm
模柄孔尺寸:30mm30mm
最大傾斜角度:30°
7、彎曲模具的設(shè)計
7.1彎曲件的工藝分析
此工件是典型的L型彎曲件,零件圖中的尺寸公差為未標注公差,在處理這類零件公差等級的時候均按IT14級要求。彎曲圓角半徑R為1,大于最小彎曲半徑,其最小彎曲半徑為r=0.6×1.5=0.9mm,故此件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求,可用彎曲工藝加工。
7.2工藝方案的確定
該零件所需的沖壓工藝為彎曲,采用彎曲単工序模。
7.3彎曲工藝計算
(1)彎曲件展開長度的計算
由上個沖裁工序可知彎曲件的展開長度為26mm。
(2)彎曲模工作部分尺寸計算
7.3.1凸模圓角半徑
由于工件的R/t=1/1.5=0.67較小,且R為1mm大于最小彎曲半徑0.9mm,所以凸模圓角半徑為1mm。
7.3.2凹模圓角半徑
凹模圓角半徑r一般按材料厚度t來選取,因為材料厚度為1.5mm,所以r=(2~3)t,故凹模圓角半徑取r=3mm。
7.3.3凹模工作部分深度的設(shè)計計算
凹模工作部分的深度將板料的進模深度,同時也影響到彎曲件直邊的平行度,對工件的尺寸精度造成一定得影響。此彎曲件直邊高度13mm,板厚1.5mm,查表得凹模的底部最小厚度h=4mm,因此,工作部分深度
h=(13+4)mm=17mm。
7.3.4凸凹模間隙
當工件精度要求不高或校正彎曲時候,生產(chǎn)中常采用調(diào)整凸凹模間隙的方法來解決工件回彈問題。設(shè)計彎曲模結(jié)構(gòu)時,把凹模做成可調(diào)式,由于凹模設(shè)計為可調(diào),故也將模具的凸凹模間隙初選為材料厚度t,即
=1.5mm。
7.3.5凸凹模橫向尺寸及公差
工件標注外形尺寸時,以凹模為基準進行計算,間隙取在凸模上,查表得=0.025m =0.020mm。
凹模橫向尺寸
L=(L-0.75)=(15-0.750.6)mm=14.55mm
凸模橫向尺寸
L=(L-Z)=(14.55-2)mm=12.55mm
7.3.6彎曲件回彈值得計算
小變形程度時,回彈大,先計算凸模圓角半徑,再計算凸模圓角;大變形程度時,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,彎曲中心角為90,因此查相關(guān)手冊得回彈角為3.
7.3.7彎曲力的計算
L形件彎曲時,彎曲力指的是壓力機完成預(yù)定的彎曲工序所需施加的壓力,是選擇壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一,算一必須進行計算,但要從理論上計算彎曲力是很復雜的,并且計算的值還不是十分的準確,因此,再生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗公式計算。
Fz=0.6Kbt2§b/(r+t)
式中: Fz——沖壓行程結(jié)束時自由彎曲的彎曲力(N);
K——安全系數(shù),一般取1.3;
b——彎曲件寬度(mm);
t——彎曲件材料厚度(mm);
§b——彎曲件材料的抗拉強度(Mpa);
r——彎曲件的彎曲半徑(mm);
Fz=0.61.3141.5450(1+1.5)=27.65KN
預(yù)件力Fd可近似取自由彎曲力的30﹪~80﹪,即
Fd=(30﹪~80﹪) Fz=(8.259~22.12)KN
故取Fd=22KN
校正彎曲時校正彎曲力是在壓力機工作到下死點的位置,且校正力遠遠大于自由彎曲力(或接觸彎曲力),而在彎曲工作的過程中而這又不是同時存在的,因此查表得P=70Mpa,所以校正力F為:
F=AP=2014270=39.3KN
7.4 初選壓力機
⑴公稱壓力的選擇 選擇壓力機時,要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定,當施力行程較大時(50﹪~60﹪)F0﹥F,即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50﹪~60﹪,校正彎曲時,更要使額定壓力有足夠的富裕量。
對于校正彎曲,由于校正彎曲力比頂件力大的多的多,故頂件力可以忽略,但這里為了保險起見,在計算公稱壓力時還是將頂件力考慮進去。
F0≥(1.2~1.3)(F+Fd)= (1.2~1.3)( 39.3+ 22)
=(1.2~1.3)61.3
=73.56KN~79.69KN
初選壓力機的公稱壓力為100KN,即J23——10型。
⑵行程次數(shù) 選擇用于彎曲的壓力機的行程次數(shù)主要考慮以下因素:
① 考慮操作方式(進出料速度的快慢);
② 彎曲時,金屬變形需要過程限制了行程次數(shù)的增加;
③ 該件為小批量,不需要以較大形成來提高生產(chǎn)效率;
⑶滑塊行程(S) 滑塊行程是指滑塊的最大運動距離,即曲柄旋轉(zhuǎn)一周上死點至下死點的距離,其值為曲柄半徑的兩倍。
選擇用于彎曲的壓力計的滑塊行程主要考慮以下因素:
① 要保證毛坯和工件的取出,應(yīng)使滑塊的行程大于工件高度的兩倍;
② 該件為小批量生產(chǎn),不需要以限制行程來增加行程次數(shù),提高生產(chǎn)效率。
⑷閉合高度 壓力計的閉合高度是指滑塊在下死點時,滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。
① 壓力機的最高閉合高度可以通過調(diào)整連桿的長度來改變其大小,將連桿調(diào)至最短時閉合高度最大,稱之為最大閉合高度;將連桿調(diào)至最長時閉合高度最小,稱之為最小閉合高度。
J23——10型壓力機的最大閉合高度為180mm。
③ 當壓力機工作臺面上有墊板時,用壓力機的閉合高度減去墊板厚度就是壓力機的裝模高度;沒有墊板的壓力機,其裝模高度與閉合高度相等。其中模具的閉合高度是指滑塊在下死點時,滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。
⑸工作臺面尺寸。壓力機工作臺尺寸應(yīng)大于下模周界50 mm~70mm, J23——10型壓力機的工作臺尺寸(前后×左右)為240mm×370mm,那么設(shè)計時模具的下模座(寬×長)不要超過40mm×370mm。
⑹模柄孔尺寸 直徑×深度為φ30mm×35mm,那么設(shè)計時模具的模柄要與模柄孔尺寸匹配。
其主要技術(shù)參數(shù)如下表1。
表1
公稱壓力/KN
100
發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm
4
滑塊行程/mm
45
滑塊調(diào)節(jié)行程/mm
60/8
標準行程次數(shù)(不小于)(次/min)
145
(快速型)發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm
1.5
(快速型)滑塊行程/mm
30
(快速型)行程次數(shù)(不小于)(次/min)
300
(最大閉合高度)固定臺和可傾/mm
180
封合高度調(diào)節(jié)量/mm
35
(標準型)滑塊中心到機身距離(吼深)/mm
130
(標準型)工作臺尺寸(左右×前后)/mm
370×240
(標準型)工作臺孔尺寸(左右×前后)/mm
180×90
(標準型)工作臺孔尺寸(直徑)/mm
130
(標準型)立柱間距離(不小于)/mm
180
模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm
Ф30×50
工作臺板厚度/mm
50
床身最大傾斜角(°)
35
8、彎曲模的總體設(shè)計
8.1模具的類型選擇
由沖壓工藝分析可知,采用單工序模,所以模具類型為單工序模具。
8.2定位方法的選擇
因為該模具采用的是小條料,控制調(diào)料的送進方向采用定位銷定位和坯了外形定位,因為零件的尺寸精度要求不是很嚴格,此定位方法就可以滿足要求。
8.3頂件及出料方式的選擇
因為工件的厚度為1.5mm相對較薄,力頂件也比較小,故可以采用彈性卸料裝置。
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式及特點分析我們選擇采用前后送進坯料的后出料方式,可以提高生產(chǎn)效率.
9.模具的裝配調(diào)試
9.1沖裁模的裝配調(diào)試要點
(1)裝配 模架選擇好以后,裝配時需要對模架進行補充加工,然后進行凸模、模柄、凹模等進行裝配。
1.凸模與凹模的裝配 凸模、凹模與固定板的配合常采用H7/n6或H7/m6.總裝前應(yīng)先將凸模壓入固定板,并在平面磨床上將上平面磨平,使其固定端面與固定板的支撐面處于同一平面,凸模應(yīng)和固定板的支撐面垂直。
2.模柄的裝配 本模具選用旋入式模柄,通過螺紋與上模座板連接,并加螺釘加以固定。
3.沖裁模的總裝 沖壓模具上模部分是通過模柄安裝在壓力機的滑塊上的,是模具的活動部分。下模部分被固定在壓力機的工作臺上,是模具的固定部分。
模具工作的時,上模部分和下模部分的工作零件必須保證正確的位置,才能使模具正常的工作。模具裝配時,為了方便地將上、下兩部分的工作零件調(diào)整到正確位置,并使凸模、凹模具有均勻的間隙,要正確安排上、下模的裝配順序。
裝配有模架的模具時,一般是先裝配模架,再進行模具工作零件和其它結(jié)構(gòu)零件裝配。上、下模的裝配順序應(yīng)根據(jù)上模和下模上所安裝的模具零件在裝配和調(diào)整過程中所受限制的情況來決定。如果上模部分的模具零件在裝配和調(diào)整時所受限制最大,則應(yīng)先裝上模具的下模部分,并以它為基準調(diào)整下模部分的零件,保證凸、凹模配合間隙均勻。反之,則應(yīng)先裝模具的下模部分,并以它為基準調(diào)整上模部分的零件。
上、下模的裝配順序應(yīng)根據(jù)的結(jié)構(gòu)來決定。對于無導柱的模具,凸、凹模的配合間隙是在模具安排到壓力機上時才進行調(diào)整,上、下模的裝配可以分別進行。
9.2調(diào)試
1.模具閉合高度調(diào)整 模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好,保證模具應(yīng)有的閉合高度和開啟高度。
2.凸、凹模刃口及間隙調(diào)整 刃口要鋒利,間隙均勻。
3.定位裝置的調(diào)試 定位要可靠、精確
4.導向機構(gòu)的調(diào)試 導柱、導套要有好的配合精度,保證模具運動平穩(wěn)、可靠。
9.3沖裁模試沖時出現(xiàn)的問題及調(diào)整方法
表2
存在的問題
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
送料不暢通
或料被卡住
凸模與卸料板之間間間隙過大,使搭邊翻扭
兩導料板之間的尺寸過小或有斜度
減小凸模與卸料板之間的間隙
根據(jù)情況挫修或磨或重裝
制件不平
頂料桿和工件接觸面過小
凹模有倒錐度
導正銷與預(yù)沖孔配合過緊,將沖件壓出凹陷
更換頂料桿,增加與工件接觸面積
修正凹模
制件有毛刺
刃口不鋒利或淬火硬度低
配合間隙過小或過大
間隙不均勻使沖件一邊有帶斜角的毛刺
刃磨刃口,使其鋒利
調(diào)整凸、凹模之間間隙,使其均勻一致
刃口向肯
凸模、導柱等零件安裝不垂直
凸、凹模相對位置沒對正
卸料板的孔位不正確或彎斜使沖孔凸模位移
導柱、導套配合間隙過大,使導向不正
重裝凸?;?qū)е?,保持垂?
調(diào)整凸凹模,使其對正并保證間隙均勻
修正或更換卸料板
更換導柱或?qū)?
卸料不正常
凹模與下模座的漏料孔沒有對正,料被堵死而排不出來
彈簧或橡皮的彈力不足
修正漏料孔
更換彈簧或橡皮
內(nèi)孔與外形位置不正或扁位位置
落料凸模上導正銷尺寸過小
導料板與凹模送料中心線不平行,使孔偏斜
擋料塊位置不正
更換導正銷
修正導料板
修正擋料塊
凹模被脹裂
凹??子械瑰F現(xiàn)象,即上口大,下口小,或凹模刃口深度太長,積存的件數(shù)太多,張力太大
修正凹模刃口,消除倒錐現(xiàn)象或減小凹模刃口長度,使沖下的制件盡快漏下
制件產(chǎn)生回彈
彈性變形的存在
增加凹模型槽的深度
改變凸模的形狀和角度大小
減小凸、凹模之間的間隙
增加校正力或使校正力集中在角部變形區(qū)
制件表面有擦傷
凹模的內(nèi)壁和圓角處表面不光、太粗糙
板料被粘附在凹模表面
將凹模內(nèi)壁與圓角修光,在凹模或凸模的工作表面鍍硬鉻厚0.01-0.03mm.
將凹模進行化學處理
制件不平
壓料力不足
增加壓料力,最好校正一下
彎曲角變形部分有裂紋
彎曲半徑太小
材料的紋向與彎曲線平行
材料的塑性差
加大彎曲半徑
將板料退火后再彎曲變形或改變落料的排樣
將板料進行退火處理
U形件左右高度不一致
凹模的圓角半徑左、右兩邊加工不一致
定位不穩(wěn)定或定位位置不準
壓料不牢
凹、凸模左右兩邊間隙不均勻
修正圓角半徑使左右一致
調(diào)整定位裝置
增加壓料力
調(diào)整凸、凹模之間的間隙
9.4裝配其他零件并試模
上模安裝頂桿,頂件塊,檢查打料機構(gòu)工作的可靠性。頂件塊在最低位置時,應(yīng)突出凸凹模刃口0.2-0.5mm.安裝卸料板,安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2-0.5mm.在設(shè)計指定的壓力機上,裝配好的模具進行試沖。
試模時重點檢查打料機構(gòu)和頂出機構(gòu)的動作是否及時、可靠。每一次沖壓后,上模隨壓力機上行到上死點時,條料和頂出的工件都應(yīng)該出現(xiàn)在下模凹模工作面上,以便及時清除。
裝配后應(yīng)保證間隙均勻,落料凹模刃口面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面2mm.
10. 模具裝配圖
圖4 扣耳沖孔落料復合模
圖5 扣耳彎曲單工序模
結(jié)束語
彎板屬于典型的沖裁彎曲件,分析其工藝性,并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸,然后選取相應(yīng)的壓力機。本設(shè)計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計,需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸,然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進行了預(yù)測,分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷,采取了相應(yīng)的工藝措施。因此,模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
彎板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單,但是其尺寸相對較大不適合選用標準模架。要保證零件的順利加工和取件,模具必須有足夠的長度,因此需要改變上、下模座的長度,以達到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單,它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護。
彎板沖孔落料模具的設(shè)計,是理論知識與實踐有機的結(jié)合,更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到,要想做為一名合格的模具設(shè)計人員,必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ),并不斷學習新知識新技術(shù),樹立終身學習的觀念,把理論知識應(yīng)用到實踐中去,并堅持科學、嚴謹、求實的精神,大膽創(chuàng)新,突破新技術(shù),為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。
致 謝
首先我衷心地感謝我的導師于智宏老師,她仔細審閱了我設(shè)計的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多寶貴的建設(shè)性建議。于老師淵博的學識,誠懇的為人,使我受益匪淺,在畢業(yè)設(shè)計的過程中,特別是遇到困難時,她給了我極大的鼓勵和幫助,在這里我向她表示真誠的感謝!
感謝母?!幽蠙C電高等??茖W校的辛勤培育之恩!感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境,使我學到了許多新的知識,掌握了一定的操作技能。
最后,我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可親可敬的老師和團結(jié)友愛的同學,并感激師友的教誨和幫助!我殷切地希望我們模具專業(yè)能在全系師生的齊心協(xié)力下越辦越好!衷心祝愿我們的學校和我們所有的師生都能青春永駐!活力無限!步步登高!
參 考 文 獻
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