固定架沖孔落料級(jí)進(jìn)模具
固定架沖孔落料級(jí)進(jìn)模具,固定,沖孔,落料級(jí)進(jìn),模具
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/論文
目 錄
引言 - 2 -
1 沖壓件工藝性分析 - 5 -
1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 - 5 -
1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 - 6 -
1.3 沖裁件尺寸標(biāo)注 - 6 -
2 沖壓工藝方案的確定 - 7 -
3 模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算 - 9 -
3.1排樣方式的確定及其計(jì)算 - 9 -
3.2 沖壓力的計(jì)算 - 10 -
3.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 - 11 -
3.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 - 13 -
3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) - 14 -
4 模具總體設(shè)計(jì) - 16 -
4.1 模具的類型選擇 - 16 -
4.2 定位方法的選擇 - 16 -
4.3 卸料、出件方式的選擇 - 16 -
4.4 導(dǎo)向方式的選擇 - 17 -
5 主要零部件設(shè)計(jì) - 18 -
5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 18 -
5.1.1 落料凸模 - 18 -
5.1.2 沖孔凸模 - 19 -
5.1.3 凹模 - 20 -
5.2 定位零件的設(shè)計(jì) - 20 -
5.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) - 21 -
5.4卸料部件的設(shè)計(jì) - 21 -
5.4.1 卸料板的設(shè)計(jì) - 21 -
5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用 - 21 -
5.5模架及其他零部件的設(shè)計(jì) - 21 -
6 沖壓設(shè)備的確定 - 23 -
7 模具總裝配 - 24 -
設(shè)計(jì)總結(jié) - 25 -
參考文獻(xiàn) - 27 -
引言
模具是機(jī)械,汽車,電子,通訊,家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備,屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。
作為基礎(chǔ)工業(yè),模具的質(zhì)量,精度,壽命對(duì)其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用,在國際上稱為“工業(yè)之母”。近十年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,作為工業(yè)品基礎(chǔ)的模具工業(yè),也得到了蓬勃發(fā)展,已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(未包括臺(tái)灣,香港,澳門)現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠家已超過1700家,從業(yè)人員達(dá)到60多萬人。
模具分為冷沖壓模具,熱鍛模具,塑料模具,鑄造模具,橡膠模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具歷史悠久,用途廣,技術(shù)成熟,在各種模具中所占比重最多。汽車,摩托車,家電行業(yè)是模具最大的市場,占整個(gè)模具市場的60%以上。例如一種車型的轎車共需模具約4000套,價(jià)值達(dá)2億元—3億元;單臺(tái)電冰箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個(gè),共需模具約350套,價(jià)值約400萬元;單臺(tái)彩電大約有150個(gè)零件需用模具生產(chǎn)共需模具約140套,價(jià)值達(dá)700萬元。其中所用模具大部分為冷沖壓模具。
利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段,它對(duì)于保證制品質(zhì)量,縮短試制周期,進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場,以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義。
由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個(gè)部門得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說明在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中,在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)世界市場進(jìn)行激烈的爭奪中,愈來愈多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn),模具工業(yè)明顯的成為技術(shù),經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵。
從我國的情況來看,不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去,新產(chǎn)品開發(fā)不出來,老產(chǎn)品更新速度慢,能源消費(fèi)指標(biāo)高,材料消耗量大,這些都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后,沒有一個(gè)強(qiáng)大的,先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。
因此要使國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展,加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。
但是,我國面具工業(yè)要想在盡可能短的時(shí)間內(nèi)趕上世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平,還要付出許多艱苦的努力,主要應(yīng)叢下列幾個(gè)方面采取措施:
(1)進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)
(2)采用先進(jìn)的制造技術(shù)
(3)研制和發(fā)展模具用材料
(4)進(jìn)一步推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造(CAD/CAM)
(5)加強(qiáng)模具技術(shù)人才的開發(fā)
為了適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展,迎接新時(shí)代技術(shù)革命,今后將改變“大而全”、“小而全”的生產(chǎn)體制,大力推進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn),在管理體制上實(shí)現(xiàn)科學(xué)化。在模具的要求方面將朝著高效率、高精度、高壽命的方向發(fā)展,以適應(yīng)制品日趨精密、復(fù)雜和成型工藝的高速化、自動(dòng)化、精密化的要求。在模具加工設(shè)備方面將著重研制和開發(fā)高效、高精度、大型自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備。此外健全和完善模具的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并大力推廣和實(shí)施這些標(biāo)準(zhǔn);建立保質(zhì)、保量、供應(yīng)及時(shí)的模具標(biāo)準(zhǔn)件、商品化供應(yīng)渠道;加強(qiáng)智力開發(fā)和人才培養(yǎng),很抓模具的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)…,使整個(gè)模具工業(yè)在范圍和素質(zhì)上獲得空前的發(fā)展。
工件簡圖:
生產(chǎn)批量:大批量
材 料:QSn6.5-0.1
材料厚度:0.3 mm
1 沖壓件工藝性分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。即沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。一般來說,工藝性良好的沖壓件,可保證材料下好少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡單,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,成本低,還能使技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)的組織管理做到經(jīng)濟(jì)合理。成年高壓件工藝性分析的目的就是為了了解沖壓件加工的難易,為制定沖壓工藝方案奠定基礎(chǔ)。
產(chǎn)品零件沖壓工藝分析以產(chǎn)品零件圖為依據(jù),認(rèn)真分析研究該零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求,所用材料的沖壓成型性能,分析沖壓生產(chǎn)產(chǎn)生各種質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸、尺寸公差、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對(duì)所需的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序的確定以及沖壓定位方式,模具結(jié)構(gòu)形式與制造精度的選擇均有顯著影響。
1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
(1) 沖裁件的形狀 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對(duì)稱,有利于材料的合理利用。
(2) 沖裁件內(nèi)形幾外形的轉(zhuǎn)角 沖裁件內(nèi)形幾外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角,應(yīng)以圓弧過度,以便于模具加工,減少熱處理開裂,減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損。圓角半徑R的最小值參考《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.7.1,0.5≥0.18t=0.18,滿足要求。
(3) 沖裁件上凸出的懸臂和凹槽 盡量避免沖裁件上過長的凸出懸臂和凹槽,懸臂和凹槽寬度也不宜過小。
(4) 沖裁件的孔邊距 為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度,孔邊距不能過小??走吘嘧钚≈祬⒖肌稕_壓模具設(shè)計(jì)與制造》圖2.7.2,滿足要求。
(5) 在彎曲件上沖孔時(shí),孔邊應(yīng)與直臂之間保持一定距離,以免沖孔是凸模受水平推力而折斷。
(6) 沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)度的限制,孔的尺寸不應(yīng)太小,否則凸模易折斷或壓彎。孔的最小尺寸參考《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.7.2,d=2≥0.8t=0.8;滿足要求。
1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度
(1) 沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT11級(jí),一般要求落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),沖孔件最好低于IT9級(jí)。
(2) 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍以及沖模結(jié)構(gòu)等有關(guān)。當(dāng)沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時(shí),其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5~3.2μm。
1.3 沖裁件尺寸標(biāo)注
沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與其沖壓時(shí)定位基準(zhǔn)重合,并選擇在沖裁過程中基本上下不變動(dòng)的面或線上。
綜上所述,此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為QSn6.5-0.1,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有兩個(gè)ф2mm的孔;孔與孔、邊與邊緣之間的距離也滿足要求,最小壁厚為1mm(ф2mm的孔與工件邊緣之間的壁厚)。工件的尺寸精度要求較高,需使用定位精度要求高的沖裁才可以滿足要求。
2 沖壓工藝方案的確定
在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)來確定工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù),沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。
(1) 工序數(shù)
由沖壓工藝性分析可知其工序包含沖孔和落料兩個(gè)工序。
(2) 沖裁工序的組合
根據(jù)生產(chǎn)批量、沖裁件尺寸和精度等級(jí)、對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性、模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低、操作是否安全與方便等因素綜合考慮,確定其沖裁工序的組合方式為級(jí)進(jìn)沖裁。
(3) 沖裁工序順序的安排
先沖孔或沖缺口,最后落料或切斷,將沖裁件與條料分離。
綜上所述,對(duì)于一個(gè)沖裁件,可以得出多種工藝方案。必須對(duì)這些方案進(jìn)行比較,選取在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的前提下,模具制造成本較低,模具壽命較高、操作較方便及安全的工藝方案。
該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以有三種工藝方案:
方案一:先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二:落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三:落料-沖孔級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需兩道工序兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足顧客的要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都較高,但工件最小壁厚1mm小于凸、凹模許用最小壁厚1.4mm,模具強(qiáng)度不足,無法沖出合格工件,模具易損壞,并且沖壓后成品留在模具上,在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。通過對(duì)上述三種方案的分析比較,該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
3 模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1排樣方式的確定及其計(jì)算
設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模,首先要設(shè)計(jì)排樣圖。由于零件的外形,參考《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2-16確定其排樣方式為直排。設(shè)計(jì)成直線沖壓,可顯著地減少廢料,提高材料利用率。其排樣圖如圖所示:
排
樣
方
案
圖
排樣方案確定后,為保證準(zhǔn)確的計(jì)算,要先確定搭邊值:排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間的留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差,確保沖出合格零件;二是增加條料剛度,方便條料送進(jìn),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;同時(shí),搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙,從而提高模具壽命。
影響搭邊值的因素:
(1) 材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些;軟材料、脆材料的搭邊值要大些。
(2) 材料厚度 材料越厚,搭邊值應(yīng)該越大。
(3) 沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜,圓角半徑越小,搭邊值取大些。
(4) 送料及擋料方式 用手工送料,有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些;用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。
(5) 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。
查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2-18得:最小工藝搭邊值a(沿邊)=1.5mm a1(工件間)=1.2mm。
如上圖所確定的排樣方案,條料寬度為23mm,步距為16.2mm。一個(gè)步距的材料利用率分別為47%。查材料標(biāo)準(zhǔn),宜選600×1200mm的鋼板,每張鋼板可剪裁為26張條料(23×1200mm)。
3.2 沖壓力的計(jì)算
為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備,必須計(jì)算沖裁力。選取壓力機(jī)的噸位應(yīng)該大于所計(jì)算的沖裁力,以適應(yīng)沖裁的要求。
平刃口模具沖裁時(shí),其理論沖裁力(N)可按下式計(jì)算:
F=klt
式中 L----------沖裁件周長
t-----------材料厚度(mm)
---------安全系數(shù) 一般取1.3
板料經(jīng)沖裁后,由于彈性變形及彎曲彈性恢復(fù)的作用,板料將依附在模具上,為使沖裁過程能連續(xù)順利地進(jìn)行,必須將板料從凸凹模上取下。
從凸模上將工件或廢料取下來所需的力稱為卸料力,從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為頂件力。影響這些力的因素較多,主要有材料的力學(xué)性能,板料厚度,模具間隙,工件形狀及尺寸模具的工作狀態(tài)及尺寸,模具的工作狀態(tài)及潤滑情況等,實(shí)際上難以準(zhǔn)確計(jì)算和確定這些力。為了較合理正確地確定沖裁力,建議采用以下公式計(jì)算:
卸料力: Fx=kF
式中 Fx----卸料力,N
F------沖裁力,N
k----卸料力系數(shù),見表3-7<冷沖模設(shè)計(jì)>
推件力: Ft=nk2F
式中 Ft----推件力,N
k2---推件力系數(shù)
n-----卡在凹模的工件個(gè)數(shù) n=n/t,其中n 為凹模行斜壁垂直部分高度,mm; t為料厚mm, 凹模型口直壁高度h=5mm
該模具采用級(jí)進(jìn)模,擬選擇彈性卸料裝置、下出件的。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見下表1。根據(jù)結(jié)果沖壓設(shè)備擬選用J23-25。
表1 條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算
項(xiàng)目分類
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
排樣
沖裁件的面積A
A=28+100+18+28+2
×3.14-2×3.14
174mm2
查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.5.2,最小搭邊值a=1.5mm,a1=1.2mm;采用無側(cè)壓裝置
條料寬度B
B=20+2×1.5
23mm
步距S
S=15+1.2
16.2mm
一個(gè)步距的材料利用率η
η=
=174/(23×16.2)×100%=47%
47%
沖壓力
沖裁力F
F=KLtτb=1.3×91×0.3×350
12421.5N
L=91mm
τb=350MPa
卸料力Fχ
Fχ= KχF=0.05×12421.5
621N
查表2.6.1得Kx=0.05 KT=0.6
n=h/t=3/0.3=10
推件力FT
FT=nKTF=10×0.6 12421.5
74529N
沖壓工藝總力FZ
FZ= F+ Fχ+ FT
=12421.5+621+74529
87571.5N
彈性卸料,下出件
3.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
沖模的壓力中心可按下述原則來確定:
(1)對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件,沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
(2)工件形狀相同且分布位置對(duì)稱是,沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
(3)形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。
為保證壓力機(jī)和模具正常工作,必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)的滑塊歪斜,引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損,造成刃口和其他零件的損壞,甚至?xí)饓毫C(jī)導(dǎo)軌的磨損。影響壓力機(jī)的精度,對(duì)于形狀簡單而對(duì)稱的工件如矩形、圓形、正多邊形,其沖裁的壓力中心與工件的幾何中心重合。
表2 壓力中心數(shù)據(jù)表
基本要素長度
L/mm
各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
x
y
L1=16
1
8
L2=5
-7
5.5
L3=5
-4.5
3
L4=7
-2
-0.5
L5=6.28
0
-6
L6=7
2
-0.5
L7=5
4.5
3
L8=3
7
1.5
L9=6
10
0
L10=15
13
7.5
L11=4
11
15
L12=7
9
11.5
L13=3.14
0
-19.8
L14=3.14
11
-3.8
合計(jì) 91
4.4
3.7
計(jì)算壓力中心時(shí),先畫出凹模型口圖,
如圖上所示。在圖中將xOy坐標(biāo)系建立在
圖示的中心線上,將沖裁輪廓線按幾何圖
形分解成L1到L14共14基本線段,用解析
法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)為(4.4,3.7).
由以上計(jì)算結(jié)果可以看出,該工件沖裁力不大,壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小,為了便于模具的加工和裝配,模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23-25沖床,工件的幾何中心仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi),滿足要求。
3.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算
凸模和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、凹模刃口尺寸及其公差來保證。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。
凸、凹模刃口尺寸計(jì)算要遵循如下計(jì)算原則:
(1) 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上,即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計(jì)沖孔凸模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上,沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。
(2) 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹模基本尺寸應(yīng)取接近或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取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。
(3) 不管落料還是沖孔,沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。
(4) 選擇模具刃口制造公差時(shí),要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系,既要保證工件的精度要求,又要保證合理的間隙值。
(5) 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差,所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。
在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前,首先要考慮工作零件的加工方法及模具的裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn),工作零件的形狀相對(duì)簡單,適宜采用線切割機(jī)床分別加工沖孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度,使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算。所謂分別制造就是凸、凹模刃口分別按照各自的基本尺寸及公差互不相干的分別制造,制造后裝配使用。分開加工方法的優(yōu)點(diǎn)是:凸凹模具有互換性,制造周期短,便與成批制造。其缺點(diǎn)是:為了保證初始間隙在合理范圍內(nèi),需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足δT+δA ≤(Zmax-Zmin)的要求,所以模具制造成本相對(duì)較高。
具體計(jì)算見下表2。
表2 工作零件刃口尺寸計(jì)算
尺寸及分類
尺寸轉(zhuǎn)換
計(jì)算公式
結(jié)果
備注
落料
R2
R20-0.08
DA=(Dmax-X )0+δA
DT=(DA-Zmin/2)-δT0
DT=1.960+0.0036
查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.3.3得雙面間隙Zmax=0.024 Zmin=0.018磨損系數(shù)X=0.5,模具按IT7制造。校核滿足δT+δA ≤(Zmax-Zmin)
DA=1.9420-0.0024
R0.5
R0.50-0.1
DT=0.450+0.0036
DA=0.4320-0.0024
沖孔
φ2
φ20+0.08
dT=(dmin+ X)0-δT
dA=(dT+Zmin/2)0+δA
dT=2.040-0.0024
dA=2.0580+0.0036
孔心距
11
11±0.1
LA=
LA=11±0.03
3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
(1)橡膠的選用原則:
a.為保證橡膠的正常工作,所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求:F0≥FX
式中:F0——橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力(N);
Fx——卸料力(N)。
b.為保證橡膠不過早失效,其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的45%,橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%~15%。
c.橡膠高度與直徑之比應(yīng)按下式校核: 0.5≤H自由/D≤1.5。
(2)橡膠選擇步驟:
a.根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能、形狀和數(shù)量。沖裁卸料用較硬橡膠;拉深壓料用較軟橡膠。
b. 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸:D=(
c.求橡膠自由高度尺寸:H自由=4 H工
d. 校核橡膠高度與直徑之比。如果超過1.5,則應(yīng)把橡膠分成若干塊,在其間墊以綱圈;若小于0.5,則應(yīng)重新確定其尺寸。卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見表3。選用的4塊橡膠的厚度務(wù)必一致,不然會(huì)造成受力不均勻,運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜,影響模具正常工作。
表3 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
卸料板工作行程h工
h工=h1+t+h2
3.3mm
h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm
橡膠工作行程H工
H工=h工+h修
9.3mm
h修為凸、凹模修模量,取6m
橡膠自由高度H自由
H自由=4 H工
37.2mm
取H工為H自由的25﹪
橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù)
H預(yù)=15﹪H自由
5.6mm
一般H預(yù)=10﹪~15﹪H自由
每個(gè)橡膠承受的載荷F1
F1=F卸/4
155.25N
選用四個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=(
25m
D為圓筒橡膠的內(nèi)徑,取d=12mm;p=0.5Mpa
校核橡膠的自由高度H自由
0.5≤H自由/D=1.3≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H安
H安=H自由-H預(yù)
32mm
4 模具總體設(shè)計(jì)
4.1 模具的類型選擇
由沖壓工藝分析可知,采用級(jí)進(jìn)沖壓,所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。
級(jí)進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。整個(gè)沖件的成形是在連續(xù)過程中完成的。連續(xù)成形是工序集中的工藝方法,可以使多種工序在一副模具上完成??傊?,級(jí)進(jìn)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)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件,用簡單模或復(fù)合模沖裁有困難時(shí),可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大,成本較高,一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
4.2 定位方法的選擇
沖壓工序基本的定位方式可分為孔定位、平面定位和形體定位三種。由于零件形狀的不同,其定位方式也不相同。通常,在選擇定位方式時(shí),必須考慮定位的可靠性、方向性及操作的方便與安全性。
因?yàn)樵撃>卟捎玫氖菞l料,控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板,無側(cè)壓裝置??刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距,而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料的長度有一定的余量,可以靠操作工目測來定。
4.3 卸料、出件方式的選擇
卸料裝置是多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)中的重要部件。它的作用除了沖壓開始前壓緊帶料,防止各凸模沖壓時(shí)由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動(dòng),并保證沖壓結(jié)束后及時(shí)平穩(wěn)的卸料外更重要的是卸料板將對(duì)各工位上的凸模在受側(cè)向作用力時(shí),起到精確導(dǎo)向和有效的保護(hù)。卸料裝置主要由卸料板,彈性元件,卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件所組成。
因?yàn)楣ぜ暮穸葹?.3mm,相對(duì)比較小,故可采用彈性卸料。
又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn),所以采用下出件的方式比較便于操作與生產(chǎn)率的提高。
4.4 導(dǎo)向方式的選擇
為提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
5 主要零部件設(shè)計(jì)
5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 落料凸模
由于沖件的形狀和尺寸的不同,沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦不同,所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)果形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形;刃口形狀有平刃和斜刃等;結(jié)構(gòu)有整體式,嵌拼式,階梯式,直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺(tái)肩固定,柳接,螺釘和銷釘固定,粘潔劑澆注法固定等。
凸模長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu),并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。當(dāng)采用彈壓卸料板時(shí), 其凸模長度按下式計(jì)算:
L=h1+h2+h+t=20+15+0.3+14.7=50mm
式中:L——凸模長度(mm);
h1——凸模固定板的厚度(mm);
h2————卸料板的厚度(mm);
t——材料的厚度(mm);
h——增長長度。它包括凸模的修模量,凸模進(jìn)入凹模的深度(0.5到1),凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般取10到20mm。
所以應(yīng)選擇的規(guī)格為:
尺寸d: 28.2
D(m6)|基本尺寸: 32
D(m6)|極限偏差:
+0.025 +0.009
D1: 38
尺寸h|ⅠⅠ型: 6
L|50:
5.1.2 沖孔凸模
沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差,容易彎曲和折段,所以必須采用措施提高它的強(qiáng)度和剛度,從而提高其使用壽命。其方法有以下幾種:
a:沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向,沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向構(gòu)有兩種即局部保護(hù)與導(dǎo)向和全長保護(hù)與導(dǎo)向。
b:采用短凸模的沖孔模。采用厚墊板超短凸模結(jié)構(gòu)。由于凸模大為縮短,同時(shí)凸模又以卸料板為導(dǎo)向,因此大大提高了凹模的剛度。
c:在沖模的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造上采取保護(hù)小凸模措施。如提高模架的剛度和精度;采用較大的沖裁間隙;采用斜刃壁凹模以減小沖裁力;取較大斜料力(一般取沖裁力的10%);保證凸、凹模的間隙的均勻性并減小工作表面粗糙度等
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形,而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模,所以沖孔凸模采用臺(tái)階式,一方面加工簡單,另一方面由便于裝配與更換。其中φ2mm可選用標(biāo)準(zhǔn)件A型式(尺寸為2mm×50mm)。沖孔的凸模結(jié)構(gòu)可參考零件圖。
尺寸d: 2.0
D(m6)|基本尺寸:
4
D(m6)|極限偏差:
+0.012 +0.004
D1: 7
尺寸l: 6
尺寸h|Ⅰ型: 3
L|50: *
5.1.3 凹模
凹模采用整體式結(jié)構(gòu),各沖裁的凹模孔均采用電火花線切割加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用。由于凹模結(jié)構(gòu)形式及固定方法不同,受力情況又比較復(fù)雜,目前還不能理論方法確定凹模輪廓尺。在生產(chǎn)中,通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸,或凹模孔口刃壁間距離,按經(jīng)驗(yàn)公式《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式2.9.3、2.9.4計(jì)算:
凹模厚度 H=kb=0.3×20=6mm﹤15mm,查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.9.5得k=0.3)
式中:b——凹模刃口的最大尺寸;
k——系數(shù);
因?yàn)榘寄:穸刃琛?5mm,所以取H=15mm
凹模壁厚 c=(1.5∽2)H=22.5∽30mm
取凹模厚度 H=15mm 凹模厚度c=30mm
凹模寬度 B=b+2c=(20+60)=80mm,取100mm
凹模長度 L取100mm(送料方向)
凹模輪廓尺寸為 100mm×100mm×15mm。結(jié)構(gòu)可參考模具裝配圖。
5.2 定位零件的設(shè)計(jì)
起定距作用的固定擋料銷,應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)件,規(guī)格為6×8 A型。
尺寸d(h11)|基本尺寸:
6
尺寸d(h11)|極限偏差:
0/-0.075
尺寸d1(m6)|基本尺寸:
3
尺寸d1(m6)|極限偏差:
+0.008/+0.002
尺寸h: 3
L: 8
5.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
到料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸,外側(cè)與凹模齊平,導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.5mm,這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度,導(dǎo)料板的厚度按《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.9.7選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作,熱處理硬度為40∽45HRC,用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。
5.4卸料部件的設(shè)計(jì)
5.4.1 卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同,厚度為20mm。
卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為40∽45HRC。
5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘,公稱直徑為10mm,螺紋部分為M8×8mm。卸料螺釘?shù)奈膊繎?yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm,有時(shí)誤差可以通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
5.5模架及其他零部件的設(shè)計(jì)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,模架主要有兩大類:一類是由上模座,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架;另一類是由彈壓導(dǎo)板,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,并對(duì)其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。
該模具采用中間導(dǎo)柱模架,這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置,沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸為依據(jù),查《沖壓模具手冊(cè)》選擇模架規(guī)格為:
導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為φ20×100,φ22×100;導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ20×65×23,φ22×65×23。
上模坐L/mm×B/mm×H/mm為100×100×25;下模坐L/mm×B/mm×H/mm為100×100×30;
上模座的厚度H上模取25mm,上模座墊板的厚度H墊取10mm,固定板的厚度取25mm,下模座的厚度H下模取30mm,那么,該模具的閉合高度:
H閉=H上模+H墊+H下模+H+L-h2
=(25+10+30+15-1+50)=129mm
式中:L-沖孔凸模長度,L=50mm;
H-凹模厚度,H=15mm;
h2-凸模沖裁進(jìn)入凹模的深度,h2=1mm。
可見該模具閉合厚度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度(220mm),可以使用。
6 沖壓設(shè)備的確定
通過校核,選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。
公稱壓力:250kN
滑塊行程:65mm
最大閉合高度:270mm
最大裝模高度:220mm
連桿調(diào)節(jié)高度:55mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右):370mm×560mm
墊板尺寸(厚度×孔徑):50mm×200mm
模柄孔尺寸:φ40mm×60mm
最大傾斜角度:300
7 模具總裝配
通過以上設(shè)計(jì),可得到這套模具的總裝圖。模具的上模部分主要有上模板、墊板、落料凸模、沖孔凸模、凸模固定板等組成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料,以橡膠為彈性元件。沖孔廢件從漏料孔中漏出,工件從凹模中落下。
工作原理:條料送進(jìn)時(shí)采用固定擋料銷進(jìn)行定位,而有導(dǎo)料銷和導(dǎo)料板保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時(shí),上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時(shí),上模上行回程,卡在落料凸模上的廢料由彈性卸料板卸下,工件從凹模中落下。然后,再開始下一個(gè)行程。
模具的裝配:
根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn),選凹模作為裝配基準(zhǔn)件,先裝下模,再裝上模,并調(diào)整間隙,試沖。返修。
1. 凸、凹模預(yù)配 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀;將各凸模分別與相應(yīng)的凹??紫嗯?,檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。
2.凸模裝配 以凹??锥ㄎ?,將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中,并擠緊牢固。
3.裝配下模 在下模座上劃中心線,按中心預(yù)緊凹模、導(dǎo)料板; 在下模座、導(dǎo)料板上,用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置,并分別鉆孔,攻絲; 將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)擋料銷、彈簧裝在一起,并用螺釘緊固,打入銷釘。
4.裝配上模 在已裝好的下模上放等高墊鐵,再在凹模中放入0.12mm的紙片,然后將凸模與固定板組合裝入凹模; 預(yù)裝上模座,劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸 螺孔、銷孔; 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起,但不要擰緊; 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上,裝上橡膠和卸料螺釘,并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量,使卸料板高出凸模下端約1mm; 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后緊固螺釘; 安裝導(dǎo)正銷、承料板; 切紙檢查,合適后打入銷釘。
5.試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過沖壓課程設(shè)計(jì),我進(jìn)一步鞏固了沖裁理論知識(shí)。并且也加深了相關(guān)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個(gè)過程中,增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力及獨(dú)立思考解決問題的能力。當(dāng)然,由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),該設(shè)計(jì)難免存在不足之處。希望老師對(duì)此提出批評(píng)意見,在此表示萬分的感謝。
致謝
國學(xué)大師王國維在《人間辭話》闡述了一個(gè)人要成為大學(xué)問家必經(jīng)歷三種境界:“昨夜西風(fēng)凋碧樹,獨(dú)上高樓,望斷天涯路;衣帶漸寬終不悔,惟伊消得人憔悴;眾里尋他千百度,慕然回首,那人卻在燈火闌珊處。”其實(shí)這三種境界,簡而言之為樹立目標(biāo)、為之奮斗、達(dá)到目標(biāo)。換句話說作畢業(yè)設(shè)計(jì)也是樹立目標(biāo)、為之努力、達(dá)到目標(biāo)。在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的那一刻開始,就得到了翟老師的多方面的指導(dǎo),如明白畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的要求、在畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題等等。在此對(duì)翟老師表示深深的謝意。
“三人行,必有我?guī)煛?。在作畢業(yè)設(shè)計(jì)將近一個(gè)月的過程中,由于本人水平有限,遇到過不少棘手的問題,曾得到多位同學(xué)的大力幫助。在此對(duì)提供過幫助的同學(xué)表示深深的謝意。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,我參考了其它很多的文獻(xiàn)如王孝培所編的《沖壓手冊(cè)》,其不僅鞏固了我所學(xué)的知識(shí),并且擴(kuò)大了自己的視野。最重要的是這些文獻(xiàn)幫助我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此對(duì)這些文獻(xiàn)的作者表示深深的謝意。
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11. 翟德梅主編 《模具制造技術(shù)》
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