四孔方墊片、名爵汽車底盤連接片正裝落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計-沖壓模含15張CAD圖
四孔方墊片、名爵汽車底盤連接片正裝落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計-沖壓模含15張CAD圖,四孔,墊片,汽車底盤,連接,片正裝落料,沖孔,復(fù)合,模具設(shè)計,沖壓,15,cad
名爵汽車底盤連接片正裝復(fù)合模具設(shè)計摘 要隨著中國經(jīng)濟持續(xù)增長,國內(nèi)模具行業(yè)的發(fā)展速度喜人,我國沖壓模具發(fā)展已逐步接近世界先進水平。本課題研究的是名爵汽車底盤連接片正裝復(fù)合模設(shè)計。因模具為單件小批量生產(chǎn),且模具應(yīng)保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量,模具的設(shè)計與制造應(yīng)充分考慮模具的設(shè)計能否滿足工件的工藝性設(shè)計,能否加工出合格的零件,能否使零件具有較高的使用壽命。該模具有兩個工位,分別進行沖孔和落料。根據(jù)零件圖,進行沖裁工藝性分析并選擇最佳方案,完成排樣設(shè)計,計算材料利用率、工序力,選擇合適的壓力機,各零件尺寸的選用和計算等。由凹模零件圖進行加工工藝的編制,用UG軟件畫出凹模實體,并畫出毛坯,再進行加工。因凹模刃口粗糙度較小,故在加工完后,需在磨床上進行打磨。最后,對凹模進行數(shù)控編程。關(guān)鍵詞:正裝復(fù)合模;零部件選用;刃口尺寸計算;UG制圖;編程ABSTRACTWith the continuous growth of Chinas economy, the development speed of the domestic mold industry is encouraging, Chinas stamping mold development has gradually approached the worlds advanced level.The research of this topic is the chassis connection piece formal assembly composite die design.Because the mold for a small batch production, and the mold should ensure the size of the stamping product precision and product quality, the mold design and manufacturing should fully consider whether the mold design can meet the workpiece technology design, can process qualified parts, can make the parts have a high service life.The mould has two stations for punching and blanking respectively.According to the part drawing, carry out blanking process analysis and select the best scheme, complete the layout design, calculate the material utilization rate, process force, select the appropriate press, the selection and calculation of the size of each part, etc.According to the drawing of die parts for the preparation of processing technology, using UG software to draw the die entity, and draw the blank, and then processing.Due to the small roughness of the cutting edge, it is necessary to grind on the grinder after processing.Finally, numerical control programming is done to the die.Key words:Formal compound die;Selection of parts and components;Calculation of cutting edge size;UG drawings;Programming目 錄第一章 緒論11.1模具行業(yè)現(xiàn)狀11.2復(fù)合模的概念及優(yōu)勢11.2.1復(fù)合模的概念11.2.2復(fù)合模的優(yōu)勢11.3 CAE技術(shù)的簡介1第二章 沖壓工藝分析與設(shè)計32.1零件分析32.2沖裁工藝分析32.2.1沖裁件的工藝性分析32.2.2沖壓工藝方案的確定4第三章 排樣53.1排樣53.1.1 選取搭邊值53.1.2 送料步距和條料寬度的計算53.2材料利用率的計算6第四章 計算工序力及選擇壓力機74.1計算工序力74.1.1計算沖裁力74.1.2計算推件力74.1.3計算卸料力84.1.4計算總沖壓力84.2確定壓力中心84.3壓力機的選擇8第五章 模具尺寸計算及零部件選用105.1確定制件的尺寸公差105.1.1凸、凹模刃口尺寸的計算105.1.2中心距尺寸的計算115.2各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算及選用125.2.1凹模外形尺寸的計算及刃口形式的確定125.2.2凸凹模的設(shè)計135.3凸模設(shè)計145.3.1凸模形式145.3.2凸模長度尺寸的計算145.3.3凸模強度校核14第六章 零部件的選用及裝配圖的繪制166.1確定墊板、凸模固定板、凸凹模固定板及卸料板的厚度166.2橡膠的選用186.3模架的選用186.3.1上、下模座厚度的計算186.3.2模具閉合高度的估算196.3.3模架的選用196.4模柄的選用196.5定位零件的選用206.6推件裝置的選用206.7裝配圖的繪制20第七章 凹模加工227.1 工序尺寸和加工余量的確定227.2 UG加工227.3編程237.3.1創(chuàng)建程序目錄237.3.2創(chuàng)建刀具237.3.3創(chuàng)建坐標(biāo)系和毛坯237.3.4創(chuàng)建操作和程序24結(jié)束語28致 謝29參考文獻(xiàn)30附錄A31第一章 緒論1.1模具行業(yè)現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,在國際上有著“工業(yè)之母”的美譽。國家的發(fā)展離不開裝備制造業(yè),模具是裝備制造業(yè)發(fā)展的根本。模具生產(chǎn)的工藝水平和科技含量現(xiàn)已成為衡量一個國家科技和產(chǎn)品制造水平的標(biāo)志,決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。由于設(shè)計制造水平薄弱,很多關(guān)鍵技術(shù)難以突破,促使我國模具行業(yè)長期處于“低端競爭,高端進口”的尷尬環(huán)境中【1】。盡管如此,中國模具技術(shù)的發(fā)展很快,主要表現(xiàn)在模具集成制造單元與技術(shù)的普及、商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向模具及其產(chǎn)業(yè)鏈延伸、3D打印在模具制造中的廣泛應(yīng)用、模具的智能化、輕量化新材料與大型塑料模具的出現(xiàn)及優(yōu)化等方面。我國工業(yè)的進一步發(fā)展要求模具行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展【2】。隨著“美國再工業(yè)化”、“德國工業(yè)4.0”、“中國制造2025”等戰(zhàn)略的實施,世界模具行業(yè)必將持續(xù)高速發(fā)展,迎來燦爛美好的明天。1.2復(fù)合模的概念及優(yōu)勢1.2.1 復(fù)合模的概念 復(fù)合模是指在壓力機的一次工作行程中,在模具同一部位上同時完成多道沖壓工序的模具【3】。復(fù)合模能在模具同一位置上進行沖孔、落料、壓印、成形、拉深、切斷和彎曲等工序。復(fù)合模精度高、生產(chǎn)效率高、耐磨性好、韌性和熱穩(wěn)定性強,適合生產(chǎn)大批量、高精度要求的工件。根據(jù)落料凹模安裝位置的不同,若落料凹模安裝在下模,稱為順裝(正裝)復(fù)合模。正裝和倒裝的復(fù)合模對最終制件能否順利脫離模具型腔有著很大的關(guān)系【4】。1.2.2 復(fù)合模的優(yōu)勢復(fù)合??梢詫⒙淞?、沖孔等多道工序復(fù)合為一道工序,使產(chǎn)品的加工時間縮短,提高了生產(chǎn)效益【5】。在同一位置上進行多道工序的加工,無需重新定位,節(jié)省了人力、電力及為完成工序間搬運消耗的時間。正裝復(fù)合模不受條料外形精度影響,能對邊角料實現(xiàn)再利用,節(jié)省原材料和采購費用。正裝復(fù)合模內(nèi)孔和外緣具有較高的位置精度,定位基準(zhǔn)一致,能較好地保證制件孔對外形位置的位置度要求。制件由模具型口推出,同軸度較好,表面平直度較高,制件精度高。1.3 CAE技術(shù)的簡介CAE是指利用計算機輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、剛度等力學(xué)性能的分析計算及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題,將工程的各個環(huán)節(jié)有機地組合在一起,以獲得良好的經(jīng)濟效益和較好的工程質(zhì)量。CAE是計算機輔助4C系統(tǒng)(CAD、CAE、CAM和CAPP)的重要環(huán)節(jié)。CAE作為一種計算機輔助工程,可以對產(chǎn)品與工程的力學(xué)性能進行分析與優(yōu)化【6】。CAE的關(guān)鍵是對產(chǎn)品進行數(shù)字建模,實現(xiàn)從產(chǎn)生到產(chǎn)品的整個生命周期的集成,即應(yīng)用計算機技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)等的結(jié)合。上世紀(jì)60年代,隨著計算機的不斷發(fā)展,CAE軟件應(yīng)運而生,現(xiàn)已成為在航空航天、機械、電氣、石油化工、土木工程等領(lǐng)域不可或缺的數(shù)值計算工具,也是分析連續(xù)力學(xué)各類問題的重要方式。第二章 沖裁工藝分析與設(shè)計2.1零件分析零件名稱:名爵汽車底盤連接片材料:不銹鋼料厚:t=2mm生產(chǎn)批量:單件小批量材料特性分析:沖裁件材料為不銹鋼,抗剪強度=330Mpa,抗彎強度b=410Mpa,屈服強度s=441Mpa。不銹鋼焊接性好,耐腐蝕,塑性好,有良好的沖壓性能。零件圖見圖2-1。 圖2-1 零件圖2.2沖裁工藝的設(shè)計2.2.1沖裁件的工藝性分析沖裁件的工藝性是指沖件對沖壓工藝的適應(yīng)性能,即沖件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工件精度在沖裁時的難易程度。良好的沖裁工藝性要求低耗材、少工序、沖裁結(jié)構(gòu)簡單、品質(zhì)穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高。該沖裁件由直線、圓弧和圓組成,結(jié)構(gòu)形狀簡單且對稱,符合沖裁件工藝要求。一、沖裁件形狀力求簡單、對稱,使排樣時廢料最少。該沖裁件外形接近矩形,無過長的懸臂和凹槽;二、沖裁件的內(nèi)、外形的轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免清角,盡可能用圓角半徑代替尖角。該沖裁件的圓角半徑為5mm,滿足R0.25t的要求;三、沖孔時,因受凸模強度和剛度的限制,孔的尺寸不宜過小。該沖裁件的最小孔為6mm。已知材料為不銹鋼,屬于硬鋼。用一般模沖圓孔時,對硬鋼,直徑d1.3t,滿足要求。四、受模具強度和零件質(zhì)量的影響,沖裁件兩孔間距離a1、孔與零件邊緣之間的壁厚a都不能太小。一般要求,a11.5t,at。兩孔間的最小距離為28,孔與邊緣之間的壁厚為10mm,均滿足要求。五、沖孔比落料的精度約高一級。對于該零件沒有標(biāo)注公差的自由尺寸,在沖模中可按IT14來確定。2.2.2沖壓工藝方案的確定沖壓工藝方案的分析是一個復(fù)雜的環(huán)節(jié),關(guān)系著制件成形的質(zhì)量【7】。底盤連接片具有結(jié)構(gòu)小但工藝豐富的特點,在沖壓成型環(huán)節(jié),精度高,生產(chǎn)批量大。該沖裁件包括沖孔、落料兩個基本工序,故有以下三種工藝方案: 方案一:先沖孔,后落料,采用單工序模生產(chǎn)。 方案二:沖孔-落料復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三:沖孔-落料級進沖壓,采用級進模生產(chǎn)。分析: 方案一,模具結(jié)構(gòu)小而簡單,整個沖壓沖壓要完成兩道工序,因此需要兩套模具,生產(chǎn)成本高,效率低,無法適應(yīng)大批量生產(chǎn)。此外,兩道工序中還存在定位誤差,很難保證中心孔的位置精度。方案二,整個沖壓過程只需一套模具,模具規(guī)模較小,降低模具的生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,節(jié)省人力、電力及工序間的搬運的時間。不僅操作簡單,適合大批量生產(chǎn),而且因兩道工序在同一工位上完成,定位基準(zhǔn)一致,中心孔的位置精度更容易得到保證。方案三,整個沖壓過程也只需要一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,設(shè)計簡單。但因同一副模具要在不同工位上完成兩道工序,模具規(guī)模較大,成本較高,且兩道工序間的定位基準(zhǔn)要求較高,難以保證中心孔的位置精度。結(jié)果:通過各方面的比較,確定采用方案二。因沖裁板料的平直度要求較高,該沖裁件采用正裝復(fù)合模進行加工。它共有兩個工位,第一個工位完成10mm、46mm五個孔的沖孔,第二個工位完成外輪廓的落料。36第三章 排樣3.1排樣排樣是指需要開料的工件在條料或板料上的布置和開切方式。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟利用,還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)【8】。3.1.1 選取搭邊值采用單排排樣。查沖壓模具設(shè)計實例教程,表2.3 搭邊a和a1的數(shù)值【3】。根據(jù)材料厚度t=2mm,矩形工件邊長L在50100mm之間,知工件間的最小搭邊值為2.0mm,側(cè)邊最小搭邊值為2.2mm。因材料為不銹鋼屬于硬鋼,于是取工件間搭邊值a1=1.6mm,側(cè)邊搭邊值a=1.76mm。 3.1.2 送料步距和條料寬度的計算 送料步距是指條料在加工生產(chǎn)中每送進一次所需向前移動的固定距離,即沖裁件相應(yīng)部分的寬度加上工件間搭邊值。已知工件間搭邊值a1=1.6mm,則送料步距為:A=D+a1 式(3-1)式中,D零件長度(mm)。代入數(shù)據(jù),得A=50+1.6=51.6mm。表3-1 條料寬度下料偏差、條料與導(dǎo)料板之間隙b0工件寬度L材料厚度t122335b0b0b0b0501000.50.10.60.20.80.41.00.61001500.60.20.70.30.90.51.10.71502200.70.20.80.31.00.51.20.72202200.80.30.90.41.10.61.30.8查表3-1,已知工件寬度為56mm,材料厚度為2mm,取=0.6mm,b0=0.2m,則條料寬度為: 式(3-2)式中,L工件寬度(mm); a側(cè)邊搭邊值。代入數(shù)據(jù),得。最終確定的擁有工件間搭邊值、側(cè)邊搭邊值、條料寬度的排樣圖見圖3-1。 圖3-1 排樣圖3.2材料利用率的計算查不銹鋼板材國家標(biāo)準(zhǔn),選用1000mm2000mm的板材。每個板材可裁剪成18個條料,條料的尺寸為54.02mm1000mm;每張條料可加工34個零件,則材料的利用率為:=100% 式(3-3)式中,一張板料上沖件的數(shù)量; A 零件的實際面積; B 板料的寬度; L 板料的長度。代入數(shù)據(jù),得=100%=85.7%。 故每張板材的材料利用率為85.7%。第四章 計算工序力及選擇壓力機4.1計算工序力該模具采用正裝復(fù)合模,選擇彈性卸料、自然漏料的方式,故需計算沖裁力、推件力和卸料力。4.1.1計算沖裁力先計算第一個工位上10mm、46mm孔的沖裁力,再計算第二個工位外輪廓的落料沖裁力。查沖壓模具設(shè)計實例教程,表1.6 部分黑色金屬的力學(xué)性能【3】。已知材料為不銹鋼,剪切強度為314392MPa,取=330MPa。故落料沖裁力為: 式(4-1)代入數(shù)據(jù),得 沖孔力分別為: 式(4-2) 式(4-3)式中,F(xiàn)21、F22沖裁10mm、6mm孔的力(kN); L21、L2210mm、6mm孔的周長(mm); n孔的個數(shù); K修正系數(shù),常取1.3; 剪切強度(Mpa)。代入數(shù)據(jù),得 采用階梯凸模法進行沖裁,因此取沖孔力中的最大值與落料力之和為沖裁力: 式(4-4)代入數(shù)據(jù),得4.1.2計算推件力查表4-1,得推件力系數(shù)Kt=0.055,故推件力為: 式(4-5)式中,n同時卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)量。代入數(shù)據(jù),得4.1.3計算卸料力查表4-1,取卸料力系數(shù)KX=0.045,故卸料力為: 式(4-6)代入數(shù)據(jù),4.1.4計算總沖壓力沖裁時的總沖壓力為: 式(4-7)代入數(shù)據(jù),得4.2確定壓力中心沖模的壓力中心是指沖壓力合力的作用點。為保證壓力機和模具能正常工作,應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。如果二者不能重合,會使沖模與壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損,模具導(dǎo)向零件加速磨損,最終降低模具與壓力機的使用壽命。該零件形狀簡單且對稱,為單個小批量生產(chǎn),故沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。4.3壓力機的選擇壓力機在工業(yè)生產(chǎn)中具有非常廣泛的應(yīng)用,從大型設(shè)備如沖壓機床到小型化壓力機,其主要通過設(shè)備末端施加的壓力來完成一定的功能【9】。公稱壓力決定了壓力機的最大沖壓力。選用壓力機時,應(yīng)保證壓力機全部工作行程范圍內(nèi)的壓力負(fù)荷(總沖裁力)均小于公稱壓力。當(dāng)壓力機施力行程較小的沖壓工序時,F(xiàn)g1.11.3F,則: 式(4-8)式中,F(xiàn)g壓力機公稱壓力(kN); F總沖壓力。代入數(shù)據(jù),得查附錄A,選擇開式雙柱可傾式壓力機,型號為J23-63。第五章 模具尺寸計算5.1確定制件的尺寸公差對該零件為標(biāo)注公差的自由尺寸,在沖模中可按IT14來確定。6mm兩孔中心距公差滿足表5-1中的要求,為0.15。查機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)表3-2 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值【10】,各尺寸公差為560-0.74,500-0.74,R50-0.3,6+00.3,10+00.36,300.15,280.15。工件圖見圖5-1。 圖5-1工件圖表5-1 兩孔中心距公差 5.1.1凸、凹模刃口尺寸的計算已知材料為不銹鋼,材料厚度t=2mm,則沖裁間隙分別為Zmax=0.2mm,Zmin=0.14mm。一、落料落料以凹模為基準(zhǔn),基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差分為內(nèi)的較小尺寸。查表5-2,得D1=560-0.74mm、D2=500-0.74mm的磨損系數(shù)均為X1=0.5。故落料凹模刃口尺寸為: 式(5-1) 式(5-2) 式(5-3) 式(5-4)式中,Ddi,Dpi分別為落料凹模尺寸和凸模尺寸(mm),其中i=1,2; pi,di分別為凸模和凹模的制造公差(mm),為/4,其中i=1,2。代入數(shù)據(jù),得 二、沖孔沖孔以凸模為基準(zhǔn),先確定凸模刃口尺寸,使凸模公稱尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸,再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙。查表5-2,得d1=10+00.36mm、d2=6+00.3mm的磨損系數(shù)為X2=0.75。故凸模刃口尺寸為: 式(5-5) 式(5-6) 式(5-7) 式(5-8)式中,dpi,ddi分別為沖孔凸模和凹模直徑(mm),其中i=1,2;pi,di分別為凸模和凹模的制造公差(mm),為/4,其中i=1,2。代入數(shù)據(jù),得 5.1.2中心距尺寸的計算中心距尺寸為:Cm1=C15 式(5-9)Cm2=C26 式(5-10) 代入數(shù)據(jù),得Cm1=300.15/4=300.0375mm Cm2=280.15/4=280.0375mm 5.2各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算及選用5.2.1凹模外形尺寸的計算及刃口形式的確定已知b=56mm,t=2,查表5-3,取K=0.28,則凹模厚度H為:H=Kb 式(5-11)代入數(shù)據(jù),得H=0.2856=15.68mm 凹??v向壁厚C1:C1=2H 式(5-12)代入數(shù)據(jù),得C1=215.68=31.36mm凹模橫向壁厚C2:C2=1.5H 式(5-13)代入數(shù)據(jù),得C2=1.515.68=23.52mm凹模寬度B:B=工件寬+2C1 式(5-14)代入數(shù)據(jù),得B=50+231.36=112.72mm凹模長度L:L=工件長+送料步距+2C2 式(5-15)代入數(shù)據(jù),得H=56+57.6+223.52=160.64mm根據(jù)以上數(shù)據(jù),由JB/T 7643.1-2008,確定凹模外形尺寸為20012525mm。沖裁模的凹模刃口形式主要有直筒式、錐形及凸臺式三種。在設(shè)計時,選用哪種形式的刃口,主要根據(jù)沖裁件的形狀、材料厚度和尺寸精度來確定。已知條料厚度t=2mm,查表5-4,得刃口高度h為6mm。 凹模所選材料為T10A,工作部分的熱處理硬度為5862HRC。凹模零件圖見圖5-2。 圖5-2 凹模5.2.2 凸凹模的設(shè)計 凸凹模存在于復(fù)合模中。當(dāng)凸凹模裝在上模時,該復(fù)合模為正裝復(fù)合模。沖孔廢料從凸凹模推出,使型腔不積存廢料,脹裂力小,壁厚可比倒裝復(fù)合模的最小壁厚小些。因該零件材料為不銹鋼,屬于黑色金屬,故凸凹模的最小壁厚c凸凹=1.5t=3mm,滿足1.5t0.7的要求。凸凹模與卸料板采用H7/m6的過渡配合,由卸料板來保證。凸凹模材料選用T10A,熱處理硬度為5862HRC。凸凹模的零件圖見圖5-3。 圖5-3 凸凹模5.3凸模設(shè)計5.3.1凸模形式凸模的結(jié)構(gòu)形式,按照其斷面形狀可分為圓形和非圓形;按照其刃口形狀可分為平刃、斜刃等;按結(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲拼式、階梯式、凸緣式、直通式和帶護套式。56mm50mm的凸模選用凸緣式,另外5個凸模選用直通式。凸模的固定有臺肩固定、鉚接、凸模固定板固定、螺釘和銷釘固定等。此次設(shè)計選用凸模固定板固定,凸模和凸模固定板間采用H7/m6的過渡配合。5.3.2凸模長度尺寸的計算凸模的長度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。當(dāng)模具處于閉合狀態(tài)時,凸模長度受料厚、凸模固定板厚度、空心墊板、彈性卸料板厚度以及凸模進入凹模的深度等的影響。凸模進入凹模的距離一般為0.51mm,常取1mm。故凸模長度Lp為:Lp=hg+h1+hx+t+(0.51) 式(5-16)式中,h1模具閉合時卸料板與凸模固定板之間的距離(mm)。代入數(shù)據(jù),得Lp=16+18+7+14+2+1=57mm5.3.3凸模強度校核對于細(xì)長的凸?;蚴窃谕鼓嗝娉叽巛^小而毛坯厚度又較大的情況下,必須進行抗縱向彎曲應(yīng)力和承壓應(yīng)力兩方面的校驗。因此,6mm的凸模必須進行校核。一、校核彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力的公式為: 式(5-17) 式中,Lg凸模工作部分的長度,取Lg=25mm; Fc沖裁力。代入數(shù)據(jù),得二、校核壓應(yīng)力 壓應(yīng)力的公式為: 式(5-18)式中,d該細(xì)長凸模的直徑,取d=6mm;t料厚; 材料的抗剪強度,取330MPa;壓許用壓應(yīng)力,一般為1000-1600MPa,取1200MPa。代入數(shù)據(jù),得綜上所述,所有凸模均滿足要求。確定56mm50mm的凸模選用凸緣式,10mm和6mm的凸模選用直通式。凸模材料選用T10A,工作部分的熱處理硬度為5862HRC。 第六章 零部件的選用及裝配圖的繪制 設(shè)計零部件時,最先考慮的是零部件的定位、固定和總體裝配的方法。本次模具設(shè)計主要是螺釘起固定作用,銷釘起定位作用,利用擋料銷送進定距,導(dǎo)料銷送進定位,無側(cè)壓裝置。6.1確定墊板、凸模固定板、凸凹模固定板及卸料板的厚度一、墊板厚度的確定由凹模的外形尺寸,根據(jù)JB/T 7643.3-2008,取墊板厚度hdb=6mm,材料選用T8A,熱處理硬度4045HRC。二、凸模固定板厚度的確定凸模固定板按形狀可分為圓形和矩形。本次設(shè)計選用矩形凸模固定板。用凸模固定板不僅能將凸模固定在模板的正確位置,而且還能正確安放銷釘和緊固螺釘。凸模固定板的厚度為: 式(6-1)代入數(shù)據(jù),得由凹模的外形尺寸,根據(jù)JB/T 7643.2-2008,取凸模固定板厚度為,材料選用45鋼,熱處理硬度28-32HRC。凸模固定板的零件圖見圖6-1。 圖6-1 凸模固定板三、凸凹模固定板厚度的確定凸凹模固定板的厚度為: 式(6-2)代入數(shù)據(jù),得由凹模的外形尺寸,根據(jù)JB/T 7643.2-2008,取凸凹模固定板厚度為,材料選用45鋼,熱處理硬度28-32HRC。凸凹模固定板的零件圖見圖6-2。 圖6-2 凸凹模固定板四、卸料板厚度的確定卸料板分為彈性卸料板和剛性卸料板。剛性卸料板板主要用于厚板且對沖裁件平面度要求不高的板料沖裁;彈性卸料板則用于薄板及對平面度要求較高的板料沖裁。彈性卸料板既可安裝在上模,又可安裝在下模。該制件對平直度要求較高,故選擇彈性卸料板。Hx一般取1020mm,故取hx=14mm,卸料板材料選用45鋼。卸料板的零件圖見圖6-3。 圖6-3 卸料板6.2橡膠的選用橡膠是常見的卸料彈性元件。橡膠常見的形狀為矩形、圓柱形、圓筒形。沖裁模中用于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨酯橡膠兩種,其中聚氨酯橡膠的性能比合成橡膠更好。利用聚氨酯橡膠作為彈性介質(zhì),在沖壓中充當(dāng)凸?;虬寄?,完成沖切、彎曲、拉伸等多道工序,在國內(nèi)外均有廣泛的應(yīng)用【11】。根據(jù)GB/T2867.9-81,選取直徑D=45mm、d=12.5mm、厚度H=20mm的聚氨酯橡膠,數(shù)量:2個。橡膠零件圖見圖6-4。 圖6-4 橡膠6.3模架的選用6.3.1上、下模座厚度的計算一、下模座厚度的計算下模座厚度公式為:Hx=(11.5)H 式(6-3)代入數(shù)據(jù),得Hx=1.225=30mm二、上模座厚度的計算上模座厚度公式為: Hs=Hx-5 式(6-4)代入數(shù)據(jù),得Hs=30-5=25mm6.3.2模具閉合高度的估算當(dāng)模具處于閉合狀態(tài)時,該狀態(tài)下的高度為:H閉=Hx+hdb+htg+H+t+hx+hxj+htag+hdb+Hs 式(6-5) 代入數(shù)據(jù),得H閉=30+6+20+25+2+14+20+20+6+25=168mm6.3.3模架的選用模架是用于固定、支撐模具其他零件,是整套模具的基本框架【12】。因沖壓件的精度要求較高,故導(dǎo)向部分必須滑動平穩(wěn)、導(dǎo)向精準(zhǔn)可靠。本次設(shè)計選用的是沖?;瑒訉?dǎo)向模架中的中間導(dǎo)柱模架。已知凹模周界尺寸為200mm125mm、模具閉合高度H閉=168mm。根據(jù)GB/T 2851-2008,選取以下規(guī)格的模架:根據(jù)GB/T 2855.1,上模座選取28020045,材料:45鋼; 根據(jù)GB/T 2855.2,下模座選取28020055,材料:45鋼;根據(jù)GB/T 2861.1,導(dǎo)柱選取28h6150、32h6150,材料:20鋼;根據(jù)GB/T 2861.3,導(dǎo)套選取28H710038、32H710038,材料:20鋼。查附錄A,壓力機J23-63的最大閉合高度和工作臺尺寸均符合要求。6.4模柄的選用模柄即模具安裝柄,用于模具在沖床上的裝卡。因小型模具的安裝卡緊空間有限,故多用于小型模具。模柄能使上模部分迅速找正位置,直接與壓力機滑塊連接柄固定在一起,實現(xiàn)沖壓的往復(fù)運動。模柄按照結(jié)構(gòu)形式的不同,可分為壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄、槽型模柄、浮動模柄等。已知壓力機型號為J23-63,查附錄A,得模柄孔的尺寸為5070mm。根據(jù)模具大小,選用旋入式模柄。模柄的高度h為:h1=H上模座-(12) 式(6-6)h2=H壓力機??咨?5 式(6-7)h=h1+h2 式(6-8)代入數(shù)據(jù),得h1=40-1=39mm h2=70-5=65mm h=39+65=104mm根據(jù)JB/T 7646.2-2008,選取B型旋入式模柄。模柄高度為104mm,材料選用45鋼。旋入式模柄見圖6-5。 圖6-5 模柄6.5 定位零件的選用定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。根據(jù)GB/T 7649.10-2008,確定導(dǎo)料銷和擋料銷的規(guī)格。其中,擋料銷選用鉤頭擋料銷。6.6 推件裝置的選用推件的目的是將制件從凹模中推出。根據(jù)本副模具的要求,選用剛性推件裝置。 根據(jù)GB/T 4169.7-2006,確定推板的規(guī)格。6.7 裝配圖的繪制模具裝配圖設(shè)計是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。繪制模具裝配圖最主要的是要反映模具的基本構(gòu)造,表達(dá)零件之間的裝配關(guān)系【13】。裝配圖見圖6-6。 圖6-6 裝配圖第七章 凹模加工 沖裁凹模的精度要求很高,它直接影響沖裁件的質(zhì)量【14】。凹模刃口的粗糙度為0.8m,計算凹模刃口的工序尺寸和加工余量。7.1 工序尺寸和加工余量的確定凹模的刃口尺寸為55.63mm49.63mm,表面粗糙度為0.8m,先銑出53mm47mm的輪廓充當(dāng)毛坯,再確定各工序尺寸和加工余量。一、確定加工工藝路線確定工藝路線為:銑輪廓粗銑粗磨精磨。二、刃口尺寸為55.63mm49.63mm的各工序尺寸和加工余量,見表7-1。7.2 UG加工UG軟件是一個集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)軟件,它為工程設(shè)計人員提供了非常強大的應(yīng)用工具,這些工具可以對產(chǎn)品進行設(shè)計(包括零件設(shè)計和裝配設(shè)計)、工程分析(有限元分析和運動機構(gòu)分析)、繪制工程圖、編制數(shù)控加工程序等【15】。因此利用UG對凹模進行加工。先利用UG軟件畫出草圖,進行拉伸,得到凹模實體圖。經(jīng)翻轉(zhuǎn)后的凹模實體圖見圖7-1。 圖7-1 經(jīng)翻轉(zhuǎn)后的凹模實體圖7.3 編程數(shù)控編程突出體現(xiàn)了現(xiàn)代制造技術(shù)。通過典型零件的加工工藝分析,運用常用二維加工方式,通俗易懂,簡單、方便、快捷地編制出加工程序【16】。7.3.1創(chuàng)建程序目錄第一道工序:銑輪廓1;第二道工序:粗銑平面1;第三道工序:銑輪廓2;第四道工序:粗銑平面2;第五道工序:粗磨;第六道工序:精磨;第七道工序:鉆孔。7.3.2創(chuàng)建刀具整個凹模加工過程主要進行銑削加工和鉆孔,故選用以下刀具及相應(yīng)的刀具直徑:1、立銑刀:T1,d=5mm,T2,d=3mm。 2、麻花鉆:T3,d=10mm,L=168mm,l=81mm;T4,d=12mm,L=182mm,l=101mm。式中,d直徑;L鉆頭的全長;l工作部分的長度。7.3.3創(chuàng)建坐標(biāo)系和毛坯建立坐標(biāo)系,如圖7-2所示。 圖7-2 坐標(biāo)系7.3.4創(chuàng)建操作和程序一、確定操作步驟1、采用型腔銑,用T1對79mm55mm、深7mm的型腔1進行粗加工,留1.0mm的加工余量,再進行精加工。2、采用型腔銑,用T1對77.63mm53.63mm的型腔1進行粗加工,留0.63mm的加工余量,最終得到的工序尺寸為77mm53mm。3、采用型腔銑,用T2對58mm52mm、深25mm的型腔2進行粗加工,留1.0mm的加工余量,再進行精加工。4、采用型腔銑,用T2對55.63mm49.63mm的型腔2進行粗加工,留0.63mm的加工余量,最終得到的工序尺寸為55mm49mm。5、鉆孔,用T3鉆10mm的通孔。6、鉆孔,用T4鉆12mm的通孔。二、確定凹模加工位置凹模加工位置示意圖見圖7-3。凹模各加工點的加工位置見表7-2。圖7-3 凹模加工位置示意圖三、確定凹模程序主程序編程: ZJ.MPFN10 G94 G90N20 M03 S500N30 T1 D1N40 G0 X0 Y-10 Z10N50 CYCLE72(“L1”,10,0,1,-7,1,0,0,80,30,011,41,01,5, ,01,5)N60 M03 S800N70 CYCLE72(“L1”,10,0,1,-7,1,0,0,80,30,012,41,01,5, ,01,5)N80 G0 X100 Y62.5 Z10N90 M03 S500N100 P0CKET3(10,0,1,-7,78,54,5,100,62.5,0,1,0,0,80,30,1,11, , , , , , )N110 M03 S800N120 P0CKET3(10,0,1,-7,78,54,5,100,62.5,0,1,0,0,80,30,1,12, , , , , , )N130 G0 X100 Y62.5 Z10N140 M03 S500N150 S800N160 P0CKET3(10,0,1,-7,77.63,55.63,4.81,100,62.5,0,1,0,0,80,30,1,12, , , , , , )N170 G00 X-80 Y-80N180 M05N190 T2 D1N200 G0 X0 Y-10 Z10N210 CYCLE72(“L1”,10,0,1,-25,1,0,0,80,30,011,41,01,5, ,01,5)N220 M03 S800N230 CYCLE72(“L1”,10,0,1,-25,1,0.5,0.5,80,30,012,41,01,5, ,01,5)N240 G0 X100 Y62.5 Z10N250 M03 S500N260 P0CKET3(10,0,1,-25,56,50,5,100,62.5,0,1,0,0,80,30,1,11, , , , , , )N270 M03 S800N280 P0CKET3(10,0,1,-25,56,50,5,100,62.5,0,1,0,0,80,30,1,12, , , , , , )N290 G0 X100 Y62.5 Z10N300 M03 S500N310 S800N320 P0CKET3(10,0,1,-25,55.63,49.63,4.81,100,62.5,0,1,0,0,80,30,1,12, , , , , , )N330 G00 X-80 Y-80N340 M05N350 T3 D1N360 M03 S500N370 G0 X27 Y110.5 Z10N380 MCALL CYCLE81(10,0,2,-25,)N390 G0 X173 Y110.5 Z10N400 G0 X173 Y14.5 Z10N410 G0 X27 Y14.5 Z10N420 G0 X-80 Y-80N430 MCALLN440 M03 S500N450 G0 X27 Y62.5 Z10N460 MCALL CYCLE81(10,0,2,-25,)N470 G0 X173 Y62.5 Z10N480 G0 X-80 Y-80N490 MCALLN500 M05N510 T4 D1N520 M03 S500N530 G0 X54 Y80.5 Z10N540 MCALL CYCLE81(10,0,2,-25,)N550 G0 X54 Y44.5 Z10N560 G0 X-80 Y-80N570 MCALLN580 M05N590 M02 子程序編程: L1.SPFN10 G01 X0 Y0N20 X200 Y0N30 X200 Y125N40 X0 Y125N50 X0 Y0N60 M02結(jié)束語大學(xué)時光一晃而過,這次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)是我在大學(xué)期間上交的最后一份作業(yè)了。借此機會,感謝我的學(xué)校,給了我學(xué)習(xí)的機會。在學(xué)習(xí)中,老師從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)的修改都給予我很大的支持和幫助。王老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、極高的敬業(yè)態(tài)度、矜矜業(yè)業(yè)的工作態(tài)度對我影響很大。首先拿到課題,我的課題是名爵汽車底盤連接片正裝復(fù)合模設(shè)計。連接片結(jié)構(gòu)小,為單件小批量生產(chǎn)。在本次設(shè)計中,我不僅要考慮做出來的零件要滿足工作要求,而且要保證它擁有較長的使用壽命。在本次設(shè)計過程中,我遇到了很多的問題。其中,最大的問題是:在選用模架的時候,我最初選擇的中間導(dǎo)柱模架的上、下模座的外形尺寸和凹模的周界尺寸是一樣的,結(jié)果在繪制裝配圖的時候,導(dǎo)柱和導(dǎo)套沒位置安裝。通過詢問王老師,我才得知下模座的外形尺寸是在凹模外形尺寸的基礎(chǔ)上要加上50100mm的,下模座的厚度約為凹模厚度的11.5倍。這樣就能選擇出合適的下模座,再根據(jù)下模座的厚度,上模座的厚度也就可以通過計算獲得了。在設(shè)計擋料銷位置時,我發(fā)現(xiàn)擋料銷與板料發(fā)生干涉。在王老師的指導(dǎo)下,通過選用鉤形擋料銷,這個問題最終得到了解決。通過本次設(shè)計,我也學(xué)到了很多東西。為了能夠順利設(shè)計連接片,我重新學(xué)習(xí)了沖壓模具的設(shè)計,熟悉了沖壓設(shè)計的整個流程。遇到不會的問題,通過上網(wǎng)搜集資料、詢問導(dǎo)師和同學(xué)得以解決。基本上能利用CAD和UG來畫圖。致 謝一晃兒大學(xué)生活已接近尾聲?;厥鬃哌^的歲月,倍感充實。當(dāng)我寫完這邊畢業(yè)論文時,感慨良多。在此我想對我的論文指導(dǎo)老師、同學(xué)們和家人表達(dá)由衷的感謝。在本次畢業(yè)設(shè)計過程中,最應(yīng)該感謝的是我的論文指導(dǎo)老師王志斌老師。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯中,我遇到了很多專業(yè)知識豐富的教師,其中王志斌老師就曾給我們上過好幾門專業(yè)課,甚至這次還是我的畢業(yè)課程設(shè)計的指導(dǎo)老師,著導(dǎo)致我們之間的師生情誼比其他任課教師更為深厚。在忙碌的教學(xué)工作中,王老師總是利用自己休息的時間來替我們解答疑惑,并對我的論文提供一些修改意見。王志斌老師以他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開闊的思維、循循善誘的引導(dǎo)給予我很大的幫助和影響,本次論文的寫作更是直接得益于王老師的悉心指導(dǎo)。當(dāng)我對論文的思路迷惑時,王老師為我提供較為清晰的思路。在此,真心地祝愿王老師能桃李滿天下!接著,要真心地感謝我可愛的同學(xué)們。當(dāng)我遇到不懂的問題時,他們總是不厭其煩地為我解答。當(dāng)我不知道數(shù)據(jù)如何計算時,他們會陪我一起翻閱各類資料,只為幫我找一些公式。最后,還要感謝我的家人。感謝他們一直以來給予我最偉大、最無私的愛,他們的理解和支持是我不斷努力的源泉。焉得援草,言樹之背;養(yǎng)育之恩,無以為報。希望你們永遠(yuǎn)健康、快樂!大學(xué)的生活即將畫上句號,但是我的人生才剛剛開始。我會更加努力,不斷學(xué)習(xí),只為迎接更加美好的明天!參考文獻(xiàn)1鄭涌.模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢J.科技信息,2007,4:64-652夏琴香.模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析J.機電工程技術(shù),2014,73梁國棟,劉軍輝.沖壓模具設(shè)計實例教程M.第一版.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2016,64張煥可.復(fù)合模的裝配方式對排料的影響J.技術(shù)與市場,2014,65智剛.BO骨架加工模具的復(fù)合模改造J.職業(yè),2014:236王新厚,周金霞.基于CAE的鋁合金車架設(shè)計問題研究J.世界有色金屬,2018:197莫宏政.托架沖壓工藝方案的分析及模具設(shè)計J.科技與創(chuàng)新,2017,18李鳳嬌.簡述沖裁模的排樣設(shè)計J.金屬加工(冷加工),2010,1:47-489王沛格.壓力機的機構(gòu)設(shè)計與參數(shù)化仿真J.電子測試,2019,110梁國棟.機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)M.第一版.北京:科學(xué)出版社,2016,911李代順.聚氨酯橡膠在沖模中的應(yīng)用J.模具制造,2001,212阮偉鋒.基于配置的精沖模架及標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計系統(tǒng)的研究D.華中科技大學(xué)碩士論文,201513謝青云.沖壓模具裝配圖設(shè)計的實際應(yīng)用J.中國科技信息,2007,8:78-7914錢一宏.線切割加工沖裁凹模的精度保證C.中國職協(xié)2017年度優(yōu)秀科研成果獲獎?wù)撐募?一二等獎),201815胡仁喜,劉昌麗.UG NX 9.0 動力學(xué)與有限元分析從入門到精通M.第二版.北京:機械工業(yè)出版社,2014,1016龍錦中,吳堅.基于UG軟件在數(shù)控銑削加工的編程應(yīng)用J.輕工科技,2019,12附錄A該表選自沖壓工藝及沖模設(shè)計。40
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