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XXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目: 攪拌筒碟片模具設(shè)計(jì)
分院: XXX學(xué)院
姓名: XXX
學(xué)號(hào): XXXX
專業(yè): XXXX
指導(dǎo)老師: XXX
畢業(yè)論文答辯時(shí)間: 2014-XX-XX
前 言
隨著工業(yè)發(fā)展,沖壓模具的應(yīng)用越來越廣泛。同時(shí)由于產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快,除了要保證模具設(shè)計(jì)質(zhì)量以外,對(duì)模具設(shè)計(jì)效率的要求也越來越高。
為了促進(jìn)我國沖壓模具技術(shù)的發(fā)展,從計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模具等方面分析了我國沖壓模具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明:經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國的沖壓模具總量位居世界第三位,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進(jìn)水平同步。
本文首先分析了復(fù)合模具的工藝結(jié)構(gòu),介紹了復(fù)合模具的設(shè)計(jì),重點(diǎn)介紹了模具的結(jié)構(gòu)、凹凸模的設(shè)計(jì)、沖裁力的計(jì)算以及沖壓機(jī)的選型。其次詳細(xì)闡述了落料拉深沖孔復(fù)合模的工藝設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程、對(duì)拉深凸模、落料凹模、落料拉深凹凸等模具主要的成型零件以及各種標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇,基本上確定了落料拉深沖孔復(fù)合模的整體結(jié)構(gòu)框架。本文設(shè)計(jì)的復(fù)合模具適用于加工幾何尺寸較大、形狀復(fù)雜、精度要求較高的沖壓類零件,通過理論分析和大量的工程實(shí)踐探索,在模具上采用了一些特殊機(jī)構(gòu),可使操作簡單,提高生產(chǎn)效率,對(duì)提高企業(yè)的市場競爭力有著現(xiàn)實(shí)的意義。通過了復(fù)合模具的設(shè)計(jì),可以將傳統(tǒng)的分模加工合二為一,使落料、拉深、沖孔一次成形,避免了分模加工中定位誤差的生產(chǎn),從而保證了質(zhì)量,降低了成本,提高了生產(chǎn)效率。
目 錄
前 言 Ⅰ
目 錄 Ⅱ
第1章 緒 論 1
1.1沖壓模具簡介 2
1.1.1 沖壓成形與沖壓模具的概念 2
1.1.2 沖壓模具的分類 2
1.2 本課題主要研究的內(nèi)容及意義 3
第2章模具總體方案的分析與確定 5
2.1 工藝方案分析 5
2.1.1 工件的分析 5
2.1.2 落料拉深工藝分析 5
2.2工藝方案的確定 6
第3章 主要的工藝參數(shù)計(jì)算 7
3.1 毛坯尺寸的計(jì)算 7
3.2 排樣 7
3.3 工序壓力計(jì)算 8
3.4 沖壓設(shè)備的選擇 9
第4章 主要工作部分尺寸計(jì)算 11
4.1 落料刃口尺寸計(jì)算 11
4.2 沖孔刃口尺寸計(jì)算 11
4.3模具主要零件的設(shè)計(jì) 12
第5章 模具裝配 18
5.1 沖壓模具裝配的技術(shù)要求 18
5.2 模具裝配的特點(diǎn) 19
5.3模具的總體設(shè)計(jì) 19
5.4模具總裝配 19
總結(jié)與展望 24
參考文獻(xiàn) 25
致 謝 26
- 2-
第1章 緒 論
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。它是以其特定的形狀通過一定方式將原材料加工成為零件。采用模具成形方法生產(chǎn)零件,具有優(yōu)質(zhì)、高效、省料、低成本等優(yōu)點(diǎn),因此在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門,尤其是在機(jī)械制造、汽車、家用電器、儀器儀表、石油化工、輕工產(chǎn)品等工業(yè)部門得到了極其廣泛的應(yīng)用[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì),利用模具制造的零件,在汽車、飛機(jī)、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占70%;在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上;在手表、洗衣機(jī)、電冰箱等輕工產(chǎn)品中占85%以上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展 ,我國的沖壓模具總量位居世界第三位 ,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進(jìn)水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模[2]。用 CAD/CAM /CAE軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和模擬,靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn) ,用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢(shì)[3]。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注射模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/ CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì),在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下,隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場的重新整合,中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后,將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中,無論哪一行業(yè)的工程裝備,都越來越多采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求。
隨著工業(yè)發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多;對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求,更是日趨精美。由于每副模具是特定產(chǎn)品零件生產(chǎn)用的專用工裝,因此,模具設(shè)計(jì)是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸及其精度,表面質(zhì)量要求及成型工藝條件的變化而變化的。所以每副模具都必須進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì),工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法,以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工,一臺(tái)普通壓力機(jī)設(shè)計(jì)每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件,高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。顯而易見,模具作為一種專用的工藝裝備,在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識(shí)。
1.1沖壓模具簡介
1.1.1 沖壓成形與沖壓模具的概念
沖壓成形是指利用安裝在壓力機(jī)上的模具,對(duì)模具里的板料施加壓力,使其生產(chǎn)分離或變形,從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。沖壓加工的對(duì)象一般為金屬板料、薄壁管、薄型材等,板厚方向變形一般不側(cè)重考慮,因此也稱為板料沖壓,并且通常是在室溫狀態(tài)下進(jìn)行,所以也稱為冷沖壓[8]。
沖壓模具是指在沖壓加工中,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,俗稱沖模
在沖壓零件的生產(chǎn)中,合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具,高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。如圖1-1所示。
圖 1-1 沖壓零件的影響因素
1.1.2 沖壓模具的分類
1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類
(1)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。
(2)彎曲模 使板料毛坯或其它坯料沿著直線產(chǎn)品彎曲變形,從而獲得一定角度和姓張的工件模具。
(3)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。
(4)成形模 是將毛坯或半成品工件按照凸、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[9]。
2、根據(jù)工序合程度分類
(1)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。
(2)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。
(3)級(jí)進(jìn)模(也稱為連續(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。
1.2 本課題主要研究的內(nèi)容及意義
本課題的研究對(duì)象是攪拌筒碟片零件的落料拉深沖孔復(fù)合模具,做出工藝分析案,計(jì)算出工藝參數(shù),設(shè)計(jì)模具的總體裝配圖,從而提高了理論分析能力和解決實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。主要內(nèi)容具體可以分為以下幾個(gè)部分:
1、對(duì)落料拉深沖孔復(fù)合模進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[10]。
2、主要工作部分尺寸的計(jì)算。
3、主要工藝參數(shù)的計(jì)算。
4、模具的工作總體設(shè)計(jì)及裝配。
5、設(shè)計(jì)出模具總裝配圖。
隨著科學(xué)的飛速發(fā)展,沖壓模具在各行業(yè)中有著較廣泛的應(yīng)用,其組成零件中標(biāo)準(zhǔn)件占有很大比重。而很多沖壓制件都是系列化產(chǎn)品,它們的模具節(jié)哦故相同或相似而尺寸不僅相同,在設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員需要反復(fù)查閱手冊(cè)以確定模具零部件的標(biāo)準(zhǔn)外形與尺寸,重復(fù)設(shè)計(jì)的工作量很大。由于產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,新產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期不斷縮短,設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中占據(jù)了越來越重要的地位。國外的模具制造企業(yè),廣泛使用先進(jìn)的高精度、高速度、專業(yè)化加工裝備,如日本豐田汽車模具公司擁有構(gòu)造面加工數(shù)控銑床39臺(tái)套、型面加工高速五軸五面銑床15臺(tái)套、其它新型一體化專門加工設(shè)備6臺(tái)套。加工工藝方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工等,精加工走刀移行密度僅有0.3mm。同時(shí),可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)凹圓角清根、外凸圓角加工到位等,因而可以控制模具配合的不等距間隙、最大可能的縮小型面誤差,實(shí)現(xiàn)模面的精細(xì)加工。日本、韓國、新加坡、德國、荷蘭、美國及我國臺(tái)灣、香港地區(qū)的獨(dú)資、合資企業(yè)很多,民營模具企業(yè)很不少;蘇州蘭佩鑄造、遠(yuǎn)輕模具等企業(yè)主要生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及輪轂等部件壓鑄模和鑄模,昆山中大模架等企業(yè)專業(yè)生產(chǎn)各種大型模架、模具導(dǎo)向件、模具彈簧等標(biāo)準(zhǔn)件[11]。
國內(nèi)的許多模具企業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)的加工裝備,硬件上與國際水平的差距正在快速縮?。荷虾5钠嚹>咂髽I(yè),近年來通過大量購置先進(jìn)的五軸高速加工機(jī)床、大型龍門加工中心和五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控高速銑床、數(shù)控車或復(fù)合加工機(jī)床、先進(jìn)的大型測(cè)量和調(diào)試設(shè)備及多軸數(shù)控激光切割機(jī)等。一汽模具公司已經(jīng)擁有五軸高速數(shù)控銑床等大型高速加工設(shè)備;東風(fēng)汽車模具公司擁有高速的數(shù)控銑床。目前,資產(chǎn)過億,擁有龍門加工中心10臺(tái)以上的大型汽車模具企業(yè)已經(jīng)達(dá)到10多家。外國人都驚呼:怎么兩年之間中國大陸的汽車模具規(guī)模、數(shù)量和制造能力會(huì)有如此大的變化。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝,加工裝備等方面。沖壓模具加工工藝和裝備對(duì)提高加工效率、確保模具精度、縮短交貨周期有重要影響[12]。過去的中國沖壓模具行業(yè),車、刨、銑、磨等傳統(tǒng)普通機(jī)床和電火花線切割機(jī)床,曾經(jīng)在絕大數(shù)沖壓模具企業(yè)使用。采用加工沖壓模具時(shí),通常需要對(duì)模具零件反復(fù)裝夾和定位,因而加工生產(chǎn)效率低。模具產(chǎn)品質(zhì)量差。模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備、具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用與汽車,機(jī)械、航天、航空、輕共、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元,增長率保持在25%的高水平,行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三。目前我國大部分模具企業(yè)采用的仍然是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,特別四中小型模具企業(yè),設(shè)計(jì)人員進(jìn)行著大量的重復(fù)性勞動(dòng),在通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)過程中,不得不多次重復(fù)查閱設(shè)計(jì)手冊(cè),造成模具設(shè)計(jì)周期長、效率低、耗資大的現(xiàn)狀,這也就影響了企業(yè)的市場競爭力[13]。
本課題攪拌筒碟片,沖壓該零件時(shí),普遍采用落料、拉深、沖孔,是三道工序,為此,設(shè)計(jì)了沖壓該零件的落料、拉伸;最后沖孔, 14]。
第2章模具總體方案的分析與確定
本課題的研究對(duì)象是攪拌筒碟片,材料為Q235,料厚為1mm,是形狀規(guī)則的旋轉(zhuǎn)體零件大批量生產(chǎn)。攪拌筒碟片如圖2-1所示。
2.1 工藝方案分析
2.1.1 工件的分析
工件圖:如圖所示
生產(chǎn)批量:大批量
材料:Q235
料厚:1mm
圖2-1 工件的簡圖
圖2-1所示為攪拌筒碟片,材料為Q235,料厚為1mm,是形狀規(guī)則的旋轉(zhuǎn)體零件,大批量生產(chǎn)。
2.1.2 落料拉深工藝分析
由圖2-1可見,該工件的加工涉及到落料、拉伸,沖孔三種工序內(nèi)容。根據(jù)變形特點(diǎn),對(duì)于帶沖孔的拉深件,一般應(yīng)先拉深后沖孔。
(1)落料拉深工藝分析
此工件為有凸緣圓筒形,工件,要求內(nèi)形尺寸,沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求,可用拉深工序加工件底部圓角半徑r=2mm,大于拉深凸模圓角半徑r凸=3~6mm,滿足拉深對(duì)圓角半徑的要求。尺寸Φ358mm,按公差表查得為IT14級(jí),滿足拉深工序?qū)ぜ畹燃?jí)的要求。
表6毛料計(jì)算附表(mm)
序 號(hào)
l
r
lr
序 號(hào)
l
r
lr
1
17
79.25
1374.25
6
13.75
31.17
428.59
2
6.67
77.71
518.33
7
2
28
56
3
10.428
70.184
731.88
8
5.89
26.64
156.67
4
28.37
55.104
1563.3
9
24.25
12.13
293.43
5
5.25
39.375
206.72
∑lr=512mm
根據(jù)公式計(jì)算得毛坯直徑:
計(jì)算相對(duì)厚度:δ/D*100=1/512*100=0.19
確定拉深次數(shù):
根據(jù)h/dn=147.8/359=0.41
δ/D*100=0.19
查相關(guān)表得拉深次數(shù)為1,故一次能拉成。
2.2工藝方案的確定
根據(jù)制件的工藝性分析,其基本工序有落料、拉深和切邊。現(xiàn)擬定以下幾種工藝方案:
方案一:先落料,后拉深,沖孔,單工序模生產(chǎn)。
方案二:落料拉深復(fù)合沖壓拉伸,沖孔復(fù)合模和
方案三:拉伸、沖孔,斷料級(jí)進(jìn)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案分析:方案一模具結(jié)構(gòu)較為簡單,但需要3副模具,成本高,生產(chǎn)效率低,但是模具制造簡單維修比較簡單,制造時(shí)間短。
方案二只需要二副模具,減少了工序數(shù)量,工件的精度及生產(chǎn)效率都比較高,但模具制造時(shí)有一定的困難。
方案三也只需要一副模具,生產(chǎn)的制件精度不如復(fù)合模生產(chǎn)精度高,模具本身制造也有一定的難度,生產(chǎn)效率不如復(fù)合模高,并且生產(chǎn)過程中需要克服工件的精確定位問題。
通過對(duì)上述三種方案的綜合比較,并且考慮模具的制造精度及制件的精度,該沖壓工藝方案選用方案一較優(yōu)。
本工件首先需要落料,制成直徑D=512mm的圓片,然后D=512mm的原板料為毛坯進(jìn)行拉深,拉深成為內(nèi)徑為358mm、內(nèi)圓角r為1.5mm的凸緣圓筒。
第3章 主要的工藝參數(shù)計(jì)算
3.1 毛坯尺寸的計(jì)算
圓筒形拉深工件的毛坯尺寸計(jì)算公式為:
D=(d2 +4dH-1.72rd-0.56r2 )1/2 (3-1)
將d=358mm,H=h+ Δh=147.8mm+1mm=148.8mm,r=(1.5+0.75)mm=2.25mm代入上式,即得毛坯的直徑為:
D=515mm (3-2)
3.2 排樣
排樣:沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本,保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。在排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則。沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。同一零件可以采用不同的排樣形式,排樣方式不同,材料利用率不同。大批量生產(chǎn)時(shí),在沖裁件的成本中,材料費(fèi)用一般占60%以上,因此,材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個(gè)重要問題,特別對(duì)貴重的有色金屬。同時(shí)排樣要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料狀況等[16]。
要提高材料利用率,主要應(yīng)從減少工藝廢料著手。減少工藝廢料的措施有:設(shè)計(jì)合理的排樣方案,選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法(減少料頭、料尾和邊余料),或利用廢料作小零件。對(duì)一定形狀的沖件,結(jié)構(gòu)廢料是不可避免的,但充分利用結(jié)構(gòu)廢料是可能的。當(dāng)兩個(gè)不同沖件的材料和厚度相同時(shí),較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。例如,電機(jī)轉(zhuǎn)子硅鋼片,就是利用定子硅剛片的廢料沖出的[17]。
(1) 提高材料利用率。
(2) 使工人操作方便、安全,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。條料在沖裁過程中翻動(dòng)要少,在材料利用率相同或相近時(shí),應(yīng)盡可能選條料寬、進(jìn)距小的排樣方法。這樣還可以板料裁切次數(shù),節(jié)省裁備料時(shí)間。
(3) 使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命長。
(4) 保證沖件的質(zhì)量。
(5) 對(duì)于彎曲件的落料,在排樣時(shí)還要考慮板料的纖維方向。
該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì),考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)單,
故采用單排排樣設(shè)計(jì)。搭邊值為a1=1.5,a=1.5,采用單擋料銷擋料。則:
條料寬為 b=515mm+2a=518mm
條料的進(jìn)距為 h=151mm+ a1 =512.5mm
圖3-1 排樣圖
3.3 工序壓力計(jì)算
(1)落料力計(jì)算 按式(3-3)
F落=1.3L tτ (3-3)
式中F落 —— 落料力(N)
?。獭 」ぜ廨喞荛L,L=πD=1608mm;
t —— 材料厚度,t=1mm;
τ —— 材料的抗剪強(qiáng)度(MPa),由書末附錄A1查得τ=400MPa。
落料力則為:
F落=1.3×1608mm×1mm×400MPa≈836.2kN (3-4)
(2)卸料力 按公式
F卸=K卸 × F落 (3-5)
式中 K卸 —— 卸料力因數(shù),其值K卸=0.03
卸料力則為:
F卸=0.03×836.2KN≈25.1kN (3-6)
(3)沖孔力計(jì)算 按式(3-7)
F沖=1.3Ltτ (3-7)
式中 L —— 工件內(nèi)輪廓周長(mm)。L=502mm
沖孔力則為:
F沖=1.3×502m×1mm×400MPa≈26.1 kN (3-8)
(4) 拉深力計(jì)算 由于零件為淺拉深,故可按有壓邊圈的圓筒形近似計(jì)算。按公式:
F拉=Kπdtσb (3-9)
式中 F拉 —— 拉深力(N);
d —— 拉深件的直徑,d=358mm;
t —— 材料厚度;
σb —— 材料的強(qiáng)度極限(MPa),σb=380MPa;
K —— 修正因數(shù)。由表查得修正因數(shù) K=0.93;
拉深力1則為:
F拉=0.93×3.14×358×1×380≈397kN (3-11)
3.4 沖壓設(shè)備的選擇
沖壓設(shè)備選用是沖壓工藝設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。模具的設(shè)計(jì)要與沖壓設(shè)備的類型和主要規(guī)格相匹配,否則不能工作。正確選擇沖壓設(shè)備,關(guān)系到設(shè)備的安全使用、沖壓工藝的順利實(shí)施及沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命等一系列問題。沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械[18]。常見冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)(以Jxx表示其型號(hào))和液壓機(jī)(以Yxx表示其型號(hào))。主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大小和精度要求來選擇。
對(duì)于中小型沖裁件、彎曲件或拉伸件等,主要選用開式機(jī)機(jī)械壓力機(jī)。開式壓力機(jī)雖然剛度不高,在較大沖壓力的作用下床身的變形會(huì)改變沖模間隙分布,降低模具壽命和沖壓件表面質(zhì)量,但是由于它提供了極為方便的操作條件和易于安裝機(jī)械化附屬裝置的特或工作點(diǎn),所以目前仍是中小型沖壓件生產(chǎn)的主要設(shè)備。另外,在中小型沖壓件生產(chǎn)中,若采用導(dǎo)板模或工作時(shí)要求導(dǎo)柱導(dǎo)套不脫離的模具,應(yīng)選用行程較小的偏心軸壓力機(jī)。對(duì)于大中型沖壓件,多選用閉式機(jī)械壓力機(jī),包括一般用途的通用壓力機(jī)和專用的精密壓力機(jī)、雙動(dòng)或三動(dòng)拉伸壓力機(jī)等。其中薄板沖裁或精密沖裁時(shí),選用精度和剛度較高的精密壓力機(jī);大型復(fù)雜拉深件生產(chǎn)中,應(yīng)盡量選用雙動(dòng)或三動(dòng)拉深壓力機(jī),因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便[19]。
在小批量生產(chǎn)中,多采用液壓機(jī)或摩擦壓力機(jī)。液壓機(jī)沒有固定的行程,不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d,而且在需要很大的施力行程加工時(shí),與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn),特別適合大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。但液壓機(jī)的速度低,生產(chǎn)效率不高,而沖壓件的尺寸精度有時(shí)受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。摩擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低廉,不易發(fā)生超載破壞等特點(diǎn),在小批量生產(chǎn)中常用來彎曲件,尤其適用校平、整形、壓印等成形工序。但摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)小,生產(chǎn)效率低,而操作也不太方便。在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜件的大量生產(chǎn)中,應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)[20]。
??? 沖壓設(shè)備分類:
1.機(jī)械壓力機(jī)按驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式;
2.按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)和雙動(dòng);???
3.按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式(C型床身)和閉式(Ⅱ型床身);
4.按自動(dòng)化程度可分為普通壓力機(jī)和高速壓力機(jī)等。
落料
對(duì)于淺拉深可按式 F壓≥(1.6~1.8)F總,估算公稱壓力來選擇壓力機(jī)。選用公稱壓力為1600 kN的方式壓力機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)為:
公稱壓力:1600 kN
滑塊行程:85 mm
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最大閉合高度:350 mm
封閉高度調(diào)節(jié)量:65 mm
工作臺(tái)尺寸:1200mm×700mm
模柄孔尺寸:Φ60mm×80mm
沖孔翻孔
其主要技術(shù)參數(shù)為:
公稱壓力:2000 kN
滑塊行程:95 mm
最大閉合高度:700 mm
封閉高度調(diào)節(jié)量:95 mm
工作臺(tái)尺寸:1500mm×1000mm
模柄孔尺寸:Φ70mm×80mm
拉伸
其主要技術(shù)參數(shù)為:
公稱壓力:1600 kN
滑塊行程:85 mm
最大閉合高度:350 mm
封閉高度調(diào)節(jié)量:65 mm
工作臺(tái)尺寸:1200mm×700mm
模柄孔尺寸:Φ60mm×80mm
第4章 主要工作部分尺寸計(jì)算
4.1 落料刃口尺寸計(jì)算
由公差表查得Φ515為IT14級(jí),取x=0.5mm。
則:
凹模 Dd =(Dmax-xΔ)0+δd =514.91 0+0.03
凸模 Dp =(Dd-2Cmin)0-δP =514.810-0.015
4.2 沖孔刃口尺寸計(jì)算
沖裁屬于分離工序,沖裁模凸、凹模帶有鋒利刃口,凸、凹模之間的間隙較小,其加工具有如下特點(diǎn):
(1)凸、凹模材質(zhì)一般是工具鋼或合金工具鋼,熱處理后的硬度為58~60HRC,凹模比凸模稍硬一些;
(2)凸、凹模精度主要根據(jù)沖裁件精度決定,一般尺寸精度在IT6~I(xiàn)T9,工作表面粗糙度在Ra=1.6~0.4μm;
(3)凸、凹模工作端帶有鋒利刃口,刃口平直(斜刃除外),安裝固定部分要符合配合要求;
(4)凸、凹模裝配后應(yīng)保證均勻的最小合理間隙。
(5)凸模的加工主要是外形加工,凹模的加工主要是孔(系)加工。凹模型孔加工和直通式凸模加工常用線切割方法。
由公差表查得Φ20為IT12級(jí),取x=0.75mm。
則:
凸模 dp =(dmin+xΔ)0-δP =Φ20.050-0.03
凹模 dd =(dp +2Cmin)0+δd =Φ20.150+0.05
采用凸、凹模分開加工法時(shí),為了保證凸、凹模間一定的間隙值,必須嚴(yán)格限制沖模制造公差,因此,造成沖模制造困難。對(duì)于沖制薄材料(因Zmax與Zmin的差值很?。┑臎_模,或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模,或單件生產(chǎn)的沖模,常常采用凸模與凹模配作的加工方法。?配作法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件(凸模或凹模),然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證,工藝比較簡單,不必校核 + ≤條件,并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差,使制造容易。設(shè)計(jì)時(shí),基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注 ,而配作件上只標(biāo)注公稱尺寸,不注公差,但在圖紙上注明:“凸(凹)模刃口按凹(凸)模實(shí)際刃口尺寸配制,保證最小雙面合理間隙值Zmin”。
4.3模具主要零件的設(shè)計(jì)
1、凸凹模的設(shè)計(jì)
凸凹模是復(fù)合模具中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口,內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。
圖4-1 凹模的實(shí)體圖
2、凸模的設(shè)計(jì)
圖4-2 凸模實(shí)體圖
3、拉伸凹模的設(shè)計(jì)
圖4-3 落料凹模的簡圖
4、模柄的選用
模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機(jī)的滑塊上。該模具采用凸緣式模柄,按照國家標(biāo)準(zhǔn)選取,標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)為B40X85 GB2862.3-1981,材料為Q235鋼,如圖4-4。
圖4-4 模柄實(shí)體圖
7、卸料板的設(shè)計(jì)
圖4-7 卸料板的簡圖
8、中間固定板的設(shè)計(jì)
該模具的固定板為圓形固定板,一般固定板取凹模厚度的0.6~0.8倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同、但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合。固定板的材料采用45鋼[21]。
沖壓模具的組成零件可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。如圖4-10所示。
圖4-10 沖壓模組成零件
1.工藝零件
工藝零件是指直接與完成沖壓工藝過程并和配料直接發(fā)生作用的零件。
工藝零件進(jìn)一步又可分為:
(1)工作零件:是指實(shí)現(xiàn)沖壓變形,使材料正確分離或塑性變形,保證工件或廢料脫卸下來的零件。卸料零件包括卸料板、彈簧、橡皮等。出件零件包括推件塊、推桿、頂件塊、頂桿等[22]。
2.結(jié)構(gòu)零件
結(jié)構(gòu)零件是指不直接參與完成沖壓工藝過程,也不和坯料直接發(fā)生作用,只對(duì)模具完成工藝過程起保證作用或?qū)δ>叩墓δ芷鹜晟谱饔玫牧慵?
結(jié)構(gòu)零件進(jìn)一步又可分為:
(1)導(dǎo)向零件:是保證上模對(duì)下模正確位置和運(yùn)動(dòng)的零件,一般由導(dǎo)套和導(dǎo)柱組成。
(2)固定零件:是承裝模具零件或?qū)⒛>甙惭b固定到壓力機(jī)上的零件,如上模座、下模座、凸凹模固定板、模柄等。
(3)緊固及其它零件。如螺釘、定位銷等。
壓件形狀的零件,包括凸模、凹模、凹凸模等。
(2)定位零件:是指保證條料或毛坯在模具中的正確位置的零件,包括導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷、側(cè)壓板、導(dǎo)正銷、側(cè)刃、擋料銷等。
(3)壓料零件:是指在拉深工序中防止工件起皺的零件,包括壓料板、壓料圈等。
(4)卸料零件:是指將沖裁后由于彈性恢復(fù)而卡在凹模孔內(nèi)或在凸模上的
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第5章 模具裝配
模具裝配是整個(gè)模具制造過程的最后階段,模具裝配圖或驗(yàn)收技術(shù)條件是裝配的依據(jù),構(gòu)成模具的所有復(fù)合技術(shù)要求的零件,包括標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及成型零件等是模具裝配的基礎(chǔ)。但是有了合格的零件,還必須制定合理的裝配工藝,才能裝配符合設(shè)計(jì)要求的模具[23]。
在裝配過程中,即要保證配合零件的配合精度,又要保證零件之間的位置精度。對(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件,還必須保證它們之間的運(yùn)動(dòng)精度。模具裝配的高低及質(zhì)量好壞,直接影響零件能否正常生產(chǎn)以及零件的尺寸、形狀精度和成本。所以說,模具的裝配是模具制造過程中重要環(huán)節(jié)。
沖壓模具裝配完成后,各模具零件組成模具的上模部分和下模部分。沖壓模具工作時(shí),下模部分安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上,是模具的固定部分;上模部分通過模柄安裝在壓力機(jī)滑塊上,是模具的活動(dòng)部分[24]。
5.1 沖壓模具裝配的技術(shù)要求
(1)模具各組成零件的材料、尺寸精度、幾何形狀精度、表面粗糙度和熱處理工藝以及相對(duì)位置精度等都要復(fù)合圖樣要求,零件的工作表面不允許有裂紋和機(jī)械傷痕等缺陷。
(2)模具裝配后,所有模具的活動(dòng)部位都應(yīng)該保證位置準(zhǔn)確、配合間隙適當(dāng)、動(dòng)作可靠、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。固定的零件應(yīng)牢固可靠,在使用過程中不得出現(xiàn)松動(dòng)和脫落。
(3)凸模和凹模的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,沿整個(gè)刃口輪廓間隙應(yīng)均勻一致。
(4)模柄裝入上模座后,其軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度誤差,在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm。
(5)上模座的上平面應(yīng)和下模座的底平面平行。導(dǎo)柱和導(dǎo)套裝配后,其軸心線應(yīng)分別垂直度于下模座的底平面和上模座的上平面。
(6)裝配好的模架,其上模座沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn),無阻滯現(xiàn)象。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度應(yīng)符合規(guī)定要求。
(7)定位裝置要保證毛坯定位正確可靠。
(8)卸料裝置和頂件裝置應(yīng)靈活,正確,出料孔暢通無阻,保證制件及廢料不卡在沖模內(nèi)。
(9)模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求[25]。
5.2模具裝配的特點(diǎn)
落料拉深復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上分為上模部分和下模部分,所以裝配過程的總的思路是:將模具零件分別裝配成上模部分和下模部分,然后將上模部分和下模部分裝配成完整的模具。本模具的彈頂裝置屬于下模部分,包括橡膠、底板、聯(lián)接螺釘、螺母等零件,裝配時(shí)可以將這些零件先裝配成彈頂裝置,再作為一個(gè)整體裝入下模部分[26]。
5.3模具的總體設(shè)計(jì)
該件的模具結(jié)構(gòu)主要由上、下模座,落料凹模,凸凹模,上、下固定板,中間固定板,投料器,卸料板,墊板組成[27]。
落料
根據(jù)主要工作部分尺寸,結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸。即:
上模座:1060mm×960mm×40mm HT200
下模座:1060mm×960mm×45mm HT200
導(dǎo) 柱:40mm×170mm 20 鋼
導(dǎo) 套:50mm×110mm×43mm 20 鋼
導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度為0.8~1.1mm,硬值為58~62HRC。落料凹模、凸凹模材料均采用Cr12,熱處理硬度58~62HRC。卸料板、墊板、固定板材料均采用45鋼。
沖孔
根據(jù)主要工作部分尺寸,結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸。即:
上模座:760mm×380mm×35mm HT200
下模座:760mm×580mm×45mm HT200
導(dǎo) 柱:30mm×170mm 20 鋼
導(dǎo) 套:40mm×110mm×43mm 20 鋼
導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度為0.8~1.1mm,硬值為58~62HRC。落料凹模、凸凹模材料均采用Cr12,熱處理硬度58~62HRC。卸料板、墊板、固定板材料均采用45鋼。
拉伸
根據(jù)主要工作部分尺寸,結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸。即:
上模座:1060mm×980mm×45mm HT200
下模座:1060mm×980mm×50mm HT200
導(dǎo) 柱:40mm×170mm 20 鋼
導(dǎo) 套:50mm×110mm×43mm 20 鋼
導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度為0.8~1.1mm,硬值為58~62HRC。落料凹模、凸凹模材料均采用Cr12,熱處理硬度58~62HRC。卸料板、墊板、固定板材料均采用45鋼。
5.4模具總裝配
通過以上的設(shè)計(jì)可以得到落料拉伸沖孔復(fù)合模具的總裝圖,如圖所示。模具的上模部分主要由上模座、落料拉伸凸凹模、卸料板、推件塊等組成。下模部分由下模座、落料凹模、拉深凸模、橡膠等組成[28]。
圖5-1a模具總裝配圖
圖5-1b模具總裝配圖
圖5-1c模具總裝配圖
壓力機(jī)將力傳遞給頂桿,頂桿再通過打桿將力傳遞給凸凹模和沖孔凸模,當(dāng)凸凹模到達(dá)一定距離時(shí),完成落料過程,當(dāng)凸凹模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)時(shí),(打桿將力傳遞給壓塊,將落料好的工件固定),同時(shí)完成拉伸和沖孔過程。卸料過程中,在工作過程中已將橡膠壓縮變形,當(dāng)工作完后橡膠將力釋放出來帶動(dòng)打桿向上運(yùn)動(dòng),將工件向上頂出來。
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圖5-2a 二維復(fù)合模具總裝配圖
圖5-2b 二維復(fù)合模具總裝配圖
圖5-2c 二維復(fù)合模具總裝配圖
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總結(jié)與展望
全文總結(jié)
主要研究對(duì)象是攪拌筒碟片零件的落料拉深沖孔卷圓模具,做出工藝分析案,計(jì)算出工藝參數(shù),設(shè)計(jì)模具的總體裝配圖,從而提高了理論分析能力和解決實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力[29]。主要內(nèi)容具體可以分為以下幾個(gè)部分:
1、完成了落料拉深沖孔模具的工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程,對(duì)拉深凸模、落料凹模、落料拉伸凹凸模等主要成形零件以及各種標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行計(jì)算和選擇。
2、主要工作部分尺寸的計(jì)算。
3、主要工藝參數(shù)的計(jì)算。
4、模具的工作總體設(shè)計(jì)及裝配。
5、設(shè)計(jì)出模具總裝配圖,用CAD軟件完成了模具的三維圖,取得了一定的效果。
6、初步分析了研究了模具裝配技術(shù),實(shí)現(xiàn)在CAD環(huán)境下落料拉伸沖孔模具完整的裝配過程。
未來展望
本文雖用CAD軟件設(shè)計(jì)出模具并進(jìn)行了一定的研究和探索,并在企業(yè)的模具設(shè)計(jì)中得到了一定程度的應(yīng)用,但是鑒于時(shí)間限制和本人知識(shí)的局限,還存在許多實(shí)際工作需要完善。在本文所做的研究工作的基礎(chǔ)上,提出進(jìn)一步的研究設(shè)想如下[30]:
(1) 目前,本論文只是完成了模具各組成零件的設(shè)計(jì),還可以進(jìn)一步的對(duì)模具各零件進(jìn)行簡單的改進(jìn)。即方便又經(jīng)濟(jì)。
(2) 本文的研究目前僅局限于CAD設(shè)計(jì)的領(lǐng)域,還可以擴(kuò)展到?CAM領(lǐng)域,根據(jù)本文的研究結(jié)論加工出模具實(shí)物,以驗(yàn)證本文CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠性與完備性。
(3) 本文設(shè)計(jì)的模具零件過于復(fù)雜,加工出的零件精度不高,未來的幾年,在成批量生產(chǎn)中可以改進(jìn)模具的結(jié)構(gòu),提高模具的加工精度,從而提高模具的質(zhì)量和效率。
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致 謝
本課題是在老師悉心教導(dǎo)、嚴(yán)格要求和大力支持下完成的。從論文的選題、方案論證到論文的撰寫和修改過程中,都傾注了老師的大量心血。
在論文寫作過程中,得到了老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成,老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜,老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo),同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷,除了敬佩老師的專業(yè)水平外,他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際,我要感謝許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的同學(xué)們。通過一同的研究和探討,他們?yōu)槲艺撐牡耐瓿商岢隽嗽S多寶貴建議,我從中得到了很多有益的啟發(fā)。我還要衷心感謝父母多年來的撫養(yǎng)和教誨,正是他們的資助、鼓勵(lì)和支持,我才能得以完成大學(xué)學(xué)業(yè)和本論文。
老師淵博的學(xué)識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,創(chuàng)新的精神,誠懇和平易近人的品格讓我受益匪淺,為我樹立了終身學(xué)習(xí)的榜樣。值此論文完稿之際,謹(jǐn)向辛勤培養(yǎng)和無私幫助自己的老師致以崇高的敬意和由衷的感謝
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