155010墊芯板沖壓工藝級進模具設計
155010墊芯板沖壓工藝級進模具設計,墊芯板,沖壓,工藝,模具設計
沖壓模具設計中側壁起皺的分析F.-k. Chen and Y.-C. Liao臺灣 臺北市國立臺灣大學機械工程部門在沖壓過程中,起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對沒有支撐的側壁。在沖壓一個有錐度的方形杯子時,當發(fā)生起皺時,比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過有限元模擬方法被檢查到。模擬結果顯示沖模間隙越大,起皺的就越明顯,而且起皺不能通過增加沖壓力來被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時,發(fā)現(xiàn)了一個有相似幾何類型的實際部分。在側壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因為介于沖頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺,一個最適宜的沖模設計方法就是利用有限元分析法。在無起皺產品中介于模擬結果和實測結果的好協(xié)議使有限元分析法生效,而且證實了利用有限元分析法去設計沖模的優(yōu)勢。關鍵詞:側壁起皺;沖模;階梯的矩形杯子;帶有錐度的主形杯子1 介紹起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因,在產品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過程中,有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生:邊緣起皺,側壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個復雜形狀零件的操作時,側壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側壁區(qū)域的金屬板料相對于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質量,側壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯,在未被加固的側壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺,而且在實際操作中也可以通過增加沖壓力來防止起皺,但是過度的拉力會通過裂痕導致失敗。因此,沖壓力必須處于一個狹小的范圍,一方面,要高于抑制起皺的力,另一方面,要低于產生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計算。對于沖壓一個復雜形狀的零件,當起皺發(fā)生在中心區(qū)域時,有意義的沖壓力范圍甚至不存在。 為了檢查起皺的形成結構,Yoshida et al.發(fā)明了一種測試,在這種測試里,一塊薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計劃一個近似的理論模型,在這種模型里面,起皺的開始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側部力的彈性灣曲。Yu et al.從實驗性和分析性上研究起皺問題,通過理論分析,他發(fā)現(xiàn)帶有兩個圓周波的起皺可能發(fā)生,然而,實驗結果顯示是四到六個。當通過一個有錐度的模具畫出金屬板料時,Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。 那些努力都被聚中于和簡單形狀零件關聯(lián)的起皺問題上,例如:一個圓形的杯子。在90年代早期,金屬板料成形中三維動態(tài)軟件和有限元方法的成功運用使得分析包括在沖壓一個復雜形狀零件的起皺問題成為可能。在當前的研究中,三維有限元分析法被用來分析在沖壓一個帶有階梯的矩形部分的過程中,產生起皺的金屬流動制造參數(shù)上。 一個帶有階梯的方形杯子,在杯子的每一邊都有一個傾斜的側壁,在帶有錐度的杯子也相應的存在傾斜的側壁。在沖壓過程中,側壁上的金屬板料相對沒被支撐,因此,這個部位更容易起皺。在當前的研究中,起皺過程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個帶有階梯的方形杯子時,就像圖1B顯示的一樣,可以觀測到另一種形式的起皺。為了評估分析的效力,在當前的研究中,一個確切階梯幾何形狀的物體被檢測。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設計來減少起皺,起皺的原因被確定。在觀測一個實際產品成形時,通過有限元分析法得到的模具設計方法得到證實。圖1帶有錐度方形杯子的拉伸(a)和帶有階梯的矩形杯子的拉伸(b)2有限元模型包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學是用CAD或PRO/E軟件來設計的。同樣用CAD軟件,三節(jié)點和四節(jié)點的外形元素被采用用來為以上工具生產網(wǎng)眼系統(tǒng)。對于有限元模擬來說,工具被認為是剛硬的,而且對應的網(wǎng)眼被用來定義工具幾何學而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點外形元素來為板形壞料構造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對稱條件,方形杯子的四分之一被分析。在模擬中,板形壞料放在壓力機上,沖模向下移動,逆著壓力機夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。圖2 有限元網(wǎng)眼 為了表演一個精確的有限元分析法,金屬板料的真實應力應變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當前的研究中,拉深成形的金屬板料也被用來模擬。為在飛機上切割下的樣本測試被進行,它們依次從0度的旋轉方向到45度的旋轉方向,再到90度的旋轉方向進行著。平均的流動力,計算方程為=(0+245+90)/4,因為每一個方法真實應變通常用來模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓,就如圖3顯示的那樣。 當前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設置,沖頭的速度一般設置在10m/s,庫侖摩擦系數(shù)設置在0.1。圖3 金屬板料的應力應變關系3 錐度方形杯中的起皺 正像圖1a顯示的那樣,草圖暗示著一些有關錐度方形杯子的尺寸,方形沖頭每一面的長度(2WP)、模腔的尺寸(2Wd)和高度(H)被認為是影響起皺的至關重要尺寸。在當前研究中,模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙(記作G),G= Wd- WP。相關的在側壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙,起皺假想通過增加沖壓力來被抑制。相對于沖壓一個錐度方形杯子,沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來的部分被研究。3.1沖模間隙的影響為了檢查沖模間隙對起皺的影響,在沖壓一個錐度方形杯子時,分別用20mm,30mm,50mm大小的沖模間隙進行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中,模腔的尺寸都是固定在200mm,而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸,厚度也都是0.7mm,金屬的應力應變曲線如圖3所示。圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子 模擬結果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象,沖模間隙為50mm沖壓出來的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出,起皺分布在側壁,側壁拐角尤其明顯。這就說明在沖壓過程中,起皺是由于在側壁有大面積區(qū)域不被支撐,同樣,由于沖模間隙不一樣,沖頭各邊的長度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大,在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來越不牢固。在壓縮下,側壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來的產品,兩個主要的應變比率被介紹,=min/max,這里的min和max分別是主要的和次要的應變。Hosford和Caddell已經展示了的實際值比的評論值大,假設當起皺發(fā)生時,的實際值越大,起皺的可能性就越大。 在三個沖模間隙不同的沖壓中,同一側壁高度,沿著橫截面M-N的值在圖4中標記出,在圖5中畫出。圖5中說明嚴重的起皺一般發(fā)生在拐角處,而對三個沖模間隙不同的沖壓,在側壁中心很少發(fā)生起皺。還說明了沖模間隙越大,的實際值就越大。因此,增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側壁處發(fā)生起皺的可能性。3.2沖壓力的影響眾所周知,在沖壓過程中,增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響,沖模間隙為50mm與起皺是有關聯(lián)的,用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來模擬了。沖壓從100KN增加到600KN,這兩個力分別產生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分,剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來模擬。模擬結果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(fā)生在側壁的起皺。在圖4中已標出沿著橫截面M-N的值與沖壓力為100KN和600KN的值作比較。模擬結果指出兩種情況下,沿著橫截面M-N的值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀,正如圖4和圖6標出的那樣,側壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出,兩個外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說明在沖壓帶有錐度的方形杯子時,沖壓力不影響起皺的發(fā)生,這是因為起皺的原因主要是由于在有橫向壓力存在的側壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒有影響。圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的值4階梯矩形杯子在沖壓一個階梯矩形杯子時,起皺發(fā)生在側壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖,在這張草圖中,側壁C沿臺階D-E而行。在近期的研究中,在一個實際的產品中檢查到了這種幾何形狀。這種產品使用的原材料的厚度是0.7mm,從拉力測試中獲得的應力應變關系如圖3所示。這種沖壓部分產品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中,沒有焊縫被用在沖模表面來幫助幫助金屬的流動。但是,由于沖頭拐角處的半徑過小和其復雜的幾何形狀,如圖7顯示的那樣,在沖頭邊緣上部經常發(fā)生拉裂,在真實產品的側壁處經常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出,皺紋發(fā)分布在側壁上,但是在階梯邊緣拐角處最為嚴重,就像圖1(b)中A-D,B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣,金屬往往被拉裂,就像圖7所示。為了進一步的了解沖壓過程中板料的變形,誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設計中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出,零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深,皺紋分布在側壁上,類似真實零件中的那樣。圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側壁高度的橫截面線條圖7 產品零件中的拉裂和起皺圖8 產品拉裂和起皺的模擬形狀如圖1(b)就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣,沖孔的半徑也很小,這被認為是拉裂的最主要原因。但是,根據(jù)有限元分析的結果,拉裂可以通過增加以半徑來避免。這種理念在現(xiàn)實產品中通過增加半徑得到證實。個別的嘗試也被用來消除起皺。第一,沖壓力加到原來的2倍。但是,就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結果一樣,沖壓力對消除起皺現(xiàn)象沒有起有很大的效果。通過增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結論。于是我們推測,這種起皺不能通過增加沖壓力來得到抑制。由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域,往往會因為大量的金屬流動而起皺,一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡單方法被用來吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收,掛鉤應該平衡的加在起皺位置。基于這種理念,兩個掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料,如圖9如示。模擬結果顯示,階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收,但是,一些起皺仍然沒被吸收。這說明在側壁處需要更多的掛鉤來吸收所有過量的材料,但是這在模具設計中是不允許的。利用有限元分析法分析沖壓工序的一個優(yōu)勢是沖壓過程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測,而這在真實的產品沖壓過程中是不可能的。對沖壓過程中金屬流動的精密監(jiān)測顯示板料最開始通過沖頭的力按模腔的形狀成形,直到板料接觸到如圖1(b)階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如圖9 加到側壁的起皺圖10顯示的那樣。這就為模具設計的改進提供了有價值的信息。圖10 當板料接觸臺階邊緣的起皺形成圖11 切除了的臺階拐角對于起皺的發(fā)生,最初的一個猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深,就如圖1(b)所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件,這樣就允許通過增加階梯邊緣有更多的拉伸被應用到如圖11所示,從而使得模具設計的改進得到發(fā)展。但是,杯子側壁處仍然有起皺,這就意味著起皺是因為整個沖頭邊緣和整個階梯邊緣的不平坦引起的,不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實這種說法,兩種改進過了的模具設計被用來實驗:為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作,一種是切去整個階梯,而另一種是增加更多的拉深操作。前一個方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后,拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。在這兩種操作的拉深工序中,板料最初是被拉到很深的階梯處,如圖13(a)所示,然后,較低的階梯在第二步拉深操作中成形,同是,如圖13(b)所示的想象形狀也得到了。從圖13(b)可以清晰的看出,通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子,同時也說明在兩步拉深工序中,如果相應的順序被應用,則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形,如圖1(b)中的A-B,因為金屬不容易通過較低的階梯進入模具型腔。圖12改善模具設計的模擬形狀圖13 兩個操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作有限元分析法說明用簡單的拉深操作來設計理想產品的沖壓模具設計是很難完成的。但是,由于額外的模具費用和操作費用,兩個操作的制造費用是很高的。為了保持較低的制造費用,零件的設計師對形狀做出了合適的改變,而且通過有限元模擬分析法結果去切除較低的臺階來改善模具設計,如圖12所示。隨著設計方法的改進,產品真實的沖壓模具被制造出來,而且零件還沒有起皺,如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。為了進一步驗證有限元模擬分析法的結果,有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示,這與產品的尺寸做了比較,比較的結果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預想的厚度分布和產品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實了有限元模擬分析法的效率。圖14 無缺陷產品零件圖15 G-H處模擬和測量厚度5概要和結束語通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺,而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側壁上,這種起皺的原因是因為沖模間隙過大(沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距)。當金屬被拉至模腔中,在沖頭和型腔中有一有害的拉深時,大的沖模間隙導致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐,因此大面積區(qū)域不被支撐導致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過增加沖壓力的方法來得到抑制。另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過程中。起皺往往發(fā)生在臺階以上的側壁,甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過有限元模擬法得知,這種起皺主要是由于在沖頭和臺階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設計過程中,通過有限元模擬分析法單獨的嘗試被用來消除起皺,切除了臺階的模具被建立。通過無缺陷的零件證實了這種模具設計方法對消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結果和真實產品中看到的結果相吻合說明了有限元模擬分析法的準確性,還證實了用有限元分析法代替真實的模具制造方法的效力。感謝作者希望感謝中國人民共和國民族科學委員會授于NSC-86-2212-E002-028編號才使得這個項目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產品零件。參考文獻1. K. Yoshida, H. Hayashi, K. Miyauchi, Y. Yamato, K. Abe, M. Usuda, R. Ishida and Y. Oike,在金屬板料,皺紋機械工具的效果取決于不均勻的拉深2. T.X.Yu,W.Johnson 和 W.J.Stronge, “圓形碟子在半球形模具中的沖壓成形”,機械學雜志,26,pp.131-148,19843. W.J.stronge,M.P.F.Sutcliffe和T.X.Yu,在沖壓期間,圓形碟子的塑性起皺。實驗的技巧,pp.345-353,1986.4. R.Narayanasamy和R.Sowerby,“當用一種圓錐形的沖模成形時的金屬板料起皺”,材料處理技術雜志,41,pp.275-290,1994.5. W.F.Hosford 和 R.M.Caddell,金屬成形:機械和冶金,1993年第二季。 論文題 目155010墊芯板沖壓級進模設計學生姓名 學 號系 部專 業(yè)班 級指導教師 摘 要155010墊芯板屬于典型的沖裁件,本文在分析其工藝性的基礎上,根據(jù)生產要求,確定采用級進模結構。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計,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構零件以及模具的總體尺寸,然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。關鍵詞:155010墊芯板 級進模 沖孔落料張廷海 墊芯板連續(xù)冷沖模設計目 錄摘 要II第一章 緒論11.1課題背景11.2沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景11.2.1沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀11.3課題研究的內容和意義31.4發(fā)展方向3第二章 沖裁模具畢業(yè)設計任務書42.1任務書設計內容42.2任務書的要求42.2.1技術要求:42.2.2設計要求:4第三章 零件的工藝性分析和方案確定53.1零件的工藝分析53.1.1結構與尺寸的分析53.1.2精度與斷面粗糙度分析53.2沖裁工藝方案的確定53.3模具總體方案的確定7第四章 零件工藝的設計計算84.1排樣設計與計算84.1.1材料利用率84.1.2排樣設計94.2沖裁力94.3、壓力中心的計算104.4、計算凸凹模刃口尺寸104.5壓力機的確定114.5.1壓力機的選擇114.5.2開式壓力機機床有關參數(shù)114.6壓力中心的計算12第五章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差145.1凸、凹模間隙值145.1.1間隙對沖壓力和模具壽命的影響145.1.2沖裁間隙的確定155.2凸、凹模刃口分別加工的計算法155.2.1凸、凹模刃口尺寸計算的原則15第六章 模具零部件的設計計算與總裝圖設計166.1凹模外形設計166.2凸模的設計166.2.1落料凸模的設計166.2.2沖孔凸模的設計176.3其他主要零件的設計196.4標準件尺寸的確定216.5模具的總體設計216.6模具裝配和裝配圖216.6.1級進沖裁模的裝配216.6.2凸、凹模間隙的調整方法226.6.3繪制模具的總裝圖23第七章 總結與展望24致 謝25參考文獻261 緒 論1.1 課題研究的目的和意義我國把模具行業(yè)納入高新技術產業(yè)重點領域,另一方面,沖壓工藝廣泛應用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領域,在產品組件中所占的比例也越來越大。但由于我國模具工業(yè)起步較晚,起點較低,加工制造手段落后,尤其是技術應用人才缺乏,技術水平落后,制約了該產業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約其他相關行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。 模具技術是上世紀下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術之一,由于模具的設計和制造是一個非常復雜的過程,并且是一個不斷反復的過程,目前,采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的CAD支撐軟件,在模具設計中應用并行工程原理,實現(xiàn)模具管理、工藝分析與設計及模具結構設計的一體化是一種較有代表性也很有應用前景的模具CAD系統(tǒng)開發(fā)方法。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。模具質量及附加值的高低,取決于模具專業(yè)人才的技術水平。隨著產品市場的國際化,如何降低生產成本以適應競爭的激烈和殘酷越來受關注,產品制造的批量化、集約化和標準化,就越來越顯得十分重要了。目前,在全世界,模具快速發(fā)展,已成為大國的重要工業(yè)發(fā)展對象,各個行業(yè)都需要模具的輔助制造,所以模具對工業(yè)的發(fā)展有個不可替代的重要性。未來,模具的發(fā)展也許有將成為國家第一產業(yè)的可能。1.2 課題國內外研究概況1.2.1 國外模具發(fā)展概況全球主要模具生產國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與大陸,以及美洲地區(qū)的美國、歐洲地區(qū)的德國。技術先進國家如日本、美國、德國等,對于高精度與復合性模具開發(fā),不論在設計能力或制造技術上,均有領先的地位,同時也擁有訓練精良的技術研發(fā)人才。日本的模具產能約占全球的40%,居世界第一位,每年向國外出口大量模具?,F(xiàn)在模具市場競爭日趨激烈,因此日本模具業(yè)也在努力降低生產成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè),日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍,而人力成本中有70%以上是非核心技術人員。據(jù)相關研究部門調查得知,歐洲模具設計和生產的時間要分別比中國快44%和61%左右,但中國模具設計和生產的成本卻只有歐洲同行的91%,因為中國的勞動力成本低廉,對部分國外客戶有著很強的吸引力。同時,歐洲及世界各國之間的模具競爭也相應加劇,像德國近兩年半內的模具整體價格就下降了25%左右。據(jù)統(tǒng)計,前些年全球58%的模具是由德國等西歐國家生產,中國等亞洲國家的比例只占到1%,但今后東歐國家的模具將會有較大幅度的增長,而亞洲國家的生產比例將提高至22%左右。這位教授高興地說,鑒于中國廉價勞動力成本的優(yōu)勢和整體經濟持續(xù)快速發(fā)展的良好勢頭,中國模具發(fā)展的前景將十分廣闊?!暗@并不意味著中國發(fā)展的一切都是那么的理想和完美。”亞力山大認為,因為中國的市場過早地陷入了價格戰(zhàn)的誤區(qū),還缺乏自主創(chuàng)新的能力,沒有相應地建立起誠信可靠的市場體系,特別是有65%的歐洲客戶覺得中國模具的價格雖低但質量不好。一種比較理想的解決方法是,加強中歐雙方的合作,由歐洲國家出訂單和圖紙,中國模具企業(yè)具體負責完成設計及加工制作,并在此過程中不斷學習歐洲先進的技術及管理理念,加快工業(yè)化的改造,努力提高企業(yè)自身的核心優(yōu)勢和競爭力。如在提高客戶滿意度方面,企業(yè)除了在價格低廉上做文章外,更重要的是要求交貨時間短,產品質量好,誠信度高,盡可能讓他們了解產品的研發(fā)、設計及生產的全過程企業(yè)要明確自己的主攻方,加強相互之間的合作,及時有效地對客戶的需求作出反應。1.2.2國內模具發(fā)展概況改革開放以來,隨著國民經濟的高速發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。近年來,模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快,市場競爭的日益加劇,人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一,模具制造技術現(xiàn)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企業(yè)的生存空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度,將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開始使用UG,Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件,個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應用于沖壓模的設計中。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術的普及率不高;許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等,致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。1.3 課題研究的主要內容本課題研究的內容如下:第1章為緒論,論述了本課題的研究背景和意義,總結了沖壓模具技術的發(fā)展歷史和在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。第2章為本次設計的任務書,介紹了設計的零件圖和設計的具體得要求,包括零件的名稱、材料和生產批量等等,有技術要求和設計要求。第3章為設計的第一步,首先分析零件的工藝性,包括尺寸和精度的分析,還有材料性質的重點分析,然后按照以上的分析初步確定設計的大體方案,從簡單模、復合模和級進模中選擇,最終選用級進模設計。最后查閱相關資料,確定模具的一些工作零件和輔助零件的設計,以至于確定模具的總體方案。第4章為設計中的重點部分,是承接上一章工藝分析的,所以我們將進行工藝計算,有排樣的設計和計算、材料利用率的計算,沖裁力圖形設計和具體的計算,還有最重要的就是壓力機的確定和數(shù)據(jù)的校核。第5章為設計的中心部分,有凸、凹模的間隙和凸、凹模設計的原則,還有凸、凹模的人口尺寸計算,包括基本尺寸的計算和公差的確定。第6章為模具工作零件的具體設計,包括凹模的設計和尺寸的計算,還有凸模的長度和硬度校核,還有卸料板、導料板及標準件的設計、選用和計算,并有非標準件的零件圖形和最終的裝配草圖和裝配圖。262 沖壓工藝設計2.1 沖壓件簡介本產品是一個墊芯板,是一個平板類零件,中間有較少孔,外形較簡單,尺寸較少,材料為08鋼,厚度為2mm。具體形狀及尺寸如下圖所示。圖2.1零件圖 已知公差尺寸,的標準公差為IT11IT12,IT11,IT13IT14,IT12,IT9IT10,IT101IT11。按產品圖中說明尺寸未注公差取IT14級。材料為帶料,規(guī)格可定制。查下表標準公差數(shù)值(即查參考文獻1,P213頁,表3-8 標準公差數(shù)值)未知公差尺寸70,55,19,11,R12,R45,R5的標準公差為,,, 標準公差數(shù)值 (m)基本尺寸mm公 差 等 級IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT1430.81.2234610142540601001402503611.52.5458121830487512018030061011.52.5469152236589015022036010181.22358111827437011018027043018301.52.5469132133528413021033052030501.52.5471116253962100160250390620508023581319304674120190300460740801202.5461015223554871402203505408702.2 沖壓的工藝性分析沖裁件的工藝性,是指沖裁件工件對沖壓工藝的適應性,即沖裁件的形狀結構、尺寸大小、尺寸偏差、行位公差與尺寸基準等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁工件的工藝性對沖裁工件的質量、材料利用率、生產率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設備的選用等都有很大的影響。一般情況下,對沖裁工件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工件工藝性應能滿足材料省、工序少、產品質量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求,從而顯著降低沖裁工件的制造成本。沖裁件的材料特性牌號化學成分/%硬 度用途舉例CMnSi退火狀態(tài)試樣淬火HBS不大于淬火溫度/和冷卻劑HRC不小于T100.951.040.400.35197760780水62制造耐磨性要求較高、不收劇烈振動、具有一定韌性及鋒利刃口的各種工具,如刨刀、車刀、鉆頭、絲錐、手鋸鋸條、拉絲模、冷沖模等2.2.1沖裁件的結構工藝性分析1沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。在滿足質量要求的條件下,把沖裁件設計成少、無廢料的排樣形狀。2除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結構時,允許工件有尖銳的清角外,沖裁件的外形或內孔交角處應采用圓角過渡,避免清角。本產品最小圓角半徑為R5,查表下最小值圓角半徑(即查參考文獻2,P51頁,表2.6.1最小值圓角半徑R)得:最小值圓角半徑0.25t,即0.50mm,故符合要求。最小圓角半徑R 注:t為料厚度工序圓弧角度最小圓角半徑黃銅、純銅、鋁低碳鋼合金鋼備注落料90900.18t0.35t0.25t0.50t0.35t0.70t0.25mm0.5mm沖孔90900.20t0.40t0.30t0.60t0.45t0.90t0.3mm6mm3盡量避免沖裁件上過長的懸臂和凹槽。4沖裁件的最小孔邊距。其許可值為:C=(11.5)t=2mm3mm。本產品有最小孔邊距為2.5mm,即:到R5距離最小為2.5mm,符合最小孔邊距要求。5產品材料為T10,是碳素工具鋼,b=600MPa。查下表沖孔的最小尺寸(即,查參考文獻3,P7頁,表2.2沖孔的最小尺寸)得:圓孔直徑為d1.3t=2.6mm,本產品最小孔徑為5,因此符合要求,并且不需導向。 沖孔的最小尺寸材料(a)圓孔(b)方孔(c)長方孔(d)長圓孔鋼b700MPad1.5tb1.35tb1.2tb1.1t鋼b400700MPad1.3tb1.2tb1.0tb0.9t鋼b400MPad1.0tb0.9tb0.8tb0.7t黃銅、銅d0.9tb0.8tb0.7tb0.6t鋁、鋅d0.8tb0.7tb0.6tb0.5t紙膠布、布膠版d0.7tb0.6tb0.5tb0.4t硬紙、紙d0.6tb0.5tb0.4tb0.3t注:t為料厚;b為抗剪強度。2.2.2沖裁間隙沖裁凸模和凹模間的間隙,不僅對沖裁件的質量有及重要的影響。而且還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此,沖裁間隙是沖裁工藝與沖裁模設計的一個非常重要的工藝參數(shù)。材料厚度t=2mm,材料:T10為碳素工具鋼,查表2-7沖裁模初始雙面間隙Z(即查參考文獻3,P32頁,表3-5沖裁模初始雙面間隙Z),得:沖裁間隙:0.2460.360mm。沖裁模初始雙面間隙Z (單位:mm)材料厚度t08、10、35、Q235Q34540、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙1.01.21.51.752.00.1000.1260.1320.2200.2460.1400.1800.2400.3200.3600.1000.1320.1700.2200.2600.1400.1800.2400.3200.3800.1000.1320.1700.2200.2600.1400.1800.2400.3200.3800.0900.126注:沖裁皮革、石棉和紙板時,間隙取08鋼的25%。2.3 沖壓工藝方案的確定方案一:單工序模。每一個沖壓工序一副模具,需要多副模具,生產效率較低,結構簡單,制造簡單,價格簡單,適用于料厚精度要求低的小批量沖件的生產。方案二:復合模。沖壓精度為中、高級精度,制件最大尺寸與材料厚度一般應在300mm以下,生產效率較高,但結構復雜,制造難度大,價格高,適用于形狀復雜,精度要求較高,平直度要求較高的中小型制件的大批量生產。方案三:連續(xù)模。產品質量高,定位精度高,占用設備少,沖壓速度高,生產效率較高。但模具結構復雜,制造難度高,單副生產成本高,由于產量高相對成本并不高,適用于大批量小型零件的生產。綜上分析,第三種方案能滿足本產品的要求,即制造成本并不很高,同時沖壓生產周期短,產品質量高,占用設備少,能起到節(jié)能、節(jié)省勞動力作用,生產效率較高。3 墊芯板連續(xù)模設計3.1 模具結構由上述分析模具類型采用連續(xù)模,即采用多工位連續(xù)送料方法。最終產品件采用由上向下推出,因此落料凹模設計在下模部分,落料凸模設計在上模部份。各沖孔廢料也由上向下推出,故各沖孔凸模裝在上模部份。由于料厚為2mm不是很厚,故卸料采用彈性卸料結構,建議彈性元件采用橡膠墊。由于產品各結構間定位精度一般,因此帶料采用自動送料機構送料,自右向左送料,在沖壓工位采用導正孔導正。模具結構參考如下圖所示。3.2 確定其搭邊值料厚t=2mm,材料T10,采用自動送料,工件四周有圓角,邊長小于等于100mm,搭邊值是由經驗確定的,故查下表最小搭邊值(即查參考文獻4,P31頁,表2-16最小搭邊值),確定其搭邊值為:兩工件間的搭邊值:a1=2mm工件側面搭邊值:a=3mm 搭邊值 (單位:mm)條料厚度手工送料自動送料圓形非圓形往復送料aa1aa1aa1aa111.51.521.532321221.52.523.52.532232.5232.543.5323432.53.5354433.3 確定排樣圖是排樣件在指沖裁條料、帶料或板料上的布置方法。排樣是否合理,將直接影響到材料利用率、沖裁件質量、生產效率、沖模結構域壽命等。3.3.1 排樣方案方案排樣圖單列橫排單列豎排橫排交叉排列3.3.2送料步距與帶料寬度方案送料步距帶料寬度單列橫排102mm73mm單列豎排69mm106mm橫排交叉排列144mm97mm3.4 材料利用率計方案材料利用率單列橫排56.54%單列豎排57.56%橫排交叉排列60.28%綜上所述,采用橫排交叉排列采用橫排交叉排列,為了提高定位精度采用導正銷導正,在帶料兩側設置導正孔導正。各工位設置為:第1工位沖1個R5.5圓孔、2個R2.5圓孔、3個R3.5的圓孔和2個R2的導正孔;第2工位為導正落料。結果排樣圖如下所示3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定5.1凸、凹模間隙值沖裁間隙是指沖裁模凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每側的間隙稱為單面間隙,用Z/2表示;兩側間隙之和稱為雙面間隙,用Z表示。如無特殊說明,沖裁間隙都是指雙面間隙。沖裁間隙的數(shù)值等于凸、凹模刃口尺寸的差值,如圖所示,即式中 凹模刃口尺寸; 凸模刃口尺寸。沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響。此外,間隙對沖壓力和模具壽命也有著較大的影響。圖5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值5.1.1間隙對沖壓力和模具壽命的影響間隙很小時,因材料的擠壓和摩擦作用增強,沖裁力必然較大。隨著間隙的增大,材料所受的拉應力增大,容易發(fā)生斷裂分離,因此沖裁力減小。但試驗表明,當單面間隙在材料厚度的520范圍內時,沖裁力降低不多,不超過510。因此,在正常情況下,間隙對沖裁力的影響不是很大。模具壽命通常是用模具失效前所沖的合格沖裁件數(shù)量來表示。沖裁模的失效形式一般有磨損、變形、崩刃和凹模脹裂。間隙大小主要對模具的磨損及凹模脹裂產生較大影響。模具刃口磨損看,使刃口鈍化、間隙增加,從而導致制件的尺寸精度降低沖裁能量增大,斷面粗糙。所以必須注意盡量減少模具的磨損。為提高模具壽命,一般需要采用較大間隙。5.1.2沖裁間隙的確定凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力等有較大影響,所以必須選擇合理的間隙。在沖壓的實際生產中,為了獲得合格的沖裁件、較小的沖壓力,并保證模具有一定壽命,我們規(guī)定一個間隙值范圍,稱為合理間隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙(Zmin),最大值稱為最大合理間隙(Zmax)。因沖模在使用過程中會逐漸磨損,間隙增大,再設計和制造新模具時,一般采用最小合理間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質量要求,根據(jù)經驗數(shù)值來選用。然而對于電子、電器、儀器等行業(yè)對制件斷面質量和尺寸精度要求較高,可選用較小的間隙值。如下圖要求零件內外尺寸精度為14級,且該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。5.2凸、凹模刃口分別加工的計算法沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度,合理間隙的數(shù)值也必須靠模具刃口的尺寸及公差來保證。正確確定模具刃口尺寸及其公差,將會直接影響到沖裁生產的技術經濟效果,因此它是設計沖裁模的主要任務之一。由于制件結構簡單精度要求不高,所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標注公差在此均按IT13級算。根據(jù)零件的結構特點,刃口尺寸采用配作法加工。5.2.1凸、凹模刃口尺寸計算的原則在計算刃口尺寸時,應該落料和沖孔兩種情況分別考慮其原則如下。a. 落料時,應以凹模刃口尺寸為基準,間隙取在凸模上。凹?;境叽缛÷淞霞叽绻罘秶鷥容^小尺寸。凸模的基本尺寸則用凹?;境叽鐪p去最小合理間隙。由表2-3得Zmin=0.246mm Zmax=0.360mmb. 沖孔時,應以凸模尺寸為基準,間隙取在凹模上。凸?;境叽缛_件公差范圍內的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸?;境叽缂由献钚『祥g隙。由沖壓工藝與模具設計表2.4得Zmin=0.246mm Zmax=0.360mmc. 凸、凹模刃口的制造公差應根據(jù)沖裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方法來確定,既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件,又要便于模具加工。d. 根據(jù)工件尺寸公差要求,確定模具刃口尺寸的公差等級,見表所示。表5-1 模具刃口尺寸的公差等級模具刃口尺寸公差料厚t(mm)0.50.81.01.52345681012沖裁件尺寸公差IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT7IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14 根據(jù)t=2mm, 由課本表3-3得: Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm沖孔:5 mm 由課本表3-5得磨損系數(shù)x=1 由課本表3-6得凸=-0.02 凹=+0.025 d凸=(dmin+x)0 凸=(5+0.0451)0 -0.02=5.0450 -0.02 mmd凹=(d凸+Zmin) 0=(5.045+0.072)+0.025 0=5.071+0.025 0 mm沖孔:11mm 由課本表3-5得磨損系數(shù)x=0.5 由課本表3-6得凸=-0.02 凹=+0.02 d凸=(dmin+x)0 凸=(11+0.30.5)0 -0.02 =11 -0.02 mm d凹=(d凸+Zmin) 0=(11+0.072)+0.02 0 =11.072+0.02 0 mmd凹=(d凸+Zmin) 0=(11.072+0.072)+0.02 0 =11.144+0.02 0 mm3.6 沖壓力計算兩個工序,沖孔壓力等于沖孔時的沖壓力和落料時的沖壓力之和,查課本表2-3,得08鋼的抗剪能力=255353MPa,取平均值=304MPa. K的取值依據(jù)沖裁刃口而定,平刃口K=11.3,斜刃口K=0.20.6,考慮刃口的磨損,生產批量和材料厚度等因素,取K=1.34.2.1落料力 F落=KL1 t =1.3174.671mm304Mpa=59.56KN4.2.2沖孔力 F沖1=KL2t=21.33.14X4.1X4.1mm1mm304Mpa=30.41KN F沖2=KL2t=21.33.14X2.5X2.5mm1mm304Mpa=22.4KN4.2.3落料時的卸料力 由課本表3-8得K卸=0.03 F卸=K卸F落=0.0359.56KN=1.79KN4.2.4沖孔時的推件力 由課本表3-8得K推=0.05, 取同時梗塞在凹模內的沖件數(shù)為3 F推=nK推F沖=30.0530.41KN=4.56KN3.7 壓力機選用 據(jù)總沖壓力為96.32KN,考慮壓力機的使用安全,總沖壓力一般不應超過壓力機額定噸位的80%. 由指導書表5-10,初選J23-16開式雙柱可傾壓力機.公稱壓力:160KN滑塊行程:55mm最大封閉高度:220mm封閉高度調節(jié)量:45mm工作臺尺寸:300mm450mm模柄孔尺寸:40mm60mm對于中小型沖裁件常采用開式曲柄壓力機。根據(jù)總沖壓力=110.316KN,模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,并結合現(xiàn)有設備,選用J23-250開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制155010墊芯板沖片。其主要工藝參數(shù)如下:公稱壓力:250KN 滑塊行程:80mm行程次數(shù):100次/分最大封閉高度:220mm 封閉高度調節(jié)量:70mm工作臺尺寸(左右*前后):560mm360mm工作臺板厚度:70mm模柄尺寸:5070傾斜角:303.8 壓力中心計算模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點。為了保證壓力機的模具的正常工作,應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則,沖壓時滑塊就會承受偏心載荷,導致滑塊導軌和模具導向部分不正常在磨損,還會使合理間隙得不到保證,從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產中,可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊,從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線重合,這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。確定該零件的壓力中心計算步驟如下:(1)選定坐標軸X和Y(2)計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離x1、x2、x3、xn和y1、 y2、 y3、yn (3)將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段,求出各線段長度L1、L2、L3、Ln.(4)按如下公式算出壓力中心的坐標(X0、Y0)根據(jù)力學定理,合力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的代數(shù)和,則可得壓力中心坐標(x0 、y0)計算公式:因為沖裁力與周邊長度成正比,所以式中各沖裁力F1、F2、F3、Fn可分別用沖裁周邊長度L1、L2、L3、Ln代替,即其中:L為每段線段的長度或圓弧的周長 X為每段線段的中點或圓弧的中心到X軸的距離; Y為每段線段的中點或圓弧的中心到Y軸的距離; 模具的結構的制造壓力中心與模柄中心線重合,故壓力中心點就是幾何對稱點。若選用坐標系XOY,即xc0,yc0 由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機滑塊的中心線相重合3.9 主要零部件的結構設計6.1凹模外形設計凹模采用整體式凹模結構和直接通過螺釘、銷釘于下模座固定的固定方式。凹模刃口采用直接刃壁結構,刃壁高度5mm,漏料部分沿刃口輪廓適當擴大。凹模輪廓尺寸計算如下凹模高度H=Kb=0.4034=13.6mm 按表取標準值15mm凹模壁厚c=(1.52)H = 22.530mm 取凹模厚度為30mm,凹模寬度B=b+2c=(34+230)=94mm, 凹模長度L取45mm, 式中b-凹模刃口的最大尺寸(mm) c-凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離; K=系數(shù),取0.40故凹模輪廓尺寸為:459430 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.72.0)d為了更好的選取標準模架,則凹模板輪廓尺寸全取整數(shù):確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板10010015(GB/T70.1-2000)凹模的材料選用Cr12,工作部分熱處理淬硬為6064HRC。6.2凸模的設計6.2.1落料凸模的設計結合工件外形并考慮加工,將落料凸模設計為直通式,采用線切割機床加工,2個M6的螺釘固定在155010墊芯板沖片上,與凸模固定板的配合按H7/m6。再通過鉚接方式與固定板固定。確保因磨損而滑落,從而更為牢靠。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸,卸料裝置和安裝固定要求來確定。凸模材料選用CrWMn,工作部分熱處理淬硬為5862HRC。其總長L可按下列公式計算:L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm式中:h1凸模固定板厚度(mm)h2卸料板厚度(mm)t材料厚度(mm)h自由高度(mm)6.2.2沖孔凸模的設計因為所沖的孔均為圓形,而且都不屬于需要特別保護的小凸模,所以沖孔凸模采用臺階式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換。沖6mm的孔的凸模結構如圖所示:1、凸模最小直徑的校核(強度校核)凸模用T10鋼要使凸模正常工作,必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力,即對于圓形凸模 dmin=41350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。式中沖裁材料的抗剪強度,310380Mpa 凸模材料許用強度,取440470Mpa抗縱向彎曲力校核對于圓形凸模(有導向裝置)Lmax270d2/=2703.22/(4521.2)1/2=44.8mm 所以長度適宜。式中 Lmax 允許的凸模最大自由長度,mmF 沖模力,N凸模最小截面的直徑,mm凸模固定端面的壓力q =4521.2/(1.652)=528.2MPa式中式中q凸模固定端面的壓力,MPa F落料或沖孔的沖裁力,N模座材料許用壓應力,MPa凸模固定板端面壓力超過了8090a,為此應在凸模頂端與模座之間加一個淬硬的155010墊芯板沖片。6.3其他主要零件的設計6.1、凹模的設計 b=60mm, t=08mm 由課本表4-3得系數(shù)K=0.21凹模厚度:H=Kb=0.2160mm=12.6mm 取H=20mm 凹模壁厚:C=(1.52)H =3040mm 取C=35mm凹模寬度:L=b+2C=(60+235)mm=130mm凹模長度:L=b+2C=(60+235)mm=130mm按沖壓模標準模架,由指導書表5-31取凹模周界尺寸LBH=160mm160mm40mm 凹模洞口形狀采用直壁式 材料:T10A 熱處理硬度:6064HRC6.2、卸料和推件裝置的設計 根據(jù)要求采用彈性卸料版,取厚度為14mm 卸料版尺寸為160mm160mm14mm 材料:Q235采用剛性推件裝置,直接利用壓力機的打桿裝置進行推件材料:45鋼 熱處理:淬火 硬度:4045HRC 6.3、凸模固定板的設計 采用階梯式 厚度h=(0.60.8)H凹=(0.60.8)40mm=2432 mm 取h=25mm 外形尺寸與凹模外形尺寸一致.外形尺寸:160mm160mm25mm 凸模與凸模固定板配合為H7/n6 材料:Q235、6.4、凸模的設計 采用階梯式凸模凸模固定板厚度h1=25mm 卸料版厚度h2=14mm 條料厚度t=0.8mm, 刃口修磨量取6mm 凸模進入凹模深度取0.8mm 安全距離取18mm凸模長度:L= h1 +h2+t+h=(25+14+6+0.8+0.8+18)mm=64.6mm凸模材料: T10A 熱處理硬度:58 62HRC6.5墊板設計 厚度一般取512mm, 取12mm 外形尺寸為160mm160mm12mm 材料:45鋼 熱處理:淬火 硬度:4348HRC6.6彈性元件設計 彈性元件采用橡膠 橡膠工作行程=卸料版工作行程+模具修磨量 H橡膠=H卸料版+H修磨=t+1+6=(0.8+1+6)mm=7.8mm 橡膠的自由高度H0=(3.54)H橡膠=(27.331.2)mm 取H0=30mm 矩形橡膠在預壓量為15%時單位壓力為0.5Mpa 橡膠面積:A=F卸/P=1790N/0.5Mpa=3580mm 橡膠裝配高度:H裝配=85%H0=0.8530=25.5mm 橡膠采用矩形,中間開圓形孔以避讓凸凹模 取避讓孔為60mm橡膠一邊取120mm 另一邊為(3580+R)/120=53.4mm 取橡膠外形尺寸120mm55mm 為滿足橡膠的高徑比為0.51.5,將橡膠平分為四塊,最大尺寸為60mm,所以H0/D=30/60=0.5 選用的橡膠規(guī)格合理卸料橡膠的設計計算見下表。選用的4塊橡膠板的厚度務必一致,不然會造成受力不均勻,運動產生歪斜,影響模具的正常工作。表6-1卸料橡膠的設計項 目 公式 結果 備注卸料板工作行程h工h工=h1+t+h24mmh1為凸、凹模凹進卸料板的高度1mmh2為凸、凹模沖裁后進入凹模的深度2mm橡膠工作行程H工H工=h工+h修9mmh修為凸、凹模修模量,取5mm橡膠自由高度H自由H自由=4 H工36mm取H工為H自由的25橡膠的預壓縮量H預H預=15H自由5.4mm一般H預=1015H自由每個橡膠承受的載荷F1F卸/41184.5N選用四個圓筒形橡膠橡膠的外徑DD= 48mmD為圓筒橡膠的內徑,取d=12mm;p=0.5Mpa校核橡膠的自由高度H自由0.5H自由/D=0.751.5滿足要求橡膠的安裝高度H安H安=H自由-H預30mm3.10 標準件確定1.螺釘固定、銷釘定位內六角螺釘標記:35鋼M545 GB7085螺釘標記:35鋼M555 GB6876圓柱銷釘標記:35鋼650 GB 11986止動圓柱銷標記:35鋼625 GB11986本模具是采用自動送料的級進模,切斷凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱銷固定,沖孔凸模則須用固定板固定,凹模可直接用螺釘與圓柱銷固定,切斷凸模的外側須有擋塊以克服側壓力,擋塊同時起到定位作用。另外,橫向的定位可在凹模上增設一個定位銷。卸料裝置采用彈性,導向裝置采用導柱導套。有了上述各步計算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案,便可以對模具進行總體設計并畫草圖,從結構來看,閉合高度:H=(35+5+25+18+14+30+40+2)=176mm根據(jù)凹模的外形尺寸,確定下模板的外形尺寸為160mm100mm3.11 模具閉合高度、校驗壓力機(1)壓力機的行程太小,應能保證成型零件的取出和毛坯的放進,例如拉深所用的壓力機行程,至少應大于成型零件的高度兩倍以上。 (2)壓力機工作臺面的尺寸應大于沖模平面尺寸,且還需留有安裝固定的余地,但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模,工作臺的受力條件也是不利的。 (3)所用壓力機的閉合高度應與沖模閉合高度相適應。 模具閉合高度是指上模在最低工作位置時,下模板的底面到上模板頂面的距離。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時,工作臺面到滑塊的距離。大多數(shù)壓力機,其連桿長度能調節(jié),也即壓力機的閉合高度可以調整,故壓力機有最大的閉合高度,最小閉合高度。 設計模具時,模具的閉合高度的數(shù)值應該滿足下式 5.2.1 如無特殊情況應取上限值,即最好取在(見圖5-2),這是為了避免連桿調節(jié)過長,螺紋接觸面積小而壓壞。如果模具閉合高度實在太小,可以在壓床下面加墊板。(4)沖壓力與壓力機能的配合關系:當進行沖裁等沖壓加工時,由于其施力行程較小,近于板料的厚度,所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和選取壓力機。通常取壓力機的名義噸位比大。對于中小型沖裁件常采用開式曲柄壓力機。根據(jù)總沖壓力=110.316KN,模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,并結合現(xiàn)有設備,選用J23-250開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制155010墊芯板沖片。其主要工藝參數(shù)如下:公稱壓力:250KN 滑塊行程:80mm行程次數(shù):100次/分最大封閉高度:220mm 封閉高度調節(jié)量:70mm工作臺尺寸(左右*前后):560mm360mm工作臺板厚度:70mm模柄尺寸:5070傾斜角:30根據(jù)模具總體結構方案和已選用的模具零件,繪制模具的總裝草圖。由于J23-250開式壓力機最大閉合高度為220mm,因此,最大閉合高度滿足要求4 結論與展望經過為期2個月的時間終于完成畢業(yè)設計,該設計是對即將畢業(yè)的我們進行的一次全面的、徹底的檢查,通過畢業(yè)設計來檢查在這兩年多里所掌握的知識,同時也是對即將踏上工作崗位的我們進行最后一次徹底的溫習,為頂崗實習做處做好的準備。我在這次設計的課題是彈簧夾線板,在設計過程中,我也遇到了一些問題,在這些問題面前,我通過翻閱資料,自己思考,與同學探討,請教我的指導老師,通過各種方法,使得這些問題得以解決。不過在這次設計中,讓我印象最深的問題是沖裁模具的設計,包括沖裁模具的凸、凹模刃口的計算與設計,還有模具的其他零件圖的設計和最后模具的總裝圖設計,通過我的指導老師的指導,獲得了答案,之后,我又通過查閱資料對這一問題進行了鞏固。同時,我對于在模具設計的時候,它的設計流程在這次也得到了更深的認識,使我對于沖裁件如何進行分析,比如各種沖裁方法,成型零件的設計,成型零件的加工工藝,主要工藝參數(shù)的計算以及如何校核等有了進一步的理解和掌握。這次的畢業(yè)設計即將結束,和畢業(yè)設計不一樣,它的要求更全面,它也是淮安信息職業(yè)技術學院對我們臨行前的最后一次正式的檢閱,這讓我想到以后的工作,也許在工作崗位沒有領導花費時間在檢查上面,他們要的是經濟效益,所以我們要在工作中對自己進行定期的檢查,讓自己更加的充實,當然這不僅僅局限于專業(yè)知識方面,也是在社會上的其他各個方面都應有所了解和充實,讓自己在社會上能有一席之地!展望自己的未來,我不知道是什么樣子的,但是我知道我要以艱苦創(chuàng)業(yè)、自強不息、團結拼搏和勇于爭先的精神發(fā)揮我在崗位上的最大價值,當然我也要有我們學院的校訓的品德,即明德、尚行來時刻約束著自己。時間總是過得很快,一轉眼,兩年多就過去了,在此之際,我要向幫助過、關心過我的所有老師及同學表示衷心的感謝,希望你們事業(yè)有成小結與致謝本次冷沖模畢業(yè)設計是在導師老師指導下完成的,他幫我仔細審閱了本文的全部內容并對我的設計內容提出了許多建設性建議。老師淵博的知識,誠懇的為人,使我受益匪淺,在畢業(yè)設計的過程中,特別是遇到困難時,他給了我鼓勵和幫助,在這里我向他表示真誠的感謝!最后感謝各位專家的批評指導。在論文完成之際,我首先先關心和指導我的老師表示由衷的感謝并致以崇高的敬意!參考文獻1. 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